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三色堇酪氨酸脱羧酶基因表达的位置效应

核农学报 2023年第9期37卷 1720-1728页

作者：饶英林颖王健刘国锋张文娥彭婷贵州大学农学院/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵州贵阳550025 海南省热带特色花木资源生物学重点实验室/海南大学林学院海南海口570228 广州市林业和园林科学研究院广东广州510405

植物酪氨酸脱羧酶(TyDC)被认为在花色素形成过程中起作用。三色堇有丰富的花斑变异。为探究酪氨酸脱羧酶基因与花色素形成之间的关系,本研究从三色堇(Viola×wittrockiana)克隆到一个新的酪氨酸脱羧酶基因,命名为VwTyDC-like,并分析了... 详细信息

植物酪氨酸脱羧酶(TyDC)被认为在花色素形成过程中起作用。三色堇有丰富的花斑变异。为探究酪氨酸脱羧酶基因与花色素形成之间的关系,本研究从三色堇(Viola×wittrockiana)克隆到一个新的酪氨酸脱羧酶基因,命名为VwTyDC-like,并分析了其基因结构、序列特征、系统进化和时空表达模式。结果显示,VwTyDC-like基因gDNA序列为2007 bp,包含2个外显子和1个内含子,编码序列(CDS)为1497 bp,编码498个氨基酸,分子量为54.94 kDa。系统进化树分析显示,VwTyDC-like与VwTyDC蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,VwTyDC-like和VwTyDC基因在不同组织器官、花发育的不同时期、唇瓣不同区域和不同花色品种中的表达模式高度一致,但VwTyDC-like基因的表达量普遍高于VwTyDC。VwTyDC-like和VwTyDC基因在花中的表达量最高;在花发育的S7期,2个基因在花瓣基部的中心色斑区的表达量显著高于非色斑区。在三色堇不同花色品种中,无论花瓣是否带花斑,VwTyDC-like和VwTyDC基因在中心色斑区或其对应区的表达量均显著高于非色斑区或其对应区。同时,在有斑及无斑品种唇瓣的不同区域,2个基因的表达量均由花瓣基部向外逐渐递减。由此推测,VwTyDC-like和VwTyDC在花瓣中的表达具有明显的位置效应。本研究为三色堇花色育种及TyDC基因的功能研究提供了候选基因资源和理论基础。

关键词：三色堇酪氨酸脱羧酶表达模式位置效应色斑

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海南文心兰切花品种病毒病的分子鉴定

中南林业科技大学学报 2022年第11期42卷 53-62页

作者：闫钟荣谢承智宋希强王洪星海南大学海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海南海口570228 海南大学林学院海南海口570228

【目的】文心兰切花产业占我国70%的市场,已经成为海南省重要的热带花卉支柱产业之一。文心兰生长过程中易受病毒的侵染,严重影响其植株生长、叶片发育、花形花色,同时降低其观赏价值,开展海南文心兰切花品种叶片病毒病的系统性分子鉴... 详细信息

【目的】文心兰切花产业占我国70%的市场,已经成为海南省重要的热带花卉支柱产业之一。文心兰生长过程中易受病毒的侵染,严重影响其植株生长、叶片发育、花形花色,同时降低其观赏价值,开展海南文心兰切花品种叶片病毒病的系统性分子鉴定有助于病害防治。【方法】本研究以海口、文昌、乐东、三亚、五指山、保亭、琼海、儋州8个主产区县市采集的12个品种共178份文心兰疑似病毒感染样品为试验材料,通过RT-PCR及小RNA(sRNA)深度测序技术进行病原分子鉴定,克隆其CP基因并进行生物信息学分析。【结果】1)海南文心兰疑似病毒感染样品叶片呈现褪绿状斑或条纹、黄化雾状斑、皱缩、黑色坏色斑等症状,且不同品种间存在差异,主要侵染病毒为建兰花叶病毒(Cymbidium mosaic virus, CymMV)和齿兰环斑病毒(Odontoglossum ringspot virus, ORSV);2)建兰花叶病毒海南分离物CymMV-HN和齿兰环斑病毒海南分离物ORSV-HN的CP基因核酸序列长度分别为672和477 bp,编码223和158个氨基酸,与已报道的病毒CP基因序列具有较高的同源性,表明在进化过程中具有较高的保守性;3)s RNA深度测序共获得26 976 941条raw reads,过滤后得到26 039 391条clean reads,拼接后获得1 256个Contigs,在Nr等数据库中共同注释到66个contigs,在CymMV和ORSV基因组数据库中分别注释到56和39个contigs,表明海南文心兰病毒病主要由CymMV和ORSV侵染而导致。【结论】CymMV和ORSV是海南文心兰感病的主要病毒类型。

