藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)营养丰富且抗逆性较强.本研究以M059(胚根生长快)和M024(胚根生长慢)两种藜麦种质材料为研究对象,采用PEG-6000模拟干旱胁迫,观察种子表型的解剖结构,对发芽种子进行糖含量测定,并对正常水处理和干旱处理的材料进行转录组测序.种子表型及糖含量测定结果显示:与正常水处理相比,15％PEG-6000处理24h后M059和M024胚根长度分别降低68.65％和71.43％;在正常水处理条件下,M059的可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量较M024 高 18.58％、97.84％、70.54％和 32.77％;在 15％PEG-6000 处理 24 h后,M024 的蔗糖含量比M059 高 23.01％,M059 的可溶性总糖和葡萄糖含量比M024分别高7.26％和25.00％.韦恩图分析结果表明,C1vsD1、C2vsD2、C1vsC2和D1vsD2比较组中共有差异表达基因211个,特异性差异表达基因分别为132个、1270个、578个和914个.GO富集分析表明,与干旱胁迫下藜麦种子糖代谢的分子响应密切相关的GO通路有5条.KEGG富集分析表明,与干旱胁迫下藜麦种子糖代谢密切相关的代谢途径有3条.根据差异表达基因的功能注释,有 10 个差异表达基因(LOC110702784_AGAL2、LOC110719866_INV1、LOC110717843_TPPJ、LOC29490_CELB、LOC110719843_bg1x、LOC110689796_SUS1、LOC110690728_MAN6、LOC110729879_HK2、LOC110712726_EGLC、LOC110734349FK7)与糖代谢相关,且这10个差异表达基因的qRT-PCR验证结果与转录组结果一致.本研究结果将对深入解析藜麦响应干旱的分子调控机制提供参考.

三角梅花期长、花量大、抗逆性强且应用形式多样,现已成为我国南方地区花卉朝阳产业中发展最快的木本花卉.随着园艺技术的提升与国际交流的扩大,三角梅品种数量逐年攀升,同名异物及同物异名的现象频繁发生,给资源的收集与保存带来一定的难度.为促进三角梅种质资源的管理,厦门市园林植物园作为国家三角梅种质资源库,基于B/S模式,利用现代化的管理信息系统,初步建成国家三角梅种质资源库信息管理系统与服务平台,实现种质资源库的高效管理.本文详细地介绍了平台架构、数据库设计、技术实现及平台功能构成等内容,通过提高信息管理效率,以期促进三角梅种质资源的收集、保护、研究、评价和应用.此外,该平台的设计与开发实现方法可为其他花卉的信息管理系统与服务平台建设提供借鉴.

菥蓂(Thlaspi arvense L.)属于十字花科菥蓂属,是一种兼具药食同源功效的草本植物,生态适应能力强,种子富含油脂,具备较高的资源开发利用价值.近年来,随着现代生命科学研究的不断进步,菥蓂的诸多优势得以被发掘,国内外已陆续开展了关于菥蓂的基础和应用研究.目前国内的报道多集中于菥蓂的功能活性物质提取及其在临床医疗上的作用,国外研究则偏向于探索菥蓂在农业生产循环中的生态价值与脂质代谢调控机制.大量研究表明,菥蓂具备开发生物柴油和补充油料生产的优异潜质,也是新型药物开发的良好备选原料.同时,得益于菥蓂全基因组信息的公布,对菥蓂开展分子育种改良已成为可能,例如通过基因编辑技术改变其种子脂肪酸构成以获得更符合食用油需求的品质,以及挖掘菥蓂的其他重要功能基因用于提高作物生产和抗逆性.利用代谢工程手段优化菥蓂的脂质特性以制备新型植物油甚至异源生产高价值脂肪酸(神经酸等)将潜力巨大,是菥蓂最具前景的开发方向之一.本文综述并展望了近年来菥蓂在资源开发利用和脂质代谢工程研究等方面的报道,以期为菥蓂在我国的基础研究和推广应用提供参考.

