基于LC-MS/MS分析马缨杜鹃花代谢物的变化

为分析马缨杜鹃(Rhododendron delavayi)花开花至凋谢过程中的代谢产物差异及其通路,该文采用LC-MS/MS技术对其花苞期、开裂期、传粉期、盛开期、衰老期和凋谢期的化学成分进行非靶向代谢组学分析。结果表明:(1)共鉴定到973种代谢物,主要包含黄酮类、有机酸、酚酸类、氨基酸及其衍生物、脂类、生物碱等。(2)主成分分析(PCA)表明样本间代谢物存在差异,结合正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)、t检验的P值和单变量分析的差异倍数(fold-change)筛选差异代谢物(VIP>1,P<0.05,Fc>2或Fc<0.5),涉及591种,在马缨杜鹃花期进入衰老期和凋谢期后差异代谢物数量和表达量显著上升,其中花苞期至开裂期差异代谢物的表达主要呈现下调,而进入衰老期和凋谢期后差异代谢物的表达主要呈现上调。(3)KEGG注释到68条代谢通路,其中差异代谢物极显著富集(P < 0.01)通路3条,包括苯丙素类生物合成、植物激素的生物合成和类黄酮生物合成。(4)结合苯丙素类、黄酮类等有效成分生物合成通路共筛选到10种代谢物包括苯丙氨酸(L-phenylalanine)、反式肉桂酸(trans-cinnamic acid)、查耳酮(chalcone)、柚皮素(naringenin)、对香豆酰基莽草酸(p-coumaroyl shikimic acid)、阿魏酸(ferulic acid)、松柏醇(coniferyl alcohol)、芥子酸(sinapic acid)、紫丁香苷(syringin)、槲皮素(quercetin)。此外,有效成分的差异代谢物表明苯丙素类生物合成代谢活动随马缨杜鹃花的发育逐渐增强,而黄酮类化合物生物合成逐渐减弱,这些关键差异代谢物可能对马缨杜鹃花的发育有重要的调控作用。该研究为马缨杜鹃花开花至凋谢进程中的有效成分代谢途径活性物质的研究提供了代谢组学基础,为进一步研究马缨杜鹃花花期调控的分子机理提供参考。     

南明河城区河段细菌多样性与环境因子的关系

摘要:【目的】了解南明河城区河段细菌群落结构及多样性变化,探讨城区河段环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】应用对细菌16S rDNA V4区的高通量测序技术,分析和比较了南明河流经城区的5个样点的细菌群落多样性;然后采用冗余分析(RDA)探讨了水体环境因子与细菌多样性的关系。【结果】南明河贵阳区段细菌多样性指数( Shannon-Wiener 指数)分析结果显示,多样性指数平均达7.5,乌当桥采样点的细菌多样性＞水口寺采样点＞五眼桥采样＞花溪大桥采样点＞冠洲桥采样点。序列比对结果显示,南明河内细菌除了部分分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,其余分布于11个门包含327个属的细菌,优势菌门为变形菌门(Proteobacterice,66.1%±3.30%),其中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,54.76%±4.86%)为优势亚群,假单胞菌属(Pseudomonas,16.92%±0.02%)为优势菌属;RDA结果表明不同菌群受不同环境因子的影响 不同,菌属群落Ⅳ和环境中总氮、总磷显著正相关。【结论】高通量测序分析能获得更为全面的细菌群落多样性信息。河流经过城区后环境因子发生较大变化,影响河流细菌群落结构改变。这为研究河流城市区段的细菌结构多样性及与环境因子的关系提供了新的科学数据。     

