桑树二倍体及人工诱导的同源四倍体遗传差异的AFLP分析

利用AFLP（Amplified Fragment Length Polymorphism）分子标记技术,即扩增片段长度多态性,从DNA分子水平探讨二倍体桑（2n=2X=28）与经秋水仙素诱变得到的同源四倍体桑（2n=4X=56）在遗传结构上的差异。根据对供试材料DNA多态性及遗传距离分析,认为经秋水仙素诱变得到的同源4X与2X相比在DNA分子遗传结构上产生一定程度的改变,在种内变异水平上,2X与同源4X桑间的遗传差异小于种间差异。     

桑树二倍体及人工诱导的同源四倍体遗传差异的AFLP分析

利用AFLP(AmplifiedFragmentLengthPolymorphism)分子标记技术 ,即扩增片段长度多态性 ,从DNA分子水平探讨二倍体桑 (2n =2X =2 8)与经秋水仙素诱变得到的同源四倍体桑 (2n =4X =5 6 )在遗传结构上的差异。根据对供试材料DNA多态性及遗传距离分析 ,认为经秋水仙素诱变得到的同源 4X与 2X相比在DNA分子遗传结构上产生一定程度的改变 ,在种内变异水平上 ,2X与同源 4X桑间的遗传差异小于种间差异。     

白术同源四倍体的诱导和鉴定及其与二倍体过氧化物酶的比较

以白术（Atractylodes macrooephala Koidz.）二倍体组培苗为材料,对其四倍体诱导方法进行研究,共获得45个白术同源四倍体株系,为优良株系的选育提供了材料。此外,还分析比较了其中8个白术四倍体株系与二倍体的过氧化物酶同工酶（POD）的酶谱差异,发现四倍体各株系过氧化物酶同工酶谱比二倍体的均多了Rf0.310的谱带,且总过氧化物酶比活力也发生了很大改变,对探讨白术四倍体优良株系的生理生化机理具有一定的参考价值。     

黄瓜二倍体及其同源四倍体果实转录组分析

果形和糖含量分别是与瓜类蔬菜作物外观、营养及风味密切相关的重要品质性状。为探究黄瓜倍性差异导致果形及糖含量变化的分子机制,以果形和糖含量差异显著的黄瓜二倍体（长果/低糖）和四倍体（短果/高糖）为试材,分别取开花当天和花后9 d的果实进行转录组分析。结果表明,在二、四倍体花后9 d果实中共鉴定到1 874个差异表达基因（DEGs）,其中上调基因818个和下调基因1 056个;GO分析显示,DEGs显著富集在“DNA复制”（GO:0006260）、“DNA代谢过程”（GO:0006259）、“蛋白质复合体”（GO:0032993）、“染色体”（GO:0005694）、“蛋白质二聚活性”（GO:0046983）等GO条目上;KEGG分析表明,DEGs富集在“植物激素信号转导”（csv04075）、“淀粉与蔗糖代谢”（csv00500）等代谢通路上;参与“植物激素信号转导”相关基因AUX1、DELLA、B-ARR、TCH4上调表达,GH3、GID1、PP2C、CYCD3下调表达,以及参与“淀粉与蔗糖代谢”相关基因SPS、SUSY上调表达,可能与果形指数减小和果实糖含量增加有关。荧光定量PCR(...     

‘寒富’苹果二倍体及其同源四倍体叶片超微结构和叶绿素荧光参数特征

采用扫描电镜和石蜡切片法,以‘寒富’苹果二倍体及经秋水仙素加倍获得的同源四倍体植株为材料,比较两种倍性植株叶片超微结构、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的日变化规律。结果显示:(1)与二倍体植株相比较,其同源四倍体叶片厚度、栅海比、气孔长、气孔宽、分别增加了15.1%、16.1%、70.5%、27.2%,而气孔密度显著减少了58.7%;其同源四倍体叶保卫细胞中叶绿体数和叶绿素含量分别比二倍体植株高出125.3%、37.7%。(2)‘寒富’苹果同源四倍体与其二倍体的叶绿素荧光参数PSⅡ的原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在光化学效率(Fv/F0)和以吸收光能为基础的光合性能指数(PI)值的日变化趋势相似,但PI平均值比二倍体显著高出38.6%。研究表明,同源四倍体较二倍体叶片在形态上更大、更厚,气孔更大、密度更小,栅海比更大,表现出抗病的叶片结构;同时同源四倍体较二倍体含有更高的叶绿素含量,表现更优良的光合特性。     

