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盐肤木APETALA3/DEFICIENS同源基因的克隆与功能分析

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植物学报 2024年第4期59卷 533-543页

作者：顾磊张棋张霞杨冰冰王芳岚刘文陈发菊三峡大学生物技术研究中心三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室(三峡大学)宜昌443002

AP3/DEF(APETALA3/DEFICIENS)基因为MADS-box基因家族的B类基因,在花发育过程中主要参与调控花瓣和雄蕊发育。对盐肤木(Rhus chinensis)AP3/DEF同源基因进行克隆及功能分析,有助于探究其在盐肤木雄蕊发育过程中的作用。采用RT-PCR技术... 详细信息

AP3/DEF(APETALA3/DEFICIENS)基因为MADS-box基因家族的B类基因,在花发育过程中主要参与调控花瓣和雄蕊发育。对盐肤木(Rhus chinensis)AP3/DEF同源基因进行克隆及功能分析,有助于探究其在盐肤木雄蕊发育过程中的作用。采用RT-PCR技术获得盐肤木AP3/DEF同源基因CDS;利用NCBI CD Search对其序列和结构域进行比较分析;利用酵母双杂交系统,对AP3/DEF同源蛋白与盐肤木中其它MADS-box转录因子进行蛋白互作验证;通过实时荧光定量PCR分析盐肤木AP3/DEF同源基因的时空表达模式;用过表达拟南芥(Arabidopsisthaliana)验证盐肤木AP3/DEF同源基因在花器官发育中的功能。结果表明,克隆得到2个盐肤木AP3/DEF同源基因分别命名为RcAP3(GenBank:OR962160)和RcTM6(GenBank:OR962159),根据其氨基酸保守结构域比对及系统进化分析,发现这2个蛋白序列与漆树科的芒果(Mangifera indica)和阿月浑子(Pistacia vera)AP3/DEF同源蛋白亲缘关系最近。酵母双杂交结果表明,RcAP3和Rc TM6与盐肤木B类蛋白RcPI、C类蛋白RcAG和Rcag存在互作关系,但与A类和E类蛋白不存在互作关系。实时荧光定量PCR分析结果显示,RcAP3和RcTM6基因在不同性别盐肤木花芽快速发育期高表达,在花芽发育早期和开花后表达水平较低;RcAP3在雌花、雄花和两性花的花芽分化过程中均维持较高的表达水平,而RcTM6在两性花中显著表达,在雄花和雌花中表达量很低。两性花快速生长期,RcAP3在花瓣和雄蕊中高表达且差异很小,而RcTM6在雄蕊中的表达量显著高于其它花器官。RcAP3基因能恢复拟南芥ap3-3突变体花瓣和雄蕊的缺陷表型,RcTM6过表达则导致拟南芥花瓣、雄蕊和子房缩短,花药败育,表明盐肤木中同属AP3/DEF亚家族的同源基因RcAP3和RcTM6存在功能分化。RcAP3促进花瓣和雄蕊发育,而RcTM6抑制雄蕊发育。研究结果为进一步研究盐肤木性别分化的分子机制奠定了基础。

关键词：盐肤木 RcAP3 RcTM6 表达模式功能分析

楸树逆境胁迫下的实时荧光定量PCR内参基因筛选

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分子植物育种 2024年第21期 7092-7101页

作者：尹飞飞王佳慧杨洋梁宏伟陈发菊刘文三峡大学生物技术研究中心三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室

楸树是中国特有的珍贵树种，具有较高的材用、药用及观赏价值，但在其功能基因方面的研究报道较少。为使后续楸树相关功能基因在表达分析的定量实验结果有更加准确的参照，需要筛选表达稳定性高的基因作为内参基因。本研究数据采用楸树... 详细信息

楸树是中国特有的珍贵树种，具有较高的材用、药用及观赏价值，但在其功能基因方面的研究报道较少。为使后续楸树相关功能基因在表达分析的定量实验结果有更加准确的参照，需要筛选表达稳定性高的基因作为内参基因。本研究数据采用楸树二代转录组测序，CYP40-1、CYP40-2、EF1A、EF1B、MDH、PP2A、TUBA、TUBB、UBC2和H3-1共10个内参基因初步筛选为候选内参基因。对楸树组培苗进行低温、高温、干旱及高盐胁迫处理后，利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术检测上述候选内参基因的表达变化情况，并利用geNorm、Normfinder和BestKeeper 3个分析软件综合评估了这些内参基因的稳定性。结果表明，4℃、37℃、300 mmol/L甘露醇和100 mmol/L NaCl处理下表达量最稳定的内参基因分别为UBC2、CYP40-2、PP2A和CYP40-1。本研究所筛选到的表达稳定的内参基因及设计的特异引物为后续楸树抗逆相关基因表达分析提供了理论基础。

