以γ射线诱变籼稻双科早(Oryza sativa subsp.indica cv.'Shuangkezao')获得的早熟鲜绿突变体pe-1为实验材料,在三叶期和分蘖期进行弱光胁迫,探讨pe-1与野生型在形态特征、非生物胁迫相关酶活性及其调控基因表达量、叶绿素含量、叶绿体合成与降解及光形态建成相关基因表达对弱光响应的差异.结果表明,与野生型相比,弱光胁迫后,pe-1叶片黄化程度显著降低,株高和叶面积显著增加;三叶期和分蘖期的叶片中不同叶绿素含量变化不同.此外,pe-1叶绿素含量增加,且其抗氧化应激反应相关酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性及相关基因的表达量均高于野生型,表明在弱光胁迫下pe-1活性氧清除能力增强,适应能力更强.pe-1的光形态建成相关基因表达量高于野生型,表明弱光处理下pe-1的光接收能力更强.综上,pe-1突变体具有抵御弱光胁迫的潜力,该结果有助于耐弱光水稻品种的选育.

环境臭氧(O3)已成为影响植物生长发育的重要生态因子.为探究地面O3污染对蔬菜形态学特征及营养指标的影响,选罗马直立生菜(Lactuca sativa var.roman)为实验材料,采用开顶式气室开展熏蒸实验.实验设置4个O3熏蒸浓度(NF:未过滤的环境空气;NF40:环境空气+40 nmol/mol;NF80:环境空气+80 nmol/mol;NF 120:环境空气+120 nmol/mol),每个处理设置3个重复组,分析评价O3污染对植物造成的可见伤害、生产量、叶片解剖学特征以及食用部位营养指标的影响.研究表明:(1)O3熏蒸对生菜叶片产生不可逆的可见伤害,叶片出现浅黄色斑点和棕色斑点,且随着熏蒸时间延长,叶片出现黄化,大面积的坏死斑块,衰老加速.(2)高浓度O3胁迫显著降低了生长阶段的株高(P＜0.05).与NF组相比,NF40、NF80、NF120组分别使生物量下降5.90％、14.99％、39.21％.(3)随着O3熏蒸浓度升高,气孔密度增加,气孔开度减小.叶片厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度与O3暴露剂量AOT40呈显著负相关关系(P＜0.05).(4)高浓度O3暴露使蔬菜中Ca、Na、Fe、Zn、Mg等元素含量显著降低,脂肪和蛋白质含量增加,生菜的营养指标发生改变.研究表明,罗马直立生菜对环境O3污染敏感,其生长发育及营养指标在O3胁迫条件下发生明显变化.目前,关于O3污染对蔬菜形态学特征影响的研究较少,研究系统探讨蔬菜的叶片厚度、栅栏组织、海绵组织、气孔密度及开度等形态学指标在臭氧污染条件下的变化.蔬菜的品质是关系到"三农"问题的重要方面,研究探讨了臭氧污染对蔬菜的产量及营养指标的影响,可为O3污染条件下蔬菜的生产提供科学参考.

为揭示赤皮青冈叶色黄化变异机制,该研究以赤皮青冈叶色变异植株和正常植株的叶片为试验材料,采用超高效液相色谱串联质谱法和高通量RNA测序技术分别进行代谢组和转录组分析.结果表明:(1)代谢组在正离子(POS)、负离子(NEG)模式下分别检测出正常植株和突变体之间存在 257 个和 357 个显著差异代谢物(SCMs),其中槲皮素、白矢车菊素、杨梅素等多种黄酮类化合物及其糖苷衍生物(吡喃酮啡肽A、异鼠李素 3-葡糖苷酸等)在突变体中显著上调,而叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等色素含量则显著下降.(2)转录组测序检测出 4 146 个差异表达基因(DEGs),其中 1 711 个基因上调表达,2 435 个基因下调表达.(3)KEGG富集分析表明,SCMs和DEGs显著富集到光合作用、卟啉与叶绿素代谢、类黄酮生物合成等途径.综上表明,突变体叶色黄化可能是受到叶绿素合成受阻、叶绿体发育异常及黄酮物质合成增加等因素的综合影响.此外,MYB和bHLH家族基因在突变体中显著上调,证实该两类转录因子参与调控类黄酮生物合成.该研究结果为植物黄化突变的分子机制研究提供了新的见解,也为叶色功能基因挖掘与园林植物育种工作提供了参考.

