南方农业学报杂志2025年第2期
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- 青花椒种质资源重金属镉积累的差异分析
- 罗友进, 陈霞, 吴纯清, 胡佳羽, 张义刚, 程玥晴, 黄明, 谢永红,
- 【目的】 分析青花椒种质资源镉积累的差异,探讨镉积累特性及富集机制,为青花椒品种选育和镉防控提供理论依据。【方法】 以重庆市江津区花椒国家林木种质资源库中生产性状较好的九叶青花椒、早熟九叶青花椒、关岭藤椒、四川藤椒、云南藤椒和云南大麻椒6个种质为试验材料,测定叶片、枝干、枝皮、果皮、种子和根系6个部位的镉含量,分析镉富集与转运特征;选取镉富集能力差异较大的种质,对其根系代谢物进行非靶向代谢组学分析。【结果】 不同青花椒种质同一部位的镉含量存在差异,其中云南藤椒各部位镉含量均较高于其他种质。同一青花椒种质各部位镉含量也存在差异,除关岭藤椒外,其他种质各部位镉含量均以枝皮为最高,其次是叶片、根系,且均高于种子、枝干、果皮。各青花椒种质根系对土壤镉均有富集能力,富集系数为3.470~12.780,其中云南藤椒的富集能力显著强于其他种质(P<0.05,下同),早熟九叶青花椒显著弱于其他种质。根系到果皮、根系到叶片、根系到枝干、根系到枝皮、根系到种子的转运系数分别为0.264~0.530、1.494~3.294、0.324~0.642、1.408~3.628、0.330~0.943。对镉富集能力差异最大的早熟九叶青花椒与云南藤椒根系代谢物进行非靶向代谢组学分析,共鉴定出520个差异代谢物,其中196个代谢物上调表达,324个代谢物下调表达,2个种质间存在明显差异;与早熟九叶青花椒根系代谢物相比,云南藤椒根系代谢物中有机酸、生物碱呈上调表达趋势;KEGG代谢通路富集分析结果表明,差异代谢物主要富集在异黄酮生物合成、苯丙氨酸代谢、精氨酸生物合成、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、亚油酸代谢等通路。【结论】 青花椒种质资源对土壤镉的积累存在差异,早熟九叶青花椒富集能力较弱,云南藤椒富集能力较强,其富集能力差异可能与根系代谢物有关。
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- 热带睡莲蓝鸟瓶插过程中弯茎生理变化及转录组分析
- 林秀雅, 李霆格, 李梅儿, 王健,
- 【目的】 探究蓝鸟睡莲切花在瓶插过程中的花茎生理变化并进行转录组测序分析,为揭示睡莲在瓶插过程中花茎弯曲的分子机制及培育抗茎秆弯曲睡莲品种提供理论依据。【方法】 以蓝鸟睡莲为试验材料进行切花瓶插,每天固定时间测定瓶插睡莲的生理指标,根据睡莲弯茎程度分为4个时期,截取花茎4个时期弯茎样本(分别标记为Dor-sal_1、Dorsal_2、Dorsal_3和Dorsal_4),测定不同样本中可溶性糖和淀粉含量,基于转录组测序技术筛选差异表达基因(DEG),对DEGs进行GO功能注释分析、KEGG信号通路富集分析和K-means分析,挖掘导致睡莲切花弯茎的关键代谢通路及关键基因,并通过实时荧光定量PCR验证基因相对表达量与转录组数据的一致性。【结果】 睡莲的吸水量、失水量、水分平衡值均呈先上升后下降的变化趋势,睡莲花茎的平均伸长量为4.45 cm,占原始长度的17.8%。Dorsal_1和Dorsal_2样本中淀粉含量无显著差异(P>0.05),但二者均显著高于Dorsal_3和Dorsal_4(P<0.05,下同),且Dorsal_3样本中淀粉含量显著高于Dorsal_4。Dorsal_1vsDorsal_2组、Dorsal_1vsDorsal_3组、Dorsal_1vsDorsal_4组、Dorsal_2 vs Dorsal_3组、Dorsal_3 vs Dorsal_4组DEGs数分别为5149、6903、5483、2456和269个,其中下调表达基因分别为2826、3822、3068、1313和113个,上调表达基因分别为2323、3081、2415、1143和156个。4个不同弯茎时期样本间共有112个DEGs。GO功能注释和KEGG信号通路富集分析结果显示,睡莲弯茎中DEGs主要富集在与光合作用、细胞壁合成和植物激素与信号转导等相关的生物途径中。K-means分析结果显示,DEGs被聚类为9类(Class 1~Class 9),通过Class 1与Venn图共筛选出25个DEGs,Class 5筛选到19个调控睡莲弯茎相关基因。实时荧光定量PCR验证结果显示,DEGs相对表达量与转录组数据基因表达基本一致。【结论】 水分、淀粉和可溶性糖含量以及光照响应、植物激素、细胞壁形成与分解等因素的相互作用共同导致睡莲弯茎。推测与生长素及细胞壁结构相关的基因是影响睡莲弯茎的关键基因群。
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- 三色堇VwF3H基因启动子克隆及其功能分析
- 许晓兰, 黎洁, 许慧娴, 周扬, 赵莹, 彭婷, 王健,
- 【目的】 探究三色堇黄烷酮-3-羟化酶基因(VwF3H)启动子功能,并验证其与花青素相关MYB转录因子的互作关系,为揭示F3H基因在植物花青素合成过程中的调控机制提供参考依据。【方法】 以三色堇为研究材料,通过FPNI-PCR克隆VwF3H基因启动子序列,分析其功能元件、组织表达特异性及核心功能片段等,并通过酵母单杂交试验探究VwMYB27和VwMYB29能否与VwF3H基因启动子结合。【结果】 VwF3H基因启动子序列长2017 bp,含有较多光响应元件及激素响应元件;根据MYB等重要转录因子的位置,将其分为4段:VwF3H1(2017 bp)、VwF3H2(1353 bp)、VwF3H3(745 bp)和VwF3H4(446 bp)。VwF3H基因在三色堇花瓣中的相对表达量最高,显著高于根、茎和叶片中的相对表达量(P<0.05,下同)。VwF3H基因启动子全长具有较强的转录活性,缺失片段-2017~-1353 bp的VwF3HS2转录活性明显降低,缺失更多碱基的VwF3HS3和VwF3HS4则基本无转录活性,说明VwF3H基因启动子的高活性序列位于-2017~-1353 bp区域。VwF3H基因启动子在烟草叶片和花中启动GUS基因的能力不同,以花器官中的转录活性更强,说明VwF3H基因表达存在一定组织特异性;此外,VwF3H基因启动子在烟草中的转录活性明显低于CaMV35S启动子,但在三色堇中的转录活性明显高于CaMV35S启动子,推测VwF3H基因还存在物种偏好性,且更适合作为三色堇花瓣转化载体的启动子。VwF3H基因启动子的3-氨基-1,2,4-三唑(3-AT)自激活抑制浓度为250 mmol/L;VwMYB27与VwF3H基因启动子存在互作关系,而VwMYB29与VwF3H基因启动子无直接的互作关系。【结论】 VwF3H基因启动子在三色堇中具有较强的转录活性,其高活性序列位于-2017~-1353 bp区域;VwF3H基因启动子能与VwMYB27相互作用,而参与三色堇花瓣色斑的形成。
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- 文冠果HD-Zip基因家族成员鉴定及其对盐胁迫的响应
- 朱华利, 陈玉霞, 钱程, 陈玉金, 于涵, 姜涛, 李璐璐, 鲁仪增,
- 【目的】 对文冠果同源异型域—亮氨酸拉链(Homedomain-leucine zipper,HD-Zip)基因家族成员进行鉴定,并分析其在盐胁迫条件下的表达情况,为挖掘文冠果耐盐基因及培育文冠果耐盐新品种提供理论依据。【方法】 以文冠果全基因组数据为基础,鉴定获得HD-Zip基因家族成员,通过生物信息学工具对HD-Zip基因家族的理化性质、保守基序、基因结构、顺式作用元件、系统发育进化关系进行预测分析和双酶切法亚细胞定位。对2个月苗龄的文冠果幼苗进行盐胁迫处理(NaCl浓度为50、100、150 mmol/L),以NaCl浓度0 mmol/L为对照组(CK),并采用实时荧光定量PCR对文冠果盐胁迫下根和叶HD-Zip基因家族的组织表达模式进行分析。【结果】 从文冠果全基因组中共鉴定出29个HD-Zip基因家族成员,命名为XsHB1~XsHB29,除XsHB29外,XsHB1~XsHB28基因均定位到文冠果的12条染色体上。HD-Zip家族成员编码的氨基酸数量为202~838个,分子量为23567.07~92421.90 kD,理论等电点(pI)为4.75~8.98;亚细胞定位结果显示该家族蛋白均定位于细胞核中。系统进化发育分析将29个HD-Zip基因家族成员分为4个亚家族(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),各亚家族成员基因和蛋白结构具有相似性。通过启动子顺式作用元件预测发现,HD-Zip基因家族启动子共有22种顺式作用元件,如非生物胁迫和植物激素响应元件。实时荧光定量PCR结果显示,50 mmol/LNaCl处理的叶片中,XsHB1、XsHB12、XsHB13和XsHB29基因的相对表达量均显著升高(P<0.05,下同);而XsHB5、XsHB12、XsHB13、XsHB24、XsHB29基因相对表达量在150 mmol/L NaCl处理后的根中均显著下调。亚细胞定位和瞬时转化结果显示,XsHB5是定位于细胞核上的蛋白,能负调控文冠果耐盐性。【结论】 从文冠果基因组中鉴定出29个XsHD-Zip基因家族成员,分为4个亚家族,各亚家族成员基因和蛋白结构具有相似性。其中,XsHB1、XsHB5、XsHB12、XsHB13、XsHB24和XsHB29等基因在文冠果盐胁迫响应中可能发挥重要作用,文冠果HD-Zip基因家族参与调控文冠果的生长发育、新陈代谢及其他应急反应过程。
