枫香叶片变色期全长转录组测序及分析

枫香因其树形优美,入秋后叶色红艳或橙黄,极具观赏价值,是优良的景观生态树种。为了解枫香叶片变色及其次级代谢过程的遗传基础,该文以枫香5个叶片变色期叶片混合样品为材料,利用单分子实时测序技术(PacBio平台)对其进行全长转录组测序。结果表明:(1)全长转录组测序共获得41.04 Gb的高质量数据,从中鉴定出全长非嵌合序列563 180条,通过聚类和去冗余,获得27 269条高质量全长转录本。在27 269条全长转录本中预测到2 035条长链非编码RNA(lncRNA),并检测出14 892个简单重复序列(SSR)位点和1 856个转录因子。(2)基因注释结果表明,NR、GO、COG、KEGG 等8个数据库共注释了24 857条转录本,KEGG数据库共获得了124个条代谢途径,主要有核糖体、碳代谢、氨基酸生物合成等,在类黄酮和叶绿素代谢途径中分别有49和71个转录本参与。上述结果初步揭示了枫香叶片变色期转录组信息以及功能特性,为后续研究枫香叶片变色分子机制、色素代谢合成途径和调控、相关功能基因克隆以及叶色改良提供基础数据。     

枫香变红过程中叶片组织结构、光合特性及色素含量变化研究

枫香(Liquidambar formosana)因其叶片入秋后逐渐变红而极具观赏价值,是优良的景观生态树种。为了解枫香叶片结构变化与叶色的关系,该文通过连续监测枫香叶片变红过程中组织结构、光合特性及色素含量的变化,分析叶片结构与其光合特性和色素的关系。结果表明:(1)叶片变色过程中,表皮细胞均为椭圆形,紧密排列,未观察到明显的细胞变异,表面未附着绒毛和蜡质,且上表皮细胞与栅栏组织细胞间排列紧密,未出现较大的气室。(2)随着叶片逐渐变红,叶片结构变化显著,其中叶片、上表皮、栅栏组织和海绵组织厚度及气孔开度均逐渐减小,而气孔器长和宽、单个气孔器面积则逐渐增大。(3)随着叶片结构的变化,其叶绿素含量逐渐减少,致使净光合速率逐渐减小,在出现光破坏时,叶片通过在栅栏组织细胞液泡内合成花色苷来自我保护,而大量的花色苷致使叶片表面呈现红色。综上认为,叶绿素含量降低,花色素苷大量积累是导致枫香叶片变红的直接原因,而枫香叶色变红则是其一系列生理结构特征综合作用的结果。