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赤霉素调控烟草木质部发育的细胞学研究

赤霉素调控烟草木质部发育的细胞学研究

作者：李哲馨北京林业大学

学位级别：硕士

木质部中的纤维素成分是造纸行业重要的原料来源,随着社会发展对木材与纸制品的需求的不断增长,以及木质部在植物生长发育和满足人类生活方面的重要作用,植物木质部形成与发育的调控机制也受到越来越多的关注。本研究利用转基因技术以... 详细信息

木质部中的纤维素成分是造纸行业重要的原料来源,随着社会发展对木材与纸制品的需求的不断增长,以及木质部在植物生长发育和满足人类生活方面的重要作用,植物木质部形成与发育的调控机制也受到越来越多的关注。本研究利用转基因技术以及外源施用激素处理的方法分别上调和抑制GA水平,对转基因植株35S::PtGA20ox、35S::PtGA2ox1、NtGA20ox RNAi株系以及经过不同激素处理的野生型植株茎部木质部进行了石蜡切片制片和显微观察,研究并讨论了GA在其中的调控作用。主要研究内容与结果如下：1.内源GA水平的改变使不同转基因植株表型产生了明显差异。从毛白杨的成熟叶片中提取了高质量的RNA,以cDNA为模板克隆了GA代谢中的2个关键酶基因PtGA20ox与PtGA2oxl,利用转基因技术获得35S组成型启动子启动的烟草转基因植株35S::PtGA20ox、35S::PtGA2ox1。测量这些转基因植株和野生型植株各生长指标后发现,提高内源GA水平明显促进了植株株高、地茎以及叶片等各部分的生长,降低内源GA水平则抑制植株各部分生长。2.转基因株系转入基因的表达量和活性GA水平均发生了显著变化。利用实时荧光定量PCR技术检测了PtGA20ox与PtGA2ox1基因的表达量,结果显示PtGA20ox、 PtGA2ox1基因分别在35S::PtGA20ox、35S::PtGA2ox1两个转基因株系的根、茎、叶内进行了过量表达;利用液质联用仪对转基因株系根、茎、叶中各类GA水平进行了检测,发现PtGA20ox过量表达的株系活性GA水平显著提高,而PtGA2ox1过量表达的株系活性GA水平则下调。***对木质部的形成与发育具有正调控作用。提高植株内源GA水平或对植株外源施用GA3在明显促进烟草节问的快速伸长的同时,还促使木质部的形成提前,木质部分化程度提高;降低内源GA水平或外源施用GA合成抑制剂PAC则会使木质部的发育延缓,表明GA在木质部形成与发育过程中起正向调控的作用。不同转基因株系中对GA抑制水平不同,其木质部分化程度具有明显差异,说明木质部发育具有依赖GA浓度的调控机制。此外,研究发现在野生型烟草植株的根部施用生长素IAA,对木质部发育也具有促进作用,而IAA的运输具有极性效应,说明IAA对木质部发育的正调控作用至少部分是通过促进GA的合成实现的。

关键词：赤霉素 PtGA20ox PtGA2ox1 木质部发育石蜡切片

不同铁效率玉米品种苗期适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异

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植物营养与肥料学报 2021年第3期27卷 500-510页

作者：任云刘静李哲馨李会合李强重庆经济植物生物技术重点实验室/重庆市特种植物协调创新中心/特色植物研究院园林与生命科学学院重庆文理学院重庆402160

[目的]石灰性土壤高pH和高重碳酸盐含量严重影响土壤中有效铁含量,导致作物缺铁黄化、减产,铁高效玉米品种的推广应用是实现石灰性土壤玉米高产稳产的重要途径。本研究探讨不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异,旨在... 详细信息

