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单叶蔷薇基因组SSR标记开发与应用

中南林业科技大学学报 2024年 186-196页

作者：张雪云张晓龙李娜孔青洋于超潘会堂张启翔罗乐北京林业大学花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京林业大学国家花卉工程技术研究中心北京林业大学城乡生态环境北京实验室北京林业大学园林环境教育部工程研究中心北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京林业大学园林学院

【目的】单叶蔷薇是蔷薇属唯一的单叶物种，目前已被列为国家二级濒危保护植物，开发高效的分子标记可以为单叶蔷薇居群遗传多样性分析、克隆生长格局等研究提供重要的数据支撑，为其居群遗传资源的保育提供理论指导。【方法】利用Krait... 详细信息

【目的】单叶蔷薇是蔷薇属唯一的单叶物种，目前已被列为国家二级濒危保护植物，开发高效的分子标记可以为单叶蔷薇居群遗传多样性分析、克隆生长格局等研究提供重要的数据支撑，为其居群遗传资源的保育提供理论指导。【方法】利用Krait v1.3软件对单叶蔷薇全基因组序列中1～6核苷酸重复的SSR位点进行搜索并分析其序列特征，进而采用Primer Premier3.0软件设计引物。选取16个单叶蔷薇样本通过琼脂糖凝胶电泳和毛细管电泳检验引物的有效性和多态性。最后用POPGENE32软件和PowerMarker3.25软件对高多态性引物扩增产物数据进行遗传参数分析，利用软件NTSYS-pc2.10对16个单叶蔷薇样本进行聚类分析。【结果】单叶蔷薇基因组序列上共识别出142 083个SSR位点，其中二核苷酸重复类型数目最多，占比46.95%。单核苷酸至六核苷酸重复型中占比最高的基序类型分别为A/T、AT/AT、AAG/CTT、AAAT/ATTT、AAAAT/ATTTT和AAAAAG/CTTTTT，充分表明A/T为优势碱基。单叶蔷薇基因组SSR序列长度变化范围为12～1 026 bp，不同的核苷酸重复类型均呈现长度越长数量越少的规律，区间长度为10～15 bp的SSR位点数量最多，占比47.42%。合成的140对引物中112对可以获得清晰的目的条带，引物有效率为80%；最后筛选出多态性高、稳定性好的14对引物在16份单叶蔷薇样本中检测到等位基因58个，PIC值在0.314 3～0.675 9之间，等位基因数（Na）、有效等位基因数（Ne）、Shannon信息指数（I）及PIC值平均分别为4.142 9、2.576 9、1.080 8和0.529 2。Pearson相关分析结果表明所筛选引物的PIC值与SSR长度间并无显著相关性。通过聚类分析发现，筛选出的14对引物能够将基于不同居群的单叶蔷薇进行较好地区分，遗传相似系数在0.45～0.86之间。【结论】利用单叶蔷薇全基因组大规模开发的SSR标记数量丰富且类型多样，筛选出的高多态性SSR位点将为后续单叶蔷薇居群遗传多样性研究发挥重要作用。

关键词：单叶蔷薇 SSR 标记开发多态性

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新疆单叶蔷薇居群表型变异及多样性研究

北京林业大学学报 2024年第2期46卷 51-61页

作者：刘学森李娜张雪云肖丽江律罗乐于超张启翔北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083

【目的】单叶蔷薇为蔷薇属唯一的单叶物种,是月季育种中的重要材料,在我国主要分布于新疆北部地区,但由于人为的破坏和环境的改变导致其面临濒危灭绝的风险。本研究通过分析单叶蔷薇表型多样性,探究其表型变异规律,旨在为更好地保护和... 详细信息