普通番茄四倍体与二倍体杂交的杂种不育性研究

以普通番茄的四倍体为母本与二倍体杂交时,花粉萌发、花粉管生长及双受精过程都正常;对受精的胚珠形态结构观察得知:4天前幼胚和胚乳发育正常,授粉后4天胚乳出现异常开始退化,5天时这种异常现象更明显,第7天胚乳已完全解体。幼胚在胚乳完全解体前发育正常,而胚乳解体后,幼胚也开始解体。所以普通番茄二倍体与四倍体杂交的杂种不育的原因,在于胚乳败育以及胚的死亡。     

南荻同源四倍体的研究

南荻变种“突节荻”的幼穗、下胚轴产生的带绿芽点愈伤组织,置于０．０５％秋水仙碱的ＭＳ无激素培养基上处理２４－４８ｈ,经培养而诱变成交异试管苗。细胞学鉴定确定其染色体数目为２ｎ＝４ｘ＝７６（ｘ＝１９）,花粉粒和气孔保卫细胞均增大,核仁数目增多。田间种植和测定,获得南荻同源四倍体新品系。该品系表现出生长势强,植株高大,茎粗、茎壁厚、节间长,产量高,而且纤维长,长宽比值大,是生产上能直接利用的一种优质高产的造纸新资源     

黄芩组织培养同源四倍体的诱导

应用组织培养技术对黄芩进行多倍体诱导,结果表明：组织培养条件下,在培养基中添加一定浓度和秋水仙素,或者把带有绿色芽点的黄芩愈伤组织经０．２％秋水仙素溶液浸泡一定时间后再进行培养,均可诱发黄芩多倍体的产生,但以后效果较好,诱导率可达４０．０％,通过试管苗根尖染色体显微观察,鉴定出５０多个黄芩同源四倍体,为今后优良品种的选育打下基础。     

二倍体和四倍体泥鳅染色体组型比较

根据陈景星1 的论述,分布于中国境内的泥鳅属(Misgurnus) 的鱼类共有三种:北方泥鳅 (M.bipartitus) 、黑龙江泥鳅(M.mohoity) 和泥鳅(M.anguillicaudatus) 。       

植物同源四倍体生殖特性及DNA遗传结构的变异

由于染色体加倍过程中的加倍因素和非加倍因素的影响, 同源四倍体的DNA遗传结构较其起源二倍体产生了变异, 进而导致其表现型发生相应的变异。和其起源二倍体相比, 同源四倍体的表现型变异表现在以下几个方面: 雌雄配子育性降低; 花粉(2n)的体积明显增大; 部分胚囊内卵细胞、助细胞及反足细胞数目有所增减; 自交繁殖过程中, 花粉的萌发及生长速度较慢、花粉管的形态部分畸形、部分极核受精过程及受精细胞(与精核结合的极核或卵)的进一步发育状况异常; 大多数育性或结实率会有不同程度的降低, 但降低的程度有因自交繁殖世代的推移而逐渐减小的趋势; 就一些植物种类而言, 同源四倍体有较好的远缘杂交亲和性。     

