云南泸定百合遗传多样性的表型与ISSR分析

用表型变异分析并结合ISSR分子标记对云南境内10个泸定百合(Lilium sargenttiae)居群进行遗传多样性分析。结果显示:(1)云南10个泸定百合居群的7个表型性状的居群间F值在3.26～19.1之间,表型的居群间差异均达到显著或极显著水平;平均表型分化系数为71.22%,居群间变异(59.92%)大于居群内变异(23.42%),说明居群间表型变异是泸定百合居群变异的主要来源。(2)13个ISSR引物共检测到248个多态位点,物种水平上多态位点率98.80%,Nei’s多样性指数和Shannon多样性指数分别为0.265 5和0.413 1;居群内基因多样度(Hs)为0.175 7,居群间基因分化系数(Gst)0.336 7,Mantel检验显示泸定百合居群在地理距离和遗传距离间具有显著相关性(r=0.804 4,P=0.009 9)。研究表明,云南泸定百合的居群间表型和分子水平均具有较高的遗传多样性,居群间的遗传分化较大,并且分化趋势具有明显的地域性。因此,可选择迁地种植对泸定百合进行有效保护。     

百合育性与花药发育过程中激素和内源物质含量及能量代谢酶活性的关系

为揭示百合雄性不育发生与其花药内源激素含量、几种内源物质含量和能量代谢酶活性变化的关系,该研究利用高效液相色谱法、串联质谱法和比色法,测定了可育系和不育系花药发育关键时期的激素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸含量和COD及ATP能量代谢酶活性,分析激素含量、各激素间比值、内源物质含量和能量代谢酶活性对百合雄性不育的影响。结果表明:(1)在百合花药造孢细胞期到四分体期,花药内源激素含量、内源物质含量及能量代谢酶活性变化在不育系与可育系间均存在差异。其中,不育系花药的生长素(IAA)含量在发育的各阶段均高于可育系;ZR和GA4含量在花粉母细胞期不育系与可育系相差不大,但到四分体期不育系中的含量低于可育系;ABA含量在不育系四分体期出现盈积;JA含量在不育系的花粉母细胞期低于可育系,而在四分体期高于可育系。(2)花药内源物质中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量表现为可育系均高于不育系,但不育系的丙二醛含量在四分体期显著高于可育系。(3)COD和ATP能量代谢酶活性在花药发育的各阶段均是可育系高于不育系。研究认为,在百合不育系花药发育关键时期(花粉母细胞期到四分体期),其IAA含量增加,ABA水平提高,GA4和ZR含量降低,影响了花药内源物质和能量的正常代谢,这可能是导致百合花药中花粉发育受阻、形成败育的原因。     

古林箐秋海棠叶斑结构对叶色的影响

该研究以古林箐秋海棠(Begonia gulinqingensis)为材料,通过分析叶片形态特征、上表皮光学特性、组织结构、叶绿素含量及叶绿素荧光参数(F_v/F_m),探讨了叶片色斑的形成原因。结果表明:(1)古林箐秋海棠叶斑发生频率和数量无明显规律,但发生部位相对稳定,叶斑主要发生在正对叶柄的两条主脉之间。(2)斑区有两种光反射模式,点状反射和多角形反射,栅栏组织细胞呈近等轴的圆形,排列疏松,与上表皮细胞间存在空隙;非斑区只有点状反射模式,栅栏组织细胞为漏斗型,排列紧密,与上表皮细胞间不存在空隙。(3)斑区和非斑区叶绿体均有密集的堆积基粒和丰富的类囊体膜,斑区叶绿素a、b及总叶绿素含量仅比非斑区分别低24.9%、25.2%、25.1%。(4)叶绿素荧光参数(F_v/F_m)值斑区为0.793,非斑区为0.790。虽然斑区叶绿素含量比非斑区略低,但叶绿体结构完整,且叶绿素荧光参数与非斑区无显著差异。斑区上表皮与栅栏组织细胞间的空隙可使光线到达绿色组织时发生二次反射,在叶片表皮细胞边缘形成白色多边形光反射使该区域相对周围正常叶片区域偏白,基于上述结果可推测古林箐秋海棠的淡绿色块斑形成与特殊的叶片结构有关。     

