2023, 43(10):1621-1628. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1621
摘要:自噬相关基因ATG8在调节植物生长发育和胁迫响应中发挥着关键作用。本研究通过生物信息学技术分析ATG8在茄子基因组中的分布、结构及进化等,并研究了其在茄子不同组织、外源激素和冷处理下的表达情况。结果表明,从茄子基因组中共鉴定到7个ATG8基因,分布在6条染色体上。理化性质分析显示茄子ATG8基因编码的蛋白包含118~166个氨基酸残基,等电点在6.29~9.16之间;基因结构和保守基序分析表明,ATG8基因家族成员具有保守的基因结构和蛋白基序;启动子区域含有多种激素响应和逆境响应的顺式作用元件;茄子中有3对ATG8基因存在共线关系;茄子与拟南芥和番茄ATG8基因家族成员间分别存在10和11对共线关系。组织表达分析表明茄子ATG8主要在不同的花器官中表达,表明其可能与茄子花发育有关;此外,表达模式分析结果显示7个茄子ATG8基因对冷胁迫和ABA、MeJA、SA等外源激素均有不同程度的响应,表明ATG8基因家族在茄子生长发育、胁迫和激素响应中具有重要的功能。
2023, 43(10):1629-1639. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1629
摘要:为重建喉毛花属下系统发育关系,明晰属下皱边喉毛花及其近缘种之间的物种关系。本研究利用Illumina高通量测序平台对12 个叶绿体基因组进行双末端测序,获得大量高质量的Clean reads用于后续生物信息学分析。结果表明:(1)喉毛花属下物种的基因组差异较小,均在150 kb左右,基因总数为131 个,其中编码基因81 个。IR区核苷酸多态性比SC低,编码区比非编码区更保守。(2)进化分析结果显示,几乎所有的编码基因受到纯化选择的作用。(3)密码子偏好性分析表明有35 个密码子的RSCU值均大于1,说明使用这些密码子的频率较高,各项密码子偏好性衡量指标说明喉毛花属物种的密码子偏好性较弱。(4)系统发育分析表明CDS、密码子位置与基因间隔区数据集构建的系统发育树具有高度一致的拓扑结构,大部分分支的支持率高。这些结果表明皱边喉毛花及其近缘种的叶绿体基因组无明显差异,在系统发育树上无法按物种聚类,也为后续展开喉毛花属下群体遗传学研究提供科学依据。
2023, 43(10):1640-1652. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1640
摘要:GRAS家族HAM亚家族(Scarecrow-like 6,SCL6)是一类植物特有的转录因子,在植物生长发育中具有关键作用。文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)是我国特有的重要林木能源植物,雄花的雌蕊败育是造成产量低的主要原因。为解析XsSCL6基因在文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)雌蕊发育中的调控作用,采用RT-PCR方法克隆文冠果4个XsSCL6同源基因,并对关键XsSCL6a蛋白进行亚细胞定位;对XsSCL6基因进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析XsSCL6基因在文冠果雌蕊败育过程中的表达模式。结果表明:(1)获得文冠果XsSCL6a、XsSCL6b、XsSCL6c和XsSCL6d基因ORF全长,分别编码751、669、717和717个氨基酸,均属于亲水不稳定蛋白。(2)文冠果XsSCL6蛋白主要由无规则卷曲和α-螺旋构成,定位于细胞核。(3)XsSCL6a、XsSCL6c和XsSCL6d均包含GRAS保守结构域, 文冠果XsSCL6蛋白和克莱门柚及甜橙的亲缘关系最近。(4)文冠果XsSCL6基因启动子中包含多种激素响应元件、植物发育相关元件。(5)qRT-PCR结果显示XsSCL6基因各个时期在雄花中的表达量显著高于雌花,表达量的趋势和转录组FPKM值一致。(6)xso-miR171和XsSCL6基因均存在裂解方式的靶向关系,TPM值和FPKM值为负相关关系。XsSCL6基因可能受到xso-miR171调控,共同参与文冠果雌蕊发育过程,对文冠果花发育具有重要作用。本研究为今后研究进一步文冠果中XsSCL6基因的功能和雌蕊败育机制提供了参考,为采用分子育种方法提高种子产量提供了理论依据。
