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早花露地小菊杂交后代株系的综合评价与筛选

中国农业科学 2024年第1期57卷 173-189页

作者：宋想王钟曼张秋玲魏媛媛赵小刚刘波戴思兰北京林业大学园林学院/北京市林木分子设计育种高精尖创新中心/花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室/城乡生态环境北京实验室/林木花卉遗传育种教育部重点实验室/国家花卉工程技术研究中心

【目的】建立早花露地小菊综合评价体系，筛选出花期为9月中旬至10月中旬、花色接近纯正红色或黄色、花型和株型等综合表现优异的株系，丰富华北地区早秋节庆用花。为进一步培育早花露地小菊新品种提供育种材料和选择方法。【方法】以... 详细信息

【目的】建立早花露地小菊综合评价体系，筛选出花期为9月中旬至10月中旬、花色接近纯正红色或黄色、花型和株型等综合表现优异的株系，丰富华北地区早秋节庆用花。为进一步培育早花露地小菊新品种提供育种材料和选择方法。【方法】以露地小菊3个早花亲本和1个重瓣性高且花色鲜艳亲本及其25个经田间初选的杂交后代无性株系为供试材料，划分花色、花期、花型、株型和叶型5个层次，从观测的30个原始性状中筛选出18个关键性状指标作为评价因子，利用层次分析法及K-Means聚类分析法建立综合评价体系，开展杂种株系的综合筛选。【结果】以早花、花型圆整丰满、红黄两种花色稳定为育种目标确定了层次分析法各性状的权重值，其中初花期起始时间（0.1817）权重值最大，其次是花色稳定性（0.1695）、盛花期单株着花数量（0.1383）、开花持续时间（0.1301），再次是花色适宜度（0.0565）、盛花期着花整齐度（0.0565）、花序直径（0.0539）、舌状花数量（0.0574）。通过K-Means聚类分析法将29份材料划分为3个等级，Ⅰ级10个（34.38%），Ⅱ级11个（37.93%），Ⅲ级8个（27.59%）；杂交子代性状分离广泛，花色、花型和株型均出现了超亲性状，但花期仍以2个早花亲本初花期最早，符合前人研究认为花期为多基因控制的数量性状。因此，早花露地小菊育种仍需筛选更多亲本，增加可早秋使用的露地小菊资源。【结论】本评价方法综合各类评价体系优势，以数量化结果充分表征田间观测的性状特征，以育种目标为导向进行层次分析赋值评价，为综合评价和筛选早花露地小菊优良品种提供了量化方法。建立的评价体系可以很好地对早花露地小菊进行评价与筛选，为后期早花露地小菊新品种的选育提供了一种可靠方法，有助于提高后代优良种质筛选效率。最终筛选出10个观赏性状优良的早花露地小菊株系，可作为新品种或新品系应用，也可作为育种材料。

关键词：露地小菊杂交后代综合评价层次分析法 K-Means聚类分析早花性状

紫薇WOX家族基因鉴定及其对愈伤诱导的影响

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农业生物技术学报 2024年第10期32卷 2255-2264页

作者：康佳音池秀凤申萍王鑫万志庭蔡明程堂仁王佳张启翔潘会堂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

作为植物特有的转录因子，WUSCHEL同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox, WOX)基因家族对植物的生长发育、组织器官发生和形成具有重要的调节作用。本研究利用生物信息学方法，在紫薇(Lagerstroemia indica)全基因组中鉴定出15个WOX基... 详细信息

作为植物特有的转录因子，WUSCHEL同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox, WOX)基因家族对植物的生长发育、组织器官发生和形成具有重要的调节作用。本研究利用生物信息学方法，在紫薇(Lagerstroemia indica)全基因组中鉴定出15个WOX基因家族成员，命名为LfiWOX1～LfiWOX15，分布在14条染色体上，家族成员间分子量和等电点有较大差异，亚细胞预测15个基因均定位于细胞核上。系统进化分析表明，15个基因共聚为3类，紫薇WOX家族成员中存在5个与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)紧密相关的直系同源WOX成员，多个含有特定保守基序的WOX蛋白在进化树的同一分支上，所有家族成员都含有motif 1、motif 2和motif 5。WOX家族基因包含9种与植物生长发育、激素调控和逆境胁迫相关的顺式作用元件，不同成员含有不同的元件。qRT-PCR分析表明，与叶片相比，LfiWOX12、LfiWOX13、LfiWOX15在愈伤组织中表达量升高，是叶片中的1.5～1.9倍，其他基因在愈伤组织中表达量降低，是叶片中的0.1%～90%，说明LfiWOX12、LfiWOX13、LfiWOX15与愈伤形成相关。本研究为进一步研究紫薇WOX基因对愈伤诱导的调控提供了依据，为紫薇高效再生及遗传转化体系的建立提供参考。