中国桔梗PgF3′5′H基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR结合RACE技术,从中国桔梗(Platycodon grandiflorus)花朵中分离克隆了1个类黄酮-3′,5′-羟基化酶(flavonoid-3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)基因的全长cDNA序列,命名为PgF3′5′H(GenBank登录号JQ403611)。PgF3′5′H基因全长1 787bp,包含1个编码532个氨基酸长为1 599bp的开放阅读框。蛋白序列比对显示,PgF3′5′H基因蛋白与其他物种的F3′5′H蛋白有很高的相似性,包含有CYP基序、Ⅰ螺旋区和血红素结合区等保守性序列,以及一段类似于风铃草F3′5′H蛋白的9个氨基酸的特殊区。半定量RT-PCR结果显示,PgF3′5′H的表达量随着花朵发育和花色素的出现而呈递增趋势,在花发育第四阶段的蓝色花蕾中达到最高,而在叶中不表达。研究推测,PgF3′5′H基因可能在中国桔梗蓝色花色素的生化合成途径中起重要作用。     

百合生长期茎流特征及其与环境因子的关系

以百合Oriental-Trumpet系列中的罗宾娜为实验材料,在监测环境因子的基础上,用包裹式茎流仪探头对其生长期茎流进行测定研究,明确百合生长期内的茎流和耗水量变化规律。结果表明:(1)百合158d生长期中,总茎流量为7 289.30g,平均日茎流量为46.13g,其中抽茎期、现蕾期、花期、果期和果后期的总茎流量分别为1 862.00、3 197.80、710.50、1 438.30和116.70g,日均茎流量分别为62.97、72.68、54.65、30.60和4.67g,不同生长时期百合日茎流速率有明显变化。(2)光辐射和大气温度是影响百合生长周期茎流量的主要环境因子,且光辐射、空气温度与茎流速率呈正相关,而与空气相对湿度呈负相关。(3)阴雨天茎流量和日茎流速率明显小于晴天。该研究为百合水分代谢模型的建立及现代化精准节水百合种植模式的研究奠定了理论基础,对于选择合适的百合节水栽培模式具有重要意义。     

百合‘Siberia’בManissa’种间杂交后代的染色体核型分析

以东方百合杂种系(Oriental hybrids group)品种‘Siberia’为母本,OT杂种系(interspecific hybrids betweenOriental and Longiflorum/OT group)品种‘Manissa’为父本杂交获得种间杂交F1代,对亲本及F1代株系的染色体数目和形态特征进行了分析。结果显示,母本东方百合‘Siberia’为二倍体即24条染色体,而父本‘Manissa’是高度杂合后代,为三倍体即36条染色体。杂交F1代的8个株系中有6个株系为二倍体即24条染色体,有2个株系为非整倍体,染色体条数分别为25和26条。母本‘Siberia’的核型为4m(1SAT)+10st(1SAT)+10t,父本‘Manis-sa’的核型为3m+18st(1SAT)+15t(1SAT),均属3B型。杂种F1代核型出现了多种类型,其中株系a、b、h为3B型,株系c、d、e、f为3A型,株系g为4B型。与亲本染色体形态相比,F1代株系出现了随体及端部着丝点染色体较多等染色体形态结构特征,而亲本没有这些特征。从染色体的形态、随体来看,子代为真杂种,在遗传上均偏向于母本。     

云南泸定百合8个野生居群的染色体核型分析

用常规压片法,对云南省境内泸定百合(Lilium sargentiae Wilson)8个野生居群的染色体进行了核型分析,结果显示:(1)野生泸定百合8个居群均为二倍体(2n=2x=24),染色体基数为12,共24条染色体,无B染色体;(2)核型类型均为3A,第1、2对染色体均为具中部(m)或近中部(sm)着丝点的大形染色体,且第1对染色体上均具有随体;(3)染色体长度比为1.64～2.26,平均臂比为6.43～8.22,核型不对称系数为79.82% ～ 81.77%。研究表明,泸定百合染色体数相对稳定,染色体变异主要表现在结构变异,各个居群的染色体组成、随体数、随体位置、臂比、染色体长度比及核型不对称系数均有差异,泸定百合各居群间存在明显的核型多态性。     