2023, 43(10):1653-1662. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1653
摘要:大叶杨(Populus lasiocarpa)是中国特有的杨属物种,干旱和水淹是影响大叶杨生长和分布范围的两个关键因子。AP2/ERF转录因子家族在植物响应非生物胁迫中发挥重要作用。本研究采用转录组测序、生物信息学分析手段并结合分子实验验证初步鉴定了参与大叶杨干旱和水淹胁迫响应的关键基因。研究结果显示:(1)在大叶杨中分别鉴定到3,986/385个响应干旱/水淹胁迫的差异表达基因,其中包括237个同时响应干旱和水淹胁迫的差异表达基因。(2)在大叶杨中共鉴定到205个AP2/ERF家族成员,系统发育分析表明其在大叶杨中主要分为5个亚家族,并显著富集于差异表达基因中。(3)筛选部分胁迫前后差异表达的PlAP2/ERF基因进行qRT-PCR实验,经证实这些基因在大叶杨受到干旱/水淹胁迫时均可被诱导表达。综上,大叶杨在水淹胁迫下的差异表达基因数量明显少于干旱胁迫,AP2/ERF基因家族的部分基因参与到大叶杨干旱/水淹胁迫的应激表达过程。
2023, 43(10):1663-1673. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1663
摘要:向日葵(Helianthus annuus L.)是世界四大油料作物之一。为解析向日葵主要脂肪酸组分的生物合成分子机制,选用高油酸自交系J9、低油酸自交系P50为研究材料;采用错期播种同期采样试验,以液相色谱测定授粉后不同样品籽粒的脂肪酸组分与含量;利用RNA-Seq技术,对不同样品测序,获得各样品与脂肪酸合成相关的基因表达数据,以气象学数据、液相色谱数据、向日葵基因组数据和转录组数据为基础,采用生物信息学方法分析相关数据。结果表明:(1)高油酸向日葵材料脂肪酸组分和含量受温度影响小,而低油酸材料易受温度影响;(2)J9和P50的12个样本的高表达基因数在7500个左右,而中、低表达基因数相当,是高表达基因的两倍,约15000个;(3)品种特异性表达基因和品种间特异表达基因去除重复后,在J9和P50在-CK和S数据集得到15885个,GO功能富集获得的与脂质代谢直接相关的403个DEGs 映射到与的脂质代谢相关的KEGG代谢通路,累计29个DEGs直接参与了19条相关KEGG通路。本研究将为深入解析向日葵脂肪酸代谢分子机制提供新信息。
2023, 43(10):1674-1682. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1674
摘要:类胡萝卜素衍生挥发物对提升番茄风味至关重要。为筛选调控类胡萝卜素衍生挥发物合成的关键基因,以90个番茄自交系中香气寡淡的TI4001和香气浓郁的CI1005为材料,分析了番茄类胡萝卜素裂解双加氧酶(SlCCDs)基因在不同组织及不同发育期果实中的表达量,果实不同成熟期类胡萝卜素及其衍生挥发物的含量。发现在7个SlCCDs基因中,SlCCD1A和SlCCD1B基因在番茄果实中表达量最高,且随着果实发育成熟表达量显著升高。果实中类胡萝卜素及其衍生挥发物含量也显著升高。SlCCD1A和SlCCD1B基因表达量与类胡萝卜素及其衍生挥发物含量之间极显著正相关。推测SlCCD1A和SlCCD1B基因是裂解类胡萝卜素合成挥发物的关键基因。
