基因工程技术在花卉中的应用

近年来花卉产业得到了蓬勃发展,不断成熟的基因工程技术为花卉的品质改良提供了新的思路,也为花卉产业化发展带来了新的机遇。本文综述了影响植物花色、花型、花期等相关基因及转基因的研究,展望了基因工程技术在花卉育种和产业化应用的发展前景。     

基因工程改良棉花纤维品质研究进展

棉花作为世界上重要的经济作物,其纤维品质是衡量棉花品质的重要指标.优良的纤维品质是国内外棉花育种的主要目标之一,面临常规育种改良品质的瓶颈,通过转基因技术改良棉花纤维品质是棉花遗传育种致力研究的重要领域.介绍棉纤维发育相关分子机理研究、棉纤维品质改良功能基因的发掘以及利用基因工程技术改良棉花纤维品质的最新进展,并对今后的研究进行展望.     

花文化教育在《花卉学》教学中的功能

花文化是在漫长的人类历史发展过程中形成的一系列与花卉相关的文化现象和文化信息的总和。概述了以花卉著作、花卉文学、花画、花语、花卉食品以及花疗等为表现形式的花文化的内涵,论述了花文化教育在《花卉学》教学中的功能。     

基因组学技术大发展助力园艺植物研究取得新进展

园艺植物包括花卉、蔬菜、果树、部分瓜类(如西瓜(Citrullus lanatus)和甜瓜(Cucumis melo))和茶树(Camellia sinensis),在植物分类上涉及大量物种。园艺植物的基因组学和遗传学研究具有重要的理论价值和经济意义。基因组测序技术及相关生物信息学工具的发展为园艺植物基因组和分子生物学研究注入了新的活力。睡莲是一种重要的花卉植物,除了具有观赏价值,其进化地位也非常特殊,属于一种早期被子植物类群。最近,蓝星睡莲(N.colorata)的高质量基因组图谱绘制完成。通过系统分析和比较睡莲基因组与其它被子植物的基因组,研究者阐明了睡莲的进化位置及相关进化事件。所获得的高质量基因组序列将有助于园艺植物研究者开展深入的分子遗传学研究,鉴定到控制和调控花器官、花色花香及品质等众多性状的功能基因,从而推动基础研究的快速发展和加快新品种创制。     

木薯ftsZ基因分离及在原核生物中功能初步鉴定

ftsZ基因是控制细胞分裂的关键基因,其蛋白能够在分裂位点形成一个环状结构而影响细胞分裂.为了研究木薯质体分裂与木薯淀粉品质形成的关系,根据木薯基因组数据库上的预测序列,设计引物,从木薯基因组中分离了与质体分裂相关的ftsZ家族3个新基因(ftsZ1,ftsZ2,ftsZ3).分别将它们与荧光蛋白基因(GFP)融合,构建了3个原核表达载体pET-fisZ1-GFP、pET-fisZ2-GFP、pET-fisZ3-GFP,并转化大肠杆菌BL21(DE3).通过荧光显微镜观察菌体的表型和分裂,初步鉴定了木薯质体分裂相关基因ftsZ家族对细胞分裂的作用.结果显示:尽管木薯与大肠杆菌的亲缘关系较远,ftsZ基因的同源性较低,但是两者表现出相似的功能,木薯ftsZ基因的表达能严重影响大肠杆菌细胞分裂.这一结果为进一步研究木薯ftsZ家族基因的功能奠定了基础.     

基因组学技术大发展助力园艺植物研究取得新进展

园艺植物包括花卉、蔬菜、果树、部分瓜类(如西瓜(Citrulluslanatus)和甜瓜(Cucumismelo))和茶树(Camellia sinensis),在植物分类上涉及大量物种。园艺植物的基因组学和遗传学研究具有重要的理论价值和经济意义。基因组测序技术及相关生物信息学工具的发展为园艺植物基因组和分子生物学研究注入了新的活力。睡莲是一种重要的花卉植物,除了具有观赏价值,其进化地位也非常特殊,属于一种早期被子植物类群。最近,蓝星睡莲(N. colorata)的高质量基因组图谱绘制完成。通过系统分析和比较睡莲基因组与其它被子植物的基因组,研究者阐明了睡莲的进化位置及相关进化事件。所获得的高质量基因组序列将有助于园艺植物研究者开展深入的分子遗传学研究,鉴定到控制和调控花器官、花色花香及品质等众多性状的功能基因,从而推动基础研究的快速发展和加快新品种创制。     

瓜叶菊花色性状形成机理的研究进展

瓜叶菊是拥有多种花色品种资源的观赏植物,同时具有蓝色、斑色等观赏植物中稀缺的花色表型,不同花色品种具有多种花青素代谢途径,解析其花色性状形成的分子机制能够为观赏植物的分子育种提供理论依据,其中鉴定的关键基因能够为蓝色花新品种培育提供宝贵的基因资源。在对瓜叶菊多年研究的基础上,本文从瓜叶菊特殊的花青素结构、花青素生物合成调控途径及其花色研究的主要技术手段方面,综述了近20年来瓜叶菊花色研究的进展,具体内容包括：（1）瓜叶菊不同色系呈色的色素基础,尤其是蓝色花品种中特殊的多聚酰化色素结构;（2）多聚酰化修饰相关糖基化、酰基化修饰的瓜叶菊花青素代谢途径的基因,以及调控花色、花斑形成的MYB、MADS-box等转录因子的功能;（3）瓜叶菊中进行花色研究相关的高效遗传转化体系和病毒介导的基因沉默（VIGS,virus-induced gene silencing）体系,及其在花色研究中的研究进展。本文旨在为后续瓜叶菊及其他花卉花色研究和分子育种提供参考。     

