2021, 41(1):1-8. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0001
摘要:过氧化氢酶C (Catalase C,CatC)作为重要的抗氧化酶,在水稻发育和胁迫响应方面起重要作用。为了探究CatC在盐胁迫响应中的功能及其作用机制,该研究构建了OsCatC过表达转基因水稻,并比较了其耐盐性和相关抗逆生理指标的变化。结果表明:(1)成功构建过量表达载体pCUbi1390OsCatCFlag,并经农杆菌介导的愈伤组织转化获得了30个独立转基因株系(T0),Western blot鉴定T1代幼苗共获得2个OsCatC过表达株系(OE10、OE18);qRTPCR 分析发现,OE10和OE18株系的OsCatC转录水平显著高于野生型(WT),证明OsCatC基因已成功过表达于转基因株系(OE10、OE18)中,且能正常翻译为融合蛋白CatCFlag。(2)正常水培条件下,OE10和OE18与WT的水稻幼苗长势无明显差异, 200 mmol·L-1 NaCl处理7 d后再恢复水培10 d时,OE10和OE18幼苗的存活率为20% ~ 25%,而WT幼苗绝大部分则干枯死亡,存活率仅为5%左右。(3)与WT相比,OsCatC过表达水稻(OE10和OE18)幼苗的耐盐性显著增强,其盐胁迫下的相对电导率、丙二醛和H2O2含量显著降低,过氧化氢酶活性显著升高;4 μmol·L-1甲基紫精(MV)处理7 d后,OE10和OE18生长受抑制程度显著小于WT,且幼苗的长度均显著大于WT,表现出较强的氧化胁迫耐受性。研究发现,CatC主要通过降解盐胁迫下过量积累的H2O2,减轻氧化损伤,从而提高水稻的耐盐性,证明过表达OsCatC能显著提高水稻对盐胁迫的耐受性,且OsCatC是一个非常好的水稻耐盐候选基因。
2021, 41(1):9-19. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0009
摘要:为验证砧木类型对甜樱桃多胺代谢和花芽休眠的影响,该研究以嫁接于不同砧木——矮化砧木‘吉塞拉6号’[Gisela 6, (G6)]和乔化砧木‘马扎德’(Mazzard)的甜樱桃品种‘罗亚理’为试材,通过田间观察确定嫁接于两种砧木的‘罗亚理’休眠期和花期,利用生物信息学、基因克隆、实时荧光定量、亚细胞定位和双分子荧光互补等手段,对甜樱桃花芽内多胺代谢中关键基因[多胺氧化酶基因(PavPAOs)和精氨酸脱羧酶基因(PavADC)]进行克隆和功能分析,对可能与PavADC存在互作关系的蛋白进行预测和验证,并利用高效液相色谱法对花芽内游离多胺的含量进行测定。结果表明:(1)‘Mazzard罗亚理’的休眠期(75 d )长于‘G6罗亚理’(69 d),且初花期晚于‘G6罗亚理’。(2)‘G6罗亚理’花芽内游离多胺含量高于‘Mazzard罗亚理’,其中Put含量高1.2%~163.4%,Spd含量高8.8%~261.1%,Spm仅在1月和3月的‘G6罗亚理’花芽中检测到。(3)成功克隆获得甜樱桃多胺代谢关键基因PavPAO2、PavPAO4、PavPAO5和PavADC,其长度分别为1 485、1 611、1 704和2 307 bp;系统进化分析表明,甜樱桃PavPAOs和PavADC均与桃、扁桃和苹果等物种的亲缘关系较近;亚细胞定位显示,PavPAO2和PavPAO4定位在细胞膜,而PavPAO5和PavADC则定位在细胞核。(4)qRTPCR分析显示,休眠期间‘G6罗亚理’花芽中PavPAO5的表达量低于‘Mazzard罗亚理’,而PavADC的表达量高于‘Mazzard罗亚理’;在整个休眠期, PavPAO2和PavPAO4的表达量整体水平远远低于PavPAO5,推测PavPAO5可能是在休眠期起主导作用的家族成员。(5)BiFC验证结果表明,在多胺代谢过程中PavADC与PavSAMDC存在互作关系,推测两者相互作用参与调控花芽内多胺水平。研究认为,甜樱桃砧木类型能够通过影响多胺代谢进程而影响休眠以及开花的进程,关键基因PavPAOs和PavADC的高表达能够影响花芽内多胺水平, PavADC能够使多胺含量升高从而促进休眠解除以及提早开花;多胺代谢过程中关键基因的表达和多胺含量变化能够影响休眠和花期,多胺含量的升高能够促进休眠解除以及提早开花。
