甘肃扁蓿豆属(豆科)一新变种——天祝扁蓿豆

该文描述了甘肃东祁连山发现的豆科( Leguminosae)扁蓿豆属( Melilotoides)一新变种———天祝扁蓿豆(Melilotoides ruthenica var. tianhzhuensis C. L. Xu )。该变种植株节间(3~18 mm)短于原变种(30~65 mm);叶片小于原变种;小叶宽卵形或倒卵形;花冠外部(背部)和内部(腹部)均为黄色,且不带紫色和条纹。上述特征与原变种明显不同,易于区别。     

中国扁蓿豆遗传多样性的ISSR分析

利用ISSR标记,对来源于中国7个省(市)的44个扁蓿豆居群的亲缘关系进行了分析。从80条ISSR引物中筛选出多态性强、重复性好的16条引物,对44个扁蓿豆居群基因组DNA进行扩增,共扩增出133条谱带,平均每个引物扩增出8.31条带,其中多态性带115条,多态性位点百分率为87.08%。扁蓿豆种质间遗传相似系数变化范围在0.436～0.908之间。利用UPGMA聚类分析,44个扁蓿豆居群被划分为8个类群,与地理来源有较高的相关性。     

野生扁蓿豆种质资源AFLP遗传多样性的分析

本研究采用AFLP标记对河北省、辽宁省、吉林省、山西省、内蒙古自治区和西藏自治区的10份野生扁蓿豆居群进行遗传多样性分析。从64对AFLP引物组合中,筛选出8对扩增条带清晰、多态性高的引物组合,8对引物共扩增出640个条带,其中多态性条带有472个,多态性位点百分率为73.8%;Nei's基因多样性指数平均为0.157,Shannon's多态性信息指数平均为0.099;居群间遗传相似系数(GS)平均值为0.827。聚类和主成分分析可将10个扁蓿豆居群聚为3大类,结果与居群的地理分布大致相符,呈一定的地域性分布规律。由此可见,AFLP分子标记研究结果能较好地揭示扁蓿豆居群间的遗传多样性。对我国各地的野生扁蓿豆资源的广泛收集、评价和基因资源的保护有重要的意义。     

扁蓿豆遗传多样性的等位酶研究

利用垂直聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(SDS-PAGE)对24份扁蓿豆种质材料进行分析.结果表明:扁蓿豆具有较高的遗传多样性;4种等位酶共确定了6个等位酶位点,多态性百分率76%,平均每位点的等位基因的有效数目为1.492,平均预期杂合值为0.321;居群总遗传多样度为0.321,居群内的遗传多样性为0.273,居群内的遗传变异为81.9%,基因流(Nm)为1.4,居群间有一定的基因流动.UPGMA聚类分析结果表明:24个扁蓿豆天然居群可分为5大类,地理条件相似的居群优先聚为一类.     

扁蓿豆24个居群遗传多样性的SSR研究

利用SSR技术研究分布于蒙古高原和大兴安岭地区24个扁蓿豆居群的遗传多样性,以明确扁蓿豆种群等位基因分布状况及在居群内和居群间的分异规律,揭示居群分布与环境的相关关系。结果显示:(1)利用紫花苜蓿的10个引物进行扩增,5个引物表现出多态性,共检测出15个等位基因变异,平均多态信息含量(PIC)为0.342 3。(2)24个扁蓿豆居群间基因分化系数(Fst)为0.17,表明扁蓿豆82.8%的变异来自居群内,基因流(Nm)为1.2。(3)聚类分析表明,24个扁蓿豆居群可聚成三大类,其中:大青山北部的扁蓿豆居群(hs)单独聚为一类,内蒙古高原东部、东南部和东北部的居群(kh、hb1、hb2、hb3、lq、lx、bl、zs、lh)聚为一类,蒙古高原东北部向大兴安岭的过渡区和大兴安岭地区的居群(dm、db、xs、eg、xb、eh、al、kj、aq1、dw、hb4、ys、aq2、xl)聚为一类。(4)遗传距离和环境条件关系的Mantel检验表明,地理位置(经度和纬度)的影响大于海拔,且大于单一的经度或者纬度(r=0.402 7,P<0.01);水平距离上,经度对遗传距离的影响大于纬度。     

