WRKY家族是植物中特有且最大的基因家族之一,参与了植物生长发育的各个方面,但在枇杷中尚未见WRKY12的相关报道.研究采用同源克隆法从枇杷芽及叶中克隆得到枇杷EjWRKY12基因,利用生物信息学分析方法对该基因理化性质、蛋白质结构、进化关系、启动子区顺式作用元件等进行分析,并结合转录组数据对其表达模式进行分析.结果表明,枇杷EjWRKY12基因长度为711 bp,共编码236个氨基酸;比对得到的同源基因大多与成花相关,暗示EjWRKY12可能参与枇杷成花;启动子区分析暗示其可能受到光、MeJA、生长素等因素的调控;EjWRKY12蛋白定位在细胞核;外源GA3处理后,叶片中处理组和对照组的EjWRKY12表达量及表达趋势变化不大,但顶芽中对照组的EjWRKY12在成花关键时期表达量最低,在GA3处理后该基因表达量随着处理时间的延长一直上升,暗示其可能是一个抑制成花、促进营养生长的转录因子.本研究克隆得到EjWRKY12基因,对进一步解析枇杷成花调控的分子机制具有指导意义.

株高是影响玉米株型和种植密度的重要农艺性状,培育耐密植的矮秆/半矮秆新品种可为增产做贡献.但目前多数矮秆突变体单株产量损失较大,难以在育种中应用.因此,探究玉米株高的调控机制、挖掘株高基因的优良等位变异,从而改善玉米株型结构、提高群体光能利用率、增强群体对水肥的耐性,对提高玉米产量尤为重要.本文综述了目前挖掘到的株高数量性状位点,阐述了株高相关基因主要受植物激素、微管结合蛋白以及成花因子调节;概述了Brachytic2(Br2)基因在玉米矮秆育种研究中的应用及其局限性;最后展望了矮秆有利等位基因及其分子标记和现代生物技术在矮秆种质资源创制中的重要价值.本文将为玉米株高的遗传机制解析以及矮秆玉米分子育种奠定基础.

赤霉素作为5大植物激素之一,在果树的花芽分化、花序发育、开花坐果、果实的生长发育及植株的形态建成等方面扮演着重要的角色,但对果树赤霉素的分子生物学研究与其他大田作物相比差距较大.为了在果树生产中能更加合理有效地利用赤霉素调控果树花果发育,研究果树赤霉素的合成及其信号转导途径的分子调控机制十分必要.研究发现GA合成的关键酶KO、GA2ox及GA20ox的表达均与果树矮化呈负相关,而KS的含量则与植株高矮呈正相关,板栗雄性不育现象也与KO、KAO的表达量密切相关.GAMYB基因及LFY基因则在果树的成花诱导和雄蕊发育等生殖生长过程中发挥重要作用.DELLA蛋白在果树的GA信号途径中作为负调控因子可致使矮化植抹形成,在果树的细胞周期循环过程、转录调控、花的形成、细胞的信号转导及许多生理过程中,DELLA蛋白泛素化降解均扮演着至关重要的角色.主要从果树赤霉素的合成及赤霉素的信号途径两大方面,着重对果树赤霉素合成过程中的关键酶基因及其定位、果树赤霉素信号途径的重要元件如赤霉素受体GID1、DELLA蛋白等进行了综述,以期为高效利用赤霉素调控果树生长发育提供重要的理论参考.

该研究运用酶联免疫法(ELISA)对不同成花量(花多、花少、无花)金花茶花果期果枝叶内源激素吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)含量进行了测定.结果表明:始花期金花茶果枝叶内源IAA先升高后降低,花多株含量低于花少株;有花株ZR含量高于无花株;GA3含量呈现整体上升趋势,有花株高于无花株;ABA含量先降低后升高,无花株高于花多株.盛花期IAA、GA3、ABA含量整体下降,ZR含量先降低后升高,花多株叶内源IAA、ZR、GA3含量高于花少株或无花株,ABA含量低于花少株或无花株.花期内,有花株果枝叶IAA/ZR、IAA/ABA、ZR/ABA、GA3/ABA比值均高于无花株,而(IAA+GA3)/ZR比值低于无花株,说明金花茶花果的发育不仅和单个激素的含量有关,还和激素平衡有关.秋梢期营养生长旺盛时无花株IAA/ZR比值较大,花果期生殖生长强烈时比值较小,(IAA+GA3)/ZR与之相反.这说明花蕾期高水平的内源 IAA、ZR和 ABA及低水平的内源 GA3有利于金花茶开花;末花期高含量的IAA、ZR和低含量的GA3、ABA可减少落花落果,提高坐果率,有利于果实快速生长;果实生长后期高含量的ABA有利于果实成熟.该研究结果为生产上应用生长调节剂调控金花茶成花、坐果提供了理论依据.

