文冠果(Xanthoceras sorbifolia)研究进展

综述了文冠果 (XanthocerassorbifoliaBunge .)的落花落果、雄性不育、遗传变异、快繁及药用等方面的研究进展。认为造成文冠果“千花一果”的生理原因可能在于树体营养不足 ;导致雄性不育的主要原因可能在于花药难以开裂散粉 ,其次才是花粉败育 ;文冠果花瓣等突变体的发现及体细胞胚培养成功 ,为优选、快繁新品种及研究木本植物的各个器官的形态建成分子机理等提供了条件 ,但文冠果的资源在逐年减少 ,有待尽快加以保护和利用 ;文冠果的药用价值尚有待国内深入系统地研究     

文冠果性别分化关键期花芽转录组分析

为探究文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)性别分化过程的分子机制,本研究对其性别分化关键期花芽进行RNA-seq分析.结果 共获得37.13 Gb原始数据,de novo组装后共产生29430条Unigenes,平均长度1144 bp,其中21887条Unigenes获得功能注释.此外,共得到差异基因4864个,其中相对于性别分化前期(Ta)差异上调基因3003个,差异下调基因1861个.GO富集分析显示,差异基因主要注释到代谢进程、植物激素信号转导、生长素激活的信号通路等功能.KEGG富集分析显示,差异基因主要注释到植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等生物功能.还筛选出6个MADS-box相关基因(TR576|c0_g1,TR7438|c0_g1,TR10037|c1_g10,TR13325|c0_g1,TR 6316|c0_g1,TR5807|c0_ g1),参与雄蕊发育、花粉管生长、花发育调节、花瓣发育、胚珠发育、转录因子活性等过程调节.RT-qPCR检测了16个基因在两个时期的表达量,结果均与RNA-seq一致.研究结果将为进行文冠果性别分化过程中基因表达分析提供参考.     

文冠果花性别分化过程中形态与解剖结构特征和气象因子分析

通过外观形态观察,结合石蜡切片技术,同时检测气象数据,研究了文冠果花性别分化过程外部形态变化、内部解剖结构以及与气象因子之间的对应关系。结果显示：（1）文冠果的雄能花和雌能花在顶、侧花序上的分布差异极显著。（2）2种花在前期的形态结构无差异;雄蕊发育包括花药壁发育和小孢子母细胞时期（20 d）、小孢子发生（11 d）,对应的外部形态分别为芽膨大至露出芽体、花序迅速伸长;雌蕊发育包括胚珠发育（30 d）、大孢子发生（11 d）,对应外部形态为花序伸长、花蕾增大至萼片开裂。（3）雄能花和雌能花在雌、雄配子体形成期出现差异;雄能花大孢子母细胞四分体时期细胞停止分裂,外观为花蕾绿色,横径2.05~4.54 mm,纵径2.99~5.32 mm,此时≥K（生物学零度）有效积温230.6 ℃;雌能花雄蕊发育异常比雄能花雌蕊发育异常出现时间晚4 d。单核花粉粒在有丝分裂期呈液泡化衰败,花蕾横径12.25~18.3 mm,纵径8.3~10.98 mm,此时≥K有效积温264 ℃。研究认为,根据花芽外部形态变化,结合气象因子数据反映花芽内部结构变化,可以判断性别分化时期。研究发现,文冠果2种花都同时具有雌雄蕊,是后期雌雄蕊发育程度不同导致性别分化,故建议从功能角度分别定义为“雌能花”和“雄能花”更准确。     

文冠果的化学成分及综合利用研究进展

本文综述我国珍稀和特有植物文冠果资源情况,并对１９４６年以来其种子、花、叶、茎枝、心材的化学成分及各部位重要活性成分研究作较详细报导。并分析了当前综合利用及研究倾向,对进一步研究,应用和保护提出建议。     

文冠果新梢发育过程酚类物质及相关酶活性变化特性

以文冠果新梢为试验材料,通过分析文冠果新梢生长发育过程中的茎尖、茎段、叶片的多酚、类黄酮、单宁及相关酶(苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶)活性,研究了文冠果新梢枝条发育过程中不同部位酚类物质的积累规律及相关酶活性的变化规律。结果显示:(1)文冠果新梢生长期内(4~9月)随着季节的变化,多酚、类黄酮、单宁等酚类物质含量总体上呈现上升趋势,新梢同一时期不同部位的多酚、类黄酮、单宁等酚类物质含量的分布情况相似,皆为:叶茎尖茎段。(2)文冠果不同发育时期的茎叶苯丙氨酸解氨酶活性大小为:新梢幼嫩茎段及相应叶片半木质化茎段及相应叶片木质化茎段及相应叶片;新梢叶片的多酚氧化酶活性显著高于茎段,茎尖的最低;文冠果叶片有着极强的抗氧化能力,对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH·)的清除率最高可达98.13%。(3)在4月29日前后,文冠果新梢各部位多酚、类黄酮和单宁含量上升趋势有显著差异,各部位苯丙氨酸解氨酶活性最低,而多酚氧化酶活性最高,木质化程度不同的茎段DPPH·清除率均降至最低,表明4月29日是文冠果新梢生长期的一个重要过渡生长阶段。(4)文冠果的新梢多酚、类黄酮、单宁之间呈极显著正相关关系;多酚、类黄酮、单宁与DPPH·清除率存在极显著正相关关系,与多酚氧化酶活性呈显著正相关关系,与苯丙氨酸解氨酶活性之间相关性不显著。研究表明,酚类物质含量是影响文冠果无性繁殖的主要因素,酚类物质含量越低,文冠果的扦插、嫁接、组培的成活率越高;新梢多酚、类黄酮、单宁等酚类物质含量在生长初期最低,后随着新梢的生长呈现显著上升趋势;文冠果无性繁殖最好在新梢生长初期进行,最佳时间为4~5月中旬。     