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- 去顶诱导滇红月季腋芽萌发过程中的转录组分析
- 管嵩, 朱思雅, 罗中元, 贺水莲, 赵雁, 孟静,
- 【目的】 挖掘参与月季腋芽萌发过程的候选基因,阐明独脚金内酯(SLs)调控月季腋芽萌发的分子机制,为月季株型调控提供理论依据。【方法】 以少分枝月季品种滇红为试验材料,分别在去顶前(0 h)和去顶后12、24、48 h采集第1腋芽和根尖样品,进行转录组测序。筛选去顶前后第1腋芽间、去顶前后根尖间、同一去顶处理时间下第1腋芽与根尖间的差异表达基因(DEGs),以|log2 Fold Change|≥1且P<0.05为筛选条件。对DEGs进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析,挖掘SLs生物合成和信号转导途径中调控月季腋芽萌发的相关基因,通过实时荧光定量PCR进行验证。【结果】 去顶后随着时间的推移,第1腋芽长度呈增加趋势。相较于去顶前,第1腋芽中和根尖中去顶后12 h的DEGs数量最多,去顶后24 h次之,去顶后48 h的DEGs数量最少,各去顶处理时间下第1腋芽与根尖间的共有DEGs数量为5377个。GO功能注释和富集分析结果表明,富集到氧化还原酶活性条目的DEGs有721个;富集到氧化还原过程条目的DEGs有698个;KEGG信号通路富集分析结果表明,DEGs显著富集到苯丙素生物合成、植物—病原体互作、植物激素信号转导、淀粉及蔗糖代谢等通路。鉴定出参与SLs生物合成和信号转导途径的13个相关基因,其中D27(Chr3g0487411)、D27(Chr6g0289711)、D27(Chr7g0187341)、MAX1、CCD7、CCD8B与SLs生物合成相关,SMXL7、SMXL8、DAD2、TB1/BRC1、MAX2A、D14(Chr2g0091021)、D14(Chr3g0478651)与SLs信号转导相关。实时荧光定量PCR结果表明转录组数据具有可靠性。【结论】 去顶可促进滇红月季腋芽萌发并诱导第1腋芽和根尖基因的差异表达。推测月季腋芽萌发主要受植物激素信号传导和糖代谢调控,13个SLs生物合成和信号转导相关基因可能是参与月季腋芽萌发过程的候选基因。
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- 热带胎生睡莲保罗蓝基因组大小及Survey测序分析
- 苏群, 赵家惠, 王虹妍, 喇燕菲, 方明雅, 盛威, 石林, 唐毓玮, 田敏, 王凌云,
- 【目的】 研究热带胎生睡莲保罗蓝基因组大小等特征,为开展睡莲全基因组图谱绘制、重要性状功能基因挖掘及加快热带胎生睡莲分子育种进程提供参考依据。【方法】 以保罗蓝睡莲2~3 cm长的幼嫩根尖和3~5 cm长幼嫩未展开的叶片为试验材料,以已知基因组大小的玉米为内参植物,采用流式细胞术检测并估算保罗蓝睡莲的基因组大小,并与已公开发表的二倍体睡莲蓝星进行比较,初步判断保罗蓝睡莲的染色体倍型。采用荧光原位杂交法分析保罗蓝睡莲染色体数目、长度等,并结合基于K-mer分析的全基因组Survey测序和生物信息学方法,进一步明确保罗蓝睡莲基因组大小、倍性、杂合率、重复率等信息。【结果】 流式细胞术估算保罗蓝睡莲基因组大小为0.82 Gb,对比二倍体蓝星睡莲基因组,可初步判断出其为四倍体。利用基因组DAPI荧光染色及荧光原位杂交进一步证明保罗蓝睡莲基因组为四倍体,具有56条染色体,长度为0.45~1.50μm,核型公式为2n=4x=56。利用BGI测序平台对保罗蓝睡莲进行Survey测序分析,获得原始序列615552560条,有效碱基共92.33 Gb,其中GC含量为39.45%,Q20为97.08%,Q30为91.97%;有效序列(Cleanreads)615552500条,有效碱基共89.17Gb,其中Cleanreads中GC含量为39.00%,Q20为97.11%,Q30为92.05%。Survey总测序深度为106.9X,通过K-mer(K=19)分析修正后的保罗蓝睡莲基因组大小为834.12Mb,杂合率为1.95%,重复率为68.48%。Smudgeplot分析结果也表明保罗蓝睡莲为四倍体,其中以四倍体AAAB出现的频率最高,为0.43。【结论】 保罗蓝睡莲基因组属于高杂合高重复的复杂四倍体基因组,推测其基因组结构为AAAB,具有3套同源单倍型基因组,组装难度较高。
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- 低温胁迫下东南景天的生理响应及转录组和代谢组分析
- 聂阳阳, 毛洋, 戴艳娇, 蒋慧丹, 崔看, 谢运河, 贺爱国, 陈锦,
- 【目的】 解析低温胁迫对东南景天生理机制、转录及代谢调控网络的影响,为后续研究东南景天抗寒机制及其在镉污染农田修复的工程应用提供科学参考。【方法】 以东南景天标准苗为试验材料,采用盆栽方法将东南景天低温(10和-2℃)处理6 h,测定对照(22℃)及低温处理后叶片中丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量、相对电导率、抗氧化酶活性等生理指标,并进行转录组和代谢组测序分析。【结果】 低温胁迫导致东南景天丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量及相对电导率极显著增加(P<0.01,下同),抗氧化酶活性显著(P<0.05)或极显著提高。与对照相比,10℃低温处理的转录组测序获得7152个差异表达基因(DEGs),-2℃低温处理获得12972个DEGs,代谢组测序分别获得226和228个差异累积代谢物(DAMs)。转录组测序分析结果表明,在低温胁迫下,东南景天中类黄酮生物合成、MAPK信号通路、苯丙素生物合成,以及淀粉和蔗糖代谢均受明显影响。代谢组学分析结果显示,在低温胁迫下,黄酮和黄酮醇生物合成、甘油磷脂代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化,以及单萜生物合成等过程发挥关键的调控作用。转录组和代谢组富集通路存在重叠,关联分析表明戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、类黄酮生物合成及单萜合成的代谢得到增强。实时荧光定量PCR结果验证了转录组数据的可靠性,戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、类黄酮生物合成及单萜生物合成通路中的大多数DEGs表达极显著上调。【结论】 在低温胁迫下,东南景天生理指标发生变化,有多个转录和代谢通路共同响应低温胁迫,戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、类黄酮生物合成增加、单萜合成代谢增强,均对东南景天抵抗低温胁迫发挥关键的调控作用。
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- 侵染洋桔梗的烟草曲茎病毒分子鉴定及遗传进化分析
- 王井园, 梁小在, 谢慧婷, 陈锦清, 李祐聪, 秦碧霞, 莫翠萍, 蔡健和, 朱英芝, 李战彪,
