绣球茜(Dunnia sinensis)是我国广东特有的、国家二级珍稀濒危植物,有明显脉纹的白色变态花萼裂片,具有良好的观赏价值,但目前尚未有其基因组信息.为研究绣球茜花萼发育的分子调控机制,挖掘相关的功能基因,对其萼片、果实、叶片及花瓣进行RNA-seq和差异基因表达分析,以期筛选萼片特异表达基因或信号途径.结果表明,与叶片相比,萼片差异表达的基因有3 972个,主要富集于代谢途径、次生代谢生物合成、光合作用、苯丙类生物合成等途径.与花瓣相比,萼片差异表达的基因有9 680 个(上调3 616 个,下调6 024个,FC>2),主要富集于植物激素、苯丙类生物合成、植物与病原互作、次生代谢生物合成等途径.与果实相比,萼片差异表达的基因有4 655个(上调1 827个,下调2 828个,FC>2),富集的途径和参与调控途径近似于花瓣的转录组.聚类分析表明,参与萼片发育且特异高表达的转录因子主要有3类:ERFs、MYBs和WRKYs,其中MYB家族的DsTMYB3 可能参与萼片的颜色调控.组织的高表达基因分析表明,UBI11 启动子在各组织中广泛表达,而CSLG2启动子等特异在花萼高表达,这些基因的启动子将作为遗传工具驱动目的基因组成型表达或特异表达于花萼.通过分析绣球茜花萼和其他组织的差异表达基因,获得了可能参与萼片颜色调节的相关转录因子和启动子,这将为绣球茜的遗传转化和功能研究提供基础.

目的:预测革苞菊属(Tugarinovia Iljin)植物不同时期下在中国的潜在适生区,并探究影响革苞菊属植物潜在适生区变化的环境因子.方法:基于革苞菊属植物的40个实际地理分布点以及29个生物气候变量数据,运用MaxEnt模型和ArcGIS技术进行研究.结果:本研究使用的MaxEnt模型AUC检验值均高于0.94,其模拟可信性极高;影响革苞菊属植物分布的重要环境因子有海拔、温度季节性变化、紫外线的季节性、最湿月降雨量、最干月降雨量和最高月份的平均UV-B值;从末次冰盛期到当代革苞菊属植物在中国的分布是高纬度往低纬度迁移,整体往东迁移.当代到2050年两种不同情景下革苞菊属植物分布区均是低纬度往高纬度迁移,整体向东北扩张,2050年到2070年两种不同情景下苞菊属植物分布区呈现扩张的趋势由高纬度往低纬度迁移,整体往西南方迁移,均有向高海拔迁移趋势.在未来2050年两种不同情景下,革苞菊属植物适生区都将集中于内蒙古呼和浩特市、鄂尔多斯、巴彦淖尔.而在未来2070年两种不同情景下,革苞菊属植物适生区主要集中在内蒙古鄂尔多斯市和包头市.革苞菊属植物未来在中国的整体迁移路线呈现由北往南、由东向西偏移,且均有向高海拔地区移动趋势.结论:本研究结果可为珍稀濒危植物的保护及引种栽培提供一定的理论依据.

[目的]石仙桃Pholidota chinensis Lindl为珍稀濒危的附生兰,附生较地生而言进化出了许多特殊的形态结构和生理生化特性,而转录因子对调控植物的生长发育具有作用,旨在探讨和发掘石仙桃中调控其生长发育的转录因子.[方法]利用PacBio和Illumina测序技术获得石仙桃的全长转录组数据以及在根、根状茎、假鳞茎和叶片中的基因表达量,通过进一步生信分析,探讨石仙桃 4 种转录因子家族成员、理化特性及其组织表达特异性,并用氯化钠(NaCl)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导逆境胁迫,用RT-qPCR分析了C2H2家族和bHLH家族的表达量.[结果]石仙桃中鉴定的4种转录因子及其家族成员转录本为:C2H2家族21个、bHLH家族 27 个、WRKY家族 30 个、bZIP家族 19 个,这 4 个家族及其成员主要为亲水的不稳定性蛋白,亚细胞定位主要位于细胞核内,bHLH家族的部分成员位于细胞质、叶绿体等细胞器中,各基因家族均具有典型的保守结构域特征,在石仙桃的根、根状茎、假鳞茎和叶片呈现出明显的组织特异性.21 个C2H2 家族和 27 个bHLH家族中所有基因表达均受NaCl和MeJA影响,但家族成员受到促进或抑制表达及其表达量存在差异.[结论]鉴定了石仙桃中 4 个转录因子家族成员的数量,各家族成员主要是位于细胞核内的亲水不稳定性蛋白,并具有保守结构域特征和组织表达特异性.

