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。     

闽楠营养器官的解剖结构及其生态适应性

采用石蜡切片和光学显微技术对闽楠(Phoebe bournei(Hemsl.)Yang)营养器官的解剖结构及其生态适应性进行了研究。结果显示,闽楠为典型异面叶,叶片中脉发达,维管束呈扇形,导管径向排列,韧皮部外侧有大量韧皮纤维分布。上表皮外侧具角质层,下表皮外侧无角质层,下表皮细胞呈犬牙状向外凸起,有表皮毛和气孔分布,气孔为双环型、外凸;栅栏组织由1层细胞组成,海绵组织由3~4层细胞组成。茎的初生结构中,表皮轻微角质化,厚角细胞5~6层,薄壁细胞5~7层,维管束为外韧型;茎的次生结构中,表皮外部角质层加厚,木栓层细胞3~4层,木栓形成层细胞1层,栓内层细胞2~3层,维管束紧密排列连成环状,次生韧皮部和次生木质部发达,形成层细胞2~3层。根的次生结构中木栓层细胞5~6层,木栓层内侧具1层木栓形成层,栓内层细胞2层。闽楠营养器官的解剖结构特征一方面呈现出阴生植物的特点,另一方面也对阳生和旱生环境具有一定的适应性。     

红锥家系遗传变异与优良家系选择

为选择红锥(Castanopsis hystrix)优良家系,对2–11年生红锥家系的生长性状和遗传参数进行了研究分析。结果表明,家系间在树高、胸径和单株材积上的差异达显著或极显著水平,家系的树高、胸径和单株材积受中等或中等以上遗传控制,具有很强的家系和家系内单株选择潜力;家系的单株材积变异幅度较大,胸径居中,树高的较小,显示出红锥家系间存在着丰富的变异;家系和单株遗传力随林龄的增大逐渐变小,到7–9年生时逐渐稳定。年度生长性状的相关分析表明,树高、胸径和单株材积的遗传相关系数随林龄逐渐增大,到7年生时最大,分别达到0.9602、0.9340和0.9849,之后趋于稳定,因此,7年生可作为早期选择的适合年龄。结合早期选择及形质指标,11年生时最终选择出优良家系10个,其平均树高、胸径和单株材积分别为13.95 m、14.34 cm和0.1229 m3,平均遗传增益分别为12.24%、18.69%和51.59%,其通直度、圆满度、分枝角度、最大分枝、冠幅、枝下高等形质指标也提高7.71%~12.94%。     

濒危植物海南风吹楠营养器官解剖结构特征

该研究采用石蜡切片和光学显微技术,对海南风吹楠营养器官的解剖结构及其对环境的适应性进行了探讨。结果表明:海南风吹楠为典型异面叶,叶片中脉发达,中部分化出髓,上表皮外侧具角质层,内侧具1层内皮层,下表皮外侧无角质层,有气孔器分布,气孔器为双环型,略下陷;栅栏组织3~4层细胞,海绵组织4~6层细胞。茎的初生结构中表皮轻微角质化,维管束为外韧型,8~10个初生维管束围绕髓排列为1轮;茎的次生结构中,表皮外部角质层加厚,维管柱紧密排列连成环状,次生韧皮部和次生木质部发达,形成层细胞3~5层。根的初生结构中表皮细胞外壁加厚,外皮层细胞体积大,形状不规则,内侧具1层形成层,内皮层具凯氏带,初生木质部为多原型,呈辐射状排列。根的次生结构中木栓层细胞5~6层,木栓层内侧具1层木栓形成层,栓内层细胞3层。海南风吹楠营养器官具有一定耐阴和耐旱结构特征,同时与其生活的热带雨林沟谷中高温荫湿的环境相适应。     

江南油杉营养器官的解剖结构及其生态适应性

采用石蜡切片和光学显微技术对江南油杉(Keteleeria fortunei(Murr.)Carr.var.cyclolepis(Flous)Silba)根、茎、叶的解剖结构进行观测,研究其形态结构对环境的适应性。结果显示:江南油杉叶片为异面叶,上表皮厚11.5μm,外侧覆盖厚4.5μm的角质层,下表皮厚8.6μm,外侧覆盖厚2.4μm的角质层,有气孔器分布,栅栏组织由1~2层细胞组成,海绵组织由2~3层细胞组成,主脉为单脉,厚474.1μm。茎的初生结构中表皮细胞1~2层,外皮层细胞4~6层,内皮层细胞6~8层,其内分布有树脂道;次生结构中木栓层细胞2~3层,栓内层细胞1~2层,皮层内有树脂道和分泌腔分布,维管束紧密排列连成环状。根的初生结构中外皮层细胞3层,内皮层细胞1~2层,具凯氏带,初生木质部为四原型;次生结构中木栓层细胞3~4层,栓内层细胞2~3层。江南油杉营养器官的解剖结构表现出较大的可塑性,使之既能较好地适应阳生环境又对阴生环境具备一定的适应性,还可耐受一定的干旱和寒冷。     

江南油杉(Keteleeria fortunei)种实性状变异及其与环境因子的关系

该研究以广西低海拔盆地向云贵高原过渡的连续地理区域内江南油杉(Keteleeria fortunei var. cyclolepis)林为对象，采用方差分析、多重比较、相关分析、逐步回归分析等方法，对4省（区）9个江南油杉天然种群的16个种实表型性状进行比较研究，探讨种群间种实表型性状多样性及其与地理环境因子的关系。结果表明：江南油杉种实表型性状在种群间存在丰富变异，16个种实性状在种群间均达到显著或极显著差异；9个种群中望谟种群变异最大（2.54%），16个种实表型性状中种子宽变异最大（9.04%），种群间种子性状的变异高于球果的变异，说明球果性状变异稳定性高；种实部分表型性状间呈显著或极显著相关，其中种子宽、种子厚、种子长宽比、种鳞长宽比、苞鳞长宽比是较为关键的性状，能在一定程度上反映种实质量；种子性状受地理环境因子的影响比球果大，表现为西部种源种子更趋于圆形，饱满，种翅较长，较宽；地理环境因子中，海拔与多数种实性状间呈显著相关性，是种实表型性状变异的主要来源，因此，海拔是影响种实表型性状变异的主要因素。该研究结果对进一步保护、利用江南油杉种质资源具有一定的指导意义。     

江南油杉种实性状变异及其与环境因子的关系

该研究以广西低海拔盆地向云贵高原过渡的连续地理区域内江南油杉(Keteleeria fortunei var.cyclolepis)林为对象,采用方差分析、多重比较、相关分析、逐步回归分析等方法,对4省(区)9个江南油杉天然种群的16个种实表型性状进行比较研究,探讨种群间种实表型性状多样性及其与地理环境因子的关系。结果表明:江南油杉种实表型性状在种群间存在丰富变异,16个种实性状在种群间均达到显著或极显著差异;9个种群中望谟种群变异最大(2.54%),16个种实表型性状中种子宽变异最大(9.04%),种群间种子性状的变异高于球果的变异,说明球果性状变异稳定性高;种实部分表型性状间呈显著或极显著相关,其中种子宽、种子厚、种子长宽比、种鳞长宽比、苞鳞长宽比是较为关键的性状,能在一定程度上反映种实质量;种子性状受地理环境因子的影响比球果大,表现为西部种源种子更趋于圆形,饱满,种翅较长,较宽;地理环境因子中,海拔与多数种实性状间呈显著相关性,是种实表型性状变异的主要来源,因此,海拔是影响种实表型性状变异的主要因素。该研究结果对进一步保护、利用江南油杉种质资源具有一定的指导意义。