- 【目的】 明确引起广西南宁市洋桔梗呈现叶脉突起、叶片皱缩的病毒病原,并对病毒分离物的遗传进化关系进行分析,为花卉作物病毒病的综合防控提供理论依据。【方法】 以1株具有叶脉突起、叶片皱缩等典型双生病毒症状的洋桔梗为研究对象,采用双生病毒通用简并引物(PA/PB)对洋桔梗叶片总DNA进行PCR检测,通过设计背靠背引物(TbCSV-F/TbCSV-R)、基因克隆获得相关病毒病原的全基因组序列,使用BLASTn对拼接序列进行比对分析,应用生物学软件SnapGene、SDT和MEGA 7.0对相关病毒病原的全基因组序列及遗传进化进行分析。【结果】 利用PA/PB引物能从样品中扩增出1条约500 bp的特异目的条带,BLASTn分析发现,所得序列与GenBank上已登录的烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus,TbCSV)各分离物的核苷酸序列相似性均在91%以上,证实所采集的洋桔梗植株受到菜豆金色黄花叶病毒属病毒侵染。利用β卫星通用引物(β01/β02)未能扩增出条带,证实染病的洋桔梗叶片中不存在β卫星分子。利用TbCSV-F/TbCSV-R对感病样品总DNA进行PCR扩增,所得产物经纯化、克隆测序及序列拼接后获得1条长度为2743 bp的病毒全基因组序列,所得序列经核苷酸序列相似性分析表明病毒分离物为TbCSV的1个分离物,命名为TbCSV-GX-YJG。氨基酸同源性分析发现,病毒正链编码的AV1和AV2基因与TbCSV-SHJ01(GenBank登录号:MW779539.1)的核苷酸序列和氨基酸序列相似性均最高,为100%。进化树分析发现,TbCSV-GX-YJG与来自于广西(TbCSV-SHJ01)和四川(TbCSV-SC740,GenBank登录号:MH165181.1)的分离物聚在同一个小分支,说明亲缘关系较近;而与来自于云南(TbCSV-CN,GenBank登录号:KM383752.1)、孟加拉国(TbCSV-YT8,GenBank登录号:HG003650.1)、印度(TbCSV-WSF1和TbCSV-TC240,GenBank登录号分别为HQ407395.1和KF551584.1)的分离物处于不同的分支,说明TbCSV分离物具有一定的进化多样性。【结论】 侵染广西洋桔梗表现叶脉突起、叶片皱缩的病毒病原为菜豆金色黄花叶病毒属的TbCSV。
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- 文冠果TCP基因家族鉴定及盐胁迫下表达分析
- 陈玉金, 于涵, 朱华利, 姜涛, 刘博, 李伟, 赵永军, 鲁仪增, 解孝满,
- 【目的】 对文冠果(Xanthoceras sorbifolium)TCP基因家族进行鉴定,分析其在盐胁迫下的表达情况,探究文冠果的盐胁迫响应机制,为文冠果耐盐种质的选育提供理论依据。【方法】 采用生物信息学方法对文冠果TCP基因家族进行鉴定,并进行蛋白理化性质、系统发育进化和保守基序分析,以及基因结构、染色体定位和启动子顺式作用元件分析。采用实时荧光定量PCR检测盐胁迫下文冠果TCP基因(XsTCPs)在叶片和根部的表达情况。【结果】 共鉴定出24个文冠果TCP基因家族成员(XsTCP1~XsTCP24),编码的氨基酸残基数量为185~576个,蛋白分子量为20576.21~63366.92 kD,理论等电点为4.62~10.25,均属于亲水性蛋白且定位于细胞核。基于系统发育进化分析结果,可将24个XsTCPs蛋白划分到3个亚家族,其中PCF亚家族包含14个成员、CIN亚家族包含6个成员、CYC/TB1亚家族包含4个成员。除XsTCP23和XsTCP24基因无法定位到染色体外,其余文冠果TCP基因家族成员以单个基因或基因簇的形式不均匀地分布在11条染色体上。在24个XsTCPs蛋白中共发现10个保守基序,其中Motif 1为所有蛋白共有。文冠果TCP基因家族成员含有光响应元件、激素反应元件、应激反应元件和植物生长发育作用元件,其中XsTCP4、XsTCP6、XsTCP7、XsTCP10、XsTCP12、XsTCP13、XsTCP21和XsTCP22基因含有干旱诱导的MYB结合元件;实时荧光定量PCR检测结果表明,盐胁迫下上述基因在文冠果叶片和根部的表达情况均发生明显变化,推测上述8个XsTCPs基因参与盐胁迫响应过程。【结论】 XsTCPs蛋白可能通过调控涉及生长发育、新陈代谢和应激反应的多种靶基因参与生物学过程,推测含有干旱诱导的MYB结合元件的8个XsTCPs基因有助于提高文冠果对盐胁迫的抵御能力。
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- 龙牙百合LbAGPS1基因克隆与表达分析
- 张进忠, 李朝生, 韦莉萍, 陈翠云, 刘翠花, 孙嘉曼,
- 【目的】 克隆龙牙百合腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)小亚基编码基因(LbAGPS1),并分析其表达模式,为通过调节该基因表达进而促进百合鳞茎淀粉合成积累及膨大发育提供理论依据。【方法】 利用同源克隆技术从龙牙百合组培苗幼嫩叶片中克隆到LbAGPS1基因,对其进行生物信息学分析及亚细胞定位;采用荧光定量PCR技术对LbAGPS1基因在龙牙百合叶片、鳞片、鳞茎盘等组织部位的表达差异进行分析。【结果】 LbAGPS1基因包含1个完整的长度为1569 bp的开放阅读框(ORF),编码1个由522个氨基酸组成的亲水性蛋白,二级结构由α-螺旋(23.56%)、β-折叠(20.12%)、无规则卷曲(50.38%)、β-转角(5.94%)组成;LbAGPS1蛋白具有葡萄糖-1-磷酸腺苷酸转移酶特征结构,属于cl33437家族蛋白,具有PLN02241、GlgC保守结构域及9个低聚物界面特征与10个配体结合位点。系统发育分析结果表明,LbAGPS1蛋白与亚洲百合AGPase蛋白小亚基具有较近的亲缘关系。亚细胞定位结果显示,LbAGPS1蛋白在烟草叶片中的表达主要定位于叶绿体;实时荧光定量PCR结果显示,LbAGPS1基因主要在龙牙百合的鳞茎中表达,其相对表达量显著高于叶片与鳞茎盘的相对表达量,鳞茎中又以内部鳞片相对表达量最高,其次为中部、外部鳞片。【结论】 LbAGPS1基因编码蛋白含有cl33437家族PLN02241、GlgC保守结构域及特征位点,主要在鳞茎的鳞片发育过程中表达,具有明显的组织表达特异性。
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- 菊花种质资源遗传多样性分析及综合评价
- 任丽华, 高秋美, 刘洪冲, 米真如, 董秋颖, 蒲高斌, 韩加坤,
- 【目的】 分析不同药用菊花种质资源农艺性状的遗传多样性并对其品质指标进行综合评价,为药用菊花种质资源在山东省的适应性研究及药用菊花品种选育提供理论依据。【方法】 统计20份药用菊花种质资源的27个主要农艺性状,测定其3个主要药用活性成分(绿原酸、木犀草苷、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸)含量,并进行遗传多样性分析、主成分分析(PCA)和聚类分析。【结果】 20份药用菊花种质资源Shannon-Weaver指数(H′)为0.28~3.11;变异系数为11.18%~114.20%,其中二级分枝的H′最高,为3.11;单株花头数的变异系数最高,为114.2%。亳菊中3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸和绿原酸含量均最高,分别为5.230%和1.070%;黄山贡菊中2种药用活性成分含量最低,分别仅为0.240%和0.110%;贵妃菊中木犀草苷含量最高,为1.886%;黄山贡菊和嘉祥野菊花的木犀草苷含量较低,分别为0.082%和0.095%。PCA分析结果显示,前4个主成分累计方差贡献率达84.825%。根据前4个主成分的主要决定性状分别命名为产量因子、外形因子、品质因子和植株因子,综合评价得分前5名的菊花种质资源分别为金丝皇菊、滁菊、婺源皇菊、大板菊和贵妃菊。Q型聚类分析将20份菊花种质资源划分为四大类群,第Ⅰ类群为金丝皇菊,商品性好;第Ⅱ类群花色以白色花为主药用价值较高,第Ⅲ类群以黄色系管状花型为主,产量较高;第Ⅳ类群为嘉祥野菊花,抗逆性好。基于R型相关聚类分析结果,可将不同药用菊花种质资源的27个农艺性状与3个主要药用活性成分含量指标可分为4大类。单株花头数与分枝密度(P<0.001)和冠幅(P<0.01)呈极显著正相关,与二级分枝呈显著正相关(P<0.05,下同),绿原酸含量与3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量极显著正相关(P<0.01),与生长习性呈极显著负相关(P<0.01),木犀草苷含量与花序直径、株高、叶片顶生裂片长度呈显著正相关,与花心类型呈显著负相关。【结论】 20份药用菊花种质资源多样性指数较高,遗传多样性丰富;变异系数大,菊花种质资源变异程度高,在实际应用中可根据不同育种目标选择亲本材料。
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- 4个洋紫荆品种花色与花香的相关性