[目的]石灰性土壤高pH和高重碳酸盐含量严重影响土壤中有效铁含量,导致作物缺铁黄化、减产,铁高效玉米品种的推广应用是实现石灰性土壤玉米高产稳产的重要途径。本研究探讨不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异,旨在为铁高效玉米品种的推广应用提供科学依据。[方法]试验以铁高效玉米品种正红2号(ZH2)、正大619(ZD619)和铁低效玉米品种川单418(CD418)、先玉508(XY508)为材料,设置极低铁处理(Fe0,Fe浓度为0μmol/L)、低铁处理(Fe10,Fe浓度为10μmol/L)和正常供铁(Fe100,Fe浓度为100μmol/L)3个处理,通过砂培试验,研究不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系形态特征、干物质重、铁积累及铁吸收利用差异。[结果]低铁胁迫下,玉米幼苗的根干重、单株干重、铁积累量、根系相对铁吸收效率均显著降低,而根冠比与铁素生理效率均显著升高,且随胁迫程度的增加变幅加大;总根长、根表面积、根体积和根直径则表现出明显的品种差异,与正常铁处理(Fe100)相比,低铁处理下铁低效品种的总根长、根表面积和根体积显著降低,根直径显著增加,而铁高效品种的总根长和根表面积差异不显著,根体积显著增加,根直径在极低铁处理(Fe0)下显著降低,低铁处理(Fe10)下差异不显著;铁高效品种总根长、根表面积、根体积、根干重、单株干物重、铁积累量和根系铁吸收效率的降幅及根冠比的增幅均明显低于铁低效品种,而铁生理效率的增幅高于铁低效品种。相关性分析结果表明,玉米幼苗铁积累量与总根长、根表面积、根体积和根干重均呈显著正相关,而与根冠比呈负相关,其中与总根长(R^(2)=0.8546)和根表面积(R^(2)=0.8983)相关性最强。[结论]与铁低效玉米品种相比,铁高效玉米品种低铁胁迫下具有较优的总根长、根表面积及较高的根系铁吸收效率与铁生理效率,促进了其对铁的高效吸收与利用,提高了其对低铁环境的适应能力。

关键词：低铁胁迫玉米根系形态铁积累

玉米幼苗响应低铁胁迫的根系形态与干物质积累特征

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作物杂志 2020年第6期 69-79页

作者：任云刘静李哲馨李强重庆文理学院园林与生命科学学院(特色植物研究院) 重庆402160

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁(Fe)胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe(100μmol/L)和低Fe(10μmol/L)条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,... 详细信息

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁(Fe)胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe(100μmol/L)和低Fe(10μmol/L)条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,低Fe胁迫下,32个玉米品种的幼苗根系干重、地上部干重、单株干重、总根长、叶绿素含量、叶面积、根表面积、根体积、根长、株高、根尖数、可见叶、展叶、茎粗、单株Fe积累量、Fe吸收效率和叶片活性Fe含量均显著降低,根平均直径、根冠比和Fe生理效率显著增加,但品种间存在差异。通过低Fe效应值及2个Fe水平的聚类分析发现,同一Fe水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在品种差异,根据2个Fe水平综合表现筛选得到3个Fe高效品种正红2号、汉单999与荃玉9号和3个Fe低效品种川单455、川单189与成单30。低Fe胁迫下,Fe高效品种单株干物重、单株Fe积累量和Fe吸收效率的降幅与根冠比的增幅均低于Fe低效品种,而Fe生理效率的增幅高于Fe低效品种。综合分析表明,Fe高效品种对低Fe胁迫具有更强的适应性,且提高Fe生理效率是玉米幼苗适应低Fe胁迫的重要生理机制。

关键词：低Fe胁迫玉米根系形态干物质积累

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落叶松体细胞胚萌发能力研究

林业科学研究 2017年第6期30卷 999-1003页

作者：李哲馨李万峰韩素英齐力旺中国林业科学研究院林业研究所细胞生物学实验室北京100091 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091

[目的]研究落叶松体细胞胚萌发能力,为落叶松在应用方面规模化繁殖提供理论依据。[方法]以落叶松体胚性细胞系S287的成熟体细胞胚为材料,区分了落叶松体细胞胚的不同子叶形态;进行树脂切片及显微观察后,对其萌发能力进行了统计;并利用... 详细信息