2021, 41(1):20-28. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0020
摘要:AGO蛋白是RNA诱导沉默复合体的核心分子,在植物的生长、发育及胁迫响应中起重要作用。为探索青稞AGO基因在青稞抗条纹病病原菌过程中的作用机制,该研究以抗条纹病青稞品种‘昆仑14号’和感病品种‘Z1141’为材料,利用条纹病原菌侵染两品种,从感病前后的转录组测序结果中获得一个差异表达基因,克隆验证了该基因为HvtAGO1。结果表明:(1)HvtAGO1 基因长3 675 bp,其完整开放阅读框为3 651 bp,编码1 217个氨基酸;蛋白质序列分析表明,HvtAGO1为一个亲水性的不稳定碱性蛋白,具有高度保守的DUF1785、PAZ和PIWI结构域。(2)青稞HvtAGO1蛋白与山羊草、二穗短柄草、乌拉尔图小麦的AGO1蛋白序列相似性分别为96.64%、79.34%和80.07%,DUF1785、PAZ和PIWI结构域相似性分别为97.57%、98.44%和96.02%;系统进化树分析表明,青稞HvtAGO1蛋白与山羊草的亲缘关系最近,与玉米和粟的亲缘关系最远。(3)降解组测序结果表明,hvumiR1685p与HvtAGO1存在靶向关系。(4)qRTPCR分析表明,条纹病胁迫下,与正常叶片相比,‘昆仑14号’与‘Z1141’感病叶片的hvumiR1685p和靶基因HvtAGO1表达量均极显著上调,且‘昆仑14号’表达量显著高于‘Z1141’。研究推测,hvumiR1685p和靶基因HvtAGO1在青稞抗条纹病的调控过程中发挥着重要作用。
2021, 41(1):29-36. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0029
摘要:MAX1(MORE AXILLARY GROWTH1)是独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成途径中的关键基因,为了研究MAX1在苹果分枝调控中的功能,以苹果‘长富2号’(Malus domestica ‘Nagafu 2’)腋芽为材料,采用PCR方法,克隆MdMAX1基因,进行生物信息学和表达水平分析;采用瞬时表达转化烟草,进行GUS染色,分析MdMAX1启动子活性。结果表明:(1)成功克隆得到苹果MAX1,其开放阅读框(ORF)1 620 bp,编码539个氨基酸;系统进化和基序分析表明,MdMAX1和已知的A1型MAX1相似。(2)qRTPCR分析表明,MAX1基因在‘长富2号’嫁接苗茎中高表达,并在腋芽本身有表达;RNAseq分析表明,细胞分裂素(6BA)处理苹果腋芽96 h后MAX1基因的表达水平显著降低。(3)成功克隆获得‘长富2号’MAX1启动子序列片段(1 500 bp),顺式作用元件预测显示MdMAX1启动子序列中存在光响应元件,GUS活性分析表明光照处理能够减弱MAX1启动子的活性。该研究为进一步研究苹果MAX1参与SLs合成、调控苹果分枝的功能奠定了基础。
2021, 41(1):37-45. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0037
摘要:Whirly 家族是一类植物特异的转录因子,无论在细胞核还是在细胞器内都有着广泛而复杂的生物学功能。该研究以杧果全基因组数据为基础,采用生物信息学的方法对杧果Whirly家族基因进行序列分析,并通过qRTPCR技术分析杧果胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides,Cg)和细菌性黑斑病菌(Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae,Xcm)侵染过程中杧果Whirly家族基因的相对表达量。结果表明:(1)从杧果基因组中鉴定了3个Whirly基因家族成员,分别命名为MiWHY1、MiWHY2和MiWHY3。(2)杧果Whirly蛋白均为不稳定亲水碱性蛋白;系统发育树显示,杧果Whirly基因与木薯、毛果杨、番茄Whirly基因亲缘关系最近,杧果与木薯、毛果杨、番茄Whirly家族共有1个高度保守的基序Motif1;杧果Whirly家族均含有Whirly超家族保守域,主要结构元件为无规则卷曲和α螺旋;保守结构域的四聚体结构与马铃薯Whirly蛋白四聚体结构具有高度相似性。