干旱胁迫对东方百合根叶生理功能及花粉育性的影响

以东方百合‘Sorbonne’为材料,在持续干旱4、8、12、16、20、24d及干旱24d后复水4d时分别取样,检测叶片叶绿素荧光参数、光合生理指标、抗氧化酶活性和丙二醛含量,并观测其茎生根发育情况以及调查植株在干旱胁迫期、复水期、开花期的花粉育性,明确干旱胁迫对百合根、叶生理功能及花粉育性的影响,探讨百合的抗旱生理机制。结果表明:(1)与对照相比,干旱处理组百合植株的叶绿素含量随着干旱时间延长而逐渐降低,处理4d后百合开始明显受到干旱胁迫;胁迫4~8d内,光合作用受到的胁迫主要是气孔因素所致;胁迫8~12d期间,叶片荧光叶绿素指标开始急剧变化,光合作用受到的胁迫已开始从气孔因素转变为非气孔因素;胁迫12d后,叶片丙二醛含量增加,膜质开始受到氧化;胁迫16d时,叶片抗氧化酶系统活性达到峰值,随后开始降低,丙二醛累积随之增加,膜脂过氧化作用加剧;胁迫24d时,叶片光合指标略有所恢复。(2)解除干旱胁迫复水4d后,百合叶片光合生理指标均有所恢复,但未恢复到胁迫前水平。(3)与正常对照相比,经历干旱胁迫的百合根系随着干旱胁迫时间的延长先缩短变粗、数量减少,然后逐渐褐化并趋近萎缩,且根系干鲜重显著降低,但花粉育性在胁迫期、复水期及开花期没有显著变化。研究发现:持续24d的干旱胁迫会对东方百合叶片的光合功能和抗氧化酶系统以及根系产生破坏性的伤害,但对花粉的育性没有影响。     

镰刀菌诱导的泸定百合SSH文库构建及抗病相关基因筛选

该研究以泸定百合(Lilium sargentiae Wilson)为材料,构建其组培苗经百合尖孢镰刀菌侵染后的叶片SSH文库,从中筛选镰刀菌枯萎病抗病相关基因。从正向SSH文库中随机挑取300个单克隆测序后得到280条ESTs,进行功能比对分析后,除去未知功能、沉冗蛋白以及无同源序列,得到有功能的ESTs共168条,其功能涉及信号传导、蛋白质合成与代谢、抗病与防御、物质与能量代谢、转录相关等多种途径,其中有31条ESTs与抗病防御相关。从抗病防御相关基因中选取8条ESTs:过氧化氢酶、ATP结合盒转运蛋白(ABC transporter)、Kunitz型胰蛋白酶抑制剂4(Kunitz trypsin inhibitor 4)、丝氨酸乙醛酸氨基转移酶、多聚泛素、脂氧合酶I(Lipoxygenase I)、丝氨酸/苏安酸蛋白激酶(Serine/Threonine-protein kinase)、抗坏血酸过氧化物酶(Arabidopsis thaliana),通过RTPCR对其表达情况进行分析,发现经镰刀菌诱导后均为上调表达,推测它们可能参与了泸定百合镰刀菌枯萎病的抗病反应途径。     

低温胁迫对不同百合主要生理指标的影响

本文以12个市场流行的商业品种与2个野生种百合作为实验材料,研究其幼苗在低温胁迫下的生理机制。通过方差分析与隶属函数分析对低温胁迫后的幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、脯氨酸(Pro)、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)的变化规律进行研究,并对14个品种(种)及百合各系列抗寒能力进行综合评价。分析结果表明,植物的抗寒机制是一个复杂的生理生化过程,其抗寒能力的强弱是由多种复杂的因素控制的结果,而非单纯的单一因素所决定。14个百合品种(种)的抗寒能力大小依次为:‘佳娜’>‘洛宾娜’>‘西伯利亚’>‘黄丝带’>‘蒙特马什’>兰州百合>岷江百合>‘白狐狸’>‘雪皇后’>‘王室落日’>‘王室之歌’>‘发光’>‘里昂’>‘布鲁勒’。百合品种(种)间抗寒性差异较大,而系列内差异较小。