关键词：楸树内参基因实时荧光定量PCR 表达稳定性

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长期继代培养过程中楸树愈伤组织的分化能力

西北农业学报 2024年第2期33卷 373-379页

作者：董静段秋笛徐艳红周美琪梁宏伟三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室三峡大学湖北宜昌443002 三峡大学生物与制药学院湖北宜昌443002

以长期继代培养的楸树愈伤组织和新诱导的楸树愈伤组织为试验材料,利用石蜡切片比较分析它们的组织形态特征,并测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和淀粉酶的活性,以及可溶性蛋白与可溶性糖的含量,以探究楸树愈伤组织长期继代培... 详细信息

以长期继代培养的楸树愈伤组织和新诱导的楸树愈伤组织为试验材料,利用石蜡切片比较分析它们的组织形态特征,并测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和淀粉酶的活性,以及可溶性蛋白与可溶性糖的含量,以探究楸树愈伤组织长期继代培养后分化再生困难的形成原因。组织形态学观察分析发现,继代培养7 a的白色颗粒状愈伤组织细胞中淀粉粒含量丰富,分布均匀,仍为胚性愈伤组织;新诱导的浅绿色愈伤组织存在明显的细胞分化中心,有均匀分布的淀粉粒,为早期胚性愈伤组织;新诱导的黄白色致密愈伤组织为非胚性向胚性转化的愈伤组织,新诱导黄白色疏松愈伤组织为非胚性愈伤组织。生理生化指标测定分析发现,继代培养7 a的楸树胚性愈伤组织中可溶性糖和可溶性蛋白的含量均显著高于新诱导出的3种愈伤组织,但其同工酶活性却较低,表明在长期继代培养的过程中,楸树愈伤组织的生理生化代谢活性降低。由此推测生理生化代谢活性的下降可能是造成楸树胚性愈伤组织长期继代培养后分化再生困难的重要因素。

关键词：楸树愈伤组织长期继代组织形态学生理生化指标

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红花玉兰嫩枝扦插生根的转录组和内源激素变化分析

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西北农业学报 2024年

作者：周美琪向旭初桑子阳陈发菊梁宏伟三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室(三峡大学)/三峡大学生物技术研究中心五峰土家族自治县林业科学研究所

为探究红花玉兰嫩枝扦插不定根发生的分子机制,利用1 000 mg/L的萘乙酸(NAA)处理当年生嫩枝进行扦插,分别对新采回枝条及插穗生根过程中不同阶段进行取样,开展RNA-Seq与内源激素水平分析。结果表明,(1)通过RNA-Seq总共组装了186 303个Un... 详细信息

为探究红花玉兰嫩枝扦插不定根发生的分子机制,利用1 000 mg/L的萘乙酸(NAA)处理当年生嫩枝进行扦插,分别对新采回枝条及插穗生根过程中不同阶段进行取样,开展RNA-Seq与内源激素水平分析。结果表明,(1)通过RNA-Seq总共组装了186 303个Unigene,其中88 161条Unigene得到注释,总注释率达到了47.32%。通过差异表达基因分析可知,相较于新采回插穗的阶段S0,在经NAA处理6h后的S1、根原基突破表皮的S2和不定根伸长的S3阶段上调表达基因分别有5 796、3 205和4 262个,下调表达基因分别有3 795、5 248和6 305个;KEGG富集分析显示这些基因大多聚集于苯丙素生物合成、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等通路中,其差异表达可能与红花玉兰的扦插生根密切相关。(2)内源激素水平分析表明:与新采回插穗S0相比,S1阶段插穗中IAA、ABA、GA3和CTKs(IP和Zeatin)浓度均显著上升;在S2阶段IAA和ABA浓度显著降低,但IAA/ABA比值显著升高,GA3和IP浓度升至最高且与其他阶段相比差异显著,而Zeatin变化不明显;至不定根伸长的S3阶段IAA和ABA浓度显著回升,而GA3和CTKs浓度则显著下降。综合分析表明,生长素、脱落酸和细胞分裂素等内源激素的动态变化及其比值促进了根原基形成和不定根的伸长生长,植物激素信号转导相关基因的差异表达与内源激素水平的升降相一致,最终诱导红花玉兰嫩枝插条生根。

关键词：红花玉兰扦插生根转录组测序内源激素差异表达基因

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盐肤木的花部综合特征和繁殖特性

分子植物育种 2024年

作者：程志杰谭兵王仕沁王康鑫桑子阳王玉兵三峡大学生物技术研究中心三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室五峰土家族自治县林业局

