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双子叶植物染色体进化史重构

双子叶植物染色体进化史重构

作者：王江丽华北理工大学

学位级别：硕士

染色体核型进化是比较基因组学研究的一项重要内容,核型包含染色体的数目、大小等。以端粒为中心的染色体重构模型的提出为研究核型进化提供重要的理论支撑,目前已在禾本科、豆科、伞形科等植物类群的核型研究中被应用。双子叶植物是被... 详细信息

染色体核型进化是比较基因组学研究的一项重要内容,核型包含染色体的数目、大小等。以端粒为中心的染色体重构模型的提出为研究核型进化提供重要的理论支撑,目前已在禾本科、豆科、伞形科等植物类群的核型研究中被应用。双子叶植物是被子植物中物种多样性最丰富的一大类群。随着基因组测序技术的持续改进,越来越多的植物类群有了组装良好的全基因组数据,为在染色体水平更好地认识双子叶植物的祖先形成和演化过程提供数据支撑。课题以双子叶植物中基因组组装水平良好的物种为研究对象,以葡萄等基因组结构保守的物种为参考,运用比较基因组学方法进行基因组学基础研究。通过解析多个复杂基因组结构,推断出部分双子叶植物在重要进化节点的祖先染色体数目,比如推测得到唇形目植物可能包含11条祖先染色体,壳斗目植物可能包含14条祖先染色体。基于以端粒为中心的染色体重构模型,结合相关多倍化事件重构了重要进化节点的古细胞核型以及从祖先节点向现代各物种染色体的演化路径。对蔷薇科植物的分析在一定程度上证明了以端粒为中心的染色体重构模型在相关研究中的适用性。此外,在三种染色体重排模式中,交叉互换经常发生,染色体数目减少主要基于染色体端端连接(EEJ)模式,嵌套染色体融合(NCF)发生的次数比较少。基于系统发育分析重构双子叶植物染色体核型进化的路径,能够深化对染色体结构和功能的认识,有助于厘清物种间的亲缘关系,深入认识双子叶植物演化和功能创新的规律。图41幅;表10个;参102篇。

关键词：双子叶植物基因组多倍化细胞核型染色体进化

单双子叶植物响应褪黑素的生理差异及调控机理研究

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单双子叶植物响应褪黑素的生理差异及调控机理研究

作者：蔡楠昆明理工大学

学位级别：硕士

褪黑素(Melatonin,N-acetyl-5-methoxytryptamine)是生物体普遍存在的一类吲哚类化合物。在高等动物中,褪黑素具有调控昼夜节律、睡眠和免疫等生理作用。褪黑素于1995年在高等植物中被发现,具有调节植物种子萌发、生长、光合作用、开花... 详细信息

