不同牡丹叶片解剖结构及其环境适应性

【目的】探究生长在不同生境中的牡丹对平原地区环境的形态学适应特征,为牡丹的保育措施研究及筛选优异的种质资源提供参考。【方法】以原生境不同的中原牡丹（‘凤丹’、‘洛阳红’）和野生牡丹（紫牡丹、狭叶牡丹、大花黄牡丹、西藏黄牡丹、滇牡丹、卵叶牡丹）为试验材料,采用石蜡切片技术观察叶片解剖结构并测定和分析相关指标。【结果】（1）中原牡丹与野生牡丹的叶片上、下表皮细胞形状不规则,气孔均匀分布于下表皮,叶表皮形态表现出不同程度的差异性。（2）中原牡丹和野生牡丹的叶片均为异面叶,不同牡丹叶片解剖结构与光合色素含量存在显著差异。大花黄牡丹有湿生植物特征,如叶片与角质层相对较薄、栅栏组织不发达、细胞间隙较大且气孔密度最大;滇牡丹的叶片、栅栏组织和海绵组织的厚度最大,对高温偏干旱的平原生境表现出较强的适应性。（3）叶片厚度与上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度之间存在极显著的正相关关系;气孔长轴、气孔指数与栅栏组织厚度、叶片厚度等性状之间存在极显著的正相关关系。【结论】野生牡丹中除大花黄牡丹外其他种质均对高温干旱的平原生境有较好的适应性,大花黄牡丹的湿生结构与光合色素含量指标可作为不能在平原地区栽培的主要原因。     

水母雪莲红色细胞系类黄酮含量和相关基因表达

水母雪莲为中国传统名贵中药,具有散寒除湿、活血通经、抗炎、镇痛等功效,其主要药用成分为类黄酮化合物。以水母雪莲白色系愈伤组织和经低温、高糖、强光诱导得到的红色系为材料,比较不同细胞系中类黄酮活性成分、结构基因和转录因子表达的差异。结果表明,红色系中总黄酮含量为白色系的3.60倍;重要的药用成分为芦丁,其含量达到干重的0.25%,是白色系的2.40倍;红色系中花青苷含量极高,矢车菊素3-O-己糖苷和矢车菊素3-O-琥珀酰己糖苷的含量分别达到干重的0.12%和0.19%;红色系中CHS、F3'H、FNS、FLS、DFR和ANS基因的表达均明显高于白色系;红色系中转录因子MYB、bHLH和WD40的表达也均明显高于白色系,其中MYB的表达量为白色系的19.70倍,说明红色系中转录因子的高水平表达增强了结构基因的表达,进而提高了类黄酮的合成。红色系中bHLH和WD40表达水平相似,而与MYB的表达水平相差很大,推测可能在水母雪莲中bHLH和WD40两种转录因子形成二元复合体后,和MYB共同调控类黄酮合成途径中结构基因的表达。     

精子发生过程中基因表达转录水平的调控

哺乳动物精子发生于睾丸的生精小管, 是一个高度复杂的细胞分裂和分化过程, 涉及到错综复杂的基因表达调控过程, 包括转录和转录后水平的调控, 其中任何一个环节出错都可能导致雄性不育。因此, 揭示精子发生过程中的分子调控机理, 对发现新的男性避孕方法及治疗不育症有重要意义。文章重点综述了近年有关雄激素及其受体、雌激素及其受体、转录因子和染色质相关因子在精子发生转录水平调控的研究进展。     

