[目的]探究马铃薯磺肽素基因StPSK4特征及其在马铃薯抗病性中的功能分析,为马铃薯抗病育种提供理论依据.[方法]用生物信息学技术对StPSK4进行系统分析,转录组测序分析StPSK4的组织特异性、生物胁迫和非生物胁迫处理下的表达模式,检测StPSK4过表达植株对植物先天免疫反应情况和对青枯菌的敏感性.[结果]StPSK4基因的cDNA全长457 bp,编码100个氨基酸;StPSK4含有信号肽,其高级结构多由α-螺旋和无规则卷曲组成;PSK4的C端含有磺肽素序列DYIYTQ,StPSK4与茄科作物相似性均在80％以上;StPSK4在马铃薯芽和叶柄中高表达,对非生物胁迫(高温、盐)和生物胁迫(青枯菌、疮痂病菌)等响应剧烈;构建并获得过表达StPSK4的转基因马铃薯植株;过量表达StPSK4抑制马铃薯的ROS爆发、防御标记基因表达和对青枯病的抗病性.[结论]StPSK4可以响应高温和青枯病等多种逆境胁迫,过表达StPSK4抑制马铃薯的活性氧爆发、防御标记基因表达和对青枯病的抗性,证实StPSK4抑制马铃薯的抗病功能.

植物功能性状及性状间权衡关系对揭示植物生长策略、资源分配模式以及探讨其生理生态过程的内在机制具有重要意义,但针对雌雄异株植物功能性状对其生境响应的性别差异却鲜有报道.以雌雄异株植物黄柳当年生末端小枝为研究对象,从枝水平、叶水平比较雌雄植株功能性状及性状间权衡关系对风蚀环境响应的性别差异.结果显示:小枝水平上,对照环境下雌雄植株茎干重-总叶干重之间的权衡均倾向于总叶干重,风蚀环境下则倾向于茎干重,且雌株权衡值分别为雄株的4.3倍和3.7倍;雌雄植株茎干重-总叶面积的权衡在各生境下均偏向于茎干重,两性的权衡值差异不大.叶水平上,相同叶片干重下,风蚀对雄株叶片面积生长的抑制作用更显著;雌株叶片干重与叶柄干重呈等速生长关系,而雄株呈小于理论值1的异速生长关系,且在风蚀环境中,相同叶柄干重下,雌株叶片干重的累积速率比雄株快.研究表明,黄柳雌雄植株小枝各功能性状间的关系对风蚀环境具有不同的响应,雌株比雄株更倾向于将资源投资在光合器官生长中,且风蚀对雄株光合器官生长的抑制作用更显著.

艾伦尤力克是尤力克柠檬的一个芽变品种,结果性状优良,但冬季落叶严重,影响翌年产量,且其落叶的响应机制目前尚不清楚.为探究柠檬叶片脱落的分子调控机制,以2个冬季落叶程度不同的柠檬品种艾伦尤力克和云柠1号为材料,分别于落叶前期(E24)、落叶中期(E48)和落叶后期(E72)采集叶柄离区,通过转录组测序比较2个品种间的差异表达基因.分析表明,落叶前期、落叶中期和落叶后期分别获得1400个、2466个和935个差异表达基因,其中落叶中期的差异基因数量最多.GO分析表明血红素结合、四吡咯结合、氧化还原酶活性、铁离子结合、转录调节活性以及对氧化应激的反应、细胞葡聚糖代谢过程、葡聚糖代谢过程、细胞外围、细胞壁等相关基因在这3个时期品种间均表现出显著差异.KEGG分析表明,落叶中期富集的差异基因数及相关代谢途径最多,主要集中在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、植物病原体相互作用和MAPK信号通路.植物等途径,通过对以上4个途径的差异表达显著的基因进行分析,最后筛选得到木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶蛋白、吲哚乙酸诱导蛋白、吲哚-3-乙酸-氨基合成酶、过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶、发病相关基因转录激活因子AP2和发病机制相关蛋白等13个基因,这些基因可能与柠檬叶片脱落的调控有关.qRT-PCR验证这些基因的表达与转录组数据相一致.以上结论丰富了柠檬叶片脱落相关研究,为柠檬落叶候选基因筛选、落叶途径解析提供可靠数据.