关键词：海南文心兰病毒 RT-PCR CP基因 sRNA深度测序

基于全长转录组序列、核基因与叶绿体基因分析琼岛杨在杨属的亲缘关系

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北京林业大学学报 2021年第10期43卷 28-37页

作者：徐家洪曾晴叶富余胡杨阳时寰宇张璇陈金辉热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海南省热带珍稀名贵树种工程研究中心海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海南大学林学院海南海口570228

【目的】琼岛杨是我国热带地区发现的一种杨树,至今其分类和进化鲜有报道。本研究旨在通过三代全长转录组测序等方法了解琼岛杨在杨属中的分类与进化。【方法】基于Pacbio Sequel测序技术获取的热胁迫下琼岛杨、加杨和小叶杨完整全长转... 详细信息

【目的】琼岛杨是我国热带地区发现的一种杨树,至今其分类和进化鲜有报道。本研究旨在通过三代全长转录组测序等方法了解琼岛杨在杨属中的分类与进化。【方法】基于Pacbio Sequel测序技术获取的热胁迫下琼岛杨、加杨和小叶杨完整全长转录本数据,通过直系同源基因计算非同义替换值(Ka)、同义替换值(Ks)及Ka/Ks值,比较直系同源基因在热胁迫下的表达模式,并结合毛果杨和簸箕柳的直系同源基因,构建了5个树种的进化树来分析杨树亲缘关系。通过克隆琼岛杨核基因(nrDNA:UDP-SQ和POPTRDRAFT_575699)和叶绿体基因(cpDNA:atpⅠ和trnF),分析基因序列在琼岛杨种群中的多态性,计算琼岛杨种内遗传距离,及与19个树种(5个杨树组和1个类外群组)的种间遗传距离。基于最大似然法和最小进化法构建了琼岛杨与19个树种的进化树,以分析琼岛杨在杨属的亲缘关系。【结果】三代转录组测序共获得660组琼岛杨、小叶杨和加杨的直系同源基因,Ks平均值为0.1505,峰值为0.02,Ka/Ks遗传距离法计算琼岛杨与19个树种中atpⅠ、trnF、UDP-SQ和POPTRDRAFT_575699等4种基因遗传距离的平均值,发现琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系,平均值为0.011。【结论】基于三代全长转录组测序获得的直系同源基因分析显示出,琼岛杨与其他杨树具有较近亲缘关系。克隆cpDNA和nrDNA基因,计算遗传距离和构建的进化树均表明琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系。cpDNA的多态性以及进化分支置信度明显高于nrDNA,表明在琼岛杨中cpDNA比nrDNA基因更具备物种鉴别能力。

关键词：琼岛杨直系同源基因核基因叶绿体基因亲缘关系

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吊罗山石碌含笑群落木本植物种间联结性研究

热带作物学报 2022年第12期43卷 2606-2613页

作者：魏亚情宋希强赵莹史佑海海南大学海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海南海口570228 海南大学生态与环境学院海南海口570228 海南大学林学院海南海口570228

石碌含笑(Michelia shiluensis)是海南特有树种和国家Ⅱ级濒危保护植物,野外仅见分布于吊罗山、鹦哥岭、五指山等海南中南部山区。吊罗山是石碌含笑最集中的自然分布区,开展吊罗山石碌含笑群落木本植物种间联结性研究,有助于了解该树种... 详细信息

石碌含笑(Michelia shiluensis)是海南特有树种和国家Ⅱ级濒危保护植物,野外仅见分布于吊罗山、鹦哥岭、五指山等海南中南部山区。吊罗山是石碌含笑最集中的自然分布区,开展吊罗山石碌含笑群落木本植物种间联结性研究,有助于了解该树种在群落中的地位与作用,为制定合理的就地保护措施提供参考。本研究基于2×2列联表,综合运用χ^(2)检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验对吊罗山石碌含笑与群落内其他伴生种的种间关系进行了探讨分析。结果表明:石碌含笑种群与灌木层的正关联比乔木层多;石碌含笑与群落内绝大多数植物的种间联结不显著,种间关系表现出总体比较松散的趋势,种群间相互独立的趋势明显,乔木层和灌木层总体上与石碌含笑正关联物种多于负关联物种数,表明群落的发展朝着有益于石碌含笑种群发育的趋势。研究结果对制定合理的就地保护措施和恢复计划具有参考价值。