[目的]研究落叶松体细胞胚萌发能力,为落叶松在应用方面规模化繁殖提供理论依据。[方法]以落叶松体胚性细胞系S287的成熟体细胞胚为材料,区分了落叶松体细胞胚的不同子叶形态;进行树脂切片及显微观察后,对其萌发能力进行了统计;并利用外源施用激素的方法研究了影响落叶松体胚再生成苗的重要因子。[结果]成熟的落叶松体细胞胚主要以四种形态存在,分别是正常子叶胚(NC≥4),裂生子叶胚(2

关键词：落叶松体细胞胚再生体系萌发率 IAA

不同世代生姜组培苗物质生产特性与产量形成差异

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浙江农业学报 2020年第4期32卷 661-670页

作者：任云李强李哲馨刘奕清唐建民重庆经济植物生物技术重点实验室重庆市特种植物协调创新中心重庆文理学院特色植物研究院重庆402160

为研究不同世代组培生姜物质积累与分配特性及其产量形成差异,以确定组培生姜在生产上的最佳推广世代。以组培生姜原原种(T1)、原种(T2)、生产种(T3)3个世代为试验材料,于2017-2018年进行了大田栽培试验。结果表明:T3和T2世代植株生长... 详细信息

为研究不同世代组培生姜物质积累与分配特性及其产量形成差异,以确定组培生姜在生产上的最佳推广世代。以组培生姜原原种(T1)、原种(T2)、生产种(T3)3个世代为试验材料,于2017-2018年进行了大田栽培试验。结果表明:T3和T2世代植株生长特性优于T1,表现为生育前期T3和T2株高、茎粗快速增加,地上部快速生长;进入根茎膨大期后,生姜株高和茎粗增长减缓,但分蘖快速发生,由于T3和T2的分蘖发生少,保证了根茎光合产物的供给,延长了快速生长期,显著提高了其物质积累,为高产奠定了物质基础。根茎膨大期后,T3和T2较低的茎、叶和根系物质分配比例,使光合产物向根茎转移促进了根茎的膨大,从而获得高产。因此,与原原种和原种相比,生姜组培生产种具有明显的产量优势,能够有效提高生姜生产的经济效益。综合考虑不同世代组培生姜产量和经济效益差异与种性退化规律,可以把组培生姜生产种(T3)作为生产上的最佳推广世代,既能充分发挥其产量潜力提高经济效益,又能有效控制病害的发生。

关键词：生姜世代组培物质积累与分配产量

生长素2,4-D对猕猴桃果实抗灰霉病的诱导作用

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经济林研究 2022年第3期40卷 228-235页

作者：杨帅张剑涛唐建民李哲馨重庆三峡学院生物与食品工程学院重庆万州404100 重庆文理学院园林与生命科学学院重庆永川402160 重庆文理学院特色植物研究院重庆永川402160

【目的】了解生长素诱导猕猴桃果实产生抗性的规律,为明确植物生长素诱导果实抗性的作用机制提供参考。【方法】使用不同种类生长素(IAA、IBA、NAA和2,4-D)处理猕猴桃果实,然后接种灰霉菌,并统计发病率和病斑面积,筛选具有最佳抗灰霉菌... 详细信息