叶际微生物在维持植物健康生长方面具有重要的作用,然而,目前我们对珍稀孑遗植物半日花(Helianthemum songaricum)叶际真菌的多样性和群落结构等知之甚少.因此,本研究利用Illumina高通量测序技术检测西鄂尔多斯自然保护区半日花叶片表生和内生真菌的多样性,探究其网络结构特征以及群落构建的机制.结果显示:棋盘井地区的叶际表生真菌丰富度指数(156.38±8.42)显著高于内生真菌(111.13±5.57),棋盘井叶际表生真菌丰富度指数显著高于拉僧庙(125.57±7.20)和千里山(114.75±10.35),而拉僧庙的内生真菌丰富度指数(155.71±15.40)显著高于棋盘井.叶际真菌以子囊菌门、毛霉菌门和担子菌门为优势门,叶际表生真菌和内生真菌分别在3个不同地点具有显著的指示类群,叶片部位(即叶表和叶内)和地点显著影响叶片真菌的群落组成.共存网络分析表明,叶际表生和内生真菌主要是协同作用,拮抗作用较小.半日花叶际表生和内生真菌群落的构建主要由随机性过程驱动.综上所述,半日花叶际表生和内生真菌的多样性和群落组成受到叶片部位(叶表和叶内)和地点的显著影响,随机性过程主导叶际表生和内生真菌的群落构建.研究结果可为珍稀濒危植物的保护和合理利用提供一定的科学基础和实践指导.

[目的]从物种代表性和多样性方面为拟创建的昆仑山国家公园青海片区评估区的植物多样性保护、植物资源利用与管理提供基础科学数据.[方法]研究在野外调查基础上,结合历史数据及文献资料,梳理评估区种子植物名录,分析评估区种子植物区系的组成、优势类群、地理成分及珍稀濒危物种.[结果](1)昆仑山国家公园青海片区评估区共有种子植物46科146属384种,裸子植物3科3属5种,被子植物43科143属379种;苋科(Ama-ranthaceae)、菊科(Asteraceae)、豆科(Fabaceae)和禾本科(Poaceae)4科在评估区种子植物区系中占重要地位,单种科和寡种科构成科的主体.(2)评估区种子植物科、属优势现象明显,优势科有8科,优势属有36属,具10种以上的大属有黄芪属(Astragalus)、棘豆属(Oxytropis)、蒿属(Artemisia)、风毛菊属(Saussurea)、早熟禾属(Poa)、薹草属(Carex)6属,单种属和小属构成属的主体.(3)评估区种子植物科的分布区类型以世界分布为主,同时呈现出温带性质,属的分布区类型以温带分布为主,与劳亚古陆有紧密联系.(4)评估区有4种国家二级重点保护野生植物,8种青海省重点保护植物,6种列入《中国生物多样性红色名录》.[结论]昆仑山国家公园青海片区评估区的地理成分多样,但特有现象不明显,生物多样性较低,区系成分在水平梯度上呈现出干旱到半干旱以及温带向热带过渡的特征.

为理解珍稀濒危兰科植物龙头兰(Pecteilis susannae)和景洪白蝶兰(P.hiawkesiana)的叶绿体基因组的基本特征,开发用于物种鉴定、保护遗传学和系统发育分析的分子标记,该研究利用二代测序技术对龙头兰和景洪白蝶兰进行浅层基因组测序,采用生物信息学分析方法进行叶绿体基因组的拼接、组装和注释,并与其他近缘物种进行比较基因组分析和系统发育分析.结果表明:(1)龙头兰和景洪白蝶兰的叶绿体基因组大小分别为154 407 bp和153 891 bp,由一对26 550 bp和26 523 bp的反向重复序列(IR)、84 204 bp和83 756 bp的大单拷贝区(LSC)、17 103 bp和17 089 bp的小单拷贝区(SSC)组成;均注释了 111个唯一基因,包括77个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因.(2)在叶绿体基因组中分别鉴定出94个和92个简单重复序列(SSRs).(3)二者之间存在706个单核苷酸多态性(SNPs)位点和152个插入缺失(InDels)位点,其中cpInDel 067等可以区分2个物种.(4)观察到1个差异较大的基因(accD)和9个高变区(rps19-psbA、matK-trnQ-UUG、psbM-psbD、trnT-UGU-ndhJ、accD-psaI、ycf4-cemA、clpP-psbB、ndhF-trnL-UAG、rps15-ycf1).(5)系统发育分析结果显示,龙头兰、景洪白蝶兰和鹅毛玉凤花(Habenaria dentata)的亲缘关系较近.在白蝶兰属2种叶绿体基因组研究中获得的SSR位点、InDels和高变区序列可为物种鉴定、开发利用及其资源保护提供有价值的遗传信息.