- 覃泳智, 周海将, 韦柳仲, 刘洲莹, 覃蓝熳, 谢桃结, 周熠玮,
- 【目的】 研究洋紫荆花色分布规律及花香化合物的释放与花色的相关性,为洋紫荆的色香调控及育种改良提供理论依据。【方法】 采用顶空固相微萃取(HS-SPME)与气相色谱—质谱联用(GC-MS)技术检测YZJ1号(紫红色)、YZJ2号(粉红色)、YZJ3号(白色带黄斑)和YZJ4号(白色带红斑)4个洋紫荆品种的花香挥发性物质,利用色差仪测量花朵花色参数亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)和彩度值(C*),通过偏最小二乘回归(PLS)分析花香成分与花色之间的相关性。【结果】 4个洋紫荆品种之间的花色参数值区别较明显;从花瓣主色上看,YZJ3号和YZJ4号之间颜色接近,但可以通过主花瓣心部主色区分;不同花色主花瓣心部主色之间区别明显。4个洋紫荆品种共鉴定出33种花香成分,主要由单萜类化合物和倍半萜类化合物组成,二者相对含量占比达95.00%以上;苯丙烷/苯环型化合物占比非常小,其在YZJ4号的相对含量占比高于其他3个品种。倍半萜类化合物α-石竹烯及单萜类化合物异松油烯、γ-松油烯与主花瓣心部主色a*2、C*2以及花瓣主色a*1和C*1呈显著正相关(|PLS相关系数|≥0.80,下同),单萜类化合物2,6二亚甲基辛-7-烯-3-酮、β-月桂烯与花色参数C*2、a*1和C*1呈显著正相关,单萜类化合物(Z)-β-罗勒烯与花色参数a*1和C*1呈显著正相关;花瓣主色L*1则与α-石竹烯、异松油烯、γ-松油烯、2,6-二亚甲基辛-7-烯-3-酮、β-月桂烯、(Z)-β-罗勒烯呈显著负相关,主花瓣心部主色L*2也与α-石竹烯、异松油烯、γ-松油烯呈显著负相关。【结论】 4个洋紫荆品种花朵挥发性化合物中部分萜类化合物与花瓣主色、主花瓣心部主色的红度和彩度呈正相关,花瓣颜色越红越鲜艳,萜类化合物释放量越多;而部分萜类化合物与花瓣主色和主花瓣心部主色的亮度呈负相关,花瓣颜色亮度越高,萜类化合物释放量越少。
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- 不同石斛生态位差异和分子特征分析
- 周润洋, 刘思安,
- 【目的】 通过分析不同石斛生态位差异和分子特征,揭示不同石斛种间的遗传和生态关系,为石斛野生资源的保护及利用提供科学依据。【方法】 选取3种代表性的石斛(霍山石斛、铁皮石斛和铜皮石斛)为研究对象,结合数据库和实地调查获取石斛在我国3个主要分布区的物种出现数据,从WorldClim数据库获取19个生态因子的数据,分析生态因子间的相关性,并计算3种石斛的特征生态位。对3种石斛的内部转录间隔区(ITS)序列进行PCR扩增和测序,并基于3种石斛的ITS序列相似性采用邻接法构建系统发育进化树,分析3种石斛间的系统发育关系。【结果】 生态因子间的相关分析结果显示,7个主要的生态因子为年平均温度、月平均日温差、等温性、年温差、最旱季降水量和最暖季降水量。霍山石斛与铁皮石斛和铜皮石斛的生态位重叠度较低,分别为0.95%和1.87%,表明霍山石斛具有特定需求的生态位。铁皮石斛与铜皮石斛的生态位重叠度较高,达51.40%。对3种石斛进行两两比较时,生态位等价性的0假设未被拒绝(P>0.05),说明尽管3种石斛目前的生态位存在差异,但三者占据相似环境生态位的可能性不能被排除,表明田间混合栽培3种石斛存在一定可行性。铁皮石斛和铜皮石斛的重叠部分最多,说明二者的环境条件或资源共享程度最高,竞争最激烈。3种石斛样本的ITS序列的长度为690~710 bp。系统发育进化树分析结果显示,铁皮石斛独自形成1个支持度很高的类群,而铜皮石斛和霍山石斛的个体被归入到2个支持度较低的其他类群。【结论】 相比铁皮石斛和铜皮石斛,霍山石斛对生态因子的要求更为特定,霍山石斛和铜皮石斛的亲缘关系较近。采用ITS序列分析能将铁皮石斛从铜皮石斛和霍山石斛中区分。
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- 月季黑斑病菌ISSR遗传多样性分析
- 郭加启, 陈锋, 吕博, 杨园园, 过聪, 宋居荣, 杨捷, 向发云, 林建国,
- 【目的】 探讨我国月季黑斑病病原菌的种类、遗传多样性及其亲缘关系,为月季种质黑斑病抗性鉴定及病害防控提供理论依据。【方法】 分离来自全国7个大区15个省(区)27个市(县)的月季黑斑病病原菌,扩增菌株ITS序列确定病原菌种类,并经柯赫氏法则验证其致病性。采用ISSR分子标记技术研究病原菌的遗传多样性;将扩增的条带数据记为0-1矩阵,并使用PopGene 32.0计算遗传多样性指数和遗传距离等指标;利用NTsys-pc 2.1进行非加权平均法(UPGMA)聚类分析。【结果】 分离得到107株病原菌,按不同市(县)可划分为27个居群;经鉴定107株菌株均为蔷薇盘二孢(Marssonina rosae)。经筛选确定了ISSR-PCR扩增的3条引物,分别为UBC884、UBC885和UBC886,3条引物共扩增出84条条带,多态性条带数为84条,多态性比率为100%,显示出高多态性,可用于蔷薇盘二孢菌株的扩增。107株菌株群体的遗传多样性分析结果显示,菌株居群间的平均观测等位基因数(Na)为1.3369、平均有效等位基因数(Ne)为1.2431,平均Nei’s多样性指数(H)为0.1367,平均Shannon’s信息指数(I)为0.1993,平均总基因多样性(Ht)为0.2827,平均居群内基因多样性(Hs)为0.1368,平均遗传分化系数(Gst)为0.5163,平均基因流(Nm)为0.4684。基于UPGMA聚类分析,107株蔷薇盘二孢菌株在遗传相似性系数为0.57时划分为8个类群,类群Ⅰ~Ⅶ中来自各个地区的菌株相互混杂,Ⅷ中的部分菌株大致根据市(县)的地理位置聚在一起。【结论】 107株来自不同地理区域的蔷薇盘二孢菌株表现出丰富的遗传多样性,居群间基因流动水平较低,遗传分化程度较高,且菌株遗传多样性与地理来源之间关联性不强。
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- 大花海棠炭疽病病原菌鉴定、生物学特性测定及防治药剂室内毒力测定
- 刘勉, 肖玉辉, 勾朝金, 古旭, 芦俊佳,
- 【目的】 明确大花海棠炭疽病的病原菌种类及其生物学特性,筛选出适用于防治该病害的杀菌剂,为大花海棠炭疽病的发生、发展规律以及防治措施研究打下基础。方法】采用组织分离法对采集自云南省昆明市世界园艺博览园园区内具有典型炭疽病症状的大花海棠病株进行病原菌分离,根据柯赫氏法则验证分离菌株的致病性;采用形态学特征观察结合ITS、TUB2、HIS3、CHS-1、GAPDH和ACT多基因联合分析的方法,确定大花海棠炭疽病病原菌的分类学地位;以菌丝致死温度及不同培养基、碳源、氮源、温度、光周期、p H条件下菌丝生长情况探究病原菌的生物学特性;采用菌丝生长速率法测定8种杀菌剂对病原菌菌丝生长的抑制作用。【结果】 从大花海棠发病植株上分离纯化得到13株菌株,根据菌落形态及显微形态将13株菌株归为同一种菌,选取代表性菌株SWBG5进行后续试验。形态学特征观察结合多基因系统发育进化树分析确定大花海棠炭疽病病原菌菌株SWBG5为奥特阿罗刺盘孢菌(Colletotrichum aotearoa)。生物学特性测定结果显示,PDA培养基有利于菌株SWBG5的菌丝生长,在以蛋白胨为氮源、可溶性淀粉为碳源、温度25℃时菌丝生长最快;24 h光照或24 h黑暗环境下菌株SWBG5菌丝均能较好地生长,最适p H为6,致死温度为54℃。杀菌剂室内毒力测定结果显示,供试的8种杀菌剂对菌株SWBG5的菌丝生长均有抑制作用,其中30%吡唑醚菌酯SC的抑制作用最好,抑制中浓度(EC50)为1.6959μg/m L。【结论】 云南省昆明市世界园艺博览园园区内的大花海棠炭疽病病原菌为奥特阿罗刺盘孢菌,后续防治中可首选30%吡唑醚菌酯SC。
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- 甘肃梨种质资源表型性状遗传多样性分析及优质资源筛选
- 李晓斐, 冯军仁, 陈鹏, 甄伟玲, 郭爱, 王玉凤, 赖钟雄, 陈斌,