(3)qRTPCR结果显示, Cg侵染过程中,杧果Whirly基因的相对表达量均显著上调;Xcm侵染12 h时,MiWHY1和MiWHY3相对表达量显著上调,初步确定杧果Whirly基因表达响应胶孢炭疽菌和细菌性黑斑病菌的侵染。研究认为,杧果中有3个Whirly基因家族成员,病菌侵染过程中可激发其表达活性,为后续研究杧果Whirly基因家族成员的功能和机制奠定基础。
2021, 41(1):46-51. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0046
摘要:植物Rac蛋白属于小分子G蛋白ROP家族,广泛参与活性氧(ROS)产生、激素信号转导和组织形态建成。檀香(Santalum album Linn.)是著名的珍贵树种,为半寄生植物,其正常生长需要根部特化的吸器从其他寄主植物摄取营养物质。该研究基于全长转录组数据,采用RTPCR方法克隆得到了1个檀香Rac基因,命名为SaRac1。结果表明:(1)SaRac1基因全长594 bp,编码197个氨基酸,分子量21.55 kD,理论等电点9.32,为亲水性蛋白。(2)进化分析显示,SaRac1蛋白和拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtRac1~6、AtRac9和AtRac11蛋白同属于典型的植物RacⅠ家族蛋白。(3)结构预测显示,该蛋白在N端为保守的G结构域,蛋白C端具有CaaL保守基序。(4)原生质体亚细胞定位试验显示,SaRac1蛋白定位于细胞核和细胞质。(5)组织特异性表达分析显示,SaRac1基因在根和吸器中表达量最高,幼叶和茎中表达量较高,在成熟叶和老叶中表达量较低。(6)用寄生植物吸器诱导因子2, 6二甲氧基对苯醌(DMBQ)处理,发现SaRac1受到DMBQ的强烈诱导,表达量在4 h达到最高。研究推测,SaRac1基因受吸器诱导因子调控进而参与檀香吸器形成过程。
徐 岩,纠松涛,王继源,王 磊,许文平,张才喜,赵丽萍,王世平
2021, 41(1):52-62. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0052
摘要:以1年生“玫瑰香”葡萄为试验材料,进行根域限制栽培处理,以传统地栽为对照,研究根域限制对葡萄根系构型、细胞结构、IAA含量及其代谢和根系生长发育相关基因表达丰度的影响,以探讨根域限制栽培影响葡萄根系构型变化的内在机制。结果表明:(1)根域限制处理后,葡萄根系构型发生显著变化,主要表现在根尖处出现大量集群根、不定根持续发生、根系出现螺旋卷曲;根系细胞排列更加疏松,幼根根尖的根冠区更厚,细胞更大、更长;毛细根的内皮层细胞加厚,中柱鞘和皮层细胞更大。(2)根域限制处理显著降低了葡萄根中IAA的含量;在葡萄定植后40、100和205 d时,根系IAA合成关键基因VvYUC6和VvYUC8的表达量变化趋势与IAA含量变化趋势一致,同时根域限制处理诱导IAA合成相关基因VvTAR2、VvYUC2和VvYUC4的表达水平在大部分采样时期显著上调;在定植后70、85、130和205 d时,根域限制导致VvAUX1、VvLAX1等8个IAA运输相关基因的表达水平显著上调,这与根域限制下根系大量发生的时期相吻合。(3)根域限制条件下,葡萄细胞周期调控相关基因VvcycA1、VvcycB1、VvcycD3和Vvcdc2在8月中旬到11月初呈上调表达趋势。研究表明,根域限制下葡萄根系构型、细胞结构以及内源IAA均发生显著变化;根域限制可能通过改变根系中生长素合成和极性运输相关基因的表达丰度,从而影响根系中生长素的合成和运输,进而改变葡萄的根系构型以适应根域限制的栽培环境。
2021, 41(1):63-69. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0063