为深入了解盐肤木的开花及繁殖特性，结合野外花部特征观测，综合运用花粉活力和柱头可授性观测、花粉-胚珠比、人工授粉及传粉昆虫观察等实验方法，对盐肤木的繁殖系统进行研究，结果表明：盐肤木雌雄异株，雌雄性比约为3：1，偶有两... 详细信息

为深入了解盐肤木的开花及繁殖特性，结合野外花部特征观测，综合运用花粉活力和柱头可授性观测、花粉-胚珠比、人工授粉及传粉昆虫观察等实验方法，对盐肤木的繁殖系统进行研究，结果表明：盐肤木雌雄异株，雌雄性比约为3：1，偶有两性花，每年花期9月上旬；单花经历萌动期(花朵开始生长)、露白期(花瓣变白)、盛开期和凋落期4个时期；雌花持续时间3～5 d不等，雄花持续时间2～4 d不等，雌花序的开花持续时间4～7 d不等，雄花序的持续时间4～9 d不等，雌株开花持续时间6～12 d不等，雄株开花持续时间6～14 d不等；花粉寿命为1 d左右，在花开放前1 d活力达88.13%，随后逐渐下降；柱头可授性在开花当天达到最高；花粉胚珠比为21 307，杂交指数为4，结合人工授粉实验表明，盐肤木繁育系统为专性异交，传粉过程需要传粉者，传粉昆虫以东方蜜蜂为主。

关键词：盐肤木花部特征花粉活力柱头可授性繁育系统

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湖北黄精大小孢子发生及雌雄配子体发育

西北植物学报 2024年第5期44卷 813-823页

作者：李华荣周财魏薇何夫王业红陈发菊三峡大学三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室生物技术研究中心湖北宜昌443002 五峰土家族自治县现代农业科技示范中心湖北五峰443400

【目的】研究湖北黄精花部形态结构特征和大小孢子发生及雌雄配子体发育过程,以丰富黄精属植物的生殖生物学理论,为进一步开展湖北黄精的品种选育提供依据。【方法】以不同发育时期的湖北黄精花芽为试验材料,用显微观察法观察花部形态... 详细信息

【目的】研究湖北黄精花部形态结构特征和大小孢子发生及雌雄配子体发育过程,以丰富黄精属植物的生殖生物学理论,为进一步开展湖北黄精的品种选育提供依据。【方法】以不同发育时期的湖北黄精花芽为试验材料,用显微观察法观察花部形态结构特征,石蜡切片技术对单花雌雄蕊进行切片观察。【结果】湖北黄精的花被为白色或淡黄绿色,花被筒近喉部稍缢缩;具6枚雄蕊,花丝下端与花被合生,花药开裂方式为纵裂;雌蕊子房上位,3心皮,花柱与子房等长。湖北黄精花药壁由4层细胞组成,成熟的绒毡层具多核,绒毡层发育类型为分泌型;小孢子母细胞减数分裂为连续型,四分体呈左右对称型排列,成熟花粉粒为2-细胞型;存在小孢子发育不同步的现象。雌蕊胚珠具双珠被、厚珠心;四分体呈直线型排列,胚囊发育类型为蓼型;存在双胚囊胚珠现象。在雄蕊的花药壁和雌蕊的子房壁都观察到有束状草酸钙针晶。【结论】湖北黄精雌雄蕊具有较原始的发育特征,虽然在发育过程中都存在异常现象,但雄蕊最终能形成正常的雄配子体,雌蕊低频率的双胚囊现象对总体受精结果影响很小。湖北黄精杂交育种可以选择花药开裂前一时期的花粉,花药壁和子房壁观察到的束状草酸钙针晶无法作为湖北黄精物种鉴定的依据。

关键词：湖北黄精大小孢子发生雌雄配子体

三叶木通体胚发生的细胞学观察和生理生化差异

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分子植物育种 2024年第7期22卷 2386-2392页

作者：马鑫胡胜姜治国杨敬元李友志陈发菊三峡大学三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室三峡大学生物技术研究中心宜昌443002 神农架国家公园管理局神农架金丝猴保育生物学湖北省重点实验室神农架林区442421

本研究以三叶木通的非胚性愈伤组织、胚性愈伤组织、早期体胚、成熟体胚为材料,对三叶木通体胚发生过程进行组织细胞学观察和生理生化差异分析,结果表明,胚性细胞和非胚性细胞在细胞形态、排列及淀粉粒分布方面差异明显。三叶木通体细... 详细信息