- 【目的】 分析甘肃梨种质资源表型性状的遗传多样性,并筛选出优质资源,为甘肃梨种质资源的评价与利用提供理论依据。【方法】 以53份甘肃梨种质资源为研究对象,对其29个表型性状(17个质量性状和12个数量性状)进行观测,通过遗传变异分析、多样性分析、相关分析、主成分分析、聚类分析对甘肃梨种质资源进行遗传多样性分析。最后,利用主成分分析及隶属函数法对甘肃省地方梨种质资源表型性状进行综合评价。【结果】 53份甘肃梨种质资源遗传多样性丰富,数量性状的变异系数为4.63%~23.94%,其中,一年生枝长度的变异系数最大,为23.94%,柱头数变异系数最小,为4.63%。数量性状中,节间长度的Simpson指数(D)和Shannon-Wiener指数(H′)最高,分别为0.9857和4.099;质量性状中花蕾颜色和芽托大小的D最高,均为0.9900,皮孔数量的H′最高,为4.204。相关分析结果显示,除花蕾颜色、花瓣形状和叶尖形状与其他性状不存在相关性,其余性状间均存在一定的相关性,其中呈极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)相关的性状分别有28对和25对。主成分分析结果显示,前5个主成分的累计贡献率达76.331%,花芽粗度和花冠直径等是影响梨表型的主要性状。综合评价结果显示,武威猪头梨、武都鸡腿梨、甘谷麻化心梨为综合表现优良的地方种质资源。聚类分析结果显示,53份梨种质源划分为六大类,各类群的表型性状表现相对一致,其中第Ⅰ类群的一年生枝长度和一年生枝粗度最大,第Ⅱ类群树姿为下垂型,第Ⅵ类群花药含紫红色。【结论】 甘肃梨种质资源表型性状遗传多样性丰富,种质间亲缘关系与其原产地来源无必然联系,筛选出综合表现优良的地方品种资源可用于梨种质创新和新品种选育。
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- 葡萄霜霉菌效应因子PvCRN91功能分析
- 孙大运, 刘露露, 郭泽西, 韦淑梅, 潘凤英, 曲俊杰, 尹玲,
- 【目的】 克隆葡萄霜霉菌PvCRN91基因并研究其功能,为揭示葡萄霜霉菌的致病机制提供理论参考。【方法】 利用分子克隆技术扩增PvCRN91基因全长,并分析其编码蛋白的生物信息学特征。通过本氏烟上瞬时表达效应蛋白PvCRN91,观察其在烟草叶片上的表现和对马铃薯疫霉激发子INF1和小鼠促凋亡蛋白BAX触发细胞坏死的影响。构建pBWA(V)HS-PvCRN91-GFP融合表达载体,在葡萄叶片和烟草叶片瞬时表达,并分别接种葡萄霜霉菌和烟草疫霉,分析其促进病原菌侵染的能力。构建pBI221-PvCRN91-GFP表达载体,并在烟草原生质体瞬时表达,分析PvCRN91蛋白的亚细胞定位情况。构建pBWA(V)HS-PvCRN91-3×Flag融合表达载体,通过免疫沉淀—质谱联用技术(IP-MS)方法筛选与PvCRN91互作的靶蛋白。【结果】 PvCRN91基因编码区(CDS)全长351 bp,编码116个氨基酸残基,蛋白相对分子量约13.03 kD,不含有信号肽、核定位序列(NLS)和跨膜结构域,含有1个Crinkler结构域和consen-sus disorder prediction区域;PvCRN91的二级结构含有α-螺旋(31.90%)、延伸链(22.41%)和无规则卷曲(45.69%)。序列比对发现,在多种疫霉菌、水霉菌、霜霉菌和丝囊霉菌中均存在与PvCRN91蛋白一致性较高(56.60%~74.77%)的序列,推测PvCRN91是一个保守的效应因子。PvCRN91蛋白不具有触发烟草细胞坏死的能力,但能完全抑制INF1和BAX诱导的细胞程序性死亡(PCD)反应。PvCRN91效应因子可促进葡萄霜霉菌和烟草疫霉菌的侵染。PvCRN91蛋白亚细胞定位于细胞质和细胞核,推测其在细胞质或细胞核中与寄主靶蛋白互作,抑制寄主的免疫反应。IP-MS方法初步筛选到252个可能与PvCRN91互作的靶蛋白,通过多个代谢途径影响烟草的生理生化和防御反应。【结论】 PvCRN91是一个毒力因子,可能在细胞质或细胞核中操纵寄主的靶蛋白,降低植物的防卫反应,促进病原菌的侵染。
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- 澳洲坚果锌指蛋白基因MiZFP9的克隆与功能分析
- 杨祥燕, 蔡元保, 黄思婕, 李季东, 潘如军, 黄运鹏,
- 【目的】 克隆澳洲坚果CCCH型锌指蛋白基因MiZFP9,并分析其在不同组织及低温、干旱胁迫下的表达情况,为深入探究澳洲坚果锌指蛋白基因的抗寒和耐旱分子机理提供理论依据。【方法】 从澳洲坚果叶片克隆MiZFP9基因,并对其进行生物信息学分析。通过实时荧光定量PCR检测MiZFP9基因在不同组织中的表达特性及低温和干旱胁迫下的表达模式。【结果】 从澳洲坚果叶片中克隆获得MiZFP9基因,属于CCCH型锌指蛋白基因C3H64亚类,其编码蛋白含有活性位点、Zn2+结合位点及CCCH型锌指蛋白的典型结构域ZF_C3H,为稳定的亲水性蛋白,以丝氨酸磷酸化为主,可能定位于细胞质,属于非分泌型蛋白。MiZFP9蛋白的高级结构主要由无规则卷曲、α-螺旋和延伸链交错组成。MiZFP9基因在Own Choice品种的不同组织中均显著差异表达(P<0.05,下同),其中在刚开放和未开放小花中的相对表达量最高,其次是根和叶,而在茎的相对表达量则最低。在低温胁迫和干旱胁迫下,MiZFP9基因在Own Choice和HAES695品种的相对表达量较对照(处理0 h)均显著上调,其中MiZFP9基因在Own Choice品种中呈先升高后降低的表达模式,在HAES695品种的相对表达量呈波动式变化模式,出现2个峰值,说明其在不同品种中的响应模式存在差异。【结论】 MiZFP9基因具有组织表达特异性,并在低温和干旱处理后表达水平明显升高,推测MiZFP9在澳洲坚果组织生长发育及响应低温和干旱胁迫中发挥重要的正向调控作用。
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- 基于转录组测序的红肉火龙果淀粉降解相关基因挖掘及表达分析
- 魏治远, 晏霜, 解璞, 郑乾明,
- 【目的】 挖掘红肉火龙果淀粉降解相关基因并分析其在果实不同发育时期的表达模式,为阐明红肉火龙果果实成熟过程中的淀粉降解途径提供理论依据。【方法】 供试红肉火龙果品种为软枝大红,选取4个不同发育时期(花后19 d、花后22 d、花后25 d和花后28 d)果实进行转录组测序,以差异倍数(Fold Change)≥2且错误发现率(FDR)<0.01为标准,筛选不同发育时期果实间的差异表达基因(DEGs),进行GO功能注释和KEGG信号通路富集分析,通过实时荧光定量PCR验证转录组测序数据的可靠性并分析候选基因的表达模式。【结果】 经转录组测序共获得22.84 Gb有效数据(Clean data),共获得76618317条有效序列(Clean reads),GC含量为44.78%~46.83%,Q20为98.89%~99.74%,Q30为96.73%~98.53%。与花后19 d相比,花后28 d共有4194个DEGs,其中1728个上调表达,2466个下调表达。GO功能注释分析结果表明,花后28 d与花后19 d比较组的DEGs注释到生物学过程、细胞成分和分子功能3个类别,在生物学过程中,涉及细胞过程的DEGs数量最多,其次是代谢过程。KEGG信号通路富集分析结果表明,花后28 d与花后19 d比较组的DEGs在淀粉和蔗糖代谢通路显著富集。筛选出红肉火龙果淀粉降解途径的10个相关基因,分别为葡聚糖水激酶(GWD)基因(HU02G00177)、磷酸葡聚糖水激酶(PWD)基因(HU09G02021)、磷酸葡聚糖磷酸酶(SEX)基因(HU07G01227)、β-淀粉酶(BAM)基因(HU10G00833、HU10G00777)、α-淀粉酶(AMY)基因(HU05G01323、HU02G00293、HU02G01323)、异淀粉酶(ISA)基因(HU11G01417)、歧化酶(DPE)基因(HU09G01260)。实时荧光定量PCR检测结果表明,10个淀粉降解基因的表达趋势与转录组测序数据一致。HU02G00177、HU07G01227、HU10G00833、HU10G00777、HU02G00293和HU11G01417基因相对表达量在果实发育后期均高于果实发育前期。【结论】 红肉火龙果淀粉降解相关基因在果实不同发育时期的表达模式具有差异,其中GWD基因(HU02G00177)、SEX基因(HU07G01227)、BAM基因(HU10G00833、HU10G00777)、AMY基因(HU02G00293)、ISA基因(HU11G01417)可能在果实发育后期发挥重要作用。
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- 甜瓜CmLEA基因家族鉴定及抗非生物胁迫基因挖掘
- 杨帆, 邹昌利, 张利超, 杜清洁, 李娟起, 汪虎, 王吉庆, 肖怀娟, 李猛,