【目的】单叶蔷薇为蔷薇属唯一的单叶物种,是月季育种中的重要材料,在我国主要分布于新疆北部地区,但由于人为的破坏和环境的改变导致其面临濒危灭绝的风险。本研究通过分析单叶蔷薇表型多样性,探究其表型变异规律,旨在为更好地保护和利用单叶蔷薇种质资源提供理论指导。【方法】本研究以9个单叶蔷薇天然居群中270个单株为研究材料,对其19个表型性状数据进行收集,利用巢式方差分析、皮尔逊相关性分析、主成分分析和聚类分析方法,探究其表型变异规律与多样性水平。【结果】(1)9个单叶蔷薇天然居群表型多样性水平较高,19个表型性状的变异系数和香农多样性指数均值分别为15.90%和2.031;9个居群的表型变异系数在10.32%(P4)~13.19%(P8),表现出中等程度的变异,香农多样性指数在1.274(P5)~1.825(P8)之间,其中P8居群呈现出较高的多样性水平。(2)19个表型性状在居群间和居群内均存在极显著性差异(P单叶蔷薇花径与叶面积、花瓣面积与花斑百分比等部分性状间存在显著相关性。(4)主成分分析共提炼出5个主成分,累计贡献率为80.463%,贡献率最大的2个主成分主要解释花与叶的性状。(5)聚类分析可将单叶蔷薇9个居群分为2类,第1类为大花类,包括P6、P7、P8;第2类为小花类,包括P1、P2、P3、P4、P5、P9。【结论】新疆单叶蔷薇具有较高的表型多样性和变异水平,且变异的来源主要集中在居群内。

关键词：单叶蔷薇居群表型变异表型多样性

不同潜水埋深对单叶蔷薇实生苗根系生长与构型的影响

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中国野生植物资源 2024年第4期43卷 45-52页

作者：张爱敏张晓龙江律肖丽罗乐于超张启翔北京林业大学园林学院北京100083 花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083 国家花卉工程技术研究中心北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 园林环境教育部工程研究中心北京100083 林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

目的:为了解单叶蔷薇干旱适应策略并为原生境植被修复提供科学依据。方法:以一年生单叶蔷薇实生苗为研究对象,设置30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)和70 cm(D70)5组潜水埋深梯度,利用根系扫描等方法分析其对蔷薇实生苗... 详细信息

目的:为了解单叶蔷薇干旱适应策略并为原生境植被修复提供科学依据。方法:以一年生单叶蔷薇实生苗为研究对象,设置30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)和70 cm(D70)5组潜水埋深梯度,利用根系扫描等方法分析其对蔷薇实生苗根系生长和构型的影响。结果:潜水埋深对内部连接总数(a)、外部连接总数(v_(0))、连接总数之和(Pe)、平均拓扑长度(b)和修正拓扑参数q_(a)、q_(b)有显著影响(P0.05),q_(a)(0.33~0.73)、q_(b)(0.23~0.88)变化范围较大。整个试验过程根系始终维持50°~60°的低分支角度,但当地下水极端匮乏时(如D70组和对照组CK),根系分支角度有增大趋势。随着干旱胁迫加强,单叶蔷薇实生苗根系的生物量增长速度大于地上生物量增长速度;在D60组、D70组和CK组,根系积累相同生物量,v_(0)的增加速度大于a的增加速度;各组根系分支数增长速度始终小于根系连接数,随干旱程度加深差异呈缩小趋势,以上说明适度的干旱可促进根系分支。结论:单叶蔷薇实生苗根系构型及时响应环境水分变化,适应性极强。

关键词：单叶蔷薇根系构型拓扑参数潜水埋深抗旱

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以单叶蔷薇为母本的远缘杂交初探

现代园艺 2024年第7期47卷 69-70,158页

作者：吕佩锋唐雨薇郑玲娜刘学森邓童于超罗乐花卉种质资源创新与分子育种北京市重点实验室/国家花卉工程技术研究中心/城乡生态环境北京实验室/园林环境教育部工程研究中心/林木花卉遗传育种教育部重点实验室/北京林业大学园林学院北京海淀100083

