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LA百合杂交系特征性花香释放规律及关键基因研究

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LA百合杂交系特征性花香释放规律及关键基因研究

作者：章毅颖北京林业大学

学位级别：硕士

花香是百合（Lilium spp.）重要的观赏性状之一,LA杂种系百合集合了麝香百合（Longiflorum hybrids）和亚洲百合（Asiatic hybrids）的生长特征,具有强健的植株和清新的芬芳。我们结合使用顶空固相微萃取（HS-SPME）气相色谱-质谱（GC-M... 详细信息

花香是百合（Lilium spp.）重要的观赏性状之一,LA杂种系百合集合了麝香百合（Longiflorum hybrids）和亚洲百合（Asiatic hybrids）的生长特征,具有强健的植株和清新的芬芳。我们结合使用顶空固相微萃取（HS-SPME）气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术和实时荧光定量技术,来了解LA杂种系百合花香释放代谢途径的生物化学规律和遗传特征。收集4个杂交系（LA系百合、麝香百合、亚洲百合、OT系百合）5个品种以分析挥发物释放。这五个品种花香分为3个级别:无香味,淡香味和强香味。同时利用同源克隆的方法,在LA百合中克隆得到甲羟戊酸合成途径（MVA）上的3个基因。主要结果如下:1、在5个不同杂交系且香味程度不同的百合品种中,花香成分释放存在显著差异,萜烯类化合物的释放规律与香气程度基本一致。对LA品种’爱神’不同开花时期、不同花器官进行花香成分分析得出:随着开花进程,初开期花香释放达到顶峰,随后逐渐降低;在花器官中,花瓣的香味释放量最大;其中,萜烯类化合物含量占总释放量的35%,主要有:β-（Z）-罗勒烯、石竹烯等。2、不同杂交系百合MVA途径合成酶基因（HMGR,MVD,FPPS,TPS）的表达模式不同;基因的表达量影响最终产物的生成。在LA品种’爱神’开花进程中,TPS基因的变化趋势与其萜烯类化合物释放规律相似,表明该基因可能是控制萜烯类化合物挥发量的关键基因。3、从LA百合’爱神’中克隆得到甲羟戊酸途径上的单萜合酶基因并命名为LlaTPS基因。该基因cDNA全长为1799 bp,具开放阅读框1764 bp,共编码587个氨基酸;将基因氨基酸序列进行对比和系统进化树分析,得出LlaTPS包含单萜合酶的结构功能域,与同属百合亲缘关系最近,属于TPSb亚家族。4、从LA百合’爱神’中克隆得到甲羟戊酸途径上合成倍半萜前提物质FPP的关键基因——法尼基焦磷酸合酶基因,并命名为LlaFPPS基因。该基因cDNA全长为1072 bp,开放阅读框1056 bp,共编码351个氨基酸;系统进化树分析,得出LlaFPPS基因编码蛋白与单子叶植物FPPS蛋白亲缘关系较近,与豆科植物亲缘关系较远。5、从LA百合’爱神’中克隆得到甲羟戊酸途径上焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶（MVD）基因,并命名为LlaMVD基因,GenBank登录号为KX034060。该基因cDNA全长为1439 bp,开放阅读框1275 bp,共编码424个氨基酸;系统进化树分析,结果表明,百合MVD与油棕亲缘关系较近,与枣、桑、双子叶植物不在一个分支,亲缘关系较远。本实验对百合特征性花香生物合成途径中的3个基因进行克隆分析,并探索特征性花香基因在LA杂种系百合植株上的时空表达,初步解释LA杂种系百合相关花香成分释放规律,从而为进一步探究LA杂种系百合成香的分子调节机制提供理论依据。

关键词： LA百合花香 TPS FPPS MVD

LA杂交系百合特征花香释放规律及关键基因研究

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园艺学报 2018年第4期45卷 702-716页

作者：章毅颖李雯琪吕英民北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心北京100083

使用顶空固相微萃取(HS–SPME)—气相色谱—质谱(GC–MS)联用技术和实时荧光定量技术,分析LA杂交系百合(Lilium longiflorum×Asiatic hybrids)花香释放代谢途径的生物化学规律和遗传特征。对比LA系百合、麝香百合(Longiflorum hybrids... 详细信息