摘要:为了明确黄褐毛忍冬对矿质元素胁迫的响应机制,该研究采用转录组测序筛选和RACE克隆的方法分离并鉴定了喀斯特地貌地区的先锋植物黄褐毛忍冬MYB转录因子基因LfMYB,进行LfMYB原核表达活性检测和转录活性验证,并测定不同浓度(0、0.25、1.0、2.5 mg/L)硼(B)元素处理下黄褐毛忍冬不同部位B元素含量的变化,采用qRTPCR分析LfMYB基因表达量的变化。结果表明:(1)LfMYB是转录激活因子,属于R2R3 MYB转录因子家族。(2)原核表达结果显示,pCOLDLfMYB重组蛋白经0.2、0.4和0.8 mmol/L IPTG诱导后都能表达,蛋白大小为75 kD左右;转录活性实验表明, LfMYB在酵母中能够正确转录和翻译,且能够激活报告基因的转录和翻译,表明LfMYB有自激活活性。(3)qRTPCR分析显示,黄褐毛忍冬LfMYB基因在老叶、白花和黄花中表达量明显高于其他部位,幼茎和幼叶表达量相对较低。(4)在喀斯特土壤基质中,B元素主要积累在黄褐毛忍冬的老叶和茎中,且随着喷施的B浓度升高,各部位B含量随之升高,其中以幼叶、老叶和幼茎中B含量升高最为明显(P <0.05);黄褐毛忍冬各部位的LfMYB基因表达量也随着B元素浓度增加而提高,但当外源B浓度为2.5 mg/L时,黄褐毛忍冬各部位的LfMYB表达量反而减少,且以幼叶、幼茎和绿蕾中的降低最明显(P <0.05)。该研究结果为探索黄褐毛忍冬耐受B胁迫的分子机制奠定了实验基础。
2021, 41(1):70-77. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0070
摘要:以‘小白凤’水蜜桃的果实为试材,利用miRRACE技术验证了桃基因组中预测的ppemiR167a的精确序列,克隆了预测的其3个ARFs靶基因PpARF6、PpARF8和PpARF6like的ORF序列,并对预测靶基因进行了系统进化和保守结构域分析;同时降解组测序鉴定了ppemiR167a的靶基因,并对二者间的作用模式及作用频度进行了分析。结果显示:(1)ppemiR167a的精确序列与预测序列在5′和3′端均存在1个碱基的差异,预测的3个靶基因ARFs均含有高度保守的B3和生长素响应DNA结合域;系统进化树分析显示,桃中PpARF6、PpARF8 及PpARF6like均与巴旦杏的亲缘关系较近,其次为梅和甜樱桃。(2)降解组结果表明,预测的3个靶基因中,仅PpARF8能够被ppemiR167a裂解,而未在PpARF6和PpARF6like上检测到裂解位点。(3)外源IAA处理后,ppemiR167a的表达量在处理组中低于对照组,而靶基因PpARF8及3′端裂解产物的表达均高于对照组。研究表明,桃果实中ppemiR167a通过介导PpARF8的裂解影响生长素信号途径参与果实发育的调控。
2021, 41(1):78-85. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0078
摘要:该研究以自育茶菊品种‘14C1’为材料,克隆了一个黄烷酮3羟化酶(F3H)基因,命名为CmF3H。生物信息学分析表明,‘14C1’CmF3H的cDNA序列(GenBank登录号MW454869)全长为1 284 bp,开放阅读框为1 095 bp,编码364个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为41.19kD,等电点为5.57,不稳定系数为39.51,平均亲水性-0.465,脂肪系数为83.02。氨基酸序列分析表明,‘14C1’CmF3H蛋白属于2酮戊二酸依赖双加氧酶(2ODD)蛋白家族,具有2酮戊二酸双加氧酶结构域。系统发育分析结果显示,‘14C1’与菊花栽培种‘SU07’处于同一进化节点上,二者亲缘关系最近。采用染色体步移方法克隆了‘14C1’CmF3H启动子序列(GenBank登录号MW463894),全长1 217 bp,启动序列分析发现其含有光响应元件、干旱和ABA响应元件、MYB识别和结合位点和组织器官发育元件等。实时荧光定量PCR分析表明,CmF3H在‘14C1’的根、茎、叶、花蕾、舌状花和筒状花等不同组织部位均有表达,在筒状花中表达量最高,其次为茎、叶、花蕾、舌状花,根中表达量最低。该研究结果为进一步揭示菊花黄酮类化合物的生物合成机制奠定了基础。
2021, 41(1):86-95. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0086
