[目的]构建籽用美洲南瓜突变体库,加快籽用美洲南瓜种质资源创新进程,对南瓜品种选育、品种改良以及遗传基础的拓宽具有重要的意义.[方法]利用1.8％诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籽用美洲南瓜ZHL4种子15 h,然后对M1和M2代群体单株进行表型变异观察,同时对M2群体变异株系ZHL4-33进行显微组织结构观察.[结果](1)M2群体中共筛选到242个突变植株,45种表型变异,变异类型涵盖了突变株的各个生长时期以及各植物器官,总的突变频率达到25.17％.(2)突变体叶片栅栏组织厚度显著高于野生型,排列紧凑,维管形成层痕迹明显;突变体茎维管束多而密集,导管直径小于野生型,髓部发达,细胞间隙较小,细胞数目有所增加.[结论]初步构建了由425 个M2家系所组成的籽用美洲南瓜突变体库,为籽用美洲南瓜功能基因组研究和新品种选育奠定了材料基础.

[目的]为了解黑果腺肋花楸扦插不定根起源及发育过程,揭示其扦插生根机理.[方法]以'福康源1号'当年生半木质化插穗为研究材料,利用水培扦插技术和石蜡切片法对不定根形成过程中插穗内部组织结构及外部形态的变化规律进行观察.[结果]在水培条件下,IBA处理扦插生根期为30～40 d,扦插过程中皮孔处在10～15 d出现不定根,插穗切口处在15～20 d出现不定根,生根速度、不定根数量及根长均优于对照,外源诱导可显著提高生根率和生根质量.扦插前的插穗内无潜伏根原基存在,不定根原基在插后形成;不定根形成为愈伤组织生根型和内部分生组织生根型.皮部产生的不定根起源于维管形成层、韧皮薄壁细胞或皮层;愈伤组织产生的不定根是由愈伤组织内的薄壁细胞团特化而成;叶隙或枝隙是形成不定根原基和产生愈伤组织的主要区域.[结论]扦插生根属于多位点发生模式,属于诱导生根型.

基于CRISPR-dCas9的基因转录激活表达能够避免基因异位表达带来的表型干扰,同时使基因有效地特异性表达.该研究利用新型CRISPR-Act3.0表达系统,在毛果杨(Populus trichocarpa)中对维管形成层特异表达转录因子ANT(AINTEGUMENTA)进行基因转录激活,创制遗传材料,并对基因的功能进行分析.首先对毛果杨PtrANTs转录因子进行同源分析,选取其中的PtrANT-4进行后续研究,对该基因进行克隆并利用荧光定量PCR分析其在各组织中的表达情况;其次在PtrANT-4启动子上设计3条gRNAs,构建CRISPR-dCas9转录激活表达载体,利用原生质体瞬时转化法检测该载体的表达;最后将该表达载体利用农杆菌介导法转化毛果杨,获得PtrANT-4转录激活遗传材料.结果表明:毛果杨中有4个PtrANTs转录因子,选取的PtrANT-4基因CDS序列全长为2 058 bp,编码685个氨基酸,在毛果杨侧生分生组织维管形成层特异表达.基于CRISPR-Act3.0表达系统成功构建的转录激活载体,在毛果杨木质部原生质体中转化后具有激活PtrANT-4表达的作用.获得的遗传转化植株中PtrANT-4基因仅在茎维管形成层中的表达量显著提高,说明PtrANT-4在茎维管形成层发育过程中可能起重要作用.该研究为PtrANT的功能研究奠定了一定研究基础,同时为维管形成层干细胞发育的机制研究提供了重要的遗传材料.