习水报春(Primula lithophila F.H.Chen & C.M.Hu)是早期基于植物标本发表的物种,现有文献资料显示其物候期和诸多形态特征描述有误,导致物种界定困难.该研究基于模式产地的野外实地调查、文献资料考证、标本采集和形态特征比对等方法,补充描述习水报春形态特征和物候期.研究结果表明:习水报春的叶柄不具翅;花色为粉红色,稀白色,花莛高10～25 cm,花梗长15～30 mm,冠筒长约16 mm,冠檐直径10～15 mm.蒴果筒状,长约3 mm,约为宿存花萼一半;花期9月—翌年2月,果期3-6月.此外,文章还报道了贵州省报春花属2新记录种—天竺葵报春(P.pelargoniifolia G.Hao,C.M.Hu & Z.Y.Liu)和晚花报春[P.tardiflora(C.M.Hu)C.M.Hu].

在"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"项目中,调查和收集了四川省大豆地方种质资源,鉴定了 192份大豆种质资源的形态特征和主要农艺性状.收集的大豆种质资源来自四川省16个市(州)的41个县(区),集中分布在雅安市、乐山市、广元市、巴中市和泸州市.结果表明,大豆种质资源12个表型性状的变异系数范围在10.11％～57.62％之间,单株粒数的变异系数最大,叶绿素相对含量SPAD值的变异系数最小.相关分析结果表明,株高、茎粗、分枝数、单株荚数、单株粒数之间呈极显著正相关,百粒重与分枝数和单株荚数均呈极显著负相关.主成分分析提取到3个主成分,累计贡献率达76.29％,能够反映大豆种质资源表型性状的大部分信息.聚类分析将192份大豆种质资源划分为4个类群,分别具有高百粒重、多荚、高SPAD值和叶柄长等不同的特征,筛选出7份优异大豆种质资源.此外,四川省大豆种质资源籽粒颜色和籽粒类型丰富.本研究揭示了四川省大豆种质资源表型的遗传多样性,为高产大豆的亲本选择以及专用、特用大豆种质资源筛选提供理论依据.

为深入了解树冠位置对植物叶形态性状的影响,在常绿乔木香樟树冠上下2 层和东南西北4个方位开展调查取样,系统分析了不同树冠位置间叶形态性状(叶长、叶宽、叶厚、叶柄长、叶柄直径和叶形指数)及其异速生长关系的差异性.结果表明,叶形态性状在不同树冠方位间均差异显著,但上下2层变化趋势不完全一致.在树冠上层,除叶形指数和叶炳长外,其余4个性状均表现为东侧最大.在树冠下层,除叶形指数外,其余 5个性状指标均表现为东侧最小.在同一方位上,叶形态性状在上下2层间也存在一定差异,其中叶形指数多为下层高于上层,而其他形态性状多呈相反趋势.此外,树冠层次和方位的交互作用对叶片长、叶片厚、叶柄长和叶柄直径有显著影响.各层次和各方位叶形态性状间多为异速生长关系(即异速生长指数不等于 1),且多无显著差异.在所有树冠层次和树冠方位,叶宽与叶厚、叶宽与叶炳长、叶长与叶厚及叶长与叶柄长之间均呈异速生长关系.可见,树冠位置对香樟叶形态性状的影响较大,但形态性状间的异速生长关系相对稳定,这是香樟叶形态性状表型可塑性和内在关系稳定性的重要体现.

丰都车前(Plantago fengdouensis)为车前科(Plantaginaceae)车前属(Plantago)的多年生草本.根多数,纤维状.叶基生;叶片披针形到线状披针形,长4～15 cm,宽1～4 cm,薄纸质到纸质,具3或稀5条主脉,基部狭楔形到下延或叶柄,边缘具牙齿到锐裂,每侧有1～5个三角形到线状裂片,先端锐尖到渐尖.