以马铃薯2个开花品种YS205和 HZ88以及未开花品种YS304为材料,采用石蜡切片法观察花芽分化的解剖学特征,并用酶联免疫吸附法(ELISA)测定开花与未开花品种不同时期叶内4种内源激素———生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米核苷素(ZR)、脱落酸(ABA)含量的动态变化,探讨成花过程中叶片内源激素含量和比值的变化与成花的关系,为马铃薯花期调控、栽培和杂交育种提供理论依据.结果显示:(1)马铃薯花芽内部发育与外部形态之间有相对稳定的时序性对应关系,从花芽分化初期生长锥逐渐向上凸起,到雌雄蕊原基形成,完成整个花芽分化仅用了1周左右的时间,此阶段YS205和HZ88的花芽分化过程无明显差异,而YS304未成花.(2)随着花器官的不断发育,HZ88子房形成2室,每室多个胚珠,而YS205的子房在发育过程中发生了变异,形成完整的3室;YS205和 HZ88都先后经历了授粉受精过程,HZ88具有一定的自交结实率,YS205无坐果率.(3)马铃薯3个品种的IAA、GA3、ZR和ABA含量在花芽分化前期均较低,且无明显差异性;随后,3个品种的IAA和GA3含量均呈先升后降的单峰变化曲线,但YS304上升和下降的速度较2个开花品种快,而且YS205和 HZ88的ZR和ABA含量则始终高于YS304.(4)开花品种YS205和 HZ88的ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/IAA、ZR/GA3比值均高于未开花品种YS304,且随生育期变化趋势不同.研究表明,较低水平的IAA、GA3和高水平的 ABA、ZR均有利于促进马铃薯花芽分化,反之则抑制花原基形态的建成.

为探讨外源GA3、6-BA对“富士”苹果大小年现象调控机理及其在成花成枝中的作用,试验以4年生“富士”苹果树为材料,分别在不同生长时期、相同浓度GA3、6-BA喷施处理树体和以不同喷施次数、不同浓度的GA3、6 BA处理树体,利用超高效液相色谱法测定枝条顶芽中内源激素(GA3、IAA、ABA、ZT)含量,同时考察不同类型枝条成花率、成枝率和枝条长度.结果显示:(1)在不同生长时期喷施GA3促进了顶芽中内源GA3和ABA含量的积累,抑制了ZT和短枝IAA的合成,同时降低了不同类型枝条的成花率、促进了生理分化前期短枝的成枝率;6-BA处理增加了所有枝条顶芽中GA3、ABA以及短枝顶芽中IAA和中长枝顶芽中ZT的合成,从而促进了花芽生理分化前期不同类型枝条的成花率、短枝的成枝率以及中长枝的伸长,但对短枝的伸长有抑制作用.(2)单次喷施GA3抑制了所有枝条顶芽中IAA的合成,促进了所有枝条顶芽中GA3、ABA以及短枝顶芽ZT含量的积累,使得成花率降低、成枝率增加、枝条伸长减小,GA3浓度越大对顶芽中ZT合成的抑制越明显.多次喷施GA3增加了所有枝条顶芽中GA3和IAA的积累,短枝中ABA含量减小而中长枝增加,并使得成花率降低,成枝率减小,但对ZT含量和枝条伸长无显著影响.(3)单次喷施6-BA增加了短枝顶芽中GA3和ABA含量以及所有枝条中ZT的含量,但抑制了中长枝GA3和ABA的合成以及所有枝条顶芽中IAA的合成;使得成花率降低,成枝率增加,抑制了短枝枝条伸长而促进了中长枝伸长;多次喷施6-BA使得所有枝条顶芽中GA3和IAA含量增加,短枝ABA含量减小,短枝ZT含量增加而中长枝ZT含量减小,并抑制了所有枝条成花率和短枝的伸长,但对成枝率和中长枝的伸长无显著影响.研究表明:不同生长时期使用外源激素可以促进顶芽中GA3和ABA的合成,但对IAA、ZT的含量以及成花率、成枝率、枝条长度影响随处理时期的不同而有所改变.喷施次数和浓度对内源激素的合成、成枝率以及枝条的伸长有不同的调节作用,但都抑制了花芽的分化,使成花率降低.

以目前芍药(Paeonia lactiflora)主栽品种‘紫凤羽’为供试材料,在冬季用300 mg·L-1赤霉素(GA3)及其延缓剂多效唑(PP333)进行灌根处理,待对照组进入蕾期对PP333处理组施以300 mg·L-l GA3作解除处理,每隔10 d对各处理组鳞芽取样,测定其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、可溶性糖、内源玉米素(ZT)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、乙烯(ETH)、多胺等的含量,采用石蜡切片对鳞芽发育状态进行观察,对各处理组鳞芽出土日期、出芽率、成花率、花期及株高进行观察统计.结果表明:外源GA3会加快抗氧化酶活性变化速度,降低MDA含量,提高可溶性糖及可溶性蛋白的积累及利用,促进亚精胺(spa)积累,在鳞芽发育初期提高了内源GA3及ZT含量,在后期降低了其含量,内源IAA、ABA、ETH的含量也呈降低趋势,缩短了花瓣原基(petal primordium)分化期,促进了鳞芽发育进程,而PP333与之相反,延长了花瓣原基分化期,抑制鳞芽发育;试验数据显示高浓度GA3、ZT利于鳞芽发育启动,低浓度GA3、ZT、IAA、ABA、ETH利于启动后的发育进程,且内源多胺调控芍药鳞芽发育时,其中Spd起主导作用.本文旨在为芍药花期调控提供参考依据,以期根据市场需求制定芍药花期的综合调控方案.