文冠果一、二年生植株根系内生菌的分离、鉴定和固氮活性

该文对文冠果(Xanthoceras sorbifolia)根系内生菌的种类和固氮活性进行了首次报道。试验以田间栽培的文冠果一、二年生植株为材料, 以Ashby和YMA为培养基, 对根系内生菌进行了分离, 通过对菌落形态的观察, 划线挑取单菌落培养, 并对7个代表性的单菌落进行扩大培养, 提取其DNA, 采用细菌16S rDNA通用引物序列进行PCR扩增, 胶回收、测序后, 进行Blast比对分析。试验结果表明: YMA培养基上的菌落数量和种类均明显多于Ashby培养基上的菌落。田间一年生文冠果与田间二年生文冠果的根系内生菌情况存在差异。一年生文冠果的根系内生菌数量与种类略多于二年生文冠果。一年生文冠果根系中分离得到的主要内生菌为成团泛菌(Pantoea agglomerans)、根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)和产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)等; 田间二年生文冠果根系中分离得到的主要内生菌为假单胞菌属(Pseudomonas)细菌。固氮活性测定结果表明, 在所分离的7个菌株中, 6个测到了固氮酶活性, 其中鉴定为产酸克雷伯菌的菌株固氮酶活性显著高于其他菌株, 达到9.688 nmol·mg^-1·h^-1, 为文冠果固氮菌肥的菌种的筛选奠定了基础。     

文冠果花粉供体的多样性对果实产出的影响

很多植物的花,其柱头上接受的花粉供体多样性数量通常与果实成熟和种子产出有关。关于提高花粉多样性能否增加植物的生殖产出问题,文献中时常有相互矛盾的结论。本研究通过对自交不亲和性植物文冠果(Xanthoceras sorbifolium)进行1、2、3、4种花粉供体传粉实验,调查了不同花粉供体数量对文冠果雌性生殖的影响。结果表明,增加亲和花粉供体的多样性,一定程度上提高了花序上果实的坐果数量,同时也增加了果实中种子的数量及单粒种子重量。对文冠果授以4种亲和性花粉供体后,花序上成熟果实的平均数最多;3种亲和性花粉供体传粉后,每个果实中的种子数最多,单粒种子也最重。如果混合花粉中含有自交花粉,那么果实将败育。除花粉多样性影响雌性生殖产出外,母本基因型也具有重要影响,即增加文冠果种植品系的多样性,将有助于提高果实和种子产量。本研究还讨论了花粉遗传多样性效应、母本交配选择及果实选择性败育假说。     

文冠果有性生殖特征的观察研究

该研究以文冠果花发育不同时期采集的花药和胚珠为材料,采用光学及电子显微技术对花的性系统特征、胚珠发育及自交败育等有性生殖特征进行观察分析,以揭示文冠果开花多、结果少的内在机理。结果显示:(1)文冠果植物产生大量雄花和很少的两性花,表现隐形雌雄同株的性系统类型。(2)文冠果花拥有5个独特的金黄色角状附属物;成熟花粉粒球形,3孔沟,沟在花粉极面不相连,花粉表面有疣状纹饰;花主要以风媒传粉。(3)柱头3裂,开花时柱头表面布满丝状乳突细胞,属于干燥型。(4)卵球形弯生胚珠内有一弯曲的长胚囊,胚囊被厚珠心包围。胚珠受精后,珠孔与合点之间的珠柄侧外珠被的局部细胞平周和垂周分裂产生一个径向突起,伸向胚囊,与胚囊纵轴略成直角;受精后水和可溶性物质不断进入膨大的胚囊;幼胚的两子叶从胚囊珠孔端的管状部位进入合点端大的腔室中。(5)在胚发育早期,两片子叶是对称的,但在授粉35d后,具有较大半径的一子叶比另一子叶的体积大;授粉后23d以前,胚囊内的液态内容物含有游离核胚乳和少量细胞化胚乳,这个时期的胚珠可以鲜食。(6)自交传粉后,胚珠与幼果在合子形成后的不同时期败育。研究表明,文冠果与无患子科的其它植物有很多相似的有性生殖特征,但文冠果也具有一些异常特征,如花存在附属物及每子房室中有较多的胚珠等。