[目的]考察不同栽培密度对茵陈产量及其主要功效成分合成累积的影响,确定适宜的栽培密度,以提高药材品质.[方法]设置 8组不同栽培密度的试验田,分别为15 cm×20 cm(M1)、15 cm×25 cm(M2)、15 cm×30 cm(M3)、20 cm×20 cm(M4)、20 cm×30 cm(M5)、25 cm×20 cm(M6)、25 cm×25 cm(M7)、25 cm×30 cm(M8).基于不同采收期进行采收,测定生长指标及主要成分含量,并进行主成分分析.[结果]随着栽培密度的减小,茵陈株高、叶柄长度和单株鲜质量逐渐增长,分枝数增加,成活率、茎粗和小区产量呈现先增加后减小的趋势,但茵陈叶长、叶宽无明显变化规律.随着栽培密度的减小,茵陈药材中挥发油含量逐渐增加,总黄酮、绿原酸、咖啡酸及 3,5-O二咖啡酰基奎宁酸含量呈现先上升后下降的趋势,且不同栽培密度条件下的茵陈药材绿原酸含量均符合《中华人民共和国药典》限量标准.基于茵陈产量和药效成分含量信息,综合主成分分析对结果进行评价,推荐茵陈的最佳栽培密度为 25 cm×20 cm(M6).[结论]适宜的栽培密度能够有效提高茵陈的产量和品质,为进一步茵陈大田标准化、规模化种植体系的建立提供了科学实验数据支撑.

'窄冠白杨1号'(Populus leucopyramidalis 1)是一种冠形窄、耐盐碱的优良白杨派无性系.由于缺乏其遗传转化体系,因此无法通过基因工程手段对其进行遗传改良.该研究以'窄冠白杨1号'为材料,建立了农杆菌介导的遗传转化体系,并获得了较高的遗传转化效率.首先将组培苗继代培养不同时间段(35、45、55、65 d),分别取其3种组织(叶片、叶柄、茎段)以对比分化能力的强弱,确定了继代45 d后的叶片具有最强的分化能力,其增殖倍数为8.77.随后,使用继代45 d后的叶片作为遗传转化的材料,研究不同侵染条件对转化率的影响,设立了菌液浓度、侵染时间和共培养时间各3个梯度的正交试验,对这3个因素进行最佳水平筛选,通过PCR检测和GUS染色鉴定转基因株系.结果表明'窄冠白杨1号'遗传转化体系的最佳组合为:菌液浓度OD600=0.4,侵染时间15 min,共培养时间2 d,在该组合下转化率最高可达54.23%.最后,利用该遗传转化体系获得了转Bt-Cry3Aa抗虫基因'窄冠白杨1号'株系,证明该体系可以做为'窄冠白杨1号'遗传改良的有效方法.

为深入探究miRNA参与调控香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)生长发育的分子机理,依据实验室前期建立的miRNA数据库,筛选出与非生物胁迫相关的差异表达dfr-miR160a前体(dfr-pri-mir160a),预测其靶基因为DfARF10,并通过本氏烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时共转化GUS以及双荧光素酶(LUC)系统验证dfr-miR160a和DfARF10的靶向关系.结果显示,共注射dfr-pri-mir160a和DfARF10的本氏烟草叶片中GUS活性和LUC活性明显降低;qRT-PCR分析显示,dfr-miR160a及其靶基因DfARF10在香鳞毛蕨的根、配子体、叶柄、叶片和孢子囊中均有表达,在叶片中表达量最高,在根中表达量最低;通过qRT-PCR分析干旱、盐(NaCl)、高温和低温胁迫对dfr-miR160a及其靶基因DfARF10表达的影响.结果表明,在干旱和高温处理下,dfr-miR160a的表达均上调,但在NaCl处理下,dfr-miR160a的表达下调;低温处理下,dfr-miR160a的表达在0-1小时下调,在3-48小时上调.在NaCl、高温以及低温处理下DfARF10表达均上调;但在干旱处理下,DfARF10表达下调,与dfr-miR160a呈现相反的表达趋势.综上,dfr-miR160a靶向DfARF10基因且二者均能响应非生物胁迫.研究结果为从分子层面揭示香鳞毛蕨非生物胁迫抗性机制提供了新的科学依据.