- 【目的】 鉴定甜瓜胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)基因家族成员并挖掘抗非生物胁迫基因,为探究CmLEA基因家族在甜瓜非生物胁迫中的作用机制及培育优良抗性甜瓜品种提供理论参考。【方法】 以耐冷型甜瓜L5283幼苗为试验材料,在幼苗3叶1心期进行盐胁迫300 mmol/L氯化钠(NaCl)处理、干旱15%聚乙二醇(PEG)6000处理、低温(昼夜15℃/6℃,12 h/12 h)处理和脱落酸(ABA)(浓度为100μmol/L)处理。基于甜瓜低温处理后的转录组测序数据挖掘CmLEA候选基因,采用生物信息学方法对CmLEA基因家族成员的染色体位置、基因结构、亚细胞定位、蛋白二级结构、蛋白三级结构、系统进化关系、蛋白互作及启动子顺式作用元件等进行预测,并通过实时荧光定量PCR检测CmLEA家族基因在不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】 共鉴定到5个CmLEA候选基因,命名为CmLEA1~CmLEA5;5个CmLEA家族基因不均匀分布在甜瓜4条染色体上,5个CmLEA家族基因编码158~315个氨基酸残基;理论等电点(pI)为4.47~9.70,分子量为16.90~32.71 kD,除CmLEA2为疏水性蛋白外,其他均为亲水性蛋白。5个CmLEA家族蛋白的结构以无规卷曲占比较高,延伸链和α-螺旋次之,β-折叠占比最低。CmLEA家族蛋白成员间保守基序差异较大,CmLEA1和CmLEA2基因均有1个外显子,无内含子;CmLEA3和CmLEA5基因分别含有4和2个外显子。系统发育进化分析结果显示,CmLEA基因家族成员与黄瓜亲缘关系较近,相似性最高可达100%。CmLEA家族基因的启动子顺式作用元件被分为6类,包括光响应元件、激素响应元件、厌氧诱导元件、低温响应元件、防御与胁迫响应元件及MYB结合元件。CmLEA5蛋白在蛋白互作网络中较为关键,推测其参与雄蕊的发育过程。实时荧光定量PCR检测结果显示,CmLEA1和CmLEA2均受低温和ABA诱导相对表达量显著增加(P<0.05,下同);当甜瓜幼苗受到干旱胁迫和盐胁迫时,与处理0 h相比,CmLEA5基因相对表达量均在处理12 h时达到峰值,分别显著增加214倍和5212倍。【结论】 鉴定到5个甜瓜CmLEA基因家族成员,成员间结构和功能多样。筛选到对非生物胁迫响应强烈的3个基因,分别是CmLEA1、CmLEA2和CmLEA5,可作为后续研究甜瓜对非生物胁迫响应的分子机制及甜瓜抗性品种选育的候选基因。
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- 鳄梨属3种油梨叶绿体基因组密码子偏好性分析
- 杞美军, 张振伟, 董诗浪, 张镕麒, 张秋燕, 段雨婷, 王凯, 吕志鹏, 黄文龙, 葛宇,
- 【目的】 分析鳄梨属3种油梨叶绿体基因组密码子的使用偏好性,为油梨叶绿体基因工程中提高外源基因在载体内表达及油梨分子育种提供理论依据。【方法】 以在鳄梨属3种油梨(墨西哥种、危地马拉种和西印度群岛种)叶绿体基因组中筛选出的49条编码区(CDS)序列为研究对象,利用Excel 2010、Origin 2021、TBtools、CodonW 1.4.2、Chi-plot在线网站和CUSP软件对3种油梨叶绿体基因组密码子进行密码子组成分析、参数相关分析、中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析和最优密码子分析。【结果】 3种油梨叶绿体基因组密码子第1、第2和第3位上碱基GC含量的排序为GC1>GC2>GC3,表明GC在密码子不同位置上的分布不均匀。GC1分别与GC2、GC3、GC及ENC呈正相关,其中GC1与GC之间的相关系数最高(0.80)。GC2分别与GC3和ENC呈负相关。中性绘图分析结果显示,墨西哥种、危地马拉种和西印度群岛种3种油梨叶绿体基因组GC3与GC12间的回归系数分别为0.0956、0.0869和0.0872,相关系数分别为0.0050、0.0042和0.0043,表明密码子使用偏好性主要受自然选择的影响。ENC-plot分析结果显示,大多数基因偏离标准曲线散布在标准曲线下方,较少的基因分布在标准曲线上方或接近标准曲线,表明不同的基因受突变压力和自然选择影响不同。3种油梨叶绿体密码子偏好性受自然选择的影响程度较大。PR2-plot分析结果显示,密码子第3位上的碱基T的使用频率高于A,而G的使用频率高于C,说明密码子使用偏好性除受到突变压力影响外,也受自然选择等因素的影响。鳄梨属3种油梨均筛选出15个最优密码子,分别为UUU、UUA、UUG、CUU、AUU、GUU、UCU、CCU、CCC、ACU、ACC、GCU、UAA、UGU和AGA。【结论】 鳄梨属3种油梨叶绿体基因组密码子偏好性主要受到自然选择的影响,同时也受突变压力等多重因素的共同作用;并筛选出的15个最优密码子的第3位碱基大多以A/U结尾。
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- 脆蜜金柑果肉转录组SSR分布及其序列特征分析
- 黄秋岚, 田程飘, 刘功德, 毛立彦, 邓小红, 龙凌云,
- 【目的】 分析脆蜜金柑果肉转录组中简单重复序列(SSR)的分布情况及序列特征,为金柑属的遗传多样性分析、SSR分子标记开发及分子辅助育种等提供参考依据。【方法】 以脆蜜金柑为试验材料,通过DNBSEQ-G99高通量测序平台对其果肉组织进行转录组测序,高质量测序数据经严格过滤、拼接及组装后,使用MISA对转录组测序得到的Unigenes进行SSR位点检索,并分析其分布情况及序列特征。【结果】 脆蜜金柑果肉转录组测序数据经质控及组装后共获得32257条Unigenes,Unigenes总长度为63342722 bp;经MISA搜索,鉴定出22447个SSR位点,分布在11119条Unigenes上,SSR发生频率为34.47%,平均分布距离为2.82 kb。在22447个SSR位点中,以单核苷酸重复类型数量最多(14002个),占62.38%;其次是二核苷酸重复类型(3949个)和三核苷酸重复类型(3980个),分别占17.59%和17.73%。从22447个SSR位点共搜索出116种重复基元种类,且以A/T、AG/CT和AT/AT这3种重复基元的数量占绝对优势(合计占73.99%);A/T是单核苷酸重复基元中的绝对优势基元,占59.41%;AG/CT是二核苷酸重复基元中的优势基元,占8.87%;AAT/ATT是三核苷酸重复基元中的优势基元,占4.55%。SSR重复基元出现频次从5次到44次均有分布,以出现频次大于10次的SSR重复基元数量最多(10395个,占46.31%),其次是出现频次为10次的SSR重复基元(4997个,占22.26%)。脆蜜金柑果肉转录组SSR位点的平均基序长度为29.63bp,以基序长度在12~20bp的SSR位点数量最多(12692个,占56.54%),呈中度多态性。采用Primer3设计SSR引物,共有17118个SSR位点可设计出引物,成功率为76.26%。【结论】 脆蜜金柑果肉转录组SSR位点数量庞大,基元类型丰富,呈中度以上多态性,可用于开发SSR分子标记,为金柑及其他柑橘属植物的遗传图谱绘制、病害抗病分析及种质资源鉴定等研究提供技术支撑。
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- 不同施肥模式对云南芒果园土壤养分及芒果品质的影响
- 王灿, 何腾兵, 杨志勇, 陈爱容, 何忠芹, 杨雍康, 郭艳红, 李春华,
- 【目的】 研究不同施肥模式对滇西北芒果园土壤养分及芒果品质的影响,为改进芒果园的肥料管理、提升芒果品质及促进芒果产业的绿色发展提供参考。【方法】 以凯特芒果品种8年生果树为研究对象,设常规施肥、复合肥、有机水溶肥和生物菌肥4个施肥处理并开展田间试验,芒果成熟期取样测定分析土壤pH和养分指标及芒果品质指标,并进行相关分析与主成分分析。【结果】 不同施肥处理对土壤pH无显著影响(P>0.05);与常规施肥相比,有机水溶肥与生物菌肥处理均能有效提高土壤肥力,生物菌肥处理的土壤有机质含量显著提高30.05%(P<0.05,下同),有机水溶肥处理的土壤有效磷含量显著提高134.37%。有机水溶肥和生物菌肥处理的芒果品质也有明显提高,与常规施肥处理相比,维生素C含量分别显著提高54.98%和49.76%;此外,生物菌肥处理的可溶性固形物、可滴定酸、果糖和葡萄糖含量也较常规施肥处理有所增加。相关分析结果表明,土壤有机质与芒果维生素C含量呈极显著正相关(P<0.01),与可溶性固形物含量呈显著正相关;土壤有效磷含量与芒果总酸和可滴定酸含量呈显著正相关。主成分分析结果表明,总糖、维生素C和蔗糖含量是影响芒果品质的关键因子。【结论】 综合分析果园土壤肥力及芒果品质,施用生物菌肥是较适宜滇西北地区培肥果园土壤、提高芒果品质的施肥模式。
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- 联合转录组和代谢组分析光照对番茄果实成熟的影响