摘要:该研究以杂交兰(Cymbidium hybrid)不同花色花香品种‘玉凤’(K18,黄色)和‘福韵丹霞’(K24,紫红色)为材料,采用RNASeq技术获得杂交兰不同花期的花朵转录组数据,分析杂交兰不同时期花色/花香相关基因的表达变化,探讨杂交兰花色花香形成的分子机理,为杂交的定向改良和新品种选育提供依据。结果表明:(1)K18和K24分别获得11 914和6 793个差异表达基因; KEGG注释显示,有58个差异基因与花色花香合成相关;进一步分析发现,类黄酮是K18和K24的主要花色素,其合成基因在小花蕾期显著上调,其中K18通过查尔酮异构酶基因(CHI)、类黄酮3′,5′羟化酶基因(F3′5′H)和黄酮醇合酶基因(FLS)途径生成黄酮醇,K24则通过花青素合成酶基因(ANS)途径生成花青素。(2)qRTPCR验证表明,萜类骨架基因羟甲基戊二酰辅酶基因(HMGS)、羟基3甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR2)和甲羟戊酸5焦磷酸合酶基因(MVD)等的表达量均在K18盛花期最高,同时6个下游的萜烯合酶(TPS)基因在K18中表达量比K24上调100倍以上。(3)定量分析表明,K24、K18中的花色素苷总含量分别为608.74、122.28 μg·g-1,K18花色苷含量仅为K24的20%;K24花中色素物质主要成分为矢车菊素苷,使其花色呈红色;K18中飞燕草素苷含量相对较高(花色为黄色)。研究推测,ANS基因的较高表达可能是K24花瓣中花色苷含量高于K18的原因之一, K18通过CHI、F3′5′H、FLS途径积累了大量黄酮醇而不是花青素,从而影响了花朵颜色的决定。
2021, 41(1):96-106. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0096
摘要:该研究利用2bRAD(type IIB endonucleases restrictionsite associated DNA)测序对28份厚皮甜瓜亲本材料的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点进行基因分型,分析其遗传多样性与亲缘关系,为甜瓜分子标记辅助育种提供科学依据。结果表明:(1)28份甜瓜种质SNPs数量有10 318个,其发生转换与发生颠换的比值为2.15,两两种质间的遗传分化系数和遗传距离的平均值分别为0.88和2.22,说明这28份种质之间存在高度的遗传分化。(2)依据甜瓜的果皮颜色、果面网纹和果肉颜色3种性状,分别将以上28份种质分为4个群体(白皮群体、黄皮群体、青皮群体和绿皮群体)、3个群体(光皮群体、稀网群体和密网群体)以及3个群体(白肉群体、桔肉群体和绿肉群体)。(3)表型性状遗传分析结果显示,依据果皮颜色分类的各群体之间的遗传分化程度最高,其遗传分化系数在0.05~0.19之间,即均存在中度及以上程度的分化;光皮群体与密网群体之间存在中度遗传分化,但光皮群体与稀网群体之间以及稀网群体与密网群体之间均无显著分化;白肉群体与桔肉群体之间存在中度遗传分化,但白肉群体与绿肉群体之间以及桔肉群体与绿肉群体之间无明显分化。(4)分子系统进化树分析将28份甜瓜种质划分为三类,其中,第一类包含11份种质(主要为自主选育的纯合种质),第二类包含9份种质(大部分为从新疆引进或从新疆品种中选育出来的纯合种质),第三类包含8份种质(大部分为从日本引进或从日本品种中选育出来的纯合种质)。研究表明,依据甜瓜分子水平的聚类结果与地理来源具有一定关系,但其与育种者依据甜瓜的果皮颜色、果面网纹和果肉颜色对育种材料的分类结果不完全一致。
2021, 41(1):107-115. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0107