使用顶空固相微萃取(HS–SPME)—气相色谱—质谱(GC–MS)联用技术和实时荧光定量技术,分析LA杂交系百合(Lilium longiflorum×Asiatic hybrids)花香释放代谢途径的生物化学规律和遗传特征。对比LA系百合、麝香百合(Longiflorum hybrids)、亚洲百合(Asiatic hybrids)、OT系百合(Oriential hybrids×Trumpet hybrids)4个杂交系的5个品种挥发物释放差异;利用同源克隆从LA百合中克隆得到3个甲羟戊酸合成途径(MVA)中的关键基因。结果表明:5个百合品种花香成分释放存在显著差异,萜烯类化合物的释放规律与香气程度基本一致。LA百合‘爱神’在初开期花香释放达到顶峰,随后逐渐降低;花瓣的香味释放量最大。不同杂交系百合MVA途径合成酶基因(HMGR、MVD、FPS、TPS)的表达模式不同,关键基因的表达量影响最终产物的生成。在LA百合‘爱神’中克隆得到Lla TPS,在开花进程中,Lla TPS表达趋势与萜烯类化合物释放规律相似,表明其是控制萜烯类化合物挥发量的关键基因。Lla TPS c DNA全长1 799 bp,具开放阅读框1 764 bp,共编码587个氨基酸。系统进化树分析得出Lla TPS与同属百合‘Siberia’亲缘关系最近,属于TPSb亚家族。克隆得到合成倍半萜前提物质FPP的关键基因——法尼基焦磷酸合酶基因Lla FPPS,c DNA全长1 072 bp,开放阅读框1 056 bp,共编码351个氨基酸;其编码蛋白与单子叶植物FPPS蛋白亲缘关系较近。克隆得到焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MVD)基因Lla MVD(KX034060),c DNA全长1 439 bp,开放阅读框1 275 bp,共编码424个氨基酸;百合MVD与油棕(Elaeis guineensis)、短花药野生稻(Oryza brachyantha)等单子叶植物亲缘关系较近。

关键词：百合花香 TPS FPPS MVD

异源表达莲脱水素基因NnRab18增强拟南芥胁迫耐受能力

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植物生理学报 2023年第10期59卷 1909-1922页

作者：刘涛盛江源陈海荣章毅颖张荻上海交通大学设计学院风景园林系上海200240 上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所上海201403

莲(Nelumbo nucifera)的种胚具有寿命长、抗逆性强的生理特征。本研究用莲种胚脱水过程中特异性富集的脱水素基因Nn Rab18遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),探究其响应逆境胁迫的抗氧化功能。NnRab18基因全长972 bp,cDNA全长835 bp... 详细信息

莲(Nelumbo nucifera)的种胚具有寿命长、抗逆性强的生理特征。本研究用莲种胚脱水过程中特异性富集的脱水素基因Nn Rab18遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),探究其响应逆境胁迫的抗氧化功能。NnRab18基因全长972 bp,cDNA全长835 bp,包含444 bp编码序列,编码147个氨基酸残基;NnRab18蛋白属于LEA家族YSK_(2)型脱水素。干旱、低温、渗透或高盐等单一逆境胁迫下,NnRab18转基因拟南芥的生长状态明显优于野生型,其根长提高27%~48%,莲座面积提升8%~33%,鲜重增加27%~92%。与野生型相比,胁迫下4种NnRab18转基因拟南芥的电解质渗漏率显著降低11%~38%;低温与渗透胁迫下膜脂过氧化程度显著下降19%~42%;干旱与低温胁迫下过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性均显著提高,在干旱胁迫下提升可达2.9~6倍;渗透胁迫下抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别显著提高9%与35%;在渗透与高盐胁迫下过氧化氢(H_(2)O_(2))含量分别降低32%与79%,羟自由基(·OH)抑制能力分别提高21%与49%。相关性分析显示转基因拟南芥体内POD、GSH等抗氧化物质在降低膜脂过氧化程度、清除H2O2等方面可能具有重要作用。上述结果表明,胁迫下脱水素NnRab18可有效维持质膜完整性,提高清除活性氧组分的能力,从而提升拟南芥的胁迫耐受能力。

关键词：莲脱水素逆境胁迫抗逆生理蛋白功能

玉簪属品种DUS测试中数量性状的测定方法探索

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植物遗传资源学报 2020年第2期21卷 347-358页

作者：邓姗陈海荣任丽章毅颖褚云霞上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所上海201403 农业农村部植物新品种测试(上海)分中心上海201415 上海市设施园艺技术重点实验室上海201403

利用74份玉簪品种对19个数量性状进行筛选和分级研究,并对不同性状的测量时期和部位进行了探讨。结果表明:叶柄宽度的测试方式采取自然状态下直接测量,花序梗长度测量从基部到第1花苞片着生处的长度,苞片性状全部观测第1花苞片,花相关... 详细信息