乙烯生物合成及信号转导途径中介导花衰老相关基因的研究进展

乙烯为植物重要内源激素,参与植物多项生命活动,在花发育及衰老进程中起重要调节作用。在花卉中,研究者可通过调控其乙烯生物合成及信号转导途径相关基因影响内源乙烯生成,继而影响其发育与衰老进程。目前,通过调控内源乙烯延长花期的研究主要应用于观赏花卉,对于药用等其他花类应用尚少。对乙烯生物合成和信号转导途径模型及其相关基因的互作模式、近年来乙烯反应中介导花发育与衰老相关基因克隆及调控的相关研究进行综述,以期将通过调控内源乙烯途径相关基因来延缓植物花期的研究应用于其他花期短的观赏切花、花类药材等,为从基因水平调控内源乙烯以获得花期延长的观赏、药用花类等优良育种提供参考。     

香蕉品质相关功能基因组学的研究进展

香蕉是重要的热带水果之一,是热区人民脱贫致富的主要经济来源。香蕉品质一直是人们关注的焦点。文章综述了近年来香蕉果实品质如成熟、软化、糖代谢及香气相关功能基因分离和鉴定等方面的最新研究进展,将有助于从源头上对香蕉进行创新性的探索与研究,支撑香蕉品质改良和新品种培育。     

水稻品质性状的遗传改良及其关键科学问题

改善稻米品质是水稻遗传改良及基础研究的重要目标。破解控制稻米重要品质性状形成的调控机制,对稻米品质改良和品种选育具有十分重要的意义。近十多年来,稻米品质功能基因组研究成果为其遗传改良提供了丰富的功能基因、有效的功能性分子标记及良好的改良策略。但是,稻米品质本身由多个性状构成,且各品质性状间、品质与产量性状间、品质与环境间均互相影响,极大地限制了稻米品质的遗传改良。因此,文中提出了未来水稻品质性状基础研究及遗传改良的六个关键科学问题。     

The role of pollinators in maintaining variation in flower colour in the Rocky Mountain columbine,Aquilegia coerulea

Background and Aims Flower colour varies within and among populations of the Rocky Mountain columbine, Aquilegia coerulea, in conjunction with the abundance of its two major pollinators, hawkmoths and bumble-bees. This study seeks to understand whether the choice of flower colour by these major pollinators can help explain the variation in flower colour observed in A. coerulea populations.Methods Dual choice assays and experimental arrays of blue and white flowers were used to determine the preference of hawkmoths and bumble-bees for flower colour. A test was made to determine whether a differential preference for flower colour, with bumble-bees preferring blue and hawkmoths white flowers, could explain the variation in flower colour. Whether a single pollinator could maintain a flower colour polymorphism was examined by testing to see if preference for a flower colour varied between day and dusk for hawkmoths and whether bumble-bees preferred novel or rare flower colour morphs.Key Results Hawkmoths preferred blue flowers under both day and dusk light conditions. Naïve bumble-bees preferred blue flowers but quickly learned to forage randomly on the two colour morphs when similar rewards were presented in the flowers. Bees quickly learned to associate a flower colour with a pollen reward. Prior experience affected the choice of flower colour by bees, but they did not preferentially visit novel flower colours or rare or common colour morphs.Conclusions Differences in flower colour preference between the two major pollinators could not explain the variation in flower colour observed in A. coerulea. The preference of hawkmoths for flower colour did not change between day and dusk, and bumble-bees did not prefer a novel or a rare flower colour morph. The data therefore suggest that factors other than pollinators may be more likely to affect the flower colour variation observed in A. coerulea.     

花卉基因工程研究进展Ⅰ：花色

1987年人们首次通过转基因技术获得了改变花色的矮牵牛,使得花卉选育迈入分子时代。其优点在于可有目的的地改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并缩短育种周期。目前,与花色基因工程有关调控机理已日益清楚,分离到大量的相关酶和基因,获得了一批转基因花卉。本文重点介绍了国内外花色基因工程的研究进展,同时简单评述了花卉基因工程研究中存在的问题并展望其应用前景。     

Changes in Concentrations of Sugars and Organic Acids in the Long-Lasting Flower Clusters of Phalaenopsis