7个变异红叶杜仲叶片色素及活性成分分析

为探讨不同变异类型红叶杜仲叶片呈色机理及活性成分含量,以7个不同变异红叶杜仲和绿叶杜仲为材料,对叶片颜色、色素分布、含量及活性成分含量进行测定分析。结果表明：7个变异红叶杜仲叶片正面呈暗红或紫红色,栅栏组织呈红色或暗红色;背面颜色3、5和6号呈红色,下表皮也呈红色,1、2、4和7号为绿色,下表皮透明;7个变异红叶杜仲叶片C_a、C_b和C_T含量均低于对照杜仲叶片,而C_Car、C_F含量以及C_Car/C_T、C_F/C_T值均显著高于对照叶片,叶片色素含量在7个红叶杜仲间也存在一定差异;7个变异红叶杜仲叶片5种活性成分含量均较高,且绿原酸、京尼平苷和总黄酮含量明显高于对照杜仲叶片。叶片中C_F分布、含量及C_F/C_T值是红叶杜仲呈色差异的主要原因,高活性成分含量使其在药用方面有很大的开发利用潜力。本研究可为观赏兼药用杜仲资源选育提供材料。     

6-BA和GA3对牡丹叶片衰老过程中生理特性的影响

以‘洛阳红’和‘胡红’为试材,研究了牡丹衰老过程中喷施不同浓度的6-BA和GA3对叶片净光合速率(Pn),可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量以及细胞膜相对透性的影响。结果表明:7月30日喷施浓度100、200、300 mg·L-1的6-BA或GA3可以显著提高‘洛阳红’和‘胡红’叶片的Pn以及可溶性糖和可溶性蛋白含量,明显抑制叶片中MDA的积累,降低叶片细胞膜相对透性;2种植物生长调节剂均以300 mg·L-1处理效果最显著。8月10日喷施浓度为300 mg·L-1的6-BA或GA3,可以有效延缓‘洛阳红’和‘胡红’叶片的衰老,而低浓度的6-BA和GA3处理效果不显著。     

野生矮牡丹高通量转录组测序分析

为探究野生稷山矮牡丹(Paeonia jishanensis)花青素等抗氧化活性物质生物合成的遗传基础,本文采用高通量测序技术Illumina NextSeqTM500对其幼嫩叶片、嫩茎和花芽混合池样本进行转录组测序分析。共获得39450个unigene,其中3563个unigene中有4106个SSR位点。在Swiss Prot数据库中注释到29420个unigene,其中11个与花青素生物合成过程相关,22个与类黄酮生物合成过程相关,15个与异黄酮生物合成过程相关;NR数据库中注释高达100%,有12个与类黄酮生物合成相关,7个与花青素生物合成相关;GO数据库中注释到24291个unigene,分为生物学过程、细胞组分及分子功能等三大类53个功能组,有21个unigene与黄酮、黄酮醇及异黄酮生物合成有关,4个unigene与花青素合成有关;eggNOG数据库中注释到38238个unigene,涉及植物生长发育过程绝大多数生命活动过程;KEGG数据库注释到5709个unigene,分别定位到6大类别42个代谢途径,其中25个unigene与花青素生物合成相关。研究表明,在稷山矮牡丹转录组序列中,共鉴定和发掘出多个涉及类黄酮化合物生物合成、花青素生物合成过程的相关基因序列及SSR位点,为下一步开展相关代谢合成途径研究奠定了基础。     

菠萝叶片色泽、色素及抗氧化活性的关系

以菠萝22个栽培品种的叶片为实验材料,测定其5种色泽参数（L^*、a^*、b^*、c^*和h^*值）、5种色素（叶绿素、类胡萝卜素、花青苷、类黄酮和总酚）含量及3种抗氧化活性指标（ABTS、DPPH自由基和亚硝酸盐的清除能力）,并进行相关性分析。研究结果显示,色泽参数a^*和h^*值可以作为菠萝叶片指示色泽、主要色素含量和抗氧化活性变化的重要指标;菠萝叶片主要色素组成是叶绿素、类黄酮和总酚,且含有少量的花青苷,几乎不含类胡萝卜素。相关性分析结果显示,菠萝叶片类黄酮和总酚含量均与3种抗氧化活性指标极显著正相关,而叶绿素含量与其它指标相关性未达到显著水平,类黄酮和总酚是菠萝叶片抗氧化活性的主要功效成分。     