- 宋思言, 陈玲, 王亚宁, 房经贵, 肖婷, 芮东明,
- 【目的】 通过联合转录组和代谢组分析光照对番茄果实成熟的影响,为探究光照影响番茄果实发育的分子机制及番茄的高效栽培提供理论参考。【方法】 以丽春番茄果实为试验材料,采用黑色袋子包裹花后29 d的番茄果实为黑暗处理组,正常光照为光照组。测定2组番茄果实品质指标,利用转录组测序(RNA-Seq),构建不同处理下番茄果实的转录组文库并筛选差异表达基因(DEGs),对DEGs进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析。使用超高效液相色谱—四极杆飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)鉴定番茄果实中代谢产物并进行代谢组学分析。使用主成分分析(PCA)评估代谢物的变化以及与果实成熟相关酶活性基因表达的相应变化。采用实时荧光定量PCR验证RNA-Seq数据的可靠性。【结果】 与光照组相比,黑暗组番茄果实中胡萝卜素、番茄红素和叶黄素含量极显著降低(P<0.01,下同),蔗糖磷酸合酶(SPS)、酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性极显著降低,而蔗糖合成酶(SS)活性极显著升高。通过比较黑暗处理和对照组番茄果实中上调DEGs和下调DEGs数量分别为5833和5312个,果实对遮光的反应途径相似。GO功能注释到30个GO功能条目;KEGG信号通路富集结果显示,黑暗组影响光合作用和次生代谢物生物合成的代谢途径。正、负离子模式下第一主成分(PC1)解释75.11%和77.82%的数据变异,PC1主要反映组间有机酸、酚类(黑暗组的核心代谢变化)的差异。与光合作用、激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢相关的信号通路富集最明显。与光照组相比,黑暗组番茄果实样本中筛选到7个与番茄植物激素生物合成途径有关的关键基因,黑暗组番茄果实样本中角鲨烯/八氢番茄红素合酶基因PSY上调表达和含黄素的胺氧化还原酶基因PDS表达下调。实时荧光定量PCR下基因的相对表达量与RNA-Seq结果一致。【结论】 遮光通过抑制与光合作用相关的基因表达,减少光能捕获与碳同化,导致番茄果实叶绿素积累和糖代谢失衡。黑暗组番茄果实中类胡萝卜素合成关键基因PDS表达受抑制,导致番茄红素含量降低,最终影响番茄果实着色。
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- 基于全基因组重测序的不结球白菜KASP分子标记开发与应用
- 张艳, 沈卓, 杨易, 周轩, 吴增祥, 黎庭耀,
- 【目的】 基于全基因组重测序数据开发不结球白菜KASP分子标记,以期丰富该物种的遗传信息,为不结球白菜种质资源鉴定、基因定位及分子标记辅助育种提供技术支持。【方法】 对2份不结球白菜高代自交系C40和JY70进行全基因组及DNA重测序及比对分析,挑选出差异SNP位点用于KASP分子标记开发,并对55份不结球白菜种质资源进行遗传多样性分析和DNA指纹图谱构建。【结果】 C40和JY70之间基因型不一致、测序深度大于10X且等位基因纯合的SNP位点有460849个。每条染色体上选择分布相对均匀的15个SNP位点设计成KASP引物,利用150对KASP引物对C40和JY70进行基因型分型检测,发现有86对引物成功分型,基于其对55份不结球白菜种质资源的基因型分型结果,筛选获得41个在不结球白菜中扩增质量高的KASP分子标记。41个KASP分子标记对55份不结球白菜种质资源的遗传多样性分析结果显示,其主要等位基因频率为0.5000~0.9273,平均为0.6643;基因多样性指数为0.1349~0.5000,平均为0.4257;多态性信息含量(PIC)为0.1258~0.3750,平均为0.3322,PIC>0.2500的位点占所有位点的94.5%,多态性较高。55份不结球白菜种质资源分为三大类群,相同类型的种质资源聚类在一起,其中地理来源相同的资源又聚类在一起,有效地反映了种质间的亲缘关系。利用PIC最高的15个KASP分子标记构建了55份不结球白菜种质资源的DNA指纹图谱。【结论】 开发获得41个不结球白菜KASP分子标记,可用于不结球白菜种质资源鉴定、基因定位及分子标记辅助育种。
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- 空心与实心溧阳白芹OjG8H基因克隆及功能分析
- 张新圻, 朱顺华, 钟秀来, 王堃, 罗庆, 熊爱生, 谭国飞,
- 【目的】 克隆获得溧阳白芹组织中的编码香叶醇-8羟化酶(Geraniol 8-hydroxylase,G8H)基因OjG8H并对其功能进行初步分析,为进一步研究OjG8H基因在纤维素、木质素和类黄酮生物合成过程中的潜在功能及溧阳白芹品种改良提供参考。【方法】 以空心溧阳白芹及其突变体实心溧阳白芹为试验材料,测定纤维素、木质素和类黄酮含量,克隆OjG8H基因并对其序列以及编码的蛋白进行生物信息学分析,运用实时荧光定量PCR检测OjG8H基因在空心与实心溧阳白芹茎、叶柄和叶中的相对表达量,分析其组织中纤维素、木质素和类黄酮含量与OjG8H基因相对表达量的相关性。【结果】 空心与实心溧阳白芹茎和叶柄剖面存在明显差异;2种溧阳白芹叶中纤维素和类黄酮含量显著高于茎和叶柄(P<0.05,下同),空心溧阳白芹茎和叶柄中木质素含量显著高于叶,实心溧阳白芹叶柄中木质素含量显著高于茎和叶;2种溧阳白芹OjG8H基因全长均为1494 bp,于75和416号2个位点存在差异:75号位点,空心溧阳白芹的碱基为腺嘌呤(A),实心溧阳白芹为胸腺嘧啶(T);416号位点,空心溧阳白芹的碱基为T,实心溧阳白芹为A;空心和实心溧阳白芹OjG8H基因CDS序列均编码497个氨基酸残基,C端第25位氨基酸在空心溧阳白芹中为谷氨酰胺(Gluta-mine,Q),实心溧阳白芹中为组氨酸(Histidine,H);第139位氨基酸在空心溧阳白芹中为缬氨酸(Valine,V),实心溧阳白芹中为天冬氨酸(Aspartic acid,D)。OjG8H蛋白为稳定的亲水性蛋白,亚细胞定位于内质网中,存在1个跨膜区;OjG8H蛋白与同属伞形科的胡萝卜的G8H亲缘关系较近;空心溧阳白芹叶柄中OjG8H基因相对表达量显著高于茎和叶,实心溧阳白芹茎和叶中OjG8H基因的相对表达水平显著高于空心溧阳白芹,在叶柄中相反;溧阳白芹OjG8H基因的相对表达量与木质素含量呈显著正相关。【结论】 OjG8H基因编码的蛋白属于CYP超蛋白家族成员,具有组织特异性,该基因可能参与溧阳白芹中木质素的合成。
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- 基于SLAF-Seq技术的辣椒抗炭疽病QTL定位分析及SSR分子标记开发
- 李怡斐, 段敏杰, 黄任中, 黄启中, 王春萍, 张世才,
- 【目的】 利用SLAF-Seq技术对辣椒抗炭疽病QTL进行定位分析,开发与炭疽病抗性QTL紧密连锁的分子标记,为辣椒抗炭疽病分子标记辅助选择育种提供理论参考。【方法】 以抗病材料PPTC26-3-1-1-1-1-1和感病材料1287为亲本构建F2代群体,并采用SLAF-Seq技术进行分子标记开发,构建高密图遗传连锁图谱。结合表型数据,利用复合区间作图法(CIM)对辣椒果实转色期的炭疽病抗性进行QTL分析。利用Microsatellite(MISA)在定位区间识别SSR位点。【结果】 从亲本和子代样品共获得423351627条Reads,其中,来自PPTC26-3-1-1-1-1-1和1287分别为8130516和6621396条,F2代群体120个子代样品的平均Reads数量为34049987个。构建包含4671个SNP分子标记、分布于12个连锁群、总图距为1567.53 cM、平均图距为0.34 cM的辣椒高密度遗传图谱,检测到1个炭疽病抗性相关的QTL(CaR10.1),位于10号连锁群上187930592~189766111 bp物理区间内。共有23个基因定位在关联区域内,根据基因功能注释,其中1个基因编码假定晚疫病抗性蛋白同源物R1B-23异构体X2,1个基因编码PPR蛋白,可能与辣椒果实转色期炭疽病抗性相关。在关联到的QTL区间内开发出SSR分子标记T482,在F2代群体中的验证结果显示,T482引物在F2代群体单株中扩增结果与表型鉴定结果一致。F2代群体抗病和中抗单株中有53株具有抗病亲本的条带,有25株同时具有抗病亲本和感病亲本的条带;F2代群体感病单株中,有42株具有感病亲本的条带。【结论】 构建高密度遗传连锁图谱,将辣椒果实转色期炭疽病抗性定位于10号连锁群,在关联区间开发出SSR分子标记T482,可初步鉴别辣椒果实转色期炭疽病抗性,同时结合针刺接种法鉴定,可提高鉴定的准确率。