单叶蔷薇因其带花斑、单叶、无托叶等独特性状以及较强的抗性,在月季育种中潜力巨大。但目前历史上人为直接利用单叶蔷薇为亲本杂交获得可育品种的成功案例仅英国的‘Tigris’一例。本研究以单叶蔷薇为母本开展远缘杂交,结果表明,其分... 详细信息

单叶蔷薇因其带花斑、单叶、无托叶等独特性状以及较强的抗性,在月季育种中潜力巨大。但目前历史上人为直接利用单叶蔷薇为亲本杂交获得可育品种的成功案例仅英国的‘Tigris’一例。本研究以单叶蔷薇为母本开展远缘杂交,结果表明,其分别与绢毛蔷薇、报春刺玫、密刺蔷薇、悬钩子蔷薇杂交的结实率较高并能播种出苗,目前获得一年生子代56株,大部分长势良好。证明了利用单叶蔷薇进行远缘杂交具有较强的可行性,对拓宽单叶蔷薇作为优良基因在现代月季育种中的应用具有重要参考意义。

关键词：蔷薇属单叶蔷薇远缘杂交杂交后代

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单叶蔷薇幼苗根系对不同潜水埋深的适应机制

生态学报 2022年第15期42卷 6137-6149页

作者：张晓龙邓童刘学森郑玲娜于超罗乐北京林业大学园林学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083 教育部园林环境工程研究中心北京100083 林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 国家花卉工程技术研究中心北京100083

地下水是影响西北地区植被分布、生长和群落演替的重要因子,通过人工装置模拟30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)、70 cm(D70)5个潜水梯度,从生长发育、根系形态、拓扑结构与分形维数以及表型可塑性四个方面来分析不同潜... 详细信息

地下水是影响西北地区植被分布、生长和群落演替的重要因子,通过人工装置模拟30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)、70 cm(D70)5个潜水梯度,从生长发育、根系形态、拓扑结构与分形维数以及表型可塑性四个方面来分析不同潜水埋深对单叶蔷薇幼苗的影响,力求揭示单叶蔷薇幼苗对不同水分环境的适应性策略,这将对今后开展单叶蔷薇植被恢复和保育工作具有重要价值。研究结果表明:(1)单叶蔷薇幼苗可通过增加扎根深度、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质和根系干物质来应对不同潜水埋深带来的干旱胁迫,D50、D60、D70和CK处理下的幼苗还可以通过提高根冠比来适应更长久的干旱环境。(2)不同潜水埋深处理下,单叶蔷薇幼苗根系的拓扑指数基本保持在0.8—0.9之间,说明该根系属于典型的人字形分支模式,受环境影响较小。其中,短而细的密集细根(0—2 mm)构成了单叶蔷薇幼苗根系的主体。从资源分配的角度来看,该种拓扑结构相对简单、内部竞争较小、碳消耗少,有利于根系扩大土壤资源获取效率,从而保障植株生长发育的物质供需平衡,这是单叶蔷薇对环境胁迫的适应性策略。(3)适度的干旱,如50—70 cm的潜水埋深,可以促进单叶蔷薇幼苗扎根深度;而在较浅的潜水埋深(30—40 cm)环境中,单叶蔷薇幼苗能快速解除干旱,转向地上器官的生长发育,同时它通过降低垂直根系长度、增加分支和根尖数量来获取更多氧气和适应水分充足的新环境,到第75天时生长旺盛,在株高、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质、根系干物质、根组织密度和分形维数10个指标上与CK组具有显著差异,说明单叶蔷薇幼苗对水分充足和严重干旱的极端环境均有较好的适应能力,表型可塑性强。

关键词：单叶蔷薇潜水埋深根系构型特征适应性表型可塑性

单叶蔷薇远缘杂交中花粉管生长的荧光显微观察

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东北农业大学学报 2022年第10期53卷 18-26页

作者：欧哲杨宇冯策婷江律张宇静庄玥莹罗乐于超花卉种质资源创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室园林环境教育部工程研究中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学园林学院北京100083