摘要:利用叶绿体基因(rbcL和trnSG)及核糖体DNA内转录间隔区(ITS),对祁连山区狭域分布的特有物种黑虎耳草8个居群(115个个体)进行遗传多样性研究,旨在揭示黑虎耳草的居群遗传结构及其历史进化过程。结果表明:(1)所有取样个体共检测到4个cpDNA单倍型和9个ITS单倍型,其中祁连山东南部的居群固定较多的单倍型和特有单倍型,而西北部居群只固定少数几个广泛分布的单倍型,且遗传多样性普遍较低。(2)基于cpDNA数据和ITS数据的分子变异分析(AMOVA)显示,遗传变异主要来源于居群内。(3)基于cpDNA数据的中性检验表明,Tajimas D(-1.012 30,P > 0.05)和Fu & Lis D*(-2.066 77,P > 0.05)均为负值,均不显著;歧点分布分析结果显示,黑虎耳草居群经历过近期的扩张事件。根据物种现有遗传分布格局推测,黑虎耳草在第四纪冰期时退缩到祁连山东南部的边缘避难所,间冰期或冰期后回迁到祁连山西北部地区,在回迁过程中由于奠基者效应导致祁连山西北部的居群仅固定少数广泛分布的单倍型,并呈现出较低的遗传多样性;由于居群较小且相互隔离,该物种经历了严重的瓶颈效应和遗传漂变,导致该物种总遗传多样性(HT)和居群平均遗传多样性(HS)远低于虎耳草属其他青藏高原喜马拉雅广域分布的物种。
2021, 41(1):116-122. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0116
摘要:陕北黄土高原实施退耕还林后,生物结皮成为其典型的地表覆盖类型,含有丰富的土生藻类,对固定土壤和促进养分循环具有极其重要的作用。该研究通过平板法与水滴稀释法对陕北黄土高原生物结皮土生藻类进行分离培养,采用光学显微镜观察结皮微藻的形态特征,并对单藻种进行分子鉴定,为黄土高原生物结皮藻类的研究奠定基础。结果显示:(1)共纯化获得7种结皮藻类,经光学显微镜初步确定,其中5株为绿藻、2株为蓝藻。(2)5株绿藻SM21、DB21、DB22、SD1和SD2的序列长度分别为664 bp、663 bp、662 bp、589 bp和688 bp, GC含量分别为33.43%、49.47%、50.15%、50.76%和51.01%;2株蓝藻YJ3、YJ2的序列长度分别为570 bp和465 bp,GC含量分别为46.31%和49.03%。(3)序列比对并构建系统树分析发现,5株结皮绿藻可分为4个分支,分别为栅藻科(Scenedesmaceae)2株(DB21和SM21)、衣藻目(Chlamydomonadales)、环藻科(Sphaeropleaceae)、真眼点藻科(Eustigmataceae),但5株绿藻的5.8S+ITS2序列在属内差异小、非常保守,极易确定到属;2株蓝藻YJ3和YJ2聚在同一大类分支的伪鱼腥藻科(Pseudanabaenaceae)中,但分别归于不同的属。研究认为:5株结皮绿藻中DB21藻株是Scotiellopsis 属的一种、SM21归于尖带藻属(Acutodesmus)、DB22可能是红球藻属(Haematococcus)的一物种、SD1是Ankyra属的一物种、SD2归于真眼点藻属(Eustigmatos);2株生物结皮蓝藻中YJ3可能是伪鱼腥藻科的一新物种、YJ2可能是细鞘丝藻属(Leptolyngbya)亲缘关系较近的一新物种。
2021, 41(1):123-131. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0123
摘要:为了探究色素含量以及细胞结构在紫花含笑花被呈色过程中的作用机理,该研究以绿色和紫色花被为材料,测定其花被色素含量,运用逐步回归方程分析花被呈色与色素含量的关系,采用石蜡切片及超薄切片技术观察花被细胞超显微结构变化。结果表明:(1)在紫花含笑花被呈色过程中,紫色花被表面明度L*值降低,a*值上升,b*值降低;花被花青素苷的积累量以及类胡萝卜素和类黄酮等含量增加,同时伴随着叶绿素的降解及其含量降低。(2)a*与花青素、类黄酮、类胡萝卜素等色素含量以及花青素/类黄酮、花青素/叶绿素呈显著正相关关系,b*与叶绿素含量和花青素/类胡萝卜素呈显著正相关关系。(3)在细胞结构上,随着花被由绿转紫,其上表皮细胞由扁平型向圆锥凸起型变化,单个细胞长宽比增大,细胞垂周壁出现褶皱,紫色花被上表皮结构向增加入射光吸收面积变化;液泡体积增大与叶绿体向有色体转化是主要的细胞器变化。研究发现,花被呈色是多因素作用的结果,花青素含量的产生与积累以及类胡萝卜素和类黄酮等含量增加辅助增色可能是紫花含笑呈紫色的主要原因,同时细胞超微结构表现为液泡体积增大,叶绿体向有色体转化。