次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来.次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标.前期研究中,我们发现组蛋白去乙酰化酶(HDA)抑制剂曲古抑菌素A(TSA)能诱导橡胶树乳管分化且组蛋白去乙酰化酶基因(HbHDA6)能够参与橡胶树乳管分化调控.由于组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制尚未阐明,因此该文使用冠菌素(COR)诱导橡胶树形成层分化产生次生乳管的实验系统,以分离形成层组织为材料,构建酵母双杂交 cDNA 文库,以HbHDA6 基因为诱饵来筛选酵母双杂交文库,确定与 HbHDA6 相互作用的蛋白.结果表明:(1)利用Gateway技术构建的均一化COR诱导橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库,初级文库的容量为 6.34×106 CFU·mL-1,总单克隆数为1.27×107,文库重组率为100%;次级文库的容量为7.72×106 CFU·mL-1,总单克隆数为 1.54×107,文库重组率为 100%.初级文库和次级文库的插入片段平均长度分别为 1.1 kb和 1.2 kb.(2)成功构建了筛选 HbHDA6 互作蛋白的pGBKT7-HbHDA6 诱饵载体,并确认无自激活活性.(3)使用该诱饵载体对构建的酵母双杂交cDNA文库进行筛选,并通过NCBI_BLAST比对和去除重复以后,获得了 22 个与HbHDA6 发生互作的蛋白,包括CLP1、ERF3、ERF4、HSP82、LARP6a、APT5、PP2A、FBA6 等.该研究成果为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供了理论基础,为转基因改良橡胶树的产胶潜力提供了候选基因,为高性能天然橡胶遗传改良育种提供了新线索.

目的:以刺山柑半木质化枝条为材料进行扦插试验,从解剖学角度分析其嫩枝扦插不定根的起源和形成过程.方法:采用常规石蜡切片法观察刺山柑茎的解剖结构以及不定根的发生过程.结果:刺山柑茎的解剖结构由外向内依次为表皮、皮层和维管柱;扦插处理20 d后在插穗切口处产生乳白色愈伤组织,经解剖观察是由插穗切口处的皮层、维管形成层及韧皮部的薄壁细胞分化形成;20～40 d愈伤组织内部产生根原基原始细胞团,其进一步分化为不定根并从愈伤组织处伸出.结论:刺山柑插穗解剖未发现有潜伏根原基,愈伤组织的形成是刺山柑插穗产生不定根的前提,属于诱导生根型.

矮小型棉花具有抗倒伏、适合密植等特点,利于塑造棉花的理想株型,优化群体结构,提高光合生产率,增加单位面积产量.本课题组在远缘杂交品系N31中发现了一个株型矮小突变体,经过连续多代自交,获得了稳定遗传的纯合体并命名为df31.表型鉴定结果 表明:突变体df31株高矮、果枝夹角小、节间距短、生育期长,与N31呈极显著差异.遗传学分析表明:df31与N31杂交,F2分离群体中突变表型与正常表型符合1∶3分离,矮小突变由隐性单基因控制.细胞学观察结果表明:与N31相比,df31叶柄、下胚轴和茎的单位面积薄壁细胞数量增加,维管束较多,形成层欠发达.随着营养生长,df31中赤霉素、油菜素类固醇呈明显下降趋势,生长素含量稳定,生长速度缓慢.本研究分析了矮小突变体的综合表型和遗传基础,并从细胞和生理水平分析了矮小突变体的变化,为进一步突变基因定位、克隆奠定基础.

为进一步揭示银州柴胡药用部位根的发生发育特点,以银州柴胡药用部位根为研究对象,采用常规石蜡切片结合荧光显微镜技术对银州柴胡根的发育解剖学进行了研究,为柴胡属药用植物的分类鉴定及有效成分积累的研究等提供科学依据.结果表明,(1)银州柴胡根顶端分生组织由原分生组织及其衍生的初生分生组织组成.原生分生组织细胞体积小、排列紧密、细胞质浓厚、细胞核大而明显,具有典型的分生组织的特点;(2)初生分生组织由根冠原、表皮原、皮层原和中柱原组成.在根发育过程中,表皮、皮层和维管柱共同组成其初生结构.银州柴胡根初生木质部为二原型或三原型,外始式;同时在根表皮细胞的径向壁观察到径向壁的细胞壁加厚;(3)在根次生生长过程中,位于初生木质部和初生韧皮部之间的原形成层恢复分裂能力产生维管形成层,维管形成层不断地向外产生次生韧皮部,向内产生次生木质部;同时位于根内皮层内方的中柱鞘细胞恢复分裂能力产生木栓形成层,木栓形成层向外形成木栓层,向内形成栓内层.在维管形成层和木栓形成层分裂的过程中,在次生韧皮部和中柱鞘组织中产生形态大小不同的分泌道,均为次生的裂生型分泌道.研究认为,银州柴胡根的结构类似于药典收录的北柴胡和红柴胡根的结构特点,但其根表皮细胞径向壁加厚、木纤维的分布、分泌道的大小和数量等有别于柴胡属其他植物,可作为柴胡属植物重要的分类鉴定依据.