菘蓝IiEMF基因的克隆与功能分析

该研究以菘蓝(Isatis indigotica Fort.)转录组数据为基础,克隆得到菘蓝EMF基因的cDNA全长,命名为IiEMF。(1)序列分析表明,IiEMF基因开放阅读框长度为1896 bp,编码631个氨基酸。进化树分析表明,菘蓝IiEMF蛋白与甘蓝(Brassica oleracea)EMF蛋白亲缘关系最为接近。(2)实时定量PCR结果显示,IiEMF在菘蓝不同器官中均有表达,且在叶中表达量最高,果实中表达量最低;IiEMF基因在菘蓝抽薹开花过程中叶内的表达量呈先升后降的趋势,并于初花期表达量达到最高后逐渐降低回落;在花/果期IiEMF基因表达量较花蕾中明显降低。(3)成功构建了超表达载体pCAMBIA1300-EMF,经农杆菌介导侵染拟南芥,PCR鉴定表明,有7株为超表达转IiEMF基因植株。(4)表型观察发现,在长日照和短日照条件下,与野生型相比2个转IiEMF基因拟南芥株系的开花时间都明显较早(提前6~10 d),且转IiEMF基因株系的莲座叶数比野生型多10片以上,叶片也比野生型大而肥厚。(5)qRT-PCR检测结果显示,在拟南芥营养生长过程中,过表达IiEMF显著抑制了拟南芥AtAP1、AtCO和AtLFY的表达,而促进了AtFLC的表达;当拟南芥开花时,转基因株系中的AtAP1和AtFLC表达量均高于野生型,AtCO和AtLFY的表达量显著低于野生型。研究表明,过量表达IiEMF基因能够促使拟南芥提前开花,且IiEMF可能是通过影响多种开花途径来共同调节促进拟南芥的早花。     

菘蓝MYB34基因的克隆及其表达分析

该研究以菘蓝新鲜嫩叶为材料,采用RT-PCR方法,克隆了菘蓝IiMYB34基因(GenBank登录号为MF373610),并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明:(1)IiMYB34基因组DNA全长为1 854bp,包含3个外显子和2个内含子;ORF全长为951bp,编码316个氨基酸;IiMYB34蛋白二级结构中无规则卷曲和α-螺旋所占比例最多,延伸链较少,与其三级结构的预测结果相一致;IiMYB34基因序列还存在2个保守的MYB DNA-binding结构域,属于典型的R2R3-MYB蛋白;IiMYB34氨基酸序列与欧洲油菜、甘蓝等植物的亲缘关系较近。(2)qRT-PCR分析显示,IiMYB34基因呈组织特异性表达,并在叶中表达量最高;茉莉酸甲酯、水杨酸及葡萄糖均显著诱导该基因的表达,而低温(4℃)和机械伤害处理对其表达具有一定的抑制效应。该研究结果为进一步揭示IiMYB34基因的功能奠定了基础。     

菘蓝IiCYP79F1基因的克隆与表达分析

该研究以菘蓝叶片为材料,采用RT PCR方法克隆菘蓝IiCYP79F1基因,并对其进行生物信息学与表达模式分析。结果表明：（1）成功获得IiCYP79F1基因的gDNA全长（2 109 bp）,包含3个外显子及2个内含子,ORF全长为1 626 bp,编码541个氨基酸（GenBank登录号为KY774689.1）;生物信息学分析显示,IiCYP79F1蛋白的二级结构主要由α 螺旋（43.81%）、无规则卷曲（35.49%）、延伸链（13.68%）和β 转角（7.02%）组成;其氨基酸序列与西兰花、欧洲油菜、芜菁和芝麻菜的相似性较高,其蛋白与芝麻菜的亲缘关系最近。（2）qRT PCR分析显示,IiCYP79F1基因呈时空特异性表达,且在茎中与幼苗期高表达;MeJA、Ag⁺、葡萄糖和机械损伤处理均能有效促进IiCYP79F1基因的表达,而SA和低温处理则具有明显的抑制作用。该研究结果为进一步探讨IiCYP79F1在菘蓝芥子油苷生物合成中的作用奠定了基础,也为培育高芥子油苷含量的菘蓝新种质提供了新思路。     

氮素形态及配比对5个种源菘蓝的生物碱类成分和多糖的影响

以5份不同种源的菘蓝为材料,采用田间小区试验,设置不施氮(CK)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、NH4+-N/NO3--N=75/25、NH4+-N/NO3--N=50/50、NH4+-N/NO3--N=25/75和酰胺态氮等7个处理,分析比较了不同种源植株的靛蓝、靛玉红和总生物碱含量、(R,S)-告依春及多糖含量等指标的差异,为菘蓝栽培生产中氮素的高效利用提供理论参考。结果表明:氮素处理有利于提高山西运城菘蓝和陕西商洛菘蓝叶内靛蓝含量,以及安徽亳州菘蓝和陕西商洛菘蓝叶内的总生物碱含量;NH4+-N/NO3--N=50/50处理对山西运城菘蓝,以及酰胺态氮处理对山西运城菘蓝和陕西商洛菘蓝叶内生物碱类成分的积累均有促进作用;与对照相比,氮素处理亦能有效地提高甘肃张掖菘蓝和陕西商洛菘蓝根内的(R,S)-告依春及安徽亳州菘蓝根内的多糖含量;安徽阜阳菘蓝(R,S)-告依春含量在任一氮处理下均远远高于其他种质菘蓝。研究表明,不同种源菘蓝对氮素处理的响应存在较大的差异,建议生产中综合考虑菘蓝的来源和需肥规律,采用经济有效的施氮组合,以提高其活性成分含量。     