[目的]水稻的抽穗期对水稻地域适应性及水稻产量至关重要,对水稻抽穗期基因进行鉴定及功能分析,可以为水稻育种提供优异的基因资源.[方法]通过BSA-seq方法对一个黄化早抽穗突变体hz1(huangzao 1)进行基因定位克隆及连锁分析;利用RT-qPCR技术分析目的基因HZ1 的表达谱,并用水稻原生质体瞬时转化查明HZ1 的亚细胞定位;对突变体的抽穗期、叶绿素含量、过氧化氢含量等生理指标进行测定,详细分析其表型变化.[结果]田间表型观察发现hz1表现早抽穗,长日照(long-day,LD)及短日照(short-day,SD)条件下hz1 的抽穗期相同,分别比野生型(wild type,WT)早抽穗 43 d和 26 d,表明hz1 是一个光周期不敏感的突变体.同时hz1 表现黄化表型,相比WT,叶绿素含量下降.遗传分析表明hz1 由隐性单基因控制,F2 混池高通量测序将目的基因定位于水稻第 6 染色体上 17.8 Mb区间内,分析发现该区间内一个T-DNA插入位点LOC_Os06g40080 与hz1 目标性状完全连锁,LOC_Os06g40080 为已知的SE5 基因,编码血红素加氧酶 1(heme oxygenase 1,HO1).HZ1/SE5 在叶片中高表达,在LD及SD条件下具有昼夜节律性表达.亚细胞定位发现HZ1/SE5 蛋白定位于叶绿体中.表达调控分析表明HZ1/SE5主要通过调控水稻成花素Hd3a和RFT1 的表达来调控水稻的抽穗期;并通过调控叶绿素合成途径相关基因的表达水平影响水稻叶绿素水平变化.[结论]黄化早抽穗突变体hz1 由于血红素加氧酶编码基因SE5 突变导致其对光周期不敏感,HZ1/SE5 基因通过调控水稻成花素基因及叶绿素合成途径相关基因的表达而影响水稻的抽穗期及叶片的黄化.

[目的]探究茶树种质资源叶片色素含量与叶色参数之间的关系,为叶色特异茶树种质资源呈色机理探索和品种选育提供理论依据.[方法]以浙江省茶树种质资源圃中143份黄化、白化和紫化叶色特异茶树种质春季新梢为材料,比较分析各种质叶片叶色参数L*、a*、b*值和花青素、叶绿素、类胡萝卜素含量差异.通过主成分分析、聚类分析、相关性分析、多元逐步回归分析和通径分析探讨叶片色素含量和叶色参数关系.[结果](1)紫化茶树种质花青素含量和a*值较高,叶片呈现紫红色;黄化种质类胡萝卜素含量/叶绿素含量比值和b*值较高,叶片呈黄色,白化种质L*值较高,叶片呈白色;黄化和白化茶树种质叶绿素含量较低.在叶色表型性状方面,叶色特异茶树种质大体聚为两大类群,白色系和黄色系聚为一大类,紫色系聚为另一大类.(2)叶色特异茶树种质叶片叶色参数a*值与花青素含量呈极显著正相关,L*值、b*值与花青素和叶绿素含量均呈极显著负相关,且b*值与类胡萝卜素含量呈极显著正相关;花青素、叶绿素对叶片L*、a*、b*值直接作用较大.[结论]a*值可作为描述叶色特异茶树种质叶片紫红色性状的代表性参数,b*值可作为描述叶色特异茶树种质叶片黄色性状的代表性参数.

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康.铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用.为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因.该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域.qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势.构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66pmol/LCdCl2)胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草.转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株.在镉胁迫处理7d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照.在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力.本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因.

为阐明珍珠芦荟叶色突变的变异机制,以珍珠芦荟(Aristaloe aristata)叶色失绿突变体'MT-1'及其叶色正常种质'WT-18'为试材,对其表型特征、叶片超微结构、光合色素含量、叶绿素荧光参数、差异代谢产物等方面进行了对比研究.结果表明,与'WT-18'相比,突变体'MT-1'从幼叶开始呈现出黄化条斑现象,且株型变小、生长缓慢;气孔数量少且小,形状由长方形变成正方形;叶绿体数量及内部片层数量变少、体积也明显变小;光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和叶绿素荧光动力参数(Fo、Fm、Fv/Fm、ФPSⅡ、qP、qN和ETR)均显著降低.'MT-1'和'WT-18'的代谢产物差异明显,KEGG代谢通路分析表明,大多数差异代谢物富集到氨基酸代谢、糖代谢、脂类代谢、核酸代谢、次级代谢产物生物合成等途径.因此,叶绿体相关基因的改变可能是发生叶色失绿突变的重要原因.

