[目的]SQUAMOSA promoter binding protein-like(SPL)转录因子在植物开花诱导中起重要的调控作用.从核桃基因组中鉴定SPL(JrSPL)基因家族成员并分析其表达特性,为探究SPL在核桃开花诱导中的功能研究提供参考.[方法]采用生物信息学方法鉴定JrSPL基因家族成员,并预测其基本理化性质、保守结构域、进化关系、启动子顺式作用元件等;利用转录组测序和RT-qPCR技术分析JrSPL家族成员在核桃不同组织及嫁接诱导开花后的表达水平.[结果]JrSPL家族有 28 个成员,其基因结构和蛋白结构均高度保守,分布在核桃 14 条不同的染色体,与拟南芥和毛果杨分别存在17 处和 24 处共线性关系,根据系统发育关系可分为 8 组.JrSPL启动子存在大量的光响应元件、激素应答元件、胁迫响应元件等.转录组测序分析显示,JrSPL基因在核桃不同组织表达量有差异,在雄花、雌花、顶芽及叶中均有表达,多数基因在雌花中的表达量都比较高,有 6 个基因最为显著,它们可能在开花诱导中起关键作用.在嫁接诱导核桃开花材料中,检测的 12 个JrSPLs中除了JrSPL8 外,在开花材料中的表达量均高于对照,JrSPL2 和JrSPL25 在混合花序的雄花中表达显著,JrSPL8 在顶芽中高表达.[结论]JrSPL基因在核桃成花中具有重要作用,其高表达是花期提前的主要因素.

目的 从毛萼香茶菜中挖掘Ⅱ型二萜合酶并进行功能鉴定.方法 利用转录组测序和生物信息学分析技术从毛萼香茶菜的根、茎、叶、顶芽 4 种组织中挖掘Ⅱ型二萜合酶候选基因,通过 RT-PCR 方法获取候选基因 cDNAs,运用无缝克隆技术构建携带候选基因的表达载体,并基于大肠杆菌异源表达体系及 GC-MS 测定分析技术进行二萜合酶基因的催化功能鉴定.结果 分别从毛萼香茶菜的根、茎、叶、顶芽组织中提取总RNA,经过转录组测序和生物信息学分析获得 4 个Ⅱ型二萜合酶候选基因 IeTPS1、IeTPS2、IeTPS3 和 IeTPS4.利用大肠杆菌异源表达体系对其中的 IeTPS1 和 IeTPS4基因进行功能验证,发现 IeTPS1 能够催化底物香叶基香叶基焦磷酸(GGPP)生成对映-柯巴基焦磷酸(ent-CPP),命名为 IeCPS4;IeTPS4 能够催化底物 GGPP 生成柯巴基焦磷酸(normal-CPP),命名为 IeCPS5.结论 从毛萼香茶菜中筛选并鉴定了两个新的Ⅱ型二萜合酶基因 IeCPS4 和 IeCPS5,其中 IeCPS5 是首个从毛萼香茶菜中发现的专一合成 normal-CPP 的二萜合酶基因,这不仅丰富了毛萼香茶菜的二萜合酶种类,而且为毛萼香茶菜二萜化合物生物合成途径的解析奠定了坚实基础.

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.

嫁接是楸树(Catalpa bungei)良种扩繁的主要途径.为探讨以梓树和滇楸为砧木的两种'苏楸 1 号'良种当年生嫁接苗生长差异,比较了二者的嫁接成活率、新梢长度、新梢粗度、接穗粗度/砧木粗度、叶面积等,以筛选较佳砧木,并通过高通量测序平台对两种嫁接苗叶片和顶芽进行转录组测序分析,采用实时荧光定量PCR技术对初步筛选的差异表达基因进行验证.结果显示,以梓树为砧木的嫁接成活率和嫁接苗各生长量均显著高于以滇楸为砧木的嫁接苗;转录组测序筛选出两个组合叶片和顶芽差异表达基因共计 559 个,其中上调表达基因 192 个,下调表达基因 367 个;GO富集分析表明 559 个差异表达基因显著富集在代谢过程、细胞过程、细胞器、结合和催化活性等功能类别;KEGG富集分析表明叶片中 213 个差异表达基因显著富集到 66 条代谢途径,顶芽中 137 个差异表达基因显著富集到 45 条代谢途径;初步筛选出的Unigene0040270、Unigene0006320、Unigene0036149 和Unigene0007805 等 4 个差异表达基因的RT-qPCR趋势与转录组数据一致.本研究结果发现两种嫁接苗的生长存在显著差异,其中以梓树为砧木的嫁接苗各生长参数更好,同时在转录组角度上对其差异进行了初步解析,为楸树嫁接分子研究提供一定的参考价值.