应用石蜡切片法对濒危植物缙云黄芩茎和叶的发育过程进行解剖学观察,同时获取不同发育阶段的叶表皮,观察其微形态特征,为地方特有珍贵物种资源的保护和利用提供理论参考.结果表明:(1)缙云黄芩的茎尖生长锥呈半球状,由原套和原体构成,是发育的起点.(2)茎的发育经历原分生组织、初生生长、次生生长,木质化程度加深,表面腺毛消失,非腺毛数量增加,最终形成成熟茎的结构.(3)叶源于叶原基,之后分化出原表皮、基本分生组织、原形成层,最终形成成熟的叶肉和叶脉;叶片成熟时栅栏组织占比大大缩减,叶片内腔隙极大;叶柄中央维管束与叶片主脉结构相似,突起处的维管束简化.(4)缙云黄芩的叶表皮气孔指数变化幅度较小,整体略有降低,气孔密度则先骤降后缓慢降低,腺毛逐渐消失,非腺毛逐渐增加.

目的 制定弯管列当的性状及显微鉴别依据,以便安全、准确地使用弯管列当.方法 主要采用性状及显微鉴别的方法,对弯管列当的性状,茎的组织构造及粉末的显微特征,进行鉴别.结果 弯管列当茎由表皮、皮层、中柱维管束、韧皮部、形成层、木质部和髓组成.粉末包括网纹细胞、花粉粒、花萼表皮细胞、腺毛、导管、纤维、花冠细胞、淀粉粒等特征,其中网纹细胞和花粉粒的特征是弯管列当区别于其他列当药材的最主要特征.结论 弯管列当以上特征可为鉴别其真伪、药材质量标准的制订、资源的进一步开发利用和扩大药用范围提供依据与参考.

目的 揭示紫花大叶柴胡Bupleurum longiradiatum Turcz.var.porphyranthum Shan et Y.Li根、茎、叶的结构及与药效成分柴胡皂苷和黄酮类物质的积累关系.方法 采用植物解剖学、组织化学以及植物化学方法对紫花大叶柴胡根、茎、叶的解剖结构、柴胡皂苷和黄酮类物质的分布以及含有量进行研究,并探讨其结构与主要成分积累关系.结果 紫花大叶柴胡根由内到外主要由初生木质部、次生木质部、维管形成层、次生韧皮部、中柱鞘组织及周皮组成,在中柱鞘位置还分布有由3～30个分泌细胞组成的大小不等的分泌道;茎主要由表皮、皮层和维管柱组成,在紧贴韧皮部外方和髓周围还分布有分泌道;叶由表皮、叶肉组织和叶脉维管束组成,在紧贴韧皮部以及木质部上方分别分布有分泌道和纤维束;根茎过渡区兼有根和茎的结构特点.组化定位表明柴胡皂苷和黄酮类物质主要分布于根的周皮、中柱鞘组织、次生韧皮部、维管形成层以及次生木质部薄壁细胞、茎的表皮、皮层、韧皮部薄壁细胞、叶的表皮、叶肉组织及叶脉韧皮部中.植化结果表明,紫花大叶柴胡根茎叶中柴胡总皂苷含有量较高,分别为0.68％、0.15％和0.99％,总黄酮的含有量分别为0.61％、0.09％和0.85％.结论 紫花大叶柴胡营养器官中均分布有柴胡皂苷和黄酮类物质;其中根和叶中柴胡总皂苷和总黄酮的含有量均较高,具有非常好的开发利用潜力.