关键词：紫薇 WUSCHEL同源异型盒基因家族(WOX) 愈伤诱导基因表达生物信息学分析

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毛华菊3种瓣型株系再生体系的建立

植物学报 2024年第2期59卷 245-256页

作者：武晓云廖敏凌李雪茹舒梓淳辛佳潼张伯晗戴思兰北京林业大学园林学院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国家花卉工程技术研究中心北京100083

毛华菊(Chrysanthemum vestitum)是栽培菊花(C.×morifolium)的近缘六倍体野生种之一,其自然群体中的舌状花与栽培菊花一样具有典型的平瓣型、管瓣型和混合瓣型变异,是研究菊属植物瓣型变异的理想材料。其舌状花发育过程受生长素和花器... 详细信息

毛华菊(Chrysanthemum vestitum)是栽培菊花(C.×morifolium)的近缘六倍体野生种之一,其自然群体中的舌状花与栽培菊花一样具有典型的平瓣型、管瓣型和混合瓣型变异,是研究菊属植物瓣型变异的理想材料。其舌状花发育过程受生长素和花器官发育关键差异基因的影响,但目前缺乏稳定高效的不同瓣型毛华菊株系的再生体系,制约了毛华菊瓣型相关基因的研究。利用在河南省伏牛山收集的3种瓣型毛华菊株系,以叶片和茎间薄层为外植体建立再生体系。结果表明,以平瓣型叶片为外植体,其愈伤组织诱导和不定芽分化最佳培养基为MS+1 mg·L^(-1)NAA+2mg·L^(-1)6-BA,接种20天愈伤组织诱导率为100%,不定芽分化率达100%;最佳生根培养基为1/2MS+0.2 mg·L^(-1)NAA,生根率达100%。平瓣型毛华菊的叶片最佳再生体系也适用于管瓣型和混合瓣型株系,不定芽分化率分别为83.46%和91.67%,生根率均为100%。移栽后对开花植株进行观察,发现利用叶片再生体系获得的3种不同瓣型再生植株花型稳定,为后续利用不同瓣型株系解析舌状花形态变异机理提供了技术方法。

关键词：毛华菊不同瓣型叶片再生体系茎间薄层

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北京地区四种百合病毒的检测及病毒序列分析

农业生物技术学报 2024年第10期32卷 2424-2436页

作者：鲁婧童孔祥凤李介文贾桂霞北京林业大学园林学院/城乡生态环境北京实验室/林木花卉遗传育种教育部重点实验室/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

百合属植物(Lilium spp.)易受多种病毒复合侵染，病毒检测与序列分析有助于明确感染病毒种类、揭示病毒变异情况。本研究基于百合无症病毒(Lily symptomless virus, LSV)、百合斑驳病毒(Lily mottle virus, LMoV)、黄瓜花叶病毒(Cucumbe... 详细信息

百合属植物(Lilium spp.)易受多种病毒复合侵染，病毒检测与序列分析有助于明确感染病毒种类、揭示病毒变异情况。本研究基于百合无症病毒(Lily symptomless virus, LSV)、百合斑驳病毒(Lily mottle virus, LMoV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus, CMV)和车前草花叶病毒(Plantago asiatica mosaic virus, PLAMV)中保守基因序列的4对引物，通过优化PCR延伸时间建立上述4种病毒的多重RT-PCR检测方法，并利用该方法抽检了北京地区田间种植百合的病毒感染情况，进一步分离4种病毒产物进行测序与比对，构建系统进化树。结果表明，在多重RT-PCR反应中，增加延伸反应时间至90 s时可扩增出全部4种病毒及18S rRNA (内参基因)条带；抽样检测结果显示，田间种植的百合多受2种及以上病毒复合侵染，其中病毒检出率由大到小依次为LSV (100%)>CMV (92.31%)>LMoV (30.77%)>PLAMV(15.38%)；序列分析发现，4种病毒分离物与其各自同种病毒序列平均相似性在84.4%以上，证明检测所得4种病毒为目标病毒；4种病毒变异分析发现，CMV分离物以百合为寄主时单独聚为一个分支，具有寄主差异性；LMoV在系统发育关系上可分为2个分支，实验中的分离物属于分支Ⅱ；LSV和PLAMV未见明显分支模式。本研究为百合病毒病的常规分子诊断与研究提供技术支持，为病害防治提供基础参考。