本研究以三叶木通的非胚性愈伤组织、胚性愈伤组织、早期体胚、成熟体胚为材料,对三叶木通体胚发生过程进行组织细胞学观察和生理生化差异分析,结果表明,胚性细胞和非胚性细胞在细胞形态、排列及淀粉粒分布方面差异明显。三叶木通体细胞胚发生经历球形胚、心形胚、鱼雷胚、子叶胚四个时期,体胚发生为外起源方式。胚性愈伤中可溶性蛋白、可溶性糖含量及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性均高于非胚性愈伤,胚性愈伤的细胞活跃度及代谢程度高于非胚性愈伤。体胚发生过程中,可溶性蛋白、可溶性糖含量及CAT活性呈上升趋势,物质能量的积累大于消耗,为再生苗的萌发提供基础,而抗氧化酶SOD、POD活性呈下降趋势,其高活性有利于三叶木通体胚发生。

关键词：三叶木通体胚细胞学观察生理生化

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洪平杏的种子生物学特性

分子植物育种 2024年第8期22卷 2750-2755页

作者：胡胜马鑫陈晨姜治国杨敬元李友志陈发菊何正权三峡大学生物技术研究中心三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室宜昌443002 神农架国家公园管理局神农架金丝猴保育生物学湖北省重点实验室神农架林区442421

本研究以采自湖北神农架的洪平杏(Armeniaca hongpingensis Yu et Li)种子为材料,对其形态特征、种皮透性及萌发抑制物等进行研究。结果表明:洪平杏种子的平均长度、宽度和厚度分别为(2.726±0.073)cm、(1.876±0.069)cm和(1.119±0.027... 详细信息

本研究以采自湖北神农架的洪平杏(Armeniaca hongpingensis Yu et Li)种子为材料,对其形态特征、种皮透性及萌发抑制物等进行研究。结果表明:洪平杏种子的平均长度、宽度和厚度分别为(2.726±0.073)cm、(1.876±0.069)cm和(1.119±0.027)cm,千粒重为(1851.033±62.85)g,种子为大粒种子,内部两个大子叶蕴含着丰富的营养物质,是物质与能量供应的来源,可以保证种子萌发。平均含水量为(12.72±1.25)%。带壳种子的平均吸水率为(18.60±0.53)%,去壳种子的平均吸水率为(32.44±6.27)%,种壳与种皮能减缓水分进入种子的速度,但不影响总吸水量。T.T.C活性染色检测到4℃下干藏半年的种子生活力仍为100%,都是健康有活力的种子。白菜种子的萌发检测表明,洪平杏种皮和种胚中均存在萌发抑制物质。洪平杏种子休眠的主要因素是种皮和种胚含有的萌发抑制物以及坚硬的外种壳对萌发过程中胚根突破种皮的机械阻力。此外,内果皮和种皮可能会对种子萌发早期的吸水有一定的阻碍作用。

关键词：洪平杏种子生物学特性

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连香树体细胞胚发生及植株再生体系建立

分子植物育种 2024年第4期22卷 1179-1185页

作者：樊小宁白天宇邬洁丽杨敬元姜志国梁宏伟三峡大学生物技术研究中心三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室宜昌443002 神农架国家公园管理局神农架金丝猴保育生物学湖北省重点实验室神农架林区442421

连香树(Cercidiphyllum japonicum)是连香树属的落叶乔木,为中国二级保护植物。本研究首次建立了一种稳定、高效的连香树体细胞胚发生及植株再生的方法。以未成熟种子中的幼胚为外植体,在附加1.0 mg/L2,4-D和0.5 mg/L 6-BA的MS培养基上... 详细信息

连香树(Cercidiphyllum japonicum)是连香树属的落叶乔木,为中国二级保护植物。本研究首次建立了一种稳定、高效的连香树体细胞胚发生及植株再生的方法。以未成熟种子中的幼胚为外植体,在附加1.0 mg/L2,4-D和0.5 mg/L 6-BA的MS培养基上培养5周,愈伤组织的诱导率为59.33%,在后续的增殖培养中100%转化为胚性愈伤组织。最适的胚性愈伤组织增殖培养基为附加0.1 mg/L的NAA、0.1 mg/L的6-BA、0.5 g/L活性炭和5%香蕉泥的MS培养基,增殖量达到1.5797 g。在增殖培养基中胚性愈伤组织实现了体细胞胚的分化发生,胚性愈伤组织最初都产生球形体细胞胚,在培养后期转化为心形期、鱼雷期和子叶期的体细胞胚。子叶期体细胞胚最终在无植物生长调节剂的MS培养基中萌发出苗,在附加1.0 mg/L IBA的MS培养基培养30 d后生根且植株健壮。

关键词：连香树体细胞胚胎发生植物生长调节剂再生