内蒙古扁蓿豆遗传多样性的ISSR分析

应用ISSR分子标记对分布于内蒙古不同地区的扁蓿豆(Medicago ruthenica)8个地理种群进行了遗传多样性研究.结果表明:扁蓿豆具有较高的遗传多样性;15个引物共扩增出363个位点,物种水平上Nei s基因多样性指数为0.198 9,Shannon多样性指数为0.303 7;种内总基因多样性为0.308 6,种群内基因多样性为0.198 9,64.45%的遗传变异存在于种群内,35.55%的遗传变异存在于种群间,种群间的遗传分化系数为0.355 5,基因流为0.906 4,8个种群间基因交流较少,遗传分化较强.UPGMA遗传距离聚类结果表明,生态地理条件相似的种群优先聚集.     

内蒙古扁蓿豆种质资源花性状的变异分析

采用形态学标记的方法,对来源于内蒙古7个不同生态区的49份扁蓿豆（Medicago ruthenica L.）野生材料进行了花性状变异分析。对花萼长、花萼直径等12个性状进行系统调查和遗传多样性分析。结果表明：扁蓿豆材料间花性状的变异系数幅度最大的为花序长,其变异系数高达79.12%,变异幅度最小的为花萼直径, 其变异系数为3.82%;主成分分析表明,花性状中前7个主成分反应了总信息量的85.465％, 花序长、花序轴长、花冠长度、花序结荚数、花序种子数、花色和小花柄长等7个性状是造成扁蓿豆花性状变异的主要因素;相关分析表明,花性状间多数呈差异显著或极显著,例如:花序结荚数与花序种子数差异极显著,为0.811,呈显著正相关,而花序轴长和小花柄长差异极显著,呈显著负相关,为-0.340;聚类分析将49份材料分为6类, 花性状变异性相同或地理来源相同与相近的材料大部分聚在一起。说明：扁蓿豆材料间的花性状具有丰富的遗传多样性     

内蒙古3种生态型扁蓿豆遗传多样性与亲缘关系的分析

采用SSR分子标记结合21个表型性状对来自内蒙古3种生态型扁蓿豆种质资源的遗传多样性和亲缘关系进行了分析.结果表明:3种生态型的22份扁蓿豆材料在考察的4个质量性状上差异明显;在17个数量性状上,总体变异程度为黄花型扁蓿豆>扁蓿豆>细叶扁蓿豆;表型性状的遗传相似系数在31.59～113.27间,变异系数为43.30%.SSR分析结果显示,18对引物平均多态性比率为80.09%,引物平均等位位点数为6.06,位点多态性信息含量平均为0.32,遗传相似系数在0.37～0.47间,变异系数为61.80%.表型性状聚类、SSR分子标记聚类及主成分分析结果均显示,黄花型扁蓿豆和扁蓿豆的亲缘关系较近,与细叶扁蓿豆的亲缘关系较远.     

扁蓿豆育成品系遗传多样性的RAPD研究

用 RAPD分子标记对4个扁蓿豆育成品系进行遗传多样性分析.结果表明:筛选的12条多态性RAPD引物共检测出126个等位基因位点,平均每条引物检测到10.5个位点,多态位点比率占94.4%.扁蓿豆品系的Nei's遗传多样性指数(H)为0.266 2,Shannon多样性指数(I)为0.414 5.Nei's指数估算和分子方差分析(AMOVA)均证实扁蓿豆品系的遗传多样性主要存在于品系内,品系间有一定的基因交流(基因流为2.756 7).聚类结果表明,品系00-61和00-81遗传差异相对较小,品系90-36与前两者之间的遗传差异较大,品系93-21与各品系的遗传差异最大.     