褪黑素(Melatonin,N-acetyl-5-methoxytryptamine)是生物体普遍存在的一类吲哚类化合物。在高等动物中,褪黑素具有调控昼夜节律、睡眠和免疫等生理作用。褪黑素于1995年在高等植物中被发现,具有调节植物种子萌发、生长、光合作用、开花和繁殖等功能。然而,不同施用方式对不同植物生长的作用效果及调控机理还未见系统研究,这限制了褪黑素在农业生产中的应用。本研究以单子叶作物玉米和小麦以及双子叶作物蚕豆和大豆为研究对象,探究单双子叶作物对褪黑素响应的差异,并在模式植物拟南芥中进行了可能的调控机制研究。主要研究结果如下:1.单双子叶植物地上和地下部分生长对不同浓度褪黑素的生理响应存在显著差异。在水培条件下分析了不同浓度褪黑素对玉米、小麦和蚕豆、大豆主根生长、侧根数和根生物量的影响。研究结果表明,褪黑素处理均可以抑制单双子叶植物主根生长和促进侧根产生并提高根生物量;然而,单子叶植物对褪黑素调控的根系生长发育比双子叶植物更敏感,如1μM褪黑素处理就显著提高了玉米和小麦侧根生长和根重量,而10μM褪黑素才可以刺激蚕豆和大豆的根系生长。在地上部分生长方面,单子叶植物在叶长、叶宽、叶厚以及植株高度、茎粗、鲜重变化等方面均比双子叶更敏感,1μM褪黑素就显著提高玉米和小麦的叶长、叶宽、叶厚,而对蚕豆和大豆无显著性影响。田间条件也获得了水培实验类似的研究结果,且褪黑素处理显著提高了玉米和小麦叶片SPAD值。1μM褪黑素处理下,玉米和蚕豆褪黑素潜在受体基因Zm PMTR1和Vf PMTR1的表达水平分别提高了2.6倍和1.3倍。因此,玉米和蚕豆对褪黑素敏感性的差异可能与其受体基因表达的应答程度有关。与野生型玉米B73相比,Zmpmtr1突变体叶长、叶宽分别减少了53.5%和52.2%,植株高度、茎粗分别降低了62.4%和48.9%。Zmpmtr1突变体叶片总叶绿素含量下降了51.1%,然而其花青素含量上升了2.15倍。因此,褪黑素对玉米生长发育的影响可能依赖于Zm PMTR1介导的信号途径调控。2.在模式植物拟南芥中探讨了褪黑素对植物生长的影响及其可能的调控机理。与蚕豆和大豆类似,低浓度褪黑素(1μM和10μM)促进了拟南芥主根生长并抑制侧根数,而褪黑素浓度达到300μM却抑制主根生长并促进侧根数,且不同浓度褪黑素对主根生长的调控主要通过影响根尖分生区细胞的分裂和干细胞活性所致。与Col-0相比,pmtr1、pmtr2、pmtr1/pmtr2、gpa1-4对褪黑素诱导的根伸长响应并不敏感,表明褪黑素通过其受体PMTR1和PMTR2对G蛋白GPA1的调控影响拟南芥主根生长。RGS1是拟南芥中已知的G蛋白信号途径负调控因子,且rgs1突变体对褪黑素诱导的主根生长表现出超敏感表型。双分子荧光素酶分析发现,PMTR1可以与RGS1和GPA1发生相互作用,暗示PMTR1可能通过与RGS1互作调控GPA1活性从而调控植物的生长发育。然而,其具体的机制还有待进一步研究。综上所述,本研究分析了单双子叶植物对褪黑素响应的生理差异,并借助于拟南芥对其可能的调控机理进行了探讨。研究结果表明,单子叶植物在地上和地下部分的生长发育较双子叶植物更加敏感,且褪黑素对植物生长发育的调节可能通过受体介导的信号途径实现。此外,拟南芥RGS1在褪黑素受体PMTR1/PMTR2对G蛋白信号途径的调节中起负调控作用,而单子叶植物如玉米和小麦中并不存在RGS1,这可能是单子叶植物较双子叶植物对褪黑素更加敏感的主要原因。

关键词：褪黑素单子叶植物双子叶植物生理响应 PMTR1 GPA1

双子叶植物叶片类胡萝卜素含量高光谱反演估算

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浙江农业学报 2018年第3期30卷 393-398页

作者：余昌乐许童羽王洋于丰华沈阳农业大学信息与电气工程学院辽宁沈阳110161 沈阳农业大学辽宁省农业信息化工程技术中心辽宁沈阳110161

类胡萝卜素(Car)是植物进行光合作用的主要色素之一,在吸收传递光能、保护叶绿素,以及延缓叶片衰老等方面有重要作用。以LOPEX’93数据库为基础,系统分析400~2 500 nm高光谱波段范围内任意两波段组合而成的归一化差值植被指数(NDVI)、... 详细信息

类胡萝卜素(Car)是植物进行光合作用的主要色素之一,在吸收传递光能、保护叶绿素,以及延缓叶片衰老等方面有重要作用。以LOPEX’93数据库为基础,系统分析400~2 500 nm高光谱波段范围内任意两波段组合而成的归一化差值植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和差值植被指数(DVI)与双子叶植物叶片Car含量间的定量关系。结果表明,在756 nm处红光波段与809 nm处近红外波段的NDVI_((809,756))、RVI_((809,756)),以及750 nm处红光波段与809 nm处近红外波段的DVI_((809,750))都可以较好地实现Car含量反演,建立的回归预测模型的判定系数(R^2)均大于0.74。对由各植被指数构建的反演模型进行精度验证发现,NDVI_((809,756))和RVI_((809,756))的估算效果相当,且都好于DVI_((809,750)),模型预测精度分别为0.735和0.738,均方根误差分别为1.426 1和1.420 5,平均相对误差分别为13.66%和13.60%。表明基于高光谱数据对双子叶植物叶片Car含量进行估算是可行的。

关键词：类胡萝卜素高光谱光谱植被指数双子叶植物

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双子叶植物幼苗顶端弯钩发育的分子机制

中国生物化学与分子生物学报 2018年第11期34卷 1138-1145页

作者：刘旦梅裴雁曦山西大学生命科学学院生物科学系太原030006

幼苗顶端弯钩的形成是双子叶植物暗形态建成过程中的一个重要事件。它保护双子叶植物幼嫩的子叶和脆弱的顶端分生组织在幼苗出土时免受机械损伤,进而保证幼苗的出苗率和成活率。幼苗顶端弯钩的形成是由于下胚轴顶端的两个对立面之间细... 详细信息