不同成熟度树葡萄叶片中类黄酮合成转录组基因分析

为了解树葡萄(Myrciaria cauliflora)类黄酮合成相关酶差异表达基因信息,对其幼叶和成熟叶进行全转录组测序并比较分析。结果表明,从树葡萄幼叶和成熟叶中获得59 321条单基因簇(Unigenes),在8大数据库共注释到32 912条Unigenes信息,其中类黄酮合成代谢相关酶基因77个,在成熟叶片中显著下调表达的基因6个,包括2个CHI、1个CHS、1个F3H、1个2-羟基异黄酮脱水酶基因和1个ANS。5个差异表达基因经qRT-PCR验证的结果与转录组测序结果相符合。因此,树葡萄叶片中含有大量不同种类黄酮合成代谢相关酶家族基因,成熟叶片中类黄酮含量显著减少是由于少量相关基因显著下调。     

黑穗醋栗叶片衰老过程中抗坏血酸含量及相关酶活性的变化特征

该试验以3个不同黑穗醋栗品种‘亚德’(Adelinia)、‘布劳德’(Brodtrop)和‘黑丰’(Heifeng)为材料,分析黑穗醋栗8个不同发育时期叶片(幼叶到衰老叶)中的抗坏血酸(AsA)含量、合成与代谢相关酶活性,以明确叶片生长发育及自然衰老过程中AsA含量与代谢合成相关酶之间的关系,为寻找黑穗醋栗最佳叶片采摘时期、AsA含量调控及延缓叶片衰老进程研究奠定基础。结果表明:(1)不同品种黑穗醋栗叶片中AsA含量和AsA相关代谢物水平存在明显的多样性;在叶片生长发育过程中,叶片总抗环血酸(T-AsA)和AsA含量在3个品种中变化趋势一致,均在成熟期叶中达到最高,其中‘亚德’成熟期叶片中AsA含量最高(98.33μmol/g),之后随着叶片的衰老而迅速下降,在衰老后期降至34.57μmol/g。(2)在叶片生长发育进程中,L-半乳糖途径中的关键酶L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)活性变化与AsA含量变化趋势一致;AsA-GSH循环再生代谢中,脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性在展叶期最高,之后随着叶片的衰老而降至最低,这与AsA含量变化趋势相似,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性变化与之正好相反;叶片H2O2含量则随着叶片的衰老逐渐增加,至衰老期达到最高。(3)GalLDH与T-AsA、AsA、氧化型抗坏血酸(DHA)、DHAR和MDHAR呈现极显著正相关关系,即叶片中GalLDH活性越高,叶片中AsA含量也越高;DHAR与T-AsA、AsA和DHA也存在极显著正相关关系。研究认为,黑穗醋栗叶片中AsA含量于成熟期达到最高,且品种间存在显著差异;GalLDH、DHAR可能是黑穗醋栗叶片AsA合成代谢的关键酶,可通过增强GalLDH和AsA-GSH循环系统相关酶活性来提高黑穗醋栗叶片中的AsA含量,进而延缓其衰老。     

大肠癌转移相关基因表达调控的生物信息学分析

大肠癌是常见的消化道恶性肿瘤,在中国呈逐年上升的趋势。对大肠癌发生发展转移的研究能够指导临床治疗,对研发新药也有着重要意义。本文通过对表达谱数据进行分析,通过表达谱差异数据进行功能富集,研究了大肠癌转移前的早期原发肿瘤的转录调控特点以及远隔器官转移后的大肠癌的转录调控特点,筛选出了部分能够受到多重调控并在转移后肿瘤组织中高表达的关键基因,通过对这些基因相互作用关系研究,构建出转移后关键基因相互作用调控网络,为大肠癌的治疗提供更多潜在靶点。     

牡丹开花相关基因PsAP1的克隆与表达

APETALA1基因对花器官的形成具有重要作用,并且能够调节花期.以牡丹品种赵粉(Paeoniasuffru-ticosaL.cv.Zhaofen)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了1个牡丹APETALA1基因cDNA全长,命名为PsAP1,GenBank登录号为HM143943.其cDNA全长1103 bp,包含130 bp的5′非编码区、244 bp的3′非编码区和1个长度为729 bp编码242个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsAP1与葡萄的亲缘关系最近,相似性达80%以上,属于MADS家族AP1/SQUA亚家族.相对荧光定量PCR分析表明,PsAP1在花瓣中的表达量最高,在雄蕊中表达量最低.     