2023, 43(10):1683-1693. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1683
摘要:为了研究宁夏贺兰山东麓不同区域酿酒葡萄‘马瑟兰’果实的花色苷和原花色素特性,以及综合品质的区域差异性,为该品种在贺兰山东麓产区的推广和栽培管理提供参考。本研究以银川、农垦玉泉营、青铜峡和红寺堡4个子产区10个代表性酒庄的‘马瑟兰’葡萄为试验材料,通过偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)筛选造成酒庄间果实品质差异的酚类物质指标,并采用主成分分析法(PCA)对不同酒庄‘马瑟兰’果实品质进行综合评价。结果表明:(1)10个酒庄‘马瑟兰’果实的基本理化指标、花色苷和原花色素组分与含量均存在差异,红寺堡酒庄(H-Hs)葡萄果皮的花色苷和原花色素含量均为最高,分别为111.91 mg·g-1 DW和35.68 mg·g-1 DW。米擒酒庄(Y-Mq)葡萄种子原花色素含量最高,为108.67 mg·g-1 DW。(2)基于果实花色苷和原花色素特性,采用聚类分析将10个酒庄划分为4类,其中H-Hs单独为一类,且能很好地与其他酒庄分开。(3)PLS-DA分析表明,种子原花色素的表儿茶素没食子酸酯末端亚基(ECG-p)和表儿茶素末端亚基(EC-p)所占摩尔百分比、果皮总花色苷含量和非酰化花色苷含量、果皮原花色素的EC-p所占摩尔百分比是区分10个酒庄果实品质差异的主要指标。(4)PCA分析表明,果实品质综合评价排名前三的酒庄为红寺堡子产区红寺堡酒庄、银川子产区米擒酒庄和青铜峡子产区华昊酒庄。综上,贺兰山东麓‘马瑟兰’葡萄果实花色苷和原花色素特性表现出明显的产地差异性。
2023, 43(10):1694-1703. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1694
摘要:霜冻是宁夏主要的气象灾害之一,在苹果花期至幼果阶段影响重大,已成为宁夏苹果产业 发展的限制性因素。本研究以宁夏 2 个主栽苹果品种‘嘎啦’、‘富士’花蕾期、盛花期、坐果期和幼果期的花朵和果实为试验材料,利用野外霜冻试验箱模拟自然降温过程,统计受冻率, 以受冻率建立 20%、50%和 80%受冻下的 Logistic 方程,确定轻、中、重度受冻的临界温度;并检测各品种不同物候期的过冷却点、结冰点、电导率、可溶性糖和可溶性蛋白等抗寒性指标,结合多元线性回归法,综合判断苹果花期至幼果期抗寒能力差异的主要影响因素。结果显示:(1) ‘嘎啦’各个时期抗寒能力均强于‘富士’;(2)同一苹果品种不同物候期抗寒能力不同,表现为:花蕾期>盛花期>坐果期>幼果期。(3)两个苹果品种各时期轻度、中度、重度受冻临界温度,其受冻临界温度随着物候期推移,呈现升高的趋势。(4)受冻率与半致死温度呈极显著正相关,相关系数达0.909,与可溶性蛋白含量呈极显著负相关,相关系数0.874。研究表明,‘嘎啦’、‘富士’4个物候期电导率和可溶性蛋白含量对子房受冻率有较强的响应关系,过冷却点和结冰点温度等对子房受冻率也有一定的响应,可将电导率、可溶性蛋白、过冷却点和结冰点作为评价苹果抗寒性状的重要指标。
2023, 43(10):1704-1715. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1704