2021, 41(1):132-141. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0132
摘要:该研究以健康香梨树的新鲜花器、当年生新生枝条、叶片和果实为试验材料,采用植物组织内生细菌分离法获得内生细菌菌株,培养菌落,并采用平板对峙法初筛和发酵液复筛对梨火疫病菌(Erwinia amylovora)、梢枯病菌(Pseudomonas syringae pv. syringae)和腐烂病菌(Valsa mali var. pyri)具有抑菌作用的细菌;将筛选获得的拮抗梨火疫病菌的菌株通过喷施香梨离体花序和盆栽杜梨苗测定其防病效果,以发掘内生细菌的生防资源,为探索梨树病害的生物防治途径奠定基础。结果显示:(1)从香梨枝条、叶、花和果实组织中共分离出337个内生细菌菌株,其中有14株具有明显的抑菌作用;进一步筛选出对梨火疫病菌、梢枯病菌和腐烂病菌具有抑菌作用的细菌分别有8株、9株和4株,其中ZN5、SN19和HN9菌株对梨梢枯病菌和腐烂病菌均有拮抗作用,HN89菌株对3种病原菌都具有较强的抑菌作用;共筛选出对梨火疫病菌具有抑菌作用的7个菌株(SN37、HN89、HN98、HN143、HN126、TN68、TN16)和具有竞争作用的TN50菌株。(2)内生菌株TN50预处理(喷施)对预防香梨花腐的效果显著,其防效(52.36%)与农用链霉素(60.67%)相近;HN89的防效(39.66%)其次;内生菌株TN50、HN89和SN37预处理(喷施)能够显著降低盆栽杜梨苗嫩枝的枝枯率和病情指数(P<0.05),7~15 d的平均保护性防效分别为67.20%、54.32%和45.91%,治疗性防效分别为63.88%、52.10%和36.17%。(3)结合形态特征和16S DNA序列分析,TN50、HN89和SN37菌株分别鉴定为克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)和假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)。
2021, 41(1):142-150. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0142
摘要:以新疆主栽品种灰枣和骏枣的花芽为材料,测定不同分化时期花芽的可溶性糖、还原糖、淀粉、可溶性蛋白含量,SOD、POD、PPO、CAT活性以及内源GA3、IAA、ABA、ZT水平的变化,并分析它们与花芽分化的关系,为枣花芽分化调控提供理论参考。结果表明:(1)灰枣和骏枣花芽可溶性糖、还原糖和淀粉含量在花芽分化过程的变化趋势基本相似,于花原基分化期至雌蕊分化期先降低后升高,至雌蕊分化期到达峰值;而可溶性蛋白质含量变化趋势相反,在花原基分化期至雌蕊分化期先上升再降低。(2)在整个花芽分化过程中,其POD、PPO、CAT活性变化趋势基本一致,从花芽开始分化后逐步降低,最低点出现在雌蕊分化期;两个品种花芽SOD活性在花原基分化期至分化初期时显著上升,之后SOD活性在灰枣中不断降低,而在骏枣中则显著上升。(3)两品种花芽IAA、GA3、ZT含量在分化过程中的变化规律基本相似,它们均在萼片分化期前呈下降趋势,之后GA3、ZT含量及灰枣中IAA含量逐渐上升,而骏枣IAA含量在萼片分化期至花瓣分化期呈先显著上升后下降再上升;灰枣ABA含量在花原基分化期至萼片分化期显著上升,而同期骏枣则显著降低,随着分化进程的推进,灰枣ABA含量在萼片分化期后逐步降低,而骏枣则逐步上升并在雌蕊分化期达到峰值。(4)花芽分化开始后,骏枣ABA/IAA、ZT/IAA、GA3/IAA比值快速上升,但GA3/ABA、ZT/ABA的比值呈下降趋势;灰枣ZT/IAA、GA3/IAA在花原基分化期至萼片分化期显著上升后降低,分化结束后低于花原基分化期。研究认为,枣花芽开始分化后会消耗大量的营养物质,导致花芽的可溶性糖、淀粉和还原糖含量降低,且整个分化过程中淀粉含量始终高于可溶性糖和还原糖含量;两个品种枣花芽分化过程中POD、CAT、PPO活性下降以及骏枣花芽分化过程中SOD活性的上升均有利于枣营养生长向生殖生长的转变,且枣花芽分化过程中低水平的GA3和IAA、中等水平的ABA、较高水平的ZT,以及较高的ZT/IAA、ABA/IAA和GA3/IAA有利于枣花芽分化和花芽形成。