棉花是全球重要的经济作物和纺织工业原料,选育优良新品种是提高棉花产量、品质和植棉效益的主要途径.然而,传统育种方法在改良作物遗传特性方面存在很大的局限性,而基因编辑技术为加快棉花种质创新和遗传改良提供了契机.基因编辑技术是一种利用人工设计的核苷酸酶,对生物体特定DNA序列的基因组片段进行删除、修改、插入或替换单个或多个核苷酸,从而实现对目标基因精确编辑的技术方法.本文首先综述了ZFNs、TALENs和CRISPR三种主要基因编辑系统的原理,以更好地理解如何利用基因编辑技术改良棉花的生长发育、抗逆性等性状;其次,重点评述了当前备受关注的CRISPR基因编辑系统在改良棉花抗逆性、纤维与种子品质性状等方面的应用;最后分析了基因编辑技术在应用过程中存在的不足和局限,并指出未来应进一步优化开发有知识产权的基因编辑系统,提高其精确性、安全性,促进其在棉花种质创新和遗传改良中的应用.

[目的]旨在探究纳米硒(SeNPs)对铅(Pb)胁迫烟草幼苗的生长、抗逆性、铅吸收和转运的影响,以揭示SeNPs的促生效应、富硒和阻滞铅吸收及转运的机制.[方法]以普通烟草(Nicotiana tabacum)为研究对象,通过盆栽实验设置不同处理,包括低剂量(100 mg/L)和高剂量(200 mg/L)Pb胁迫,无机硒(Na2SeO3)、SeNPs处理和空白对照组.测定各处理组烟草幼苗的生物量、光合生理参数、抗氧化酶活性、脂质过氧化产物含量以及相关基因表达水平,分析铅和硒在植物体内的含量和分布.[结果]与对照组相比,硒处理显著促进了烟草幼苗的生长和光合作用,SeNPs促生效应更显著.硒处理还增强了烟草幼苗的抗氧化酶(SOD、POD和APX等)活性和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽等)的含量,降低了脂质过氧化产物(H2O2 和MDA)的积累.在铅胁迫条件下,硒处理可显著提高烟草幼苗中硒的含量,同时降低铅的吸收和转运率.[结论]纳米硒能显著提高植物生物量,保护光合系统,激活抗氧化系统,阻滞铅吸收和转运,促进植物硒富集和改善植物对铅胁迫的抗性.

目的 鉴定远志Polygala tenuifolia bZIP基因,为远志抗逆性改良及次生代谢调控研究提供参考.方法 基于远志三代全长转录组数据库,采用生物信息学方法对远志bZIP基因家族成员进行鉴定和分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其在不同组织及处理中的表达特性.结果 共鉴定得到27个含有特征性保守结构域的PtbZIP基因,编码蛋白质的氨基酸数量为143 aa(PtbZIP24)～846aa(PtbZIP9),相对分子质量范围为16201.52～92 932.30,等电点(pI)介于4.59～9.69,其中25个家族成员为不稳定蛋白,所有家族成员均为亲水性蛋白.蛋白二级结构主要由a螺旋和无规卷曲构成,均无信号肽,存在多种互作现象.进化树分析将27个PtbZIP蛋白分为A、B、C、D、F、G、I、S8个亚组,其中G亚组含有PtbZIP家族成员数量最多(共有8个),占总数的29.63％,没有PtbZIP基因被归类到E和K组.PtbZIP家族基因的密码子偏好性较弱,适应性较弱.表达模式分析显示,PtbZIP4/15在叶中的表达量最高,茎和根次之;PtbZIP8/24在茎中的表达量最高,叶和根次之;PtbZIP1/17的表达量为根＞叶＞茎;其余21个的表达模式均为根＞茎＞叶.qPCR结果表明,PtbZIP26基因受脱落酸、壳聚糖的诱导,且能显著应答干旱和盐胁迫.结论 鉴定了远志bZIP家族基因及其分子特征,为进一步研究PtbZIP基因在调控远志发育及次生代谢物合成方面的生物学功能奠定基础.

目的 对当归Angelica sinensis中的AP2/ERF转录因子基因进行鉴定以及生物信息学分析,并分析其在干旱胁迫下的表达差异,以期筛选出与响应干旱胁迫相关的AsAP2/ERF基因,为后续深入研究 2 品种当归抗逆性差异及抗性育种提供参考依据.方法 基于全长转录组测序数据,利用生物信息学方法对AsAP2/ERF转录因子家族成员进行鉴定,并分析该家族特征.基于干旱胁迫转录组数据分析AsAP2/ERF基因的表达模式,并利用qRT-PCR技术进行验证.结果 从当归中共鉴定到 53个AP2/ERF转录因子,包括 28 个ERF、18 个DREB、5 个RAV、2 个AP2 亚家族成员.AsAP2/ERF转录因子的氨基酸数量是 142～440 aa,均为亲水性蛋白,亚细胞定位预测结果显示多数成员定位于细胞核.基因表达模式的分析结果表明,在响应干旱胁迫条件下,"岷归 2 号"(M2)中表达上调的基因数量多于"岷归 1 号"(M1),其中 8 个基因在 2品种当归D2 组表达差异显著,这可能与 2 品种当归的抗旱性相关.qRT-PCR分析结果表明,6 个基因与干旱胁迫转录组数据基本一致.结论 鉴定了当归中的AP2/ERF转录因子家族,探究了不同基因在干旱胁迫下的表达模式,最终获得了 6 个响应干旱胁迫的AsAP2/ERF候选基因,为后期开展当归抗旱功能基因的研究奠定基础.