幼苗顶端弯钩的形成是双子叶植物暗形态建成过程中的一个重要事件。它保护双子叶植物幼嫩的子叶和脆弱的顶端分生组织在幼苗出土时免受机械损伤,进而保证幼苗的出苗率和成活率。幼苗顶端弯钩的形成是由于下胚轴顶端的两个对立面之间细胞分裂和延伸的不对称所引起的。目前,关于双子叶植物幼苗顶端弯钩发育分子机制的研究已有较大进展:发现生长素在顶端弯钩内外侧组织的梯度分布是顶端弯钩两侧细胞差异生长的重要驱动力;乙烯、赤霉素和油菜素内酯促进顶端弯钩的形成和维持;茉莉酸抑制顶端弯钩的形成;而光照则促进弯钩的打开;无弯钩1(hookless1,HLS1)、乙烯不敏感3以及EIN3相似蛋白1 (ethylene insensitive 3/EIN3 like 1,EIN3/EIL1)、DELLA、组成型光形态发生1(constitutive photomorphogenic 1,COP1)和光敏色素相互作用因子(phytochrome interacting factors,PIFs)等多种因子已被发现参与顶端弯钩的发育过程,并介导了多种激素之间的互作。本文综述了双子叶植物幼苗顶端弯钩发育过程中的重要作用因子及调控网络,并对该领域的研究前景进行了展望。

关键词：顶端弯钩双子叶植物发育过程植物激素调控路径

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双子叶植物幼苗类型及其可能的演化关系

植物分类学报 2003年第5期41卷 447-464页

作者：季祥彪叶能干贵州大学生物与环境科学学院贵阳550025

根据幼苗形态特征 ,把双子叶植物幼苗划分为 1 8个类型 9个亚型 ,用图解释了幼苗类型之间的进化关系。双子叶植物幼苗类型进化的主线是 :暗罗型 (子叶具吸收功能 ,留土 )→紫玉盘型 (子叶具吸收功能 ,留于种壳中 ,下胚轴伸长 )→木兰型 ... 详细信息

根据幼苗形态特征 ,把双子叶植物幼苗划分为 1 8个类型 9个亚型 ,用图解释了幼苗类型之间的进化关系。双子叶植物幼苗类型进化的主线是 :暗罗型 (子叶具吸收功能 ,留土 )→紫玉盘型 (子叶具吸收功能 ,留于种壳中 ,下胚轴伸长 )→木兰型 (子叶具吸收兼光合功能 )→蜡梅型 (子叶具光合功能 )→樱型 (子叶具光合兼贮藏功能 )→樟型 (子叶具贮藏功能 ) ,其他类型或亚型则为进化的旁支或盲支。根据幼苗类型来判断 ,现存被子植物最古老的科应为番荔枝科。

关键词：双子叶植物幼苗演化形态特征

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中国11个双子叶植物原白中排印错误之更正

植物研究 2019年第2期39卷 310-320页

作者：林云毕海燕李超云映霞湖南省医药技工学校湖南食品药品职业学院北京自然博物馆华北理工大学生命科学学院

对我国11个双子叶植物(Dicotyledon)原白中模式标本引证的排印错误做了更正:砚山锥栗(壳斗科)原白中错误地将模式标本引证为王启无84116,实际应为王启无84416,前者属于菊科植物Inuna helianthus-aquatica C. Y. Wu ex Ling。长果柯(壳斗... 详细信息