内蒙古扁蓿豆野生资源形态学特性研究

对产自内蒙古不同分布区12份扁蓿豆种质资源的12个形态性状进行主成分和聚类分析。结果表明,除荚果形状和种子宽外,其余形态性状在材料间都表现显著差异,扁蓿豆种质资源遗传变异丰富;通过多变量的主成分分析,第一主成分和第二主成分代表了扁蓿豆形态多样性的62.30%,枝条长、叶面积、荚果宽、种子长和千粒重等5个性状是造成扁蓿豆表型差异的主要因素;基于形态性状的聚类分析把12份材料聚为4类,其中第 1类MR-12扁蓿豆资源的株高、枝条长和株丛直径明显高于其他类,叶片大且叶量丰富,营养性状表现良好;结实性状中荚果长和千粒重较大,综合性状表现较好,可以作为合适的材料作为引种驯化和育种的试验材料。     

扁蓿豆MrLEA2基因的克隆和原核表达

从扁蓿豆(Medicago ruthenica L.)幼苗中克隆到一个编码晚期胚胎发生丰富蛋白的基因MrLEA2,Pfam数据库检索表明其编码产物属于LEA_2蛋白家族。半定量RT-PCR分析发现MrLEA2在幼苗中表达水平不受非生物胁迫(脱水、高盐和低温)和脱落酸诱导。利用MrLEA2基因构建原核表达载体,在大肠杆菌中实现了过量表达。通过斑点试验和菌落计数实验,对过量表达MrLEA2蛋白的大肠杆菌细胞在高盐(0.5mol/L NaCl和0.5mol/L KCl)、55℃高温和-20℃冷冻胁迫处理下的生长存活情况检测发现,MrLEA2蛋白过量表达能够明显提高大肠杆菌对上述胁迫的耐受性。研究表明,MrLEA2蛋白对高盐和温度胁迫引起的细胞损伤具有保护作用。     

蒺藜苜蓿LBD转录因子基因家族全基因组分析

LBD是植物中所特有的转录因子基因家族,在调控植物侧生组织发育、营养代谢以及响应逆境胁迫等方面具有重要作用。该研究利用生物信息学手段,从全基因组水平筛选和鉴定了蒺藜苜蓿LBD基因家族,并对基因结构、系统进化、进化压力、保守域、染色体定位以及基因表达模式等进行了分析。研究结果共鉴定出2类5亚类共计56个蒺藜苜蓿LBD家族基因,在8条染色体上均有分布,但分布不均匀。该家族成员外显子数目都不超过2个,结构简单,基因间在进化时存在负向选择作用。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的时空特异性,并受干旱和氮素调控。该研究结果对蒺藜苜蓿LBD基因功能研究及进化分析具有重要的意义。     

蒺藜苜蓿叶片光合作用对盐胁迫的响应

为阐明蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)叶片光合效率对盐胁迫的响应规律,明确其土壤盐分阈值,该研究以盆栽蒺藜苜蓿幼苗为研究对象,采用加盐的方式人工模拟盐胁迫环境,设置不同浓度NaCl处理(0、50、100、150、200、250、300、400mmol·L-1),利用Li-6400便携式光合测定仪分析了蒺藜苜蓿幼苗光合效率参数对土壤盐分浓度的响应特征。结果表明:(1)蒺藜苜蓿叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数等具有明显的土壤盐分临界效应。在NaCl浓度为100~200mmol·L-1时,蒺藜苜蓿可维持较高光合生产力,此盐分范围内适宜的光合有效辐射(PAR)为600~1 300μmol·m-2·s-1,出现Pn最大值(20.7μmol·m-2·s-1)的NaCl浓度为150mmol·L-1,对应PAR为1 200μmol·m-2·s-1左右。(2)在NaCl浓度150mmol·L-1时,随着NaCl浓度的增加,表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)和最大光合速率(Pnmax)逐渐增大;在NaCl浓度为150mmol·L-1时,AQY、Rd和Pnmax分别达到最大值0.030、0.605 7μmol·m-2·s-1、19.4μmol·m-2·s-1,而LCP达到最小值19.8μmol·m-2·s-1。(3)NaCl浓度为150mmol·L-1可作为导致蒺藜苜蓿净光合速率下降的气孔限制和非气孔限制因素的转折点,并且随着NaCl浓度升高,其光合速率由气孔限制转为非气孔限制的PAR降低。以上结果表明,蒺藜苜蓿对盐胁迫具有较强的适应性,在较高盐分浓度下可获得较高的光合生产力。     

