三叶木通光敏色素A基因的序列及表达分析

光敏色素( phytochrome,简称PHY)是植物体内最重要的光受体,参与调节植物种子萌发、幼苗生长、茎的伸长、子叶伸展直至开花控制等许多生理过程。该研究通过RT-PCR方法首次从三叶木通( Akebia trifoli-ata)中获得了编码光敏色素A的cDNA序列(命名为AktrPHYA1,GenBank登录号为KP864055)。结果表明：该序列由3496 bp组成,包含一个3426 bp的完整开放阅读框,编码1141个氨基酸。 AktrPHYA1编码的蛋白N端为光感受区域,包括一个GAF结构域、一个PHY结构域;C端为光调节区域,C端包括两个PAS结构域、一个组氨酸激酶A结构域和一个类似组氨酸激酶的ATP 激酶结构。同源蛋白比对显示,AktrPHYA1与耧斗菜、荷花的同源蛋白序列一致性分别为83％和82％。遗传进化树分析表明,单子叶植物和双子叶植物的光敏色素A基因分别聚为两支;在双子叶植物中,AktrPHYA1与耧斗菜、荷花PHYA聚在一起,说明三叶木通与耧斗菜、荷花遗传关系较近。 AktrPHYA1在三叶木通茎、叶片、雄花、雌花、种子中均有表达,且在种子中表达最强,在叶片中表达量最低。 AktrPHYA1的组织表达谱暗示了其在植物中可能的功能。该研究结果为三叶木通光敏色素A基因的功能研究奠定了基础。     

基于低拷贝核基因GBBSI的禺毛茛复合体系统进化研究

禺毛茛多倍体复合体及其近缘种系统进化关系复杂,杂交与多倍化现象同时存在。该复合体内高倍性植物的形成及扩散过程仍需进一步研究。首次克隆了毛茛属植物低拷贝核基因颗粒结合型淀粉合成酶 I (GBBSI )基因,并利用其构建禺毛茛多倍体复合体及其近缘种的系统进化树和网状进化关系,进而证明其适合于研究毛茛属植物种下系统发育研究。结果表明：匍枝毛茛与多倍体复合体关系密切,参与了该多倍体复合体的起源和进化;禺毛茛起源于茴茴蒜和卷喙毛茛,扬子毛茛起源于茴茴蒜和匍枝毛茛;在该类群中茴茴蒜是个关键种,它在多倍体复合体中可能起着枢纽基因组的重要作用。     

三叶半夏种质资源扩繁及保存研究*

目的:通过对三叶半夏扩繁和保存方法的研究,为三叶半夏种质资源的保育和开发利用提供技术支撑。方法: 首先,通过灭菌条件筛选、愈伤诱导及丛生芽诱导等进行扩繁条件探索;其次,通过设置不同基本培养基、蔗糖浓度、不同温度和光照强度等条件探索合适的种质保存条件;最后,探索了休眠块茎唤醒方式和丛生芽再诱导方法,为种质资源再扩繁提供基础。结果: 以叶柄为外植体,升汞灭菌12 min后,接种至添加2,4-D的培养基中可诱导疏松愈伤组织。外植体接种至MS+2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+蔗糖30 g/L +琼脂6.0 g/L,pH 5.8中可进行丛生芽诱导。合适的种质保存基本培养基为MS和N6培养基;合适的蔗糖浓度为30 g/L,过低或过高均不利于种质保存;在丛生块茎诱导时需要提供足够的温度和光照,低温及避光条件不利于种质保存。待丛生芽自然倒苗休眠后可进行长达1~2年的离体保存。对休眠块茎进行唤醒诱导时可采用切割块茎后再接种的方式。萌发出来的叶柄直接进行丛生芽诱导增殖,而块茎则接种至MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂6.5 g/L,pH 5.8中进行再分化诱导丛生芽。诱导出来的丛生芽进行规模化扩繁或继续进行离体保存。结论: 通过对三叶半夏的种质扩繁,筛选合适的条件得到休眠丛生块茎,可对三叶半夏进行长时间的离体保存,而后唤醒和再次诱导的相关研究,为其种质资源保存、利用提供技术基础。     

植物多倍体中的基因组印记

植物多倍体在自然界中广泛存在,这说明拥有多套遗传物质使得多倍体的适应进化具有优势。新多倍体形成后,一些基因组范围的变化较迅速地发生在多倍体形成开端,另一些在长期进化中发生。由于受到遗传、表观等因素的影响,亲本对于新形成多倍体基因组的贡献不均衡。这种偏向于某个亲本基因组的显性优势,称为基因组印记。植物多倍体中的基因组印记表现为基因组偏向性的序列消除、不均衡基因表达、基因沉默,这些受到基因组合并及DNA甲基化、核仁显性等表观因素影响。本文旨在为多倍体基因组进化及育种的相关研究提供参考。     

茶树HMG-CoA还原酶基因全长cDNA克隆及序列分析

香气是茶叶的重要品质之一,萜类物质不仅香气好,而且沸点普遍较高,是构成茶叶香气的重要物质基础,决定着茶叶的香气品质,也可作为茶叶香型划分的依据。在植物中,倍半萜、多萜醇等通过胞质中的甲瓦龙酸(MVA)途径合成。HMG-Co A还原酶(HMGR)催化HMG-Co A(3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A)生成甲瓦龙酸,是依赖MVA萜类合成途径的关键限速反应。为了有助于理解茶树萜类合成的分子遗传机制,通过RACE-PCR方法从茶树中克隆了一个编码HMG-Co A还原酶的c DNA全长序列(命名为Cs HMGR1),该序列由1 979 bp组成,包含一个1 722 bp的完整开放阅读框,编码573个氨基酸。其推定的编码蛋白与橡胶树、旱莲木、人参、荔枝、西洋参、丹参、罗汉果及龙眼的同源蛋白具有80%~82%的序列一致性。利用Cs HMGR1和其它物种HMGR同源蛋白的催化区域构建系统发育树,表明其属于真核生物I类HMGR家族。结构分析表明,Cs HMGR1含有两个跨膜区,推测其与其它真核生物同源蛋白类似地定位于内质网上;含有两个HMG-Co A结合位点、两个NADPH结合位点、四个保守的催化活性残基及一个磷酸化位点,说明磷酸化/去磷酸化很可能也是其活性调节的重要方式。表达分析表明,Cs HMGR1在"大叶龙"叶芽、母株叶芽及花芽都有较强的表达。其表达调控及生理活性对茶叶品质可能有重要影响,并在其功能解析的基础上,有可能作为茶叶品质鉴定及育种的一个依据。     

三叶木通微卫星分子标记开发及评价

为了获得适于三叶木通遗传多样性和遗传结构研究的微卫星分子标记,该研究采用磁珠富集法构建了三叶木通微卫星富集文库。结果表明:在150个阳性克隆中发现了70个微卫星位点,富集效率为46.67%,其中含双碱基重复单元的序列占比为79.37%,三碱基和四碱基重复含有量较少。共设计引物63对,其中筛选出16对高多态引物,对1个三叶木通自然居群48个个体进行了遗传分析,结果显示位点的等位基因数为10~22个,观察杂合度和期望杂合度分别为0.370~0.792和0.724~0.936,多态性信息指数为0.725~0.919,表明以上引物均为高多态性引物。其中,12个位点偏离哈迪-温伯格平衡,呈现出纯合子过剩状态,这可能与哑等位基因和其它因素有关。综上结果表明,该研究所开发的16对引物能够用于三叶木通遗传多样性和遗传结构评价工作。