【目的】了解生长素诱导猕猴桃果实产生抗性的规律,为明确植物生长素诱导果实抗性的作用机制提供参考。【方法】使用不同种类生长素(IAA、IBA、NAA和2,4-D)处理猕猴桃果实,然后接种灰霉菌,并统计发病率和病斑面积,筛选具有最佳抗灰霉菌侵染效果的生长素,并用其进行下一步试验。以不同浓度生长素处理不同时长的果实为材料,研究生长素诱导猕猴桃果实灰霉病抗性的作用规律;以生长素处理不同时长的果实为材料,分别采用愈创木酚法、紫外吸收法和氮蓝四唑(NBT)光化还原法检测POD、CAT和SOD的活性,研究生长素对猕猴桃果实防御酶活性的影响;以生长素处理不同时长的果实为材料,采用qRT-PCR技术检测抗病相关基因PR1、PR4和PAL的表达量,探索生长素对猕猴桃抗病相关基因表达的影响。【结果】IAA、IBA、NAA和2,4-D均可诱导猕猴桃果实对灰霉菌产生抗性,但同等条件下以2,4-D处理的果实发病率最低且病斑面积最小。采用不同浓度2,4-D对猕猴桃果实进行不同诱导时长处理,其中以50 mg/L 2,4-D处理12-36 h时可显著诱导猕猴桃果实产生抗性。2,4-D处理可显著增强POD、CAT和SOD等防御酶的活性,且3种酶的活性均在处理72 h时达到峰值。2,4-D处理可显著提高PR1、PR4和PAL的转录水平。【结论】适宜浓度的生长素2,4-D在一定条件下可诱导猕猴桃果实对灰霉病产生抗性,且该机制可能与POD、CAT和SOD等防御酶活性的增强以及PR1、PR4等抗性相关基因的表达相关。

关键词：猕猴桃灰霉菌生长素 2,4-D 抗性诱导

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AcTPR2基因诱导猕猴桃采后对灰霉病的抗性与木质素含量的关系

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农业生物技术学报 2023年第10期31卷 2048-2057页

作者：李哲馨任云李强决登伟唐建民宋洪元西南大学园艺园林学院/南方山地园艺学教育部重点实验室重庆文理学院园林与生命科学学院/特色植物研究院/重庆市特色植物产业协同创新中心/重庆市经济植物生物技术重点实验室

猕猴桃(Actinidia chinensis)是我国山区农民脱贫致富的支柱产业之一。由灰霉菌(Botrytis cinerea)引起的灰霉病极易造成猕猴桃采后腐败，严重制约着猕猴桃产业的发展。研究表明细胞壁的木质化是植物产生抗性的主要机制之一。本课题组... 详细信息

猕猴桃(Actinidia chinensis)是我国山区农民脱贫致富的支柱产业之一。由灰霉菌(Botrytis cinerea)引起的灰霉病极易造成猕猴桃采后腐败，严重制约着猕猴桃产业的发展。研究表明细胞壁的木质化是植物产生抗性的主要机制之一。本课题组前期采用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing, VIGS)技术获得了沉默表达TOPLESS/TOPLESS-RELATED (TPL/TPR)家族AcTPR2基因的猕猴桃果实。基于此，本研究以灭菌水处理的猕猴桃(WT)、转化未连接AcTPR2基因的空载体组(Tobacco rattle virus, TRV)以及成功实现AcTPR2基因下调表达的转基因组(AcTPR2-TRV)猕猴桃为实验材料，通过检测灰霉菌侵染前后猕猴桃的木质素含量及其合成途径关键酶基因的表达量，探究AcTPR2基因诱导猕猴桃果实对灰霉病的抗性与木质素含量的关系。结果显示，与对照组相比，灰霉菌侵染猕猴桃果实后24～48 h即检测到木质素含量显著增加(P<0.05)，说明木质素的积累在猕猴桃抵御灰霉菌侵染的前期就参与了抗病反应，猕猴桃木质素合成途径关键酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase, PAL)基因、肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase, C4H)基因、香豆酸-3-羟化酶(coumaric acid 3-hydroxylase,C3H)基因及肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase, CCR)基因的表达与木质素含量增加趋势相一致；AcTPR2-TRV2组猕猴桃木质素含量及相关基因的表达量在转化成功后24 h即较对照组显著增加(P<0.05)，表明在AcTPR2基因沉默后，猕猴桃果实更加迅速地激活了木质素合成信号通路，以加速合成木质素参与猕猴桃对灰霉病的抗性响应。因此，AcTPR2调控的猕猴桃果实细胞壁的木质化与猕猴桃灰霉病的抗性响应有关，是猕猴桃抗病反应的机制之一。研究结果从理论上丰富了猕猴桃的抗病调控机制，也为实践中猕猴桃的抗病分子育种提供重要的基因资源信息。