关键词：石碌含笑种间联接性群落吊罗山海南

基于PacBio平台的掌叶鱼黄草全长转录组分析

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分子植物育种 2022年第9期20卷 2939-2948页

作者：张守信陈英转郑奋薄文浩周韬龙文兴海南大学林学院海口570228 海南大学热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海南五指山森林生态系统定位观测生态站海口570228 文昌市林业科学研究所文昌571321 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

掌叶鱼黄草是一种药用植物,但其药用成分的合成途径和调控基因尚不明确。为了进一步了解掌叶鱼黄草的遗传信息,探寻次生代谢产物合成的分子基础,本研究通过PacBio平台对掌叶鱼黄草进行了全长转录组测序。组装测序结果获得17339个Unigene... 详细信息

掌叶鱼黄草是一种药用植物,但其药用成分的合成途径和调控基因尚不明确。为了进一步了解掌叶鱼黄草的遗传信息,探寻次生代谢产物合成的分子基础,本研究通过PacBio平台对掌叶鱼黄草进行了全长转录组测序。组装测序结果获得17339个Unigene,注释了17163个Unigene。有8606个Unigene参与了156条代谢通路。其中包含18条次生代谢产物合成通路,相关Unigene有395个。在这些通路中,苯丙素类、三萜类和叶酸等合成产物可能与掌叶鱼黄草的药用活性有关。本研究为掌叶鱼黄草后续次生代谢产物合成和药理机制研究工作提供基础,全长转录组序列信息可以为后续二代转录组测序结果拼接提供参考模板。

关键词：掌叶鱼黄草全长转录组基因功能注释次生代谢产物合成通路

铁皮石斛蛋白磷酸酶PP2C家族基因鉴定及其表达分析

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园艺学报 2021年第12期48卷 2458-2470页

作者：张婷婷李雨欣张德遥康宇乾王健宋希强周扬海南大学园艺学院海南省热带园艺作物品质调控重点实验室海南省耐盐作物生物技术重点实验室海口570228 海南大学林学院热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海口570228

利用生物信息学方法对铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)家族基因进行鉴定分析,采用实时荧光定量PCR技术分析PP2C基因的组织表达特性,以及在不同非生物胁迫和植物生长调节剂处理下的... 详细信息

利用生物信息学方法对铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)家族基因进行鉴定分析,采用实时荧光定量PCR技术分析PP2C基因的组织表达特性,以及在不同非生物胁迫和植物生长调节剂处理下的表达模式。共鉴定出67个家族成员,其编码的氨基酸在80~1 075 aa之间,分子量在8.86~119.59 kD之间,等电点在4.13~9.36之间。进化树分析可将其分为13个亚族,且每个亚族蛋白的保守基元相似。基因结构分析表明,PP2C基因的外显子数量为1~15不等。空间表达模式分析发现有4个PP2C在铁皮石斛合蕊柱中表达量最高,5个基因在蒴果中表达量最高,有1个基因在根中表达量最高,PP2C的表达具有组织特异性。DcPP2C5、DcPP2C20和DcPP2C56表达量受干旱胁迫(20%PEG6000)上调较明显,DcPP2C24受高温(42℃)诱导最显著,DcPP2C5受低温(4℃)诱导上调表达,DcPP2C20受到盐胁迫(200 mmol·L^(-1) NaCl)诱导,这些基因的表达均在不同程度上受100μmol·L^(-1)ABA和20μmol·L^(-1) SA的诱导,说明它们在铁皮石斛应对逆境胁迫中发挥作用。

关键词：铁皮石斛蛋白磷酸酶PP2C 非生物胁迫植物生长调节剂表达分析

不同荷花资源在海南的盆栽试验以及生理适应性分析

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分子植物育种 2023年第23期21卷 7910-7919页

作者：刘嘉璇周卫娟王恩博田代科王健赵莹海南大学林学院海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海口570228 上海辰山植物园上海市资源植物功能基因组学重点实验室上海201216