单叶蔷薇(Rosa persica)具花斑,抗性优良,利用远缘杂交可将其优良特性引入现代月季,培育月季新优品种。为了解蔷薇属各组植物与单叶蔷薇杂交亲和性,提高杂交育种工作效率,以单叶蔷薇与蔷薇属5组植物混合花粉开展远缘杂交试验,同时利用... 详细信息

单叶蔷薇(Rosa persica)具花斑,抗性优良,利用远缘杂交可将其优良特性引入现代月季,培育月季新优品种。为了解蔷薇属各组植物与单叶蔷薇杂交亲和性,提高杂交育种工作效率,以单叶蔷薇与蔷薇属5组植物混合花粉开展远缘杂交试验,同时利用荧光显微镜观察比较花粉授粉后0~48 h,各组柱头萌发情况及花粉管生长动态。杂交结果显示,5组植物与单叶蔷薇杂交均产生后代,坐果率从高到低依次为芹叶组、桂味组、四倍体野生蔷薇组、合柱组、月季组;荧光观察表明,5组花粉均能在单叶蔷薇柱头附着并萌发,但各组花粉萌发情况不一致:授粉后2.5~10 h,花粉在柱头表面萌发,10~24 h花粉管快速生长,34~48 h花粉管到达花柱基部进入子房,芹叶组、桂味组花粉萌发数量与花粉管形成数量显著多于月季组,且萌发速度快于月季组。不同亲本花粉在单叶蔷薇柱头上萌发数量、花粉管伸长速度、数量及胼胝质产生情况与最终杂交坐果率存在对应关系,反映其与单叶蔷薇杂交不亲和原因。研究为高效利用单叶蔷薇培育现代月季新品种提供理论基础。

关键词：蔷薇属植物单叶蔷薇杂交花粉管生长

单叶蔷薇NAC基因家族鉴定及干旱胁迫响应分析

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生物技术通报 2023年第11期39卷 283-296页

作者：冯策婷江律刘鑫颖罗乐潘会堂张启翔于超北京林业大学园林学院、花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室、国家花卉工程技术研究中心、城乡生态环境北京实验室、园林环境教育部工程研究中心、林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083

NAC转录因子在植物胁迫应答中起关键作用,单叶蔷薇(Rosa persica)主要分布于我国新疆,研究其耐旱能力对治理荒漠地区生态问题具有重要意义。对单叶蔷薇NAC基因家族进行全基因组鉴定,分析基因家族特征和表达模式,利用RT-qPCR验证NAC基因... 详细信息

NAC转录因子在植物胁迫应答中起关键作用,单叶蔷薇(Rosa persica)主要分布于我国新疆,研究其耐旱能力对治理荒漠地区生态问题具有重要意义。对单叶蔷薇NAC基因家族进行全基因组鉴定,分析基因家族特征和表达模式,利用RT-qPCR验证NAC基因在干旱胁迫下的表达情况。NAC基因家族的基因特征变化较大,而基因结构和基序相对保守。启动子分析表明RbeNAC在调节激素合成和适应环境胁迫方面具有重要作用。基于转录组数据分析发现RbeNAC基因的表达表现出组织特异性和对干旱胁迫的响应。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果表明,7个基因(RbeATAF、RbeSOG1、RbeNAC17、RbeNAC71、RbeNAC72、RbeNAC90和RbeNAC96)在根和叶中积极响应干旱胁迫。本研究鉴定了单叶蔷薇NAC基因,初步探究了不同基因可能发挥的功能,获得了7个响应干旱胁迫的候选基因,为后续开展单叶蔷薇抗逆性育种提供参考依据。

关键词：单叶蔷薇 NAC转录因子干旱胁迫基因表达

单叶蔷薇bZIP转录因子家族鉴定与表达分析

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 82-92页

作者：孙彦琳于超罗乐潘会堂张启翔花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083 国家花卉工程技术研究中心北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 园林环境教育部工程研究中心北京100083 林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学园林学院北京100083