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- 枝孢瓶霉属合成菌群对生姜青枯病的生物防治
- 曾凤花, 谢玲, 黄皓, 周玉娇, 文俊丽, 赵惠莉, 龙艳艳, 周生茂,
- 【目的】 评价4株枝孢瓶霉属(Cladophialophora spp.)深色有隔内生真菌(DSE)菌株的亲缘关系及其合成菌群对生姜青枯病的防治效果,为生姜青枯病生防菌剂的研制与应用提供科学依据。【方法】 以4株枝孢瓶霉属菌株LC3、LJ1、MS2和HX2组成的合成菌群(T4)为材料,通过ITS序列构建的系统发育进化树明确4株供试菌株间的亲缘关系;通过盆栽试验检测T4对生姜青枯病的防治效果;通过大田试验,对比化学药剂单独使用(CK)、生防菌与化学药剂配合使用(处理1)以及T4与化学药剂配合使用(处理2)3种处理对生姜抗病指标、生长指标和产量的影响;通过对应试剂盒的检测方法,测定T4对生姜防御酶活性的影响。【结果】 4株枝孢瓶霉属菌株在基于ITS序列构建的系统发育进化树上形成3个相互独立的进化分枝,其中菌株LC3与已知种Cladophialophora immunda的模式菌株聚在一起;菌株HX2单独形成一个进化枝,为新发表的新种Cladophialophora guangxiense;菌株LJ1和MS2聚在一起形成另一个独立的进化枝,鉴定为疑似新种Cladophialophora sp. nov. 1。盆栽试验结果显示,T4菌液处理的生姜苗平均株高较灭菌水浸根对照(CK)处理极显著提高58.5%(P<0.01);接种病原菌100 d时对生姜青枯病的防效为51.5%,青枯病发病率较CK降低22.2%。大田试验结果显示,处理2的青枯病发病率和病情指数分别较CK降低25.0%和68.6%,分蘖数、株幅和根状块茎长度分别增加50.4%、12.8%和36.4%,生物学产量和经济学产量分别增加50.0%和55.6%。在病原胁迫下,与CK相比,T4处理的生姜地上茎的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性分别提高31.2%、25.1%、10.9%、7.1%、12.2%和32.1%。【结论】 枝孢瓶霉合成菌群T4对生姜青枯病具有良好的防病和治疗修复作用。枝孢瓶霉合成菌群T4可与杀菌剂配合使用,在生姜青枯病的生物防治方面具有良好的开发利用前景。
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- 高耐铅芽孢杆菌筛选及其对鸡毛菜吸收铅的阻控效应
- 梁雪莲, 陈伟, 张璐, 廖洁, 蒋文艳, 陆玮璠, 王海军, 王天顺,
- 【目的】 筛选高耐重金属、具有促进植物生长作用及高效阻控重金属向叶菜地上部转移的微生物,为生物修复重金属污染土壤提供优质的微生物资源。【方法】 以芽孢杆菌为供试菌株,通过选择性培养基筛选耐铅(Pb)菌株,采用稀释涂板法确定其最大耐Pb2+浓度;设置不同浓度Pb2+(25、50、100、200、400 mg/L)水溶液,利用原子吸收光谱法分析菌株对Pb的吸附能力;通过种子萌发试验,分析菌株对鸡毛菜的促生作用;采用不同浓度Pb2+(0.3、30 mg/L)溶液进行水培试验,研究菌株对鸡毛菜地上部吸收Pb的阻控作用。【结果】 在Pb2+浓度为1800 mg/L的LB固体培养基上,筛选得到1株能正常生长且产铁载体的枯草芽孢杆菌。该菌株在水溶液中自然p H、Pb2+初始浓度50 mg/L、湿菌体浓度16 g/L、温度30℃、转速150 r/min、吸附时间24 h的条件下,对Pb的吸附率最高达96.1%。种子萌发试验结果显示,在有无Pb胁迫下,枯草芽孢杆菌均可明显增加鸡毛菜种子的胚芽长和胚根长。水培试验结果表明,在较高Pb2+浓度(30 mg/L)下,与未接菌处理相比,接种枯草芽孢杆菌处理的鸡毛菜鲜重和干重分别极显著增加148.8%和125.0%(P<0.01);接种菌株处理(Pb2+浓度0.3、30 mg/L)使鸡毛菜地上部Pb含量较未接菌处理分别显著降低53.5%和38.9%(P<0.05,下同),Pb转移系数分别显著下降23.1%和20.5%。【结论】 筛选得到1株枯草芽孢杆菌,不仅对Pb有高耐性和高吸附率,还具有显著的植物促生功能和阻控Pb向鸡毛菜地上部转移的能力。
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- 川芎茎叶基质栽培毛木耳及其营养评价
- 李鑫, 叶雷, 黄钰, 张波, 杨学圳, 谭伟, 马世均, 张文平, 李小林, 张小平,
- 【目的】 研究川芎茎叶基质化栽培毛木耳的相关农艺性状,以及产出子实体中川芎所含活性成分和氨基酸的定量,为丰富新型栽培基质来源和挖掘子实体功能成分提供数据支持。【方法】 使用川芎茎叶粉部分替代传统栽培料(对照处理,CK-CX)中的木屑组分,设4个添加比例(8%、16%、24%、32%)处理,分别为CX-1、CX-2、CX-3和CX-4,对出耳单产、耳片性状等进行统计分析,利用超高效液相色谱法定量测定子实体中活性成分含量,同时测定子实体中氨基酸和常规营养成分含量,并采用主成分分析法评价各处理的毛木耳营养品质。【结果】 随着川芎茎叶粉添加比例的增加,菌丝长势逐渐变弱。与CK-CX相比,CX-1、CX-2和CX-3处理的前2潮干耳产量无显著变化(P>0.05,下同),CX-4处理则显著降低(P<0.05,下同)。添加川芎茎叶粉可明显增加毛木耳子实体中阿魏酸含量,以CX-3处理最高(0.0104 mg/g),较CK-CX显著提高20.9%;CX-4处理的藁本内酯含量显著增加,较CK-CX提高116.7%;各处理间子实体其他活性成分含量无显著差异。各处理毛木耳子实体均检测出17种氨基酸,氨基酸总量为4.139~5.404 g/100 g,其中,天门冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)含量相对较高。除蛋氨酸(Met)、半胱氨酸(Cys)和酪氨酸(Tyr)外,CX-3处理的其他氨基酸组分含量均显著高于CK-CX;各处理毛木耳必需氨基酸含量为1.515~1.880 g/100 g,CX-2、CX-3和CX-4处理显著高于CK-CX。主成分分析结果显示,各处理毛木耳氨基酸综合得分排序为CX-3>CX-2>CX-4>CK-CX>CX-1。各处理灰分、蛋白质和粗脂肪含量分别为1.967~2.167 g/100 g、5.535~6.260 g/100 g和0.110~0.240 g/100 g,均以CX-3处理最高,其中灰分和粗脂肪含量显著高于CK-CX。【结论】 添加适当比例川芎茎叶粉的基质可用于毛木耳栽培,不仅能保持毛木耳产量,还可提高子实体部分活性成分(阿魏酸、藁本内酯)和氨基酸营养成分含量,以24%添加比例的效果最佳。
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- 山柚子科树种研究进展
- 王文俊, 李莲芳, 侯海雄, 武程鹏, 丁兵, 李正银,
- 山柚子科(Opiliaceae)在我国分布有6属6种,分别是甜菜树(Yunnanopilia longistaminea)、台湾山柚(Cham-pereiamanillana)、山柑藤(Cansjerarheedei)、山柚子(Opiliaamentacea)、鳞尾木(Lepionurussylvestris)和尾球木(Urobotrya latisquama),但甜菜树的分类地位存在较大争议,有时被划分到南甜菜树属(Melientha)或台湾山柚属(Champereia)。文章通过综述山柚子科树种的形态学和分子系统发育学分类研究现状,发现甜菜树的花形态特征(杂性花,两性花无柄)与台湾山柚(杂性花,两性花具花柄)和南甜菜树(单性花)存在差异;分子系统发育学研究结果表明,我国山柚子科6属呈独立分支,结合形态特征差异,支持甜菜树独立划分为甜菜树属。通过分析山柚子科树种开发利用研究进展,发现该科树种的嫩茎叶富含蛋白质、维生素C、钾、钙、镁等营养成分,其多糖、黄酮类化合物和其他次生代谢物有抗氧化、降血糖、降血脂、降血压、保肝护肝、抗菌消炎等多种药用功效,是一类药食两用的森林蔬菜;甜菜树与台湾山柚的种子生物学特性差异较大,甜菜树种子脱水耐性低、不耐贮藏,而台湾山柚种子则相反。我国山柚子科树种的苗木培育研究处于起步阶段,该科树种苗木生长缓慢可能与其寄生特性有关。因此,今后需要进一步开展山柚子科树种的生物学特性、壮苗培育和集约化高效栽培技术研究,建立生物医药研发体系,促进资源开发利用和森林蔬菜产业发展。