对我国11个双子叶植物(Dicotyledon)原白中模式标本引证的排印错误做了更正:砚山锥栗(壳斗科)原白中错误地将模式标本引证为王启无84116,实际应为王启无84416,前者属于菊科植物Inuna helianthus-aquatica C. Y. Wu ex Ling。长果柯(壳斗科)原白中错误地将模式标本引证为K. M. Feng 13012,实际应为K. M. Feng13102,前者属于冬青科植物Ilex triflora Bl.。福建红小麻(荨麻科)原白中错误地将主模式标本引证为C. J. Chen&Z. Y. Li 109,实际应为C. J. Chen&Z. Y. Li 103,前者属于荨麻科植物Oreocnide frutescens(Thunb.) Miq.。少毛全缘叶紫麻(荨麻科)原白中错误地将主模式标本引证为N. K. Chun 44099,实际应为N. K. Chun 44033,前者属于杜鹃花科植物Lyonia ovalifolia(Wallich) Drude var. rubrovenia(Merr.) Judd.。甘南铁线莲(毛茛科)原白中错误地将主模式标本引证为Baishuijiang Exped. 4490,实际应为Baishuijiang Exped. 4990,前者属于卫矛科植物Euonymus alatus(Thunb.) Sieb.。矮粗距翠雀花(毛茛科)原白中错误地将模式标本引证为Sichuan Veg. Exped. 3137,实际应为Sichuan Veg. Exped. 3173,前者属于龙胆科植物Gentiana conduplicata T. N. Ho。镇康黄芪(豆科)原白中错误地将主模式标本引证为T. T. Yu 17255,实际应为T. T. Yu 17225,前者属于莎草科植物Scirpus lushanensis Ohwi。宽翼棘豆(豆科)原白中错误地将模式标本引证为Qinghai-Xizang Comp. Exped. 9484,实际应为Qinghai-Xizang Comp. Exped. 9485,前者属于石竹科植物Arenaria kansuensis Maxim.。肾瓣黄芪(豆科)原白中错误地将模式标本引证为Qinghai-Xizang Comp. Exped. 3650,实际应为Qinghai-Xizang Comp. Exped. 3605,前者属于麻黄科植物Ephedra gerardiana Wall. ex Mey.。湖南长柄槭(槭树科)原白中错误地将模式标本引证为李泽棠2944,实际应为李泽棠2994,前者属于杜鹃花科植物Pieris formosa D. Don。峨眉勾儿茶(鼠李科)原白中错误地将模式标本引证为杨光辉54729,实际应为杨光辉54723,前者属于山茱萸科植物Helwingia chinensis Batalin.。

关键词：双子叶植物原白排印错误

双子叶植物叶片类胡萝卜素含量高光谱反演估算及建模研究

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双子叶植物叶片类胡萝卜素含量高光谱反演估算及建模研究

作者：余昌乐沈阳农业大学

学位级别：硕士

植被的光合作用在整个生态系统的物质和能量的循环过程中起到了至关重要的作用,其中类胡萝卜素是植被进行光合作用的主要色素之一。类胡萝卜素在保护叶绿素以维持光合作用进行、延缓植被叶片衰老以及能及时响应外界刺激并作出反应等方... 详细信息

植被的光合作用在整个生态系统的物质和能量的循环过程中起到了至关重要的作用,其中类胡萝卜素是植被进行光合作用的主要色素之一。类胡萝卜素在保护叶绿素以维持光合作用进行、延缓植被叶片衰老以及能及时响应外界刺激并作出反应等方面有着重要作用,对预测植被的健康状况、营养状况以及生长状况意义重大,因此快速、准确、无误的估算其含量对于预测植被的健康状况有着十分重要的意义。本研究以LOPEX’93数据库为基础,系统分析了400-2500nm的高光谱反射信息,通过提取特征波段来构成归一化差值植被指数（NDVI）、比值植被指数（RVI）、差值植被指数（DVI）、再归一化植被指数（RDVI）以及原始光谱主成分与双子叶植物叶片类胡萝卜素含量之间的定量关系。通过对400-2500nm光谱波段进行任意两两组合来构造植被指数NDVI、RVI、DVI和RDVI,发现这四种植被指数在最优波段与类胡箩卜素含量的相关系数都大于0.880,达到了强相关水平。相关性分析结果为这些植被指数与类胡萝卜素含量进行建模分析提供可靠的理论和数据支持。利用高光谱信息所构造的植被指数及原始光谱主成分与类胡萝卜素含量进行回归及神经网络反演建模分析,其中神经网络反演建模精度要明显好于回归分析,遗传神经网络反演效果最好,反演模型的训练判定系数的R~2值都大于0.886,测试判定系数的R~2值都大于0.874,达到了极强的相关性水平。反演结果表明,植被叶片类胡萝卜素含量受到诸多因素影响,采用非线性映射能力更好的神经网络建模方法可以有效的提高反演精度。本研究以原始高光谱数据为基础来对植被叶片类胡箩卜素含量进行反演建模,结果表明通过拓宽光谱的研究范围和改进反演建模方法对提高类葫芦卜素含量的反演精度是可行的,为植物叶片类胡箩卜素含量快速、准确、无损检测提供一定的理论和技术支持。

关键词：双子叶植物类胡萝卜素高光谱神经网络反演估算