【目的】筛选单叶蔷薇bZIP转录因子家族的成员,并研究其结构特点、共线性以及在不同器官中的表达模式,为进一步揭示该家族在单叶蔷薇生长发育及抗逆响应中的作用奠定基础。【方法】以采自新疆的单叶蔷薇叶片为试验材料,采用生物信息学方... 详细信息

【目的】筛选单叶蔷薇bZIP转录因子家族的成员,并研究其结构特点、共线性以及在不同器官中的表达模式,为进一步揭示该家族在单叶蔷薇生长发育及抗逆响应中的作用奠定基础。【方法】以采自新疆的单叶蔷薇叶片为试验材料,采用生物信息学方法,对单叶蔷薇全基因组和转录组信息进行分析,包括理化性质、系统发育、基因结构、保守结构域、染色体位置、共线性和启动子分析,以及在根、茎、叶、花、果实中的表达模式。【结果】从单叶蔷薇全基因组中共鉴定出50个单叶蔷薇bZIP转录因子家族成员,其蛋白质长度为149~700个氨基酸,分子质量为17.14~75.47 ku,等电点4.42~10.72,其中49个成员位于细胞核上。根据拟南芥bZIP转录因子家族的分类,将单叶蔷薇bZIP转录因子家族分为12亚族(A-K和S亚族),其中包括1对串联重复和7对片段重复;单叶蔷薇bZIP多含有1~15个与非生物胁迫有关的顺式作用元件。单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因在不同器官中均有表达,各成员的表达量存在差异,其中Rbe013649在花中特异性表达,Rbe006639、Rbe028637在根中特异性表达,Rbe004215、Rbe028400、Rbe002636、Rbe002635在果实中特异性表达,Rbe011331在叶片中特异性表达。【结论】单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因可能广泛参与各器官生长发育,其中Rbe013649可能调控花青素的合成,Rbe006639可能在抗旱过程中起重要作用。

关键词：单叶蔷薇 bZIP转录因子家族基因表达生物信息学

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单叶蔷薇居群叶功能性状变异特征分析

分子植物育种 2022年

作者：邓童张晓龙刘学森唐雨薇吕佩锋罗乐花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室园林环境教育部工程研究中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学园林学院

单叶蔷薇是蔷薇属中唯一呈单叶的种，抗逆性极强，是非常有价值的月季育种材料，且为中国二级保护植物。本研究针对新疆5个单叶蔷薇居群，利用相关系数、变异系数、可塑性指数等对其750个个体的9个叶功能性状进行空间变异格局、居群内... 详细信息

单叶蔷薇是蔷薇属中唯一呈单叶的种，抗逆性极强，是非常有价值的月季育种材料，且为中国二级保护植物。本研究针对新疆5个单叶蔷薇居群，利用相关系数、变异系数、可塑性指数等对其750个个体的9个叶功能性状进行空间变异格局、居群内和居群间的变化规律分析，并揭示其在不同居群的适应策略。结果表明：（1）单叶蔷薇叶面积、叶宽、叶厚、叶相对含水量均呈现出经度、纬度和海拔的变异格局。（2）单叶蔷薇叶相对含水量的变异系数最大，可塑性最高；叶厚的变异系数最小，稳定性最强。叶面积、叶长、叶组织密度、叶宽和叶相对含水量可作为单叶蔷薇叶功能性状变异的主要指标。单叶蔷薇形成了一套适应异质环境的叶功能性状组合，叶面积与叶长、宽之间有较大的关联，且叶面积和叶厚越小，叶组织密度、叶干物质含量越大；叶面积越大而叶厚越小，叶相对含水量越小；比叶面积受到叶面积和叶长、宽的影响，另外，比叶面积越小，叶厚、叶组织密度、叶干物质含量和叶相对含水量越大。（3）在位于石河子镇的P;居群中，单叶蔷薇选择将更多资源投入生长的策略，且大部分叶功能性状在该居群内的变异系数较高，建议对P;居群进行重点保护。

关键词：单叶蔷薇叶功能性状变异特征适应策略