紫玉兰‘红元宝''花芽分化阶段基因定量分析的内参基因筛选

为筛选紫玉兰‘红元宝’(Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’)二次花芽分化阶段稳定表达的内参基因,该研究以‘红元宝’不同花芽分化时期的花芽和叶为材料,基于转录组数据,筛选出8个候选内参基因,即泛素酶基因(UBC)、肌动蛋白(ACT)、微管蛋白β链(β-TUB)、微管蛋白β-5链(β-TUB5)、微管蛋白α-3链(α-TUB3)、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)、酰基载体蛋白2(ACP2)、酰基载体蛋白3(ACP3)。运用Primer Premier 5设计引物,简单克隆和熔解曲线验证引物特异性;利用qRT-PCR技术检测各个候选内参基因的表达情况,结合GeNorm、NormFinder、BestKeeper软件和RefFinder在线工具综合评估其表达稳定性,并通过目的基因TFL1的表达分析验证其可靠性。结果表明:(1)8个候选内参基因条带位置正确,熔解曲线呈单一峰,说明引物特异性良好。(2)β-TUB、β-TUB5和α-TUB3是‘红元宝’不同花芽分化时期较为稳定的内参基因,而UBC和ACT为稳定性最低的内参基因。(3)β-TUB5、α-TUB3、β-TUB及其组合的相对表达量趋于一致,而ACT和UBC并未对目的基因的表达量进行有效的标准化。因此,β-TUB、β-TUB5和α-TUB3可作为‘红元宝’二次花芽分化研究中稳定表达的内参基因。该研究结果将为木兰属植物二次成花分子调控机制研究提供依据。     

NaCl胁迫对白玉兰形态及生理特性的影响

为探究白玉兰对盐环境的耐受性,通过营养液培养法模拟盐胁迫,对不同胁迫强度下白玉兰的生长状态和生理生化应答特征进行测定分析。在整个胁迫过程中,幼苗受盐害症状最高等级为2级,即叶片出现变黄焦枯;随着胁迫时间的延长,幼苗叶片的相对电导率、丙二醛含量和脯氨酸含量呈上升趋势。叶绿素b含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性和POD活性呈先升后降趋势。叶绿素总量和叶绿素a含量在100和200 mmol·L^-1NaCl胁迫下呈先升后降趋势,在300 mmol·L^-1NaCl胁迫下呈下降趋势。白玉兰有一定的耐盐能力,可在轻度盐土栽培应用。     

景宁木兰组织培养外植体选择与抗褐化研究

该研究以景宁木兰(Magnolia sinostellata)为材料,从外植体类型的选择、消毒时间、预处理方法、离体培养条件和抗褐化剂类型选择等方面进行综合研究,以期筛选出景宁木兰组织培养的最佳方案。结果表明:利用0.1%氯化汞(HgCl_2)浸泡处理14和8 min分别是景宁木兰叶片和带芽茎段、根部的最佳消毒时间;景宁木兰叶片及茎段的褐化率在暗培养7 d时,分别为60.00%和56.67%,14 d时显著升高,而根部则在暗培养14 d时褐化率最低(45%);利用1 g·L~(-1)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浸泡预处理景宁木兰外植体6 h可显著降低(P0.05)其褐化程度,处理后叶片、带芽茎段和根部的褐化率分别降至45.00%、28.33%和63.33%。不同的抗褐化剂均可减轻外植体的褐化程度,但针对不同外植体其效果不同。景宁木兰叶片最佳抗褐化剂为0.02 g·L~(-1)硝酸银(AgNO_3),可使其褐化率降低至16.67%,成活率为11.67%;带芽茎段和根部的最优抗褐化剂为2 g·L~(-1)柠檬酸(CA),褐化率分别降至30.00%和5.00%,成活率依次为50.00%和76.67%。综上所述,带芽茎段和根部抗褐化处理后褐化率较低且成活率较高,为景宁木兰组织培养最佳外植体。     

紫玉兰‘红元宝''Ml3GT1基因的克隆及表达分析

UDP-类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(3GT)是花青素生物合成途径的重要催化酶之一。为研究其在紫玉兰花青素苷合成途径中的作用,该文以紫玉兰品种‘红元宝''(Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao'')为材料,根据转录组测序获得的3GT序列设计引物,利用RT-PCR技术克隆花青素苷生物合成途径中的结构基因Ml3GT1,并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明:(1)Ml3GT1基因的cDNA序列长度为1 863 bp,其中最长开放阅读框(ORF)为1 374 bp,编码一条457 aa的肽链,相对分子质量为49.37 kDa,理论等电点(pI)为6.04。(2)氨基酸序列比对显示其具备典型的植物次生产物糖基转移酶信号序列(PSPG box)。(3)系统发育分析结果表明,Ml3GT1蛋白与小苍兰、矮牵牛、番薯等物种的3GT蛋白聚在一支。(4)qRT-PCR结果显示Ml3GT1基因的表达具有时空特异性,在花中的表达量最高,在嫩叶和老叶中有少量表达,而在根和茎中几乎不表达; 随着花的发育,Ml3GT1基因的表达量呈现先降低后升高的趋势,并在盛花期达到最高。上述结果表明,Ml3GT1可能参与类黄酮3-O的糖基化修饰,本研究结果将为木兰属植物花色育种研究奠定基础。     