为了研究黄瓜花期高温胁迫对植株叶片衰老特性及内源激素的影响,本研究以黄瓜‘南杂2号’(Nan ZaⅡ)品种为试材,利用人工气候箱设计3个温度处理:昼温/夜温分别为36℃/26℃、39℃/29℃、42℃/32℃,以昼温/夜温24℃/18℃为对照(CK),持续时间设计1、3、5和7d.处理完成后分别测定黄瓜叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性、MDA含量和顶芽内源激素含量.结果表明:42℃/32℃处理7d时黄瓜叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量,POD、SOD活性,顶芽IAA、GA3、ZT含量分别较CK降低了16.61％、23.17％、73.33％、17.89％、56.90％、94.16％、54.32％、90.68％;而叶片MDA含量、CAT活性和顶芽ABA含量分别较CK增加了62.66％、28.06％和294.35％;短期高温胁迫增加了黄瓜叶片的叶绿素含量,随着温度的升高,胁迫时间的延长叶片叶绿素b含量逐渐降低;短期高温胁迫增加了叶片抗氧化酶活性,随着高温胁迫的加剧,抗氧化酶活性表现出逐渐降低的趋势;高温胁迫下黄瓜顶芽ABA含量表现出增加的趋势,而IAA、GA3和ZT含量的变化则相反.本研究揭示了黄瓜花期高温胁迫下叶片衰老特性和内源激素含量的变化规律,为黄瓜栽培的温度管理提供科学依据.

北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera)是优良用材和绿化树种,但极不耐涝,阻碍了其广泛应用.本研究以前期试验筛选出的3个耐淹无性系(T4、T27和T37)和3个不耐淹无性系(S5、S9和S20)为实验材料,开展温室盆栽模拟淹水胁迫实验,通过比较丙二醛(MDA)含量、相对电导率(EL)、叶绿素含量,以及酶活性等生理生化指标的差异,探索不同无性系对淹水胁迫的响应和抗性差异.结果显示:北美鹅掌楸对淹水胁迫反应敏感,淹水4d时,耐淹无性系和敏感无性系均呈现下部老叶黄花,上部嫩叶、顶芽萎蔫现象,叶绿素含量减少,MDA、EL显著增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等酶活性极显著增加.淹水6d后,敏感无性系受到的胁迫伤害进一步加剧,叶片萎蔫脱落,MDA、EL持续增加,叶绿素含量极显著降低,SOD和POD总体呈下降趋势;而耐淹无性系顶芽缓慢恢复,在叶片脱落后幼叶展开,叶绿素含量下降幅度较小,MDA和EL缓慢下降,SOD和POD持续升高,淹水20d左右近水面的茎端形成不定根和大量膨大皮孔.研究表明:耐淹型北美鹅掌楸可通过形成不定根和肥大的皮孔、保持较高的抗氧化酶活性等方式增强其抗涝能力;EL、叶绿素含量、SOD活性可作为北美鹅掌楸耐淹无性系中期选育指标.

以一年生晚松实生苗春梢不同部位的茎段和种子萌发的顶芽两种材料为外植体,用浓度为0.1％的升汞对外植体进行消毒处理,选择消毒效果较好的外植体作为无菌材料,然后优化最适合腋芽诱导的培养基类型和激素水平组合.结果表明,0.1％的升汞消毒处理10 min的春梢中部茎段最佳,污染率最低,为0.8％,其腋芽诱导的最佳培养基和激素浓度为:MS+ 2.5 mg/L 6-BA+ 0.2 mg/L NAA.而种子的最佳消毒时间为4 min,污染率为2.4％,在含有0.7 mg/L NAA和1.0 mg/L 6-BA的MS培养基中诱导率最高.本文建立了由春梢茎段和种子诱导腋芽的有效方法,为晚松的快速繁育提供理论依据和技术支持.

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.

目的: 建立并优化丹参茎段组培快繁体系.方法: 以丹参春生幼嫩枝条为外植体,利用正交试验等方法筛选优化丹参茎段消毒、丛生芽诱导、丛生芽增殖、生根培养的适宜方案.结果: 最适的消毒方案是用70％～ 75％乙醇浸泡30 s, 0. 1％升汞浸泡8 min,萌芽率为85％; 适宜丛生芽诱导的培养基是MS+6-BA 1. 0 mg/L+NAA 0. 05 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂7 g/L; 丛生芽增殖的最适培养基是1/2～ 2/3MS+6-BA 1. 0 mg/L+NAA 0. 05～ 0. 2 mg/L+GA3 0. 1mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂6. 5 g/L,平均丛生芽增殖系数为11. 95; 适宜生根的培养基是1/4 ～ 1/2MS+2,4-D 0 ～ 0. 1mg/L+IBA 0. 1～ 0. 5 mg/L+蔗糖20 g/L+琼脂7 g/L,2 w 后生根率为100％,平均生根数达2. 3 条以上,平均根长达0. 83 cm 以上; 炼苗、移栽成活率达95％以上.结论: 筛选出了丹参含顶芽茎段最适的增殖和生根培养基配方,建立并优化了丹参茎段组培快繁体系.

目的:建立商陆离体再生体系.方法:选取商陆的幼茎、茎节、叶片、叶柄和顶芽为外植体,以MS作为基本培养基,通过添加不同浓度配比的植物生长调节剂分别进行愈伤组织、丛生芽和生根诱导,筛选商陆离体再生体系方案.结果:顶芽和幼茎为外植体诱导的愈伤组织出愈时间早,愈伤组织质量高,以培养基MS+6-BA 0.5 mg/L+2.4-D 0.5 mg/L的诱导率最高,达到100％;其中,只有以顶芽产生的愈伤组织才能分化出丛生芽,芽分化培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.25 mg/L,诱导率为98％;诱导生根的适宜培养基为1/2 MS+NAA 0.3 mg/L,诱导率达100％.结论:建立和完善了商陆离体再生体系方案,为商陆遗传转化体系的构建奠定了基础.