牡丹二氢黄酮醇4-还原酶基因PsDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。本研究以牡丹品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹DFR基因cDNA全长,命名为PsDFR1,GenBank登录号为HQ283448。序列分析结果表明,PsDFR1全长1242bp,包含一个长为1095bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,包括多个保守的短链脱氢/还原酶家族的特征位点,属于NADB_Rossmann超家族。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,PsDFR1与葡萄、棉花、毛果杨、梨等植物的DFR相似性都在75%以上。实时荧光定量PCR分析表明,PsDFR1在花色素大量积累的花瓣中表达量最高,其次是萼片和雄蕊,再次是叶片,在心皮中表达量最低。     

牡丹PsCS基因的克隆及序列分析

以牡丹品种‘赵粉’(Paeonia suffruticosa L.cv.‘Zhao Fen’)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从雄蕊中获得了一个牡丹柠檬酸合成醇(citrate synthase,CS)基因cDNA全长,命名为PsCS,GenBank登录号为HQ449568.其cDNA全长1 564 bp,包含75 bp的5’非编码区、73 bp的3 '非编码区和一个长度为1 416 bp编码471个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsCS与葡萄的亲缘关系最近,相似性达89.4％以上.     

4种中原牡丹在哈尔滨地区的抗寒性研究

通过低温胁迫处理哈尔滨地区的中原牡丹品种‘豆绿’、‘洛阳红’、‘首案红’和‘姚黄’,分别测定4个品种根、枝的相对电导率、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量,得出生理指标的动态变化规律,并观察了根部解剖结构。结果表明:低温胁迫下,‘豆绿’抗寒性最强,‘洛阳红’抗寒性最弱。相对电导率、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量四者显著相关。根部解剖结构自外而内由表皮、皮层和中柱三部分组成。根部组织切片显示出深度休眠期与生长期相比,韧皮部中淀粉粒增加较多,与植物抗寒有一定关系。该研究可为中原牡丹在寒地的推广和应用提供重要理论依据。     

牡丹不定根形成相关基因PsARRO-1的克隆及表达分析

不定根发生相关加氧酶基因（adventitious rooting related oxygenase,ARRO—1）被认为是木本植物不定根形成的分子标记之一,属不定根发生起始阶段的特异表达基因。本实验以牡丹‘乌龙捧盛’为材料,运用RT-PCR和RACE相结合的方法克隆得到一个ARRO-1的全长cDNA序列,命名为PsARRO-J（GenBank登录号KJ620008）。PsARRO-1cDNA序列的开放阅读框长度为900bp,编码299个氨基酸。氨基酸序列同源性分析结果显示与拟南芥、毛果杨、苹果、梅花等植物有较高的相似性。利用实时荧光定量PCR对该基因在牡丹‘凤丹白’试管苗及实生苗的表达情况分析表明,PsARRO-1在试管苗及实生苗的根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,根中的平均表达量大于其他部位,且实生苗中的整体表达量一般高于试管苗中的表达量。试管苗中,PsARRO-1在根中的表达量变化趋势明显,生根诱导初期表达量平稳且微弱,第10天开始上调表达,第15天和第40天分别出现两次峰值;实生苗中,PsARRO-1在根中的表达量在取样初期就开始快速上升,第10天达到峰值,之后迅速回落。这与牡丹不定根的发生过程基本一致,说明PsARRO-1与牡丹不定根的形成密切相关。     