2021, 41(1):151-158. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0151
摘要:短命植物是中国荒漠区系中重要的组成部分,坡向是准噶尔荒漠区最重要的地形因子之一,可能影响该地区短命植物的生物量和化学计量特征。该研究通过分析两种十字花科的短命植物涩荠(Malcolmia africana)和条叶庭荠(Alyssum linifolium)的不同器官(根、茎、叶和繁殖器官)在不同坡向(东坡、西坡和北坡)上的生物量分配和化学计量特征,来探究短命植物的适应策略。结果表明:(1)两种短命植物个体生物量在不同坡向上均差异显著,但涩荠在西坡的单株生物量最大(1.1±0.0134 g),而条叶庭荠在北坡的单株生物量最大(1.45±0.0113 g),东坡最小(0.5±0.0084 g)。(2)涩荠各器官的生物量分配均表现为叶>茎>繁殖器官>根,且在不同坡向上各器官分配比例相似;条叶庭荠各器官的生物量在不同坡向的分配均差异显著,且均表现为根部生物量显著低于其他器官(P<0.05),其中北坡繁殖器官的比例最大,东坡叶片的比例大,而西坡的根、茎、叶生物量所占比例差异不大。(3)两种短命植物在不同坡向的生物量与C、N、P化学计量呈极显著正相关关系。(4)两种短命植物在不同坡向的N/P均小于14,说明植物的生长受到N的限制;涩荠通过调整个体大小以适应不同环境,而条叶庭荠则是通过调整各器官的分配比例来适应变化的环境。研究认为,短命植物具有通过调整养分和生物量分配来适应荒漠环境的策略,在准噶尔荒漠区的低山丘陵地带,坡向是影响其生物量分配和化学计量特征的主要环境因子。
2021, 41(1):159-167. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0159
摘要:为阐明气候变化背景下刺梨(Rosa roxburghii)在中国的潜在适生区分布,该研究基于刺梨的自然分布数据及当代(1960~1990)、未来(21世纪50年代及70年代)气候因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型模拟了当前和未来气候情景下刺梨在中国的潜在适生区,并确定影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)温度因子是影响刺梨分布的关键气候因子,尤其是最冷月份最低温度(BIO06)对模型的百分比贡献率和排列重要性分别为66.7%和53.4%。(2)在当代气候条件下,刺梨的总适生区面积为3.50×106km2,占中国陆地面积的36.44%。其中,高度适生区面积为2.05×105km2,占总适生区面积的5.87%,主要分布在贵州西部、四川中部及川渝陕边境。(3)未来气候变化情景下,刺梨的总适生区和低度适生区面积将增加,而中、高度适生区面积将减小。在21世纪70年代RCP4.5气体条件下,中、高度适生区面积均出现最小值,分别为7.07 × 105km2和2.80 × 104km2,仅占当代中、高度适生区面积的53.30%和13.65%。研究发现,刺梨的适生区随着气候变化略增加并有向高纬度地区迁移的趋势,但在四川中部及川渝陕边境的高度适生区显著减少,将来主要分布于贵州省。
2021, 41(1):168-180. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.01.0168
摘要:植物信号肽的研究主要集中在小分子肽。小分子肽作为胞间通讯的关键成分,主要参与信号干扰、反应途径、显示抗菌活性,并以配体的形式与细胞膜表面的受体激酶相互作用, 从而实现细胞之间的信号交流。小分子肽是重要的胞间信号感应分子,在植物的不同器官组织、发育阶段主要参与调节植物的生长发育过程和应答生物和非生物胁迫的应激反应,以协调和整合细胞功能。该文全面概述了植物小分子肽的发现、结构特点、分类系统及其功能研究进展,并重点对近年来国内外有关翻译后修饰小肽CLE(CLAVATA3/ESR)家族和富含半胱氨酸肽RALF(快速碱化因子)家族的研究进展进行综述,为植物小分子肽的深入研究提供基础信息,并为今后的研究方向提供参考。