景宁木兰花粉萌发与贮藏特性研究

以景宁木兰的花粉为试材,采用花粉离体培养法,用单因子与正交试验研究不同浓度蔗糖、H3BO3、CaCl2所组成的基本培养基对景宁木兰花粉萌发的影响,同时探讨不同贮藏条件和贮藏时间对花粉活力的影响。结果表明:景宁木兰在30 g·L-1蔗糖+200 mg·L-1H3BO3+200 mg·L-1CaCl2的液体培养基上萌发率最高(74.56%)。低温条件下有利于景宁木兰花粉生活力的保持,在-80℃条件下,花粉生活力下降较慢,并且随着贮藏时间的增加,经过硅胶干燥的花粉的活力明显高于湿润花粉的活力。     

光强与水分处理下景宁木兰光合光响应模型拟合比较

采用5种数学模型(直角双曲线模型、非直角双曲线模型、二次函数模型、指数模型、直角双曲线修正模型)对不同光照与水分处理下景宁木兰(Magnolia sinostellata)幼苗光响应过程进行拟合分析,以期筛选出光照与水分胁迫下景宁木兰适宜的光响应模型。结果表明:(1)5种拟合模型对景宁木兰光响应过程拟合精度为:指数模型直角双曲线修正模型直角双曲线模型非直角双曲线模型二次函数模型。(2)光合参数的拟合效果表现为:指数模型对景宁木兰最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)进行求解较准确,直角双曲线修正模型对光补偿点(LCP)求解最佳,而暗呼吸速率(Rd)的结果采用非直角双曲线模型较为合理。(3)景宁木兰幼苗能适应一定的弱光及流动水环境,而深度遮阴及积水环境抑制景宁木兰幼苗的光合速率。     

景宁木兰TCP家族鉴定及遮阴胁迫表达模式分析

为明确TCP转录因子家族在景宁木兰(Magnolia sinostellata)遮阴胁迫中的作用,通过模拟自然生境对景宁木兰3 a生嫁接苗进行遮阴处理,基于转录组分析TCP转录因子相关信息,利用转录组表达量和qRT-PCR分析遮阴胁迫下的表达模式。结果表明,从景宁木兰转录组中筛选出12个TCPs基因,编码蛋白长度为228~558个氨基酸,分子量为23.7~52.7 kDa,TCPs蛋白均为不稳定蛋白、亲水性蛋白;TCPs均定位于细胞核,MsTCP20-a/b蛋白还定位于叶绿体。TCPs成员分为2大类,Class Ⅰ包含10个TCPs成员,Class Ⅱ包含2个TCPs成员。所有成员均含有TCP保守结构域,亲缘关系较近的成员具有相似的保守基序;克隆得到TCPs启动子序列,其序列含有大量光响应和激素响应元件。在遮阴处理后景宁木兰TCPs基因存在差异表达,其中MsTCP9-a与MsTCP2在遮阴后显著上升,MsTCP8、MsTCP9-b、MsTCP7-a、MsTCP15在遮阴后显著下降。因此,景宁木兰TCPs可能在响应遮阴胁迫过程中发挥重要功能。     

景宁木兰(Magnolia sinostellata)远缘杂交授粉过程障碍研究

以景宁木兰（Magnolia sinostellata）为亲本,分别与望春玉兰（M.biondii）、紫玉兰（M.liliiflora）、红运二乔（M.soulangeana ‘Red lucky’）、丹馨玉兰（M.soulangeana ‘Danxin’）进行种间远缘杂交,并以景宁木兰自交为对照,研究了景宁木兰自交和杂交亲和性。结果表明：（1）景宁木兰具有较高的花粉活力与柱头可授性,花粉管能正常进入杂交母本花柱,自交结实率为2%;（2）以景宁木兰为父本,紫玉兰柱头对其花粉具有较好的识别性,花粉萌发率和花粉管生长速度均高于以红运二乔和丹馨玉兰做母本的组合,花粉管生长较为正常,结实率为25%,而与红运玉兰杂交的结实率为4%,与丹馨玉兰杂交的结实率为0%;（3）以景宁木兰为母本,望春玉兰花粉在其柱头上的萌发比率高于其他4个组合,但花粉管生长过程中出现扭曲,景宁木兰花柱内出现胼胝质沉积,且最终并未获得种子。花粉管发育镜检结果表明：受精前障碍即花粉管进入花柱基部前生长异常是引起景宁木兰与丹馨玉兰、望春玉兰杂交不结实的主要原因;并进一步推测花粉管进入子房后的异常状态是导致景宁木兰自交,与红运二乔杂交结实率低的主要原因。