摘要:为探究低温层积过程中桃儿七种子细胞壁代谢及种皮超微结构与休眠解除的内在联系,该研究通过低温层积解除桃儿七种子休眠,分析休眠解除过程中种子不同部位细胞壁组分及相关代谢酶的变化,同时利用扫描电镜对种皮的超微结构进行观察。结果表明桃儿七种皮主要由三层构成,分别为角质层、栅状石细胞层及海绵组织层,在层积过程中,种皮内部的海绵组织逐步疏松膨胀,种皮表面破损加剧;种子不同部位的细胞壁组分具有明显差异,整个层积过程中,种胚、种皮和胚乳中的纤维素含量均在层积中期(45d和60d)降至最低,三个部位的纤维素酶活性在层积中期(45d和60d)对应升高;种胚和种皮内的半纤维素含量均在层积中期(45d和60d)显著下降,种皮中甘露聚糖酶活性和木糖苷酶活性对应在层积中期时达到最大;三个部位的果胶含量均在层积后期(75d和90d)时显著下降,而种皮和胚乳中多聚半乳糖醛缩酶活性也在层积后期相应升高;不同部位木质素单体的组成比例具有明显区别,且三种木质素单体含量均随层积时间的延长而显著降低,逐步回归分析的结果表明胚乳和种皮中的S-木质素对种子萌发存在显著的负向影响关系;种胚和胚乳内过氧化物酶活性在层积75d和层积90d时明显下降,而SOD活性在此时显著上升。研究认为,层积过程中桃儿七种子内的纤维素、半纤维素及木质素的逐步酶解,活性氧作用下的细胞壁松弛以及海绵组织层的疏松膨胀和种皮的破裂,破坏了细胞壁的刚性结构,促使种子机械束缚力降低,吸水性能提高、胚根生长能力增强,从而最终导致其休眠的解除。
2023, 43(10):1716-1722. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1716
摘要:为探究有利于江南油杉(Keteleeria fortunei var. cyclolepis)幼苗生长发育的最适光照条件。该研究以1.5年生江南油杉幼苗为研究对象,对其进行为期2年不同光照强度(即全光照、遮荫率40%、60%、80%) 处理,分析其形态生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、生物量积累及分配等对不同光环境的适应机制。结果表明:(1)随遮荫程度的增强,江南油杉幼苗的地径生长量、叶片厚度逐渐减小,株高生长量、叶面积和比叶面积逐渐增大,叶片干质量呈先升后降的趋势;(2)遮荫造成叶片的叶绿素含量、初始荧光Fo、PSII 潜在活性Fv/Fo、PSII最大光化学量子产量Fv/Fm、PSII实际光化学量子产量Y(II)、电子传递速率ETR? 均呈现增加的趋势;(3) 遮荫处理下幼苗的叶、茎、根生物量和总生物量总体表现出随着光照强度的降低而减小的变化趋势,幼苗根生物量比和根冠比均减小,而叶生物量比、茎生物量比以及光合组织与非光合组织生物量比均增大。研究发现,全光照下江南油杉幼苗生长发育受到了抑制,遮阴能显著影响苗期江南油杉生长及叶绿素荧光特性。江南油杉幼苗在遮荫率为60%的环境下受胁迫较小,其生长、叶片特征、光合能力以及生物量积累与分配等表现最优。
2023, 43(10):1723-1731. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1723
摘要:本研究以液培法考察了不同浓度Pb2+胁迫下梭鱼草叶片丙二醛(MDA)与叶绿素含量、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量及乙二醛酶系统的变化规律。结果表明:经5.0 mg L-1 Pb2+胁迫14 d和21 d时,梭鱼草叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)]、抗氧化剂含量[抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基总肽(NPT)和植物螯合肽(PCs)]没有明显变化;同时,21 d时叶片细胞中甲基乙二醛(MG)含量显著增加,而MDA含量无明显增加。经10.0 mg L-1 Pb2+处理21 d时,梭鱼草叶片MDA、MG、GSH及NPT含量及过氧化物酶(POD)活性明显增加,而脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、甲基乙二醛酶Ⅱ(GlyⅡ)活性呈相反变化趋势。在15.0 mg L-1 Pb2+处理期间,叶片MDA含量显著增加,此时GSH、NPT、PCs被诱导合成以螯合细胞中过量积累的Pb2+;同时,叶片POD、SOD、APX活性和AsA含量显著增加。