夏播菘蓝不同居群干物质和活性成分积累特征

为研究夏播菘蓝不同栽培居群的最佳采收期,以来自于山西、安徽、甘肃、江苏和河南的5个栽培居群为材料,设置盆栽土培实验,于菘蓝生长第60天起,间隔10d采样,共采集6次样品,采用HPLC法测定其叶片、叶柄、根茎和根4个部位的靛蓝与靛玉红含量。结果表明:(1)不同栽培居群随着生长时间的延长,其叶片、叶柄、根茎及根的生物量持续增加,其中来自于山西居群的生长最佳,干物质积累量最大。(2)不同居群叶片及叶柄内靛蓝与靛玉红含量最大值出现在生长90~100d,即为叶内活性成分积累的高峰期。(3)综合分析其活性成分与干物质的积累量,各居群叶片靛蓝积累量最大值在生长90~100d,叶片、叶柄与根茎的靛玉红积累量也出现在90~100d。若以中国药典的靛玉红为质量控制指标,同时综合考察其生物量指标与活性成分积累量指标,夏季播种的来自于山西、安徽和河南的菘蓝居群最佳采收期为生长100d左右,而来自于甘肃与江苏居群的则以生长90d最佳。     

氮素营养对苗期菘蓝叶中硝酸还原酶活性与矿质元素吸收的影响

采用正交试验设计,研究铵态氮、硝态氮和酰胺态氮3种氮素形态及其不同浓度配比对苗期菘蓝的单株干重、叶内的硝酸还原酶活性及矿质元素吸收的影响。结果显示:(1)影响苗期菘蓝单株干重的氮素形态依次为酰胺态氮>铵态氮>硝态氮。(2)不同氮素形态对叶片硝酸还原酶活性影响有差异,铵态氮影响最大,其次是硝态氮和酰胺态氮。(3)不同形态氮素配合施用后均能促进P、K、Ca、Mg、Cd、Mn、Cr、Sr 8种元素的吸收,但不利于Ni和Fe的吸收;元素吸收受铵态氮影响最大的矿质元素有K、Ba、Se、Ni、B、Si、Fe 7种元素,受硝态氮影响最大的元素有P、Cd、Ti、Al、Cu 5种元素,受酰胺态氮影响最大的元素有Na、Ca、Mg、Zn、Mo、Mn、Cr、Sr 8种元素。研究表明,不同形态氮素对苗期菘蓝吸收矿质元素的影响存在很大的差异,应注重酰胺态氮与无机的铵态氮、硝态氮的配合施用;适宜氮素形态及其配比能提高叶中硝酸还原酶的活性并促进矿质元素的吸收,从而有效地促进菘蓝的生长。     

缺氮和复氮对菘蓝幼苗生长及氮代谢的影响

对基质育苗后水培的菘蓝进行缺氮与复氮处理,分析其生长情况及氮代谢产物含量的变化,探讨缺氮和复氮对菘蓝幼苗生长及氮代谢的影响,以提高菘蓝产量和品质以及栽培过程中的氮素利用效率。结果显示:(1)正常供氮条件下,菘蓝幼苗的叶绿素含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、硝态氮含量、靛玉红含量为最高,而其株高、主根直径、根的鲜重与干重、叶的鲜重与干重、根系活力均最小。(2)缺氮处理增加了菘蓝幼苗的主根直径和根干重,提高其根系活力和硝酸还原酶(NR)活性,促进游离氨基酸在叶中的积累;但降低了GS的活性,也降低了叶中硝态氮、可溶性蛋白、靛玉红及根中游离氨基酸的含量;缺氮对叶中靛蓝的含量无明显影响。(3)复氮处理增加了菘蓝幼苗的株高、主根长、根鲜重、叶鲜重、叶干重,提高了其根系活力,降低了NR和GS的活性;与对照相比,复氮降低了叶中硝态氮含量,提高了叶中可溶性蛋白、靛蓝及根中游离氨基酸的含量,但对叶中游离氨基酸和靛玉红含量影响较小。研究表明,缺氮后再复氮有利于菘蓝幼苗叶的生长,同时有利于增加其叶内靛蓝含量,从而提高其产量和品质。     