[目的]叶绿素酸酯a加氧酶(CAO)是叶绿素b形成过程中的关键酶,对杂交兰CAO基因进行克隆及表达特征分析可为探究其在杂交兰叶艺形成中的调控作用奠定基础.[方法]以杂交兰'紫妍氏'(K21)及其叶艺品系'中透紫妍氏'(K21-3)为试验材料,用RT-PCR和RACE技术从叶片中克隆获得ChCAO基因,对ChCAO进行结构特征、理化性质、序列比对以及系统进化关系等分析;用qRT-PCR法对ChCAO在不同组织及叶艺品系叶片中的表达特性进行分析;并用VIGS技术对ChCAO进行沉默表达.[结果]ChCAO基因编码区长1 608 bp,编码535个氨基酸,ChCAO与墨兰CAO亲缘关系最近,并与其他兰科植物CAO聚为一类.qRT-PCR结果显示,ChCAO基因表达具有组织特异性,在叶中相对表达量最高,根中相对表达量最低;此外,ChCAO在K21绿叶和K21-3绿叶区域叶片中的相对表达量显著高于K21-3叶艺区域叶片中的相对表达量.构建该基因的VIGS沉默载体转化烟草,发现沉默ChCAO后烟草叶片呈黄化状态,叶片中的叶绿素含量及ChCAO基因的相对表达量也显著降低.[结论]克隆获得了杂交兰ChCAO基因,并对其功能进行了初步鉴定,为进一步研究杂交兰叶艺形成机理提供重要依据.

目的:明确贵州玉竹炭疽病病原种类及其分类地位.方法:对玉竹炭疽病进行田间调查,并采集玉竹炭疽病病叶样品进行病原菌分离、纯化,采用科赫氏法则对其进行致病性验证,通过病原菌形态学和分子生物学鉴定,明确该病原菌的分类学地位.结果:该病害主要危害叶片,初期病斑水渍状,随着病情发展叶脉退绿变黄,叶片逐渐黄化,后期病斑表面有黑色小点.采集炭疽病病叶样品 6 份,分离获得 25 个菌株,致病性试验表明,2 个代表菌株(YZ-1,YZ-2)对玉竹均有致病性.多基因系统发育分析发现,代表菌株与炭疽菌属白蜡树复合种Colletotri-chum spaethianum species complex中的山麦冬刺盘孢Colletotrichum liriopes亲缘关系最近,结合其形态学特征,确定引起贵州玉竹炭疽病的病原为山麦冬刺盘孢Colletotrichum liriopes.结论:本研究明确了玉竹炭疽病病原菌的分类学地位,为玉竹炭疽病菌的进一步深入研究奠定了理论基础.

为探讨NAC转录因子在梨缺铁黄化叶复绿过程中的表达特性,筛选响应该过程的核心NAC因子,以清水处理正常梨树叶片(N)和黄化梨树叶片(C)为对照(CN和Cc),探讨外源0.2％FeSO4溶液对梨缺铁黄化叶Fe2+积累的影响,研究其关键PbrNAC基因的生物学性质、组织表达特异性以及复绿过程中的表达模式,阐述其与叶内Fe2+积累的关联性.结果表明,(1)于N和C内共鉴定到含NAM结构域的21个显著差异表达的PbrNAC基因,涉及8个亚族,其长度不均,motif数从4～9不等,内含子数较少;(2)该基因倾向于根中表达,且均可响应缺铁黄化叶的复绿,其中 Pbr032231.1、Pbr021393.1、Pbr026635.1、Pbr038615.1、Pbr019210.3、Pbr019212.1、Pbr002372.1这7个基因在Cc内的表达量显著低于CN内表达量,且FeSO4处理后,各时期表达量均较Cc显著上调;与之相反,Pbr007284.1、Pbr016205.1、Pbr007673.1等14个PbrNAC基因均在Cc内显著高表达,而FeSO4处理后,各时期表达量总体较Cc显著下降;(3)各叶样内Fe2+含量与Pbr007284.1、Pbr016205.1、Pbr007673.1基因的表达量均呈显著负相关,且该3个基因表达与Pbr016932.1、Pbr027956.1、Pbr029956.1、Pbr026635.1等基因表达显著相关;(4)多数PbrNAC在正常梨树根系和黄化梨树根系中的表达趋势与其在CN和Cc内的表达趋势基本一致,说明其在地下部根系与地上部叶内可能存在表达协同性.以上结果表明,梨PbrNAC基因可能与梨树缺铁胁迫响应和缺铁黄化叶的复绿相关,其中Pbr007284.1、Pbr016205.1、Pbr007673.1可能起重要调控作用.