红豆树(Ormosia hosiei)是我国南方特有珍稀濒危植物,具有极高的经济价值和人文价值.为了解红豆树种群在川黔山区的生存现状及制约种群发展的原因,该文以川黔4个区域红豆树自然种群为调查对象,采用典型样地调查的方法,根据不同种群的分布特征,每个种群分别设置2个面积为20 m×20 m的具有代表性的样地进行调查,通过编制种群静态生命表、绘制存活曲线、计算数量动态指数、利用生存函数及时间序列模型分析了川黔山区不同红豆树种群的结构与动态特征.结果表明:(1)河株村和干耳盘村种群龄级结构呈倒"J"型结构,陈家湾村和绒春村种群呈不规则"哑铃"型结构,红豆树种群自然更新能力强,但中龄级个体容易缺失.(2)4个种群均为增长型,存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型,其中河株村、陈家湾村和绒春村种群消失率和死亡率呈"多峰型",种群在生长中期容易受到外界干扰.(3)红豆树种群数量动态变化表现为幼龄级个体死亡率高,成熟龄级个体数量动态稳定的特点,其形成原因与山区地形特点和红豆树种子传播特性有关.(4)RDA排序结果显示,海拔和坡度是影响幼龄个体数量结构的主导因子,干扰强度是影响种群中高龄个体数量结构的主要因素.综上表明,川黔山区红豆树天然种群结构与数量特征的形成受制于山区地形特点、红豆树自身繁殖特性以及环境压力;通过对种群幼龄个体密度控制和中龄个体生长空间进行管理,可以提高种群幼苗存活率,促进中龄个体健壮生长,维持红豆树天然种群稳定性.

水菜花(Ottelia cordata)是珍稀濒危的沉水植物,现仅分布在中国海南岛北部海口至文昌一带的淡水湿地,其造型优美,极具园艺观赏价值.然而,受人类活动影响,水菜花的生境急剧退缩且更加破碎化,濒临灭绝.为探究水菜花的繁殖特征和繁殖规律,该研究分析了水菜花的花部形态、性比、花粉活性、柱头可授性、反射光谱、花粉限制与无融合生殖及其传粉者类型与行为.结果表明:(1)水菜花雌雄异株,雌、雄个体的性比约为1∶2;水菜花雌、雄花形态相似,但雌花略大于雄花.(2)水菜花花粉活性和柱头可授性在花蕾期和开放期均较高.(3)中华蜜蜂(Apis cerana)是水菜花的主要传粉者,传粉效率较高且访问雄花的频率显著高于雌花.(4)水菜花雄蕊、雌蕊间的花色距离显著高于中华蜜蜂辨别的阈值(P＜0.001).(5)在自然授粉和人工授粉下,水菜花坐果率分别为95.29％和98.42％,并且不存在无融合生殖现象.综上所述,水菜花两性模拟的欺骗性传粉并不完美,传粉者可以从视觉上区分雌花和雄花;而由于水菜花雄花数量较多,传粉者低频率的"错访"足以达到水菜花雌花的繁殖需求.因此,在今后开展水菜花迁地保护、人工种群恢复等保育工作时,应重视水菜花种群大小、性别比例和当地传粉者种群数量.

越南小花金花茶(Camellia minima)是一种珍稀濒危的金花茶组植物,目前尚未有其叶绿体基因组的相关研究.该研究利用Illumina HiSeq 2000平台对越南小花金花茶进行了叶绿体基因组序列的测序、组装、注释和分析.结果表明:(1)越南小花金花茶叶绿体基因组全长156 961bp,为典型的四分体结构,共注释到136个基因,其中包含87个蛋白编码基因、41个tRNA基因和8个rRNA基因.(2)分析鉴定出66个SSR位点和39个重复序列.(3)密码子偏好使用以A/U结尾的密码子,综合有效密码数(ENC)绘图、PR2-plot和中性分析推测自然选择是影响密码子使用模式的主导因素.(4)边界分析显示ycf1基因的长度和位置在不同金花茶组植物间存在差异.(5)对已发表的金花茶组植物叶绿体基因组的系统发育分析发现越南小花金花茶与小花金花茶聚为一支,亲缘关系最近.该研究结果为探索物种进化和提高外源基因表达提供了重要的参考信息,同时为后续的金花茶组植物的保护和利用提供了理论基础.

四季花金花茶(Camellia perpetua)为山茶属中唯一几乎全年开花的珍稀濒危植物.为探究其花芽分化进程及不同花发育时期和年生长周期叶片内源激素变化,该研究通过石蜡切片,观察四季花金花茶花芽分化进程,采用酶联免疫吸附法测定不同花发育时期叶片及年生长周期内有花芽和无花芽叶片的脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)和玉米素核苷(ZR)含量的变化规律.结果表明:(1)四季花金花茶花芽分化顺序由外向内进行,分为6个时期,共历时35 d,从花芽分化至开花约2个月.(2)花芽形态分化期叶片ABA、GA3的含量及GA3/ABA、(IAA+GA3)/ZR的比值较高,IAA、ZR的含量及IAA/ABA、ZR/ABA的比值较低.(3)年生长周期内有花芽叶片ABA、IAA、ZR的含量整体上高于无花芽叶片;IAA/ZR及(IAA+GA3)/ZR的比值整体上低于无花芽叶片.综上表明,四季花金花茶花芽分化至开花时间较短;高水平的ABA、GA3及低水平的IAA、ZR有利于花芽分化;较高水平的ABA、IAA及ZR有利于花芽发育.该研究为该物种持续开花机理的阐明提供了参考依据.