荷花(Nelumbo nucifera)是中国传统十大名花之一,具有极高的食用、药用和观赏价值。对荷花的种质资源适应性进行研究,筛选出适应海南当地气候条件的优良资源,为热带地区荷花引种育种提供科学依据和实践参考。本研究以上海辰山植物园提供... 详细信息

荷花(Nelumbo nucifera)是中国传统十大名花之一,具有极高的食用、药用和观赏价值。对荷花的种质资源适应性进行研究,筛选出适应海南当地气候条件的优良资源,为热带地区荷花引种育种提供科学依据和实践参考。本研究以上海辰山植物园提供的8个荷花藕种作为研究对象,对其在海南的盆栽条件下进行栽培,通过比较叶片的生理指标包括相对电导率、丙二醛(MDA)、叶绿素、脯氨酸(Pro)、可溶性糖、可溶性蛋白含量及多种抗氧化酶活性,并采用隶属函数法综合探讨8份荷花资源的生理适应性,选出隶属函数值最高的品种,即为8份荷花资源中生理适应性最好的品种。最后综合生理指标状况和地上部分外观形态来评价,从而筛选出在海南地区适应性较强且适合引种栽培的荷花品种。结果表明,G584(‘金芙蓉2号’)品种的隶属函数值最高,为0.524;从地上表型性状来说,G584长势旺盛,总体表现为叶片光亮、叶形舒展、茎秆挺拔、花色纯正、莲蓬可发育成熟,具有繁殖能力,相较其他7份荷花资源而言最适应海南的气候。因此,G584相比其他7份荷花资源更适合在海南推广盆栽种植。本研究结果进一步为中国海南地区荷花的引种种植以及园林应用提供一定的理论参考。

关键词：荷花(Nelumbo nucifera) 引种生理指标地表性状

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VIGS技术在观赏植物花色研究上的应用

分子植物育种 2021年第24期19卷 8170-8178页

作者：段郅臻王童欣王健海南大学林学院海南省热带特色花木资源生物学重点实验室热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海口570228

病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术周期短、操作简单、成本低,被广泛应用于花卉植物品种选育中的基因功能研究。花色是植物观赏价值的重要体现,且色素代谢分子机制和遗传调控较为复杂,VIGS技术的应用则将有效解... 详细信息

病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术周期短、操作简单、成本低,被广泛应用于花卉植物品种选育中的基因功能研究。花色是植物观赏价值的重要体现,且色素代谢分子机制和遗传调控较为复杂,VIGS技术的应用则将有效解决传统基因功能研究效率低、存在技术瓶颈等问题。本研究通过阐述VIGS技术的作用机制和观赏植物花色基因研究上的应用,探讨该技术在实际应用中的优缺点,并对其在丰富观赏性状、选育新品种领域方面的应用前景进行展望。

关键词： VIGS 观赏植物花色基因功能

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盾叶秋海棠叶片高频再生体系的建立

植物生理学报 2023年第1期59卷 165-171页

作者：陈英转孟新亚宋希强田代科周韬海南省热带特色花木资源生物学重点实验室/海南大学林学院海口570228 上海辰山植物园/中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山植物科研中心/上海市资源植物功能基因组学重点实验室上海201602

盾叶秋海棠(Begonia peltatifolia)利用叶片扦插繁殖困难,插穗很少能再生不定芽。为了更好地保护和利用该种资源,以其叶片作为外植体建立高效的组培体系。结果表明:最适用于盾叶秋海棠叶片愈伤组织和不定芽诱导的培养基均为MS+6-BA 1.00... 详细信息

盾叶秋海棠(Begonia peltatifolia)利用叶片扦插繁殖困难,插穗很少能再生不定芽。为了更好地保护和利用该种资源,以其叶片作为外植体建立高效的组培体系。结果表明:最适用于盾叶秋海棠叶片愈伤组织和不定芽诱导的培养基均为MS+6-BA 1.00 mg·L^(-1)+NAA 0.15 mg·L^(-1),诱导率分别高达97.67%和71.00%;不定芽增殖最适培养基为MS+6-BA 1.25 mg·L^(-1)+NAA 0.05 mg·L^(-1),增殖系数达20.10;不定芽生根最适培养基为1/2MS+NAA 0.50 mg·L^(-1)(单芽)和1/2MS+NAA 0.10 mg·L^(-1)(丛芽),生根率分别为91.11%和100.00%。丛芽芽色深绿、根系健壮,移栽成活率达到90.63%以上。

关键词：盾叶秋海棠叶片外植体组织培养种质资源保护