The explanation for the maintenance of the quality of flowerclusters in Phalaenopsis for up to four weeks or more was determined.The concentration of sugars and organic acids and the dailycourse of CO₂ exchange in the florets, the flower stalk andthe leaves of intact and cut flower clusters were determined.The concentration of sugars in florets of the cut flower clustersdecreased progressively and linearly to 25% of the initial value.The concentration of organic acids in the flower stalk of theintact flower cluster increased progressivly, whereas the concentrationof malic acid in the flower stalk of the cut cluster decreased.The levels of sugars and organic acids in leaves in the absenceof a flower cluster was higher than those in leaves in the pressenceof a cluster. The leaves and the flower cluster were relatedas source and sink organ, respectively. The level of sugarsin the flower cluster remained high level for a long periodof time. The results indicate that the stalk'is capable of photosynthesisand has the characteristics of weak-CAM plants. The photosynthateproduced by the stalk served to maintain the quality of thecut flower cluster for at least for 50 days and that of theintact flower cluster. (Received August 22, 1991; Accepted September 30, 1991)     

北京山区野生花卉资源及开发利用

本文论述了北京山区的野生花卉资源及其利用现状 ,分析了北京山区开发野生花卉的前景 ,指出北京山区在野生花卉的开发利用中应重点加强五个方面 (野生花卉的引种驯化、确定野生花卉的发展方向、保护性的开发利用野生花卉、加强野生花卉的生化毒性研究、加强野生花卉的育种 )工作 ,使之成为北京地区的主要产业之一。     

优质荔枝新品种'草莓荔'开花与落果特性观察

从植株群体和单穗调查分析‘草莓荔’雌雄花开花特性,结果表明,‘草莓荔’雌雄花交替开放的顺序主要是雌→雄,即前期开雌花,后期开雄花;但也有少量交替开放顺序是雄→雌→雄,即先开雄花,中期开雌花后再开雄花。植株群体的花期和雌雄花开放相遇时间比单穗长,更有利于传粉受精。落果从花后15d开始出现,并在花后18～25d出现第一次落果高峰,落果最多,开花后51～58d为第二次落果高峰。     

观赏植物花色基因工程研究进展

花色是观赏植物的重要性状,创造新花色是花卉育种的主要目标之一。基因工程技术 在观赏植物花色育种上可弥补传统育种技术的缺陷,因此它在花色育种方面的研究和应用发 展迅速。本文从花的成色作用和花色素种类入手,介绍了花色苷的生物合成,并从花色基因 的种类和克隆、花色基因工程操作的策略和方法等角度综述了近年来观赏植物花色基因工程 的研究进展。同时对我国观赏植物花色基因工程的前景作一展望。     

Trade-off between the biomass and number of flowers in Stellera chamaejasme along an elevation gradient in a degraded alpine grassland

权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2700、2900和3000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。     

Genetic constraints on floral evolution in a sexually dimorphic plant revealed by artificial selection

Sexual dimorphism is one of the most widespread and recognizable patterns of phenotypic variation in the biotic world. Sexual dimorphism in floral display is striking in the dioecious plant Silene latifolia, with males making many, small flowers compared to females. We investigated this dimorphism via artificial selection on two populations to determine whether genetic variation exists within populations for flower size and the extent of the between-sex correlation, whether a flower size and number trade-off exists within each sex, and whether pollen and ovule production vary with flower size. We selected for decreased flower size (calyx width) in females and increased flower size in males and measured the response to selection in size and correlated responses in flower dry mass, flower number, and pollen or ovule number per flower. Four bouts of selection in each of two selection programs were performed, for a total of three selection lines to decrease size, three to increase it, and two control lines. Flower size always significantly responded to selection and we always found a significant correlated response in the sex not under selection. Selection decreased but did not eliminate the sexual dimorphism in flower dry mass and number. A negative relationship between flower size and number within each sex was revealed. Whereas ovule number showed a significant correlated response to selection on flower size, pollen number did not. Our results indicate that although substantial additive genetic variation for flower size exists, the high between-sex genetic correlation would likely constrain flower size from becoming more sexually dimorphic. Furthermore, floral display within each sex is constrained by a flower size and number trade-off. Given this trade-off and lack of variation in pollen production with flower size, we suggest that sexual dimorphism evolved via sexual selection to increase flower number in males but not females.     

高寒退化草地狼毒种群不同海拔花大小-数量的权衡关系

权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2700、2900和3000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。     

Role of Exogenous Hormones in Inducing Cells in different Positions of Perianth Explants to Regenerate Flower Buds in Hyacinthus orientalis

Role of the exogenous hormone in inducing different position cells of perianth explants of hyacinth to regenerate flower buds was studied. Experiments showed that (1) Exogenous hormones are necessary for inducing cells of the perianth explant to regenerate the flower buds; (2) Only cytokinine alone could induce the regeneration of the flower buds, the auxin was not necessary; (3) Exogenous hormones in different concentrations could induce cells in the different parts of the perianth explants to differentiate the flower buds: 6-BAP or zeatin 2 mg/L alone could induce cells located at the lower part of the perianth to differentiate flower buds. Combination of 6-BAP or zeatin 2 mg/L and 2, 4-D 0.1 mg/L was advantageous to cells located middle part of the perianth to regenerate the flower buds. Combination of 6-BAP or zeatin 2 mg/L and 2, 4-D 1.0 mg/L could promote cells located at the upper part of the perianth to differentiate flower buds.