利用74份玉簪品种对19个数量性状进行筛选和分级研究,并对不同性状的测量时期和部位进行了探讨。结果表明:叶柄宽度的测试方式采取自然状态下直接测量,花序梗长度测量从基部到第1花苞片着生处的长度,苞片性状全部观测第1花苞片,花相关性状以1~3花中的完全开放花为观测对象;所有候选性状均符合DUS测试指南性状选用的条件,可分为3~9个连续的分级;植株、叶片的观测可改在开花期观测,花序相关性状则在末花期观测。

关键词：玉簪属数量性状测量方法分级 DUS

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蝴蝶兰属观赏价值的评价

分子植物育种 2023年

作者：邓姗章毅颖任丽李寿国黄静艳陈海荣褚云霞上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所农业农村部植物新品种测试(上海)分中心

蝴蝶兰(Phalaenopsis aphrodite Rchb. f.)作为国际上最为流行的盆花之一，因其优美的花型，较高的观赏价值，在国际上广受欢迎，但是目前尚未建立完善的蝴蝶兰评价标准。本研究利用层次分析法对242份蝴蝶兰品种进行观测，以蝴蝶兰测试... 详细信息

蝴蝶兰(Phalaenopsis aphrodite Rchb. f.)作为国际上最为流行的盆花之一，因其优美的花型，较高的观赏价值，在国际上广受欢迎，但是目前尚未建立完善的蝴蝶兰评价标准。本研究利用层次分析法对242份蝴蝶兰品种进行观测，以蝴蝶兰测试指南为技术标准，选择其中25个性状作为评价因子。实验结果表明：花主色的权重最大，为0.182 4，其次是花数量，为0.105 3，说明这两个性状对蝴蝶兰的观赏性评价影响很大。花瓣颜色分布类型、花序长度、花序数量、花大小、花瓣性状、植株大小等性状的权重均大于0.05，表明对蝴蝶兰的观赏性也有较大影响。得分最低的为唇瓣大小，仅为0.003 4。242个品种分值分布在3.280 5～6.388 7之间。得分6份以上的Ⅰ类品种有12个，综合得分在5～6份的有75个品种，4～5分的有137个品种，低于4分的有18个品种。

关键词：蝴蝶兰属层次分析法观赏价值

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中国草本花卉DUS测试现状

中国农业大学学报 2020年第2期25卷 34-43页

作者：褚云霞邓姗陈海荣任丽章毅颖赵洪上海市农业科学院农产品质量安全与检测技术研究所上海201403 农业农村部植物新品种测试(上海)分中心上海201415 上海市设施园艺技术重点实验室上海201403

为促进新品种权审查提速,尽早实现"快保护",基于DUS测试实践及来源于农业农村部的数据分析,对我国草本花卉DUS测试现状进行总结。草本花卉的新品种权审批由农业农村部植物新品种保护办公室负责,农业系统具有相对完善的测试机构,拥有一... 详细信息

为促进新品种权审查提速,尽早实现"快保护",基于DUS测试实践及来源于农业农村部的数据分析,对我国草本花卉DUS测试现状进行总结。草本花卉的新品种权审批由农业农村部植物新品种保护办公室负责,农业系统具有相对完善的测试机构,拥有一支高素质的测试队伍,采用的是官方测试为主,现场考察为辅的实质审查方式。根据我国草本花卉DUS测试机构、测试指南、品种权申请与授权情况和DUS测试基本情况,归纳DUS测试中的常见问题,并提出提高DUS测试质量的建议。面对我国的丰富花卉资源保护重任,草本花卉DUS测试任重而道远。

关键词：草本花卉 DUS测试现状

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莲种胚在温度胁迫下的逆境生理研究

广西植物 2022年第12期42卷 2128-2137页

作者：王公达褚云霞徐政张荻章毅颖上海交通大学设计学院上海200240 上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所上海201403

为明确莲种胚对不同温度胁迫的耐受能力,探索莲种胚细胞在逆境胁迫下的生理响应规律,该研究以成熟莲子为材料,从形态学、抗性生理和抗氧化相关基因表达定量3个层面进行了研究。结果表明:(1)莲子对于高温与超低温具有较好的胁迫耐受能力,... 详细信息