复苏植物旋蒴苣苔早期光诱导蛋白的特征分析

随着全球气候变暖,旱胁迫越来越成为粮食生产的严重威胁。探索复苏植物耐受极端旱胁迫的机理,积累抗旱相关基因资源,对于植物适应逆境的基础研究,和农业可持续发展,均有重要的作用。旋蒴苣苔(B. hygrometrica)广泛分布于我国山区,是复苏植物的代表性物种,而且有高质量的全基因组序列可以分析利用。本研究对旋蒴苣苔(B. hygrometrica)基因组中的早期光诱导蛋白(ELIPs)基因家族进行挖掘和分析。旋蒴苣苔(B. hygrometrica)基因组中早期光诱导蛋白(ELIPs)基因的数目远高于其他植物(拟南芥,水稻,辣椒,番茄)。系统发育分析显示,早期光诱导蛋白(ELIPs)基因序列具有很高的植物特异性。这说明,早期光诱导蛋白(ELIPs)基因对不同植物进化和适应各自的生长环境具有重要的作用。对处于不同程度干旱状态的旋蒴苣苔(B. hygrometrica)叶片的基因表达分析,表明一部分早期光诱导蛋白(ELIPs)基因表现出很强的对旱处理的响应。不同的早期光诱导蛋白(ELIPs)基因表现出三种不同的响应模式。这些结果表明,旋蒴苣苔(B. hygrometrica)早期光诱导蛋白(ELIPs)基因参与植株应对旱胁迫,而且有精细的调控机制控制不同早期光诱导蛋白(ELIPs)基因的表达量。     

喜钙和嫌钙植物对外源Ca2+的生长生理响应

以喜钙植物伞花木和嫌钙植物大白杜鹃为实验材料,以Hoagland营养液并设置其Ca2+浓度分别为0、5、10、25、50mmol/L培养试验,比较不同浓度外源Ca2+对其生长、叶绿素含量、渗透调节和矿质元素积累的影响,探索喜钙植物生长的适应特征,为喀斯特地区喜钙植物嗜钙机制研究提供基础资料。结果显示:(1)随着外源Ca2+浓度的增加,伞花木植株高度、茎粗以及叶干重、叶长、叶宽和叶形指数均得到不同程度提高,叶绿素和可溶性蛋白质含量增加,脯氨酸和可溶性糖含量无显著变化;而嫌钙植物大白杜鹃的生长却受到抑制,叶绿素和蛋白质含量降低,脯氨酸和可溶性糖含量增加;当Ca2+浓度为50mmol/L时,伞花木叶绿素和蛋白质含量分别为2.99mg/g和17.10mg/g,大白杜鹃叶绿素和蛋白质含量分别为1.39mg/g和14.30mg/g。(2)在实验设置的钙范围内,Ca2+可促进伞花木对P、N吸收并稳定体内Ca、K动态;而低浓度的Ca2+(<10mmol/L)促进大白杜鹃对Ca累积,抑制N、P吸收。     

拟南芥响应高钙的miRNAs的筛选与鉴定

喀斯特地区土壤中钙含量较高。土壤钙含量过高会抑制植物生长,进而影响农作物产量和质量。目前,对植物应答和耐受高钙胁迫的机理研究还不深入。miRNAs在植物对生物和非生物胁迫的响应中起重要调控作用。本文应用转录组测序,对高钙响应拟南芥根部miRNAs进行分析,筛选到受高钙胁迫显著影响的12个miRNAs,并对其靶基因进行了预测和分析。实时定量PCR分析证实,大部分差异表达miRNAs和其靶基因表达负相关。本研究为进一步揭示miRNAs在植物响应高钙胁迫过程中的调控作用奠定了基础。     

堇菜叶片草酸钙晶体与水分维持的关系

随着全球气候变化加重,干旱强度和持续时间逐渐增加,严重影响植物生长和作物产量。喀斯特为典型的干旱和高钙生境,植物叶片富集大量的草酸钙晶体,而该晶体与植物耐旱性之间的关系并不清楚。该研究以喀斯特适生植物堇菜(Viola verecumda)为材料,土壤进行自然干旱,分析堇菜叶片的草酸钙晶体变化特征与水分之间的关系。结果表明:在土壤自然干旱条件下,堇菜主要通过细胞内束缚水的释放,维持细胞内水分平衡;而在干旱后期,叶片通过关闭气孔,将部分自由水转变为束缚水,防止水分流失。此外,草酸钙晶体的密度与束缚水含量具有极其显著的强正相关线性回归关系(r=0.825 3,P0.000 1),表明草酸钙晶体作为主要的束缚水物质。因此,堇菜植物在耐旱过程中可能协调草酸钙晶体和气孔的生理行为忍耐干旱胁迫。     