外源乙烯及1-MCP对牡丹CTR基因表达的影响

采用RT-PCR法研究外源乙烯和1-MCP对牡丹品种洛阳红(Paeonia suffruticosa Luoyanghong)1级切花CTR基因家族3个成员基因表达的影响,以揭示乙烯在牡丹采后开花和衰老进程中的调控机制.结果表明,在花朵开放和衰老进程中,PsCTR1和PsCTR2类似组成型表达,PsCTR3随内源乙烯的增加表达增强.PsCTR2和PsCTR3表达受外源乙烯的促进,PsCTR1的表达仅在花朵开放后期受到外源乙烯的促进.1-MCP处理增加了PsCTR1和PsCTR2的表达,但对PsCTR3的表达起先促进后抑制的作用.复合处理的结果表明,1-MCP处理可以逆转乙烯处理对PsCTR1和PsCTR2的作用;在切花进入盛花期和衰老期后,乙烯处理可以逆转1-MCP处理对PsCTR1、PsCTR2和PsCTR3的作用.     

牡丹切花能荷水平及能量代谢与瓶插品质的关系

为了揭示牡丹切花能量调控规律及其与切花瓶插品质的关系,以发育至二级状态的‘洛阳红’切花为试材,研究高能荷水平(大田自然生长,FNG)和低能荷水平(自然生长采后5～6 ℃贮藏15 d,PCS)状态下切花瓶插品质与能荷以及能量代谢的敏感基因SnRK1表达的关系。结果表明：(1)与FNG(高能荷)相比,PCS(低能荷)明显加快瓶插过程中牡丹切花开放和衰老进程,显著缩短瓶插寿命和减小最大花径,并提早呼吸跃变峰值,提高呼吸速率,加快蔗糖降解,导致花瓣琥珀酸脱氢酶(SDH)和线粒体复合体Ⅳ(CCO)活性下降加快,造成ATP和EC水平快速下降,引起PsSnRK1的表达水平上调时间提前,表达水平提高。(2)PsSnRK1 基因能够对牡丹花瓣能量匮乏快速响应,能荷水平下降可诱导 PsSnRK1基因表达上调。研究发现,冷藏后花瓣能荷水平下降是导致牡丹切花瓶插过程中花朵快速衰老的重要因素之一,花瓣能量状况在调控牡丹切花瓶插品质过程中起着重要作用,并为通过调节牡丹切花能量水平提高切花瓶插品质提供一种新策略。     

芍药花开放与衰老过程中生理指标的变化

以芍药品种‘红峰’为材料,对芍药花开放与衰老过程中不同发育时期的膜脂过氧化水平和内源激素(IAA、GA3、iPA、ZR、ABA、Eth)含量的动态变化进行了比较研究。结果显示,芍药花开放过程花瓣SOD活性先升高后下降,而丙二醛含量和细胞膜透性显著增加;随着花开放和衰老花瓣中IAA、iPA含量迅速下降而后小幅回升出现一峰值,开放后又下降;GA3、ZR含量迅速下降维持在较低水平,而衰老后ABA含量和Eth释放量显著增加。结果表明,芍药花开放与衰老过程受内源激素平衡的调节,ABA的积累促进了内源Eth的增加,ABA和Eth与IAA/ABA比率在芍药花的衰老过程中起着关键作用,细胞膜脂过氧化损伤可能是芍药花衰老的重要生理原因。     

革质花盘亚组野生牡丹资源的调查及保护利用建议

革质花盘亚组野生种参与了栽培牡丹的起源,在生物多样性保护和牡丹品种改良中具有重要价值。为了科学合理地保护和开发利用我国特有的野生牡丹资源,本研究通过野外实地调查,结合文献记录,在全国尺度上对革质花盘亚组野生牡丹资源的生物学特性、地理分布特点进行了系统分析。结果表明:革质花盘亚组共有5个野生种和1个杂交种,分布在秦巴山区、陕甘黄土高原和川西北黄土高原地区,其中陕西省野生牡丹资源最为丰富,并在陕西省商南县和旬阳县发现了卵叶牡丹新的原生地分布点;同时对革质花盘亚组的种群特征进行了分析,并针对革质花盘亚组种质资源的药用、观赏和油用潜在利用价值和濒危现状提出了开发利用建议和保护对策。