关键词：猕猴桃灰霉菌 AcTPR2 (TOPLESS/TOPLESS-RELATED 2) 木质素抗性

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生姜秸秆基多孔活性炭的研制及吸附性能研究

环境科学与技术 2022年第7期45卷 177-186页

作者：赵玉红张文林廖钦洪李哲馨李洪雷唐建民重庆三峡学院生物与食品工程学院重庆404120 重庆文理学院园林与生命科学学院(特色植物研究院) 重庆402168 重庆市铜梁区教育委员会重庆402560

文章以生姜秸秆为原料,采用氯化锌活化法制备生姜秸秆基多孔活性炭,优化材料最佳制备条件。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、氮气吸附物理分析仪、傅里叶红外光谱和拉曼光谱等表征手段对生姜秸秆基多孔活性炭形貌结构以及化学组成等... 详细信息

文章以生姜秸秆为原料,采用氯化锌活化法制备生姜秸秆基多孔活性炭,优化材料最佳制备条件。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、氮气吸附物理分析仪、傅里叶红外光谱和拉曼光谱等表征手段对生姜秸秆基多孔活性炭形貌结构以及化学组成等进行分析,并考察溶液pH值、吸附时间、温度和初始浓度对其吸附亚甲基蓝(MB)染料的影响。结果表明:生姜秸秆基多孔活性炭最佳制备条件为氯化锌与生姜秸秆质量比2∶1、活化温度500℃、活化时间1 h。制备活性炭具有大量的孔径结构和丰富的表面基团,对MB吸附效果明显,吸附量最高可达565.0 mg/g。溶液pH、初始浓度、吸附时间和温度对活性炭吸附性能有一定影响,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。该研究制备的生姜秸秆基多孔活性炭材料结构和吸附性能优良,可作为优质吸附剂应用于污水处理领域,同时为生姜秸秆的资源化利用提供新途径。

关键词：生姜秸秆氯化锌活化法多孔活性炭吸附性能

重庆市不同区县‘红阳’猕猴桃果实品质综合评价

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经济林研究 2021年第1期39卷 17-23页

作者：廖钦洪张文林兰建彬李哲馨唐建民彭文平重庆文理学院园林与生命科学学院重庆永川402160 重庆市铜梁区科学技术局重庆铜梁402560 重庆三磊田甜农业开发有限公司重庆黔江409000

【目的】对‘红阳’猕猴桃果实品质特征进行综合评价,为后期重庆市‘红阳’猕猴桃的种植布局及其果实品质的提升提供理论依据。【方法】以重庆市12个区县的‘红阳’猕猴桃果实为材料,测定分析单果质量、果形指数、可溶性固形物含量、可... 详细信息

【目的】对‘红阳’猕猴桃果实品质特征进行综合评价,为后期重庆市‘红阳’猕猴桃的种植布局及其果实品质的提升提供理论依据。【方法】以重庆市12个区县的‘红阳’猕猴桃果实为材料,测定分析单果质量、果形指数、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、维生素C含量、干物质含量、固酸比、糖酸比9个重要品质指标;采用主成分分析法对该市不同区县‘红阳’猕猴桃的果实品质进行综合评价。【结果】猕猴桃各品质指标的测定数据经隶属函数标准化处理后,降低了评价数据的冗余度,再经主成分分析,提取得到3个主成分,其累积方差贡献率为80.692%,可以代替原有的9个品质指标;第1主成分包含了果实果形和酸度方面的信息,第2主成分包含了果实质量和甜度方面的信息,第3主成分包含了果实风味和营养方面的信息。12个区县所产‘红阳’猕猴桃果实品质的综合评价结果为:黔江区、奉节县、酉阳县、彭水县所产果实品质均优良,武隆区、万盛区、南川区所产果实品质均为中等,城口县、万州区、永川区、开州区、江津区所产果实品质均较差。【结论】黔江区是重庆市最适宜种植‘红阳’猕猴桃的区县,该区所产果实风味好、口感佳、品质优,建议发展壮大种植规模,形成特色优势产业。

关键词： ‘红阳’猕猴桃果实品质主成分分析综合评价重庆市