经15.0 mg L-1 Pb2+处理21 d时,虽然梭鱼草叶片甲基乙二醛酶I(GlyI)活性明显增加,但是MG含量仍然增加,且GlyⅡ活性明显下降,此时乙二醛酶系统已经不能缓解高浓度Pb2+胁迫诱发的羰基胁迫。梭鱼草叶片对5.0 mg L-1 Pb2+具有良好的耐受性。在较高浓度(≧10.0 mg L-1)Pb2+胁迫下,梭鱼草叶片细胞膜脂过氧化作用加剧,此时其主要通过合成非蛋白巯基化合物、增加抗氧化酶活性及AsA含量以减缓氧化损伤。在试验期间,梭鱼草叶片乙二醛酶系统没有表现出明显的解毒作用。
2023, 43(10):1732-1743. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1732
摘要:研究容器栽培牡丹株型优化与非结构性碳水化合物(NSC)贮藏的补偿效应,为牡丹容器苗株型管理奠定理论基础。以2年生‘洛阳红’嫁接苗为试验材料,以修根、生根剂、绿僵菌作为处理因素,设置L9(34)正交试验,分析‘洛阳红’株型发育和NSC积累特征。结果表明,容器栽培后牡丹株高降低,根系发生明显的须根化。与对照相比,各处理的株高降低、分枝数增加、株型更加紧凑。轻度修根促进植株的补偿生长,而过度修根抑制作用明显。生根剂显著提高‘洛阳红’根系、叶片的生物量和全株NSC的积累量,能双向提高库源促进植株的补偿生长。绿僵菌对全株NSC积累量影响最小。单株叶面积、老根和木质化新根鲜样质量对植株NSC积累量贡献较大,因此促进根系和叶片发育是容器栽培牡丹的重要环节。T1、T2、T3、T4、T6组合的生物量增量均超过了对照,补偿效果显著,其中T3为较优组合(25%修根、750 mg·L-1生根剂和1000 万单位·mL-1绿僵菌灌根)。故轻度修根结合浇灌适度生根剂和绿僵菌液,可生产出株高适度矮化、分枝增多、根系发达、NSC积累多、株型紧凑协调的容器栽培苗。
2023, 43(10):1744-1759. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1744
摘要:利用光学显微镜和扫描电子显微镜对21种国产荚蒾属植物的叶表皮细胞、气孔大小、气孔器类型和角质层纹饰等叶表皮微形态特征进行了观察和比较,为荚蒾属种间分类关系提供证据。结果显示:叶表皮细胞有无规则形和多边形2种,垂周壁式样有平直、浅波状、波状与深波状4种式样,其中下表皮细胞形状均为不规则形,且垂周壁式样较上表皮更稳定。气孔均分布在下表皮,形状为近圆形、椭圆形2种;气孔器类型包括不等型、平列型和无规则型3种;气孔器外拱盖内缘有近平滑、浅波状、波状3种;气孔器外围角质层纹饰有脊状隆起、条状隆起2种。研究表明,荚蒾属植物叶表皮细胞和气孔器特征在种间差异明显,可作为种间鉴定及分类的重要依据,具有重要的分类学意义。
2023, 43(10):1760-1769. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1760
摘要:以穗花牡荆为研究材料,通过探究其花芽分化进程和生理特性,为花期调控技术提供成花机理。采用物候期观察和石蜡切片相结合的方法并测定花芽分化过程中相关生理指标,研究花发育过程中的形态和生理变化。结果表明,穗花牡荆花芽分化为一年多次分化型,其进程可划分为七个时期:未分化期、总轴花序原基分化期、初级分轴花序原基分化期、次级分轴花序原基分化期、小花原基分化期、花器官分化前期和花器官分化后期。同一植株不同位置花芽及同一花序中不同单花分化的进程不同,第一季花期后各阶段的花芽分化形态常存在重叠。花芽分化过程中不同时期叶片和花芽的可溶性糖和可溶性蛋白质含量均有上升下降的变化,总体上叶片中营养物质含量高于花芽保证营养供应。花芽分化过程中,IAA、ABA、CTK和GA3整体水平上先升后降有利于花芽分化进行。研究认为,花芽中大量的可溶性糖和蛋白质积累及较高的碳氮比,有利于穗花牡荆花芽形态分化顺利完成。低水平的GA3/ABA和IAA/CTK有利于花序的形成,ABA/CTK和ABA/IAA比值升高促进小花原基和小花萼片原基的分化, GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA比值升高促进花瓣原基、雄雌蕊原基发育。