[目的]探讨适宜浓度吲哚丁酸(IBA)对无花果插穗生根萌芽、抗氧化性及生长素生物合成途径相关基因表达的影响,为其应用于无花果的育种、繁殖、推广和种植提供理论依据.[方法]以'波姬红'无花果品种硬枝为插穗,观测不同质量浓度IBA(0,30,45,60,90 mg/L)处理下插穗生根性状、抗氧化特性,并对45 mg/L IBA处理及对照组的扦插枝条中段的腋芽进行转录组分析.[结果](1)无花果插穗萌芽率和生根率在45 mg/L IBA处理时达到最大值,并与其他处理和对照差异显著.(2)随IBA浓度增加,插穗SOD和CAT活性先下降后上升,并均在45,60 mg/L IBA处理下显著低于对照,而POD活性无显著变化;各浓度IBA处理插穗中MDA和H2O2含量均显著高于对照,且45 mg/L IBA处理MDA显著低于其余处理.(3)45 mg/L IBA处理及对照组中共存在6 879个差异表达基因,KEGG富集显示有10个差异途径,GO富集分析表明生物学过程和分子功能为主要的生物学途径;与CAT、SOD相关的基因集中富集在过氧化物酶体通路上,POD相关基因则富集在苯丙烷生物合成通路中;IAA生物合成途径中代谢相关基因FcGH3显著上调表达,与信号转导相关基因FcAUX1、FcARG7和FcARF等显著下调表达.[结论]外源IBA处理会导致无花果插穗抗氧化酶和IAA生物合成途径中相关基因表达的差异变化,增强插穗抗逆性,促进插穗生根、萌芽、成苗,并以外源45 mg/L IBA促进效果最好.

植物生长调节剂(plant growth regulator,PGR)是一类具有植物激素活性的人工合成的化合物,能通过调控植物生长发育、形态建成及物质代谢等,提高中药材产量和抗逆性.随着中药材种植品种和面积的增加,PGR在中药材种植生产中应用愈加广泛.由于种植户对PGR缺乏充分认识和科学系统了解,使用时存在为追求产量盲目增加PGR种类和用量,导致药材品质下降等盲目乱用现象.本文通过对中药材主产区PGR使用现状进行调研,并结合近年来相关研究的文献资料,对中药材生产中PGR应用现状进行归纳、总结,分析中药材生产中PGR存在的问题,并提出可行建议和应对措施,以期为中药材生产实践中PGR应用提供技术指导和理论依据.

蒙古冰草(即沙芦草(Agropyron mongolicum))是我国北方代表性的多年生牧草之一,具有较强的耐寒和耐旱能力.在植物中,咖啡酸氧甲基转移酶基因(COMT)是参与木质素和褪黑素生物合成的关键基因,在调节植物生长、品质和抗逆性中发挥重要作用.通过分析蒙古冰草全长转录组数据,从蒙古冰草中克隆了COMT候选基因AmCOMT1.该基因在茎秆和根等木质素含量高的组织中高表达,且其表达受多种非生物胁迫诱导.在拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(Col-0)和突变体(omt1-2)中过表达AmCOMT1,显著促进了转基因拟南芥的木质素合成,使突变体的木质素单体和组分恢复至野生型水平,同时Col-0135S:AmCOMT1中木质素总量提高11％.此外,AmCOMT1过表达显著提高了Col-0/35S:AmCOMT1转基因拟南芥的褪黑素含量.在盐胁迫条件下,该株系平均根长相比野生型拟南芥提高20.3％,表现出更强的抗逆性.综上,蒙古冰草AmCOMT1基因在木质素和褪黑素合成中发挥关键作用,可提高转基因拟南芥的抗逆性,在蒙古冰草等单子叶牧草遗传改良方面具有重要应用潜力.