目 的:本文通过研究microRNA172a(miR172a)对成花途径中关键靶基因 APETALA2类(AP2-like)的调控作用及其机理分析,探索通过操纵 miRNA表达改变观赏植物花期的基因工程分子育种新策略.创新点:本研究基于植物 miR172序列和功能的高度保守性,通过转基因的方法操纵大岩桐 miR172的表达,进而影响AP2-like基因的表达,并起到调控花期的作用.方 法:本研究借用拟南芥miR172a的已知序列构建组成型过表达载体 35S:miR172a和抑制 miR172表达的 35S:MIM172载体.利用农杆菌介导法成功获得了 35S:miR172a 过表达株系以及抑制 miR172作用的35S:MIM172株系,并利用cDNA末端快 速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE)克隆得到了大岩桐 AP2-like cDNA全序列,并通过实时荧光定量聚合酶链式反应技术(qPCR)检测转基因株系中 AP2-like 的表达变化.结 论:短日照条件下,35S:miR172a 过表达株系花期比野生型提前(47.00±2.16)天;35S:MIM172株系花期延迟(7.00±4.28)天.在35S:miR172a过表达株系中 miR172的表达水平明显上升,其靶基 因 SsAP2-like 的表达量明显下降;35S:MIM172株系中 miR172 的积累水平受到抑制,而SsAP2-like的表达量明显上升,表明miR172介导调控SsAP2的表达对大岩桐成花转变具有促进作用.通过改变 miR172的表达调控关键靶基因进而改变花期的方法可以作为调节观赏植物开花时间的有效策略.

为探究草莓花器官对高温、低温、盐胁迫的响应特征,该研究以草莓品种‘甜查理’为试材,设置0℃、4℃、25 ℃(CK)、37℃、200 mmol/L NaCl、400 mmol/L NaCl等逆境胁迫处理,考察草莓花外观形态、生长发育状态、花器官抗氧化酶活性,以及3个草莓花器官分生组织特异性基因、12个成花途径基因、3个抗氧化酶基因、6个抗逆基因的表达等.结果 显示:(1)0℃、4℃、37 ℃、200 mmol/LNaCl、400 mmol/L NaCl溶液处理均抑制了草莓花的开放,0℃低温显著抑制草莓花器官的开放,并对草莓的花器官造成伤害.(2)当草莓植株受到高温、低温、盐胁迫时,其花器官内抗氧化酶SOD、POD、CAT活性及MDA含量均得到提高,其相关抗氧化酶基因的表达水平也相应提高.(3)0℃、4℃、37 ℃以及200 mmol/LNaCl、400 mmol/L NaCl溶液处理均显著降低了草莓花器官FaAP1、FaLFY、FaFD、FaSOC1等成花基因的表达量;0℃低温诱导了FaICE、FaRD29A、FaCOR、FaAFP等4个抗寒基因的表达水平;200 mmol/L NaCl、400 mmol/L NaCl的盐胁迫显著提高了Fa P5 CS基因的表达量.研究表明,0℃、4℃、37℃、200 mmol/L NaCl、400 mmol/L NaCl溶液处理不同程度抑制了草莓的开花进程,对草莓花器官造成伤害;不同逆境胁迫处理显著提高了草莓花器官SOD、POD、CAT活性以及MDA含量,相应的抗氧化酶基因表达得到上调,同时显著降低了草莓成花途径相关基因表达,增强了相关抗逆基因的表达水平.

目的:探讨西红花花芽分化过程中的形态发育及生理生化变化规律,为阐明其成花机制奠定基础.方法:利用传统石蜡制片技术观察西红花花芽分化的形态发育过程,同时采用常规生理生化方法测定不同分化时期淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白含量及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性.结果:西红花花器官分别按照花原基、花被原基、雄蕊原基、雌蕊原基的顺序进行分化,整个分化过程大概需45 d左右.在花芽分化过程中,淀粉含量呈下降-上升-下降变化,可溶性糖与蛋白含量先降低后上升,CAT活性持续上升、POD活性呈上升-下降-上升、SOD活性呈上升-下降-上升-下降的动态变化.结论:西红花花芽分化属于向心型发育,高含量的可溶性糖、蛋白以及高活性的CAT、POD、SOD可促进花芽分化.