为明确莲种胚对不同温度胁迫的耐受能力,探索莲种胚细胞在逆境胁迫下的生理响应规律,该研究以成熟莲子为材料,从形态学、抗性生理和抗氧化相关基因表达定量3个层面进行了研究。结果表明:(1)莲子对于高温与超低温具有较好的胁迫耐受能力,经70℃高温与-196℃超低温处理后,其发芽率和种芽长相比对照组无显著变化;80℃及以上的高温处理会使莲种胚吸水萌发迟缓,发芽率降低50%及以上,种芽萌发变慢。(2)高温处理后,莲种胚细胞中抗氧化酶活性随吸水萌发过程呈上升趋势,非酶促抗氧化剂含量下降,细胞膜脂过氧化程度逐渐减轻,质膜完整性有所恢复。(3)高温处理下,莲种胚氧化应激相关基因(DHN Rab18、Cu/Zn SOD、Mn SOD、POD41、POD73、CAT1、GR、APX)积极参与胁迫响应,出现不同程度的上调表达,100℃处理组中DHN Rab18、Cu/Zn SOD、POD41、GR与APX上调表达幅度较大。综上结果认为,莲种胚具有良好的高温与低温胁迫耐受性,在不同温度胁迫下抗氧化系统与抗逆保护类蛋白对维持莲种胚的细胞活力可能发挥重要保护作用。

关键词：莲种胚高温形态指标逆境生理基因定量

辣椒AP2/ERF基因CaERF86的克隆与表达分析

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分子植物育种 2022年

作者：张余章毅颖任丽邓姗赵洪卢林烨叶惠澜褚云霞陈海荣上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所农业农村部植物新品种测试(上海)分中心上海市农业科学院园艺研究所上海市设施园艺技术重点实验室福建农林大学园艺学院

辣椒是中国种植面积最为广泛的蔬菜作物，同时也是农业经济的重要支柱。然而生长发育过程中易遭受水淹、高温、盐碱等逆境因子的胁迫。AP2/ERF转录因子家族为植物所特有，广泛参与植物生长发育以及应答逆境胁迫等过程。为了探究辣椒AP2/...

辣椒是中国种植面积最为广泛的蔬菜作物，同时也是农业经济的重要支柱。然而生长发育过程中易遭受水淹、高温、盐碱等逆境因子的胁迫。AP2/ERF转录因子家族为植物所特有，广泛参与植物生长发育以及应答逆境胁迫等过程。为了探究辣椒AP2/ERF基因对应答逆境方面的影响，本研究以辣椒品种‘遵辣一号’为材料，克隆得到了一个AP2/ERF家族基因CaERF86。结果显示，CaERF86基因含有1 095个碱基，编码364个氨基酸。多序列比对以及系统进化树显示，CaERF86含有1个AP2保守结构域，与烟草和番茄高度同源。此外，CaERF86启动子区含有多个与逆境应答相关的顺式作用元件。实时荧光定量分析表明，茉莉酸(jasmonic acid， JA)和聚乙二醇(polyethylene glycol， PEG)处理下CaERF86基因呈上调表达趋势，盐、高温胁迫抑制了基因表达；酵母中转录激活活性显示CaERF86具有转录自激活活性。综合以上结果表明，CaERF86基因可能在辣椒应答非生物胁迫过程中发挥重要作用。本研究为进一步研究CaERF86基因的生物学功能提供一定的参考。

关键词：

基于DUS测试指南的茄子种质资源多样性分析

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分子植物育种 2020年第19期18卷 6518-6529页

作者：邓姗任丽章毅颖赵洪陈海荣褚云霞上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所上海201403 农业农村部植物新品种测试(上海)分中心上海201415 上海市农业科学院上海市设施园艺技术重点实验室上海201403

本研究以茄子的中国测试指南为参考,通过种植实验,研究了不同来源的89份茄子种质资源的多样性。与此同时对中国茄子测试指南的优化问题进行分析,并讨论了市场上普遍存在的同名异种的情况,为茄子育种的方向和目标提供了参考。本研究表明:... 详细信息

本研究以茄子的中国测试指南为参考,通过种植实验,研究了不同来源的89份茄子种质资源的多样性。与此同时对中国茄子测试指南的优化问题进行分析,并讨论了市场上普遍存在的同名异种的情况,为茄子育种的方向和目标提供了参考。本研究表明:5个数量性状的变异系数小于20%,且性状‘植株∶高度’和‘主茎∶长度’极显著正相关;‘果实∶纵径’与‘果实∶横径’极显著负相关、与果形指数极显著正相关,此结果支持将‘果实∶纵径’作为分组性状;质量性状和假质量性状的分析表明收集到的材料能很好地分布在各个表达代码;聚类分析研究中,将测试材料分为3组,第一组的主要特征为果皮紫色,第二组的主要特征为主茎颜色为绿色或者浅绿色,其余的为第三组。

关键词：茄子(Solanum melongena L.) DUS测试指南种质资源