基于加权共变化网络分析水稻根系微生物群落间的差异

为了解水稻根系微生物群落间的差异,比较水稻根内、根表以及根际3个生态位微生物群落组成差异;探究水稻根系生态位之间、变化种群间的相互关系;以期为今后水稻根系微生物研究提供具有参考价值的依据.本研究利用WGCNA算法对水稻根系3个生态位的微生物群落数据分别构建共表达网络,找出根内、根表以及根际微生物群落间的差异网络,以网络为单位比较分析不同生态位间微生物群落的差异,并基于共变化网络分析进一步探究差异种群间的相互关系.通过WGCNA算法对水稻根系3个生态位的微生物群落进行共表达网络分析,结果发现:在水稻根内-根表-根际3个生态位间,微生物群落构成的共表达互作网络存在差异.进一步分析3个生态位间差异网络,发现根际-根表差异网络中的OTUs分布于6个门18个属中,优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,72.97％);在根际-根内差异网络中的OTUs分布于9个门35个属,优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,66.36％)、放线菌门(Actinobacteria,9.09％)、拟杆菌门(Bacteroidetes,10.9％);根表-根内差异网络中的OTUs分布于12个门36个属中,其中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,41.41％)、拟杆菌门(Bacteroidetes,10.10％)、厚壁菌门(Firmicutes,12.12％)、疣微菌门(Verrucomicrobia,10.10％).Rhodobacter、No-vosphingobium等3个核心菌属、Blvii28、Dechloromonas等6个核心菌属和Cellvibrio、Geobacter等5个核心菌属,分别在根际-根表差异种群微生物共变化网络、根际-根内差异种群微生物共变化网络和根表-根内差异种群微生物共变化网络中起重要的调控作用.     

三种灌木杜鹃花瓣和叶片的栓塞脆弱性分析

气候变化引发的干旱频度和强度严重影响植物生长发育,在全球气候变化背景下,量化植物木质部抗栓塞的能力对评估植物耐旱性尤为重要。为评价杜鹃品种间的耐旱性及筛选强抗旱性品种,该文以锦绣杜鹃‘紫鹤’(Rhododendron×pulchrum‘zihe’)、西洋杜鹃‘杨梅红’(Rhododendron×hybridum‘yangmeihong’)、映山红(R.simsii)3种灌木杜鹃为材料,利用光学技术构建花瓣和叶片栓塞脆弱性曲线,测定花瓣和叶片解剖结构性状,并分析木质部水力功能和解剖结构性状的相关性。结果表明：(1)锦绣杜鹃‘紫鹤’、西洋杜鹃‘杨梅红’、映山红3种杜鹃花瓣的P₁₂、P₅₀和P₈₈值(分别发生12%、50%和88%栓塞时对应的水势值)大于叶片。(2)3种杜鹃的花瓣和叶片栓塞脆弱性存在一定的变异,花瓣和叶片发生栓塞的快慢不一致,这种变异可能是杂交园艺花卉植物的重要特征。(3)P₅₀值与其形态特征相关性分析显示,叶片P₅₀值与叶片栅栏组织厚度呈负相关,花瓣P_50...     

山茶和西洋杜鹃花瓣及叶片的栓塞脆弱性比较

在全球气候变化背景下，筛选抗旱强的城市绿化花卉植物是应对未来持续干旱下水资源短缺和城市绿化建设的重要途径。该研究以常见的城市绿化花卉植物山茶(Camellia japonica)和西洋杜鹃(Rhododendron hybridum)为材料，利用光学技术构建花瓣和叶片栓塞脆弱性曲线，并观察两种植物的花瓣及叶片形态结构特征，比较两种植物花瓣和叶片组织在水分胁迫期间的抗旱性。结果表明：(1)山茶和西洋杜鹃的生长土壤水势之间在自然干旱下没有显著差异，均从第9天开始与对照相比显著降低；西洋杜鹃叶片和花瓣水势在自然干旱后第9天显著降低，而山茶叶片和花瓣水势在自然干旱持续到第12天时显著降低。(2)西洋杜鹃花瓣和叶片水势的P50值(发生50%栓塞时对应的水势值)分别为-3.24 MPa和-4.40 MPa,分别大于山茶花瓣(-3.99 MPa)和叶片(-5.92 MPa)。(3)山茶和西洋杜鹃间的花瓣厚度、上下表皮厚度没有显著差异，而山茶花瓣的脉密度和气孔密度均显著大于西洋杜鹃花瓣；山茶叶片厚度、上下表皮厚度、海绵组织厚度、叶脉密度均显著大于西洋杜鹃。研究发现，西洋杜鹃的栓塞脆弱性大于山茶，其耐旱...