油菜种子发育和萌发过程中脱水耐性相关基因的cDNA-AFLP分析

选取甘蓝型油菜种子发育和萌发过程中与脱水耐性相关的不同时间点,采用cDNA-AFLP技术通过128对引物组合分析,共获得394条特异转录衍生片段(TDFs)。经BLAST序列比对,发现其中189条与GenBank数据库中已知功能基因同源,按其功能可分为转录因子、基础代谢、抗逆胁迫、信号转导等相关蛋白。RT-PCR技术对差异显著性片段验证结果显示,泛素蛋白、油体蛋白、热激蛋白和一些转录因子片段均受到种子脱水诱导表达。研究结果表明,发生在种子发育和萌发过程中的脱水耐性反应非常复杂,涉及植物生命活动的诸多领域。     

呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L. cv. Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RT PCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11。MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列。(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆CcMYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近。(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值。(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核。研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用。     

紫花苜蓿赤霉素受体基因的克隆及表达分析

赤霉素受体(GID)是赤霉素信号转导途径的重要成员,直接影响着赤霉素对植物体效应的发挥。该研究利用同源克隆的方法,首次从紫花苜蓿中克隆得到1个赤霉素受体基因,命名为MsGID1b。序列分析发现,MsGID1b基因开放阅读框长度为1 053bp,编码350个氨基酸,推测其蛋白质分子量为39.839kD,是一个无信号肽和跨膜结构的亲水性蛋白。序列比对结果表明,MsGID1b基因与蒺藜苜蓿MtGID1b基因的核苷酸序列相似性为98%,氨基酸序列相似性为99%,且具有HSL家族典型的HGG和GXSXG保守结构域及GA、DELLA蛋白结合位点。荧光定量PCR分析表明,MsGID1b基因在紫花苜蓿各组织中的表达丰度依次为:根盛花初花茎叶荚果;经GA3、ABA、NaCl、PEG和黑暗诱导后该基因表达上调,尤其是在GA3诱导下,MsGID1b基因的表达量一直维持在较高水平,表明MsGID1b基因可能参与紫花苜蓿的抗逆调控。     

蒺藜苜蓿DGAT1基因的克隆和功能鉴定

该研究采用RT-PCR与电子克隆的方法,从蒺藜苜蓿cDNA中克隆得到2个编码二脂酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT)的基因MtDGAT1-1和MtDGAT1-2。MtDGAT1-1长1 620bp,编码539个氨基酸;MtDGAT1-2长1 524bp,编码507个氨基酸。多序列比对显示,MtDGAT1-1和MtDGAT1-2编码蛋白具有典型的植物DGAT1结构域。表达分析显示,MtDGAT1-1和MtDGAT1-2在根、茎、叶、花、种子中都有表达,在种子发育中高表达,且MtDGAT1-1于种子发育的中前期高表达,而MtDGAT1-2于种子发育的中后期高表达。酵母互补实验证实,MtDGAT1-2编码蛋白具有DGAT酶活性,能够恢复H1246的TAG合成和油体形成;而MtDGAT1-1编码蛋白不能恢复H1246的TAG合成和油体形成。     

矩镰荚苜蓿地下茎次生结构异常发育的解剖学研究

矩镰荚苜蓿是中国特有植物,分布于青藏高原东缘,具有发达的地下扩展茎。为探明矩镰荚苜蓿地下茎异常发育与高原气候适应的关系,该研究采用常规石蜡切片法对地下茎初生结构与次生结构进行解剖观察。结果表明:(1)与初生结构相比,矩镰荚苜蓿地下茎次生结构发育不均衡,仅有少量维管束正常发育,木质部发达。(2)地下茎次生生长会产生内、外两种周皮,外周皮由靠近韧皮部的内皮层细胞形成,内周皮由靠近木质部的髓细胞形成,内、外周皮形成后取代了表皮和初生结构中的主要薄壁组织,形成了较复杂的新防护系统。(3)外周皮向内隘缩或内周皮向外延伸都会引起地下茎的分裂,但暂未观察到两种分裂方式同时发生。研究认为,矩镰荚苜蓿地下茎形成内、外周皮与异常分裂,可以增强对干旱和寒冷胁迫的抵御能力,是矩镰荚苜蓿对青藏高原寒旱环境的适应策略。