2023, 43(10):1770-1778. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1770
摘要:通过野外调查、资料查阅及馆藏标本比对,确定了重庆维管植物1个新记录属——水东哥属(Saurauia Willd.)及其新记录种——水东哥(Saurauia tristyla DC.),另4个维管植物新记录种分别是二褶羊耳蒜(Liparis cathcartii Hook. f.)、莸状黄芩(Scutellaria caryopteroides Hand.-Mazz.)、白鳞酢浆草(Oxalis leucolepis Diels)、包氏凤仙花(Impatiens bodinieri Hook. f.)。文中描述了物种识别特征、标本引证和地理分布,提供了原生境照片。引证标本均收藏于西南大学自然博物馆植物标本室(SWNTU)。
2023, 43(10):1779-1786. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1779
摘要:本文首次报道中国茶渍属地衣3个新记录种:亚异茶渍(Lecanora subravida Nyl.),栎生茶渍(L. quercicola Coppins P.James),针叶茶渍(L. coniferarum Printzen),均隶属于柳茶渍组(Lecanora saligna group)。该类群主要特征为:朽木生,地衣体龟裂状至疣状或完全不明显,子囊盘黄绿色至橙色或棕色,表面具轻微粉霜,主要化学次生代谢产物为松萝酸。本研究使用贝叶斯分析(BI)构建了基于两个基因位点(nrITS,mtSSU)系统发育树,此外对每个种详细描述形态特征、分布及栖息地等情况,并提供了地衣体、子囊盘及子囊孢子的彩色图片。
2023, 43(10):1787-1790. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1787
摘要:经查阅文献、植物标本,植物图片库,结合野外调研,认为中国不产毛盘绿绒蒿(Meconopsis discigera Prain)。《西藏植物志》《中国植物志》及Flora of China记载的毛盘绿绒蒿均为错误鉴定。中国绿绒蒿属具盘绿绒蒿亚属(M. subgen. Discogyne G. Taylor)有4种,分别是毛瓣绿绒蒿(M.?torquata?Prain)、吉隆绿绒蒿(M.?pinnatifolia?C. Y. Wu & H. Chuang ex L. H. Zhou)、康顺绿绒蒿(M.?tibetica?Grey-Wilson)及不丹绿绒蒿(M.?bhutanica?Tosh. Yoshida & Grey-Wilson),其中不丹绿绒蒿是中国西藏新记录种。本文对国产4种具盘绿绒蒿亚属植物地理分布及形态学特征进行重新梳理。
2023, 43(10):1791-1800. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.10.1791
摘要:水稻是全球主要粮食作物之一,随着种植区盐渍化加剧,其产量及安全已受到严重威胁。土壤中过高的盐浓度使细胞内Na+过量累积,K/Na失衡,造成离子毒害和渗透胁迫。为减轻盐胁迫带来的生长抑制,水稻进化出一系列适应性机制,包括钾运输载体对K+的摄取或运输以及对Na+的区隔化或外排。水稻中介导这一过程的钾运输载体家族可划分为Shaker、TPK、KT/HAK/KUP、HKT和CPA五大家族。本文总结了上述水稻钾运输载体在盐胁迫下的功能作用及调控机制的研究进展,并对未来的研究前景予以展望。