碳离子辐照对菘蓝药性品质和分子水平的诱变效应

以野生菘蓝种子为材料,以不同剂量的碳离子(12 C6+)进行辐照处理(辐照剂量分别为30Gy、60Gy、90Gy、120Gy),分析12 C6+辐照对菘蓝种子萌发、幼苗生长、主要药用成分含量及其基因和蛋白质多态性变化的影响,为菘蓝品质育种、分子生物学研究和重离子辐照诱变的应用提供依据。结果显示:(1)12 C6+辐照处理后菘蓝的成苗率和根鲜重均随辐照剂量增加而逐步显著降低,其中30Gy处理对菘蓝生长抑制程度最小,但处理后菘蓝根中的主要药效成分4(3H)喹唑酮和靛玉红的含量增加幅度最大且最高,分别为野生型的2.2倍和2.3倍。(2)SRAP分子标记分析表明,菘蓝基因组的变异度随着辐照强度的增强而增大,其中30Gy处理的突变体与野生型相比有33.59%的多态性变异。(3)SDS-PAGE考马斯亮蓝染色和磷酸化染色分析表明,菘蓝的总蛋白和磷酸化蛋白表达水平均随辐照剂量变化出现了不同程度的改变,但并不与辐照强度呈正相关,说明植物在防御重离子辐照伤害时存在补偿机制。研究发现,30Gy的12 C6+辐照是菘蓝诱变的最佳剂量,能够显著提高其有效成分的含量,为优质菘蓝诱变育种奠定了基础。     

Smoke-water improves shoot growth and indigo accumulation in shoots of Isatis indigotica seedlings

Although smoke treatments have successfully been used for promoting the germination of many seeds, there are no reports on the effect of smoke on secondary metabolite production in plants. This study highlights the effects of smoke-water on shoot growth and accumulation of indigo in shoots of Isatis indigotica Fort., a Chinese medicinal plant. Results showed that seedlings treated with smoke-water at a dilution of 1:1000 achieved the highest fresh and dry shoot mass, which was significantly (P < 0.05) different from the control and other smoke-water dilutions tested. A higher concentration of smoke-water (1:500) significantly increased (P < 0.05) the indigo concentration in shoots compared with untreated seedlings. The effect of 1:1000 and 1:2000 dilutions gave non-significant increases in the concentration of indigo. These findings suggest the possible use of smoke-water for promoting the growth and accumulation of secondary metabolites in plants.     

外源5-氨基乙酰丙酸对盐胁迫下菘蓝种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响

采用砂培方式,研究了外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)对盐胁迫下菘蓝种子的萌发、幼苗叶片的可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量及其抗氧化酶活性的影响,探讨ALA缓解菘蓝受盐胁迫伤害的响应机制。结果显示:(1)菘蓝种子萌发及幼苗生长在100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下受到明显的抑制,种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数与自然含水量均显著降低,丙二醛含量、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性显著升高。(2)盐胁迫下适宜浓度的ALA处理显著提高了种子萌发率、自然含水量及SOD、POD和CAT活性,降低了可溶性糖和丙二醛的含量,并以16.7 mg·L^-1 ALA处理盐胁迫下菘蓝种子的发芽率、发芽势最大,其幼苗的SOD、POD、CAT活性最强。研究表明,盐胁迫显著抑制菘蓝种子的萌发及幼苗生长,适宜浓度的ALA能够有效缓解盐胁迫对菘蓝种子萌发及幼苗生长的伤害,提高植株的抗盐性,并以16.7 mg·L^-1 ALA处理效果最佳。