关键词：百合病毒检测多重RT-PCR 序列分析

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内源抑制物对多花芍药种子上胚轴休眠的影响

西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 109-119页

作者：袁秋萍倪巍万映伶刘燕北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室城乡生态环境北京实验室北京100083

【目的】明确多花芍药生根种子对上胚轴休眠解除抑制作用最强的部位及其潜在影响原因,为阐明多花芍药种子的休眠机制提供参考。【方法】分别采用多花芍药生根种子胚乳、种皮、胚3部分的浸提液处理白菜种子,确定抑制作用最强的部位;将该... 详细信息

【目的】明确多花芍药生根种子对上胚轴休眠解除抑制作用最强的部位及其潜在影响原因,为阐明多花芍药种子的休眠机制提供参考。【方法】分别采用多花芍药生根种子胚乳、种皮、胚3部分的浸提液处理白菜种子,确定抑制作用最强的部位;将该部位浸提液(1,2 g/L)添加到多花芍药离体胚培养基中,研究其对本体上胚轴休眠解除的影响;观测生根离体胚移入成苗培养基后的形态和脱落酸/赤霉素(ABA/GA 3)值变化,确定上胚轴休眠解除过程中的关键时间节点。用各关键节点胚浸提液处理易萌发的白菜种子,研究其对白菜种子发芽率、过氧化氢(H_(2)O_(2))含量、羟自由基(·OH)清除能力、抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD))活性、抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量及NADP-苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)、丙酮酸激酶(PK)、6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH))活性的影响,分析白菜种子发芽率与这些指标间的相关性。【结果】①多花芍药生根种子种皮、胚乳和胚浸提液均可显著抑制白菜种子萌发及幼苗生长,抑制强度由大到小依次为胚>胚乳>种皮;1,2 g/L胚浸提液均可显著降低多花芍药离体胚上胚轴休眠解除率。②生根离体胚移入成苗培养基的第4,8,12,16天,分别观测到ABA/GA 3出现拐点(S2)、胚芽萌出(S3)、胚芽伸长(S4)和真叶展开(S5)关键变化。③多花芍药离体胚移入成苗培养基之前(S1)及S2~S5节点胚浸提液均可抑制白菜种子萌发,且S4节点胚浸提液的抑制强度最大,该节点胚浸提液处理白菜种子H_(2)O_(2)含量、·OH清除能力、SOD活性和GSH、AsA含量均显著提高,同时CAT、POD、PK、G6PDH活性均显著降低。相关性分析结果显示,各节点胚浸提液处理白菜种子的发芽率与H_(2)O_(2)含量、·OH清除能力、GSH含量极显著负相关,与SOD活性显著负相关,与CAT、POD、PK和G6PDH活性极显著正相关,与AsA含量和NADP-MDH活性相关性不显著。【结论】多花芍药生根种子抑制作用最强的部位是胚,胚中内源抑制物在胚芽伸长阶段抑制作用最强,其作用机制是通过影响种子活性氧及抗氧化物质含量、呼吸代谢酶活性而发挥抑制作用。

关键词：多花芍药上胚轴休眠内源抑制物抗氧化物质呼吸代谢酶

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高等植物启动子元件鉴定与合成研究进展

植物学报 2024年第5期59卷 691-708页

作者：宋想王璐瑶富博晓李双达魏媛媛洪艳戴思兰北京林业大学园林学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室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国家花卉工程技术研究中心

启动子是高等植物中驱动基因表达不可或缺的重要调控序列。启动子元件的不同功能是导致基因表达效率和时空特异性差异的根本原因,鉴定其结构和功能对理解植物生长发育进程、环境胁迫反应和进化发育均具有重要意义。随着高通量测序技术... 详细信息

启动子是高等植物中驱动基因表达不可或缺的重要调控序列。启动子元件的不同功能是导致基因表达效率和时空特异性差异的根本原因,鉴定其结构和功能对理解植物生长发育进程、环境胁迫反应和进化发育均具有重要意义。随着高通量测序技术、人工智能和合成生物学的发展,鉴定植物顺式作用元件组,将符合设计需求的元件构建成人工调控元件的技术已逐渐兴起,这些技术为分子育种中高效、精准和多样的基因调控奠定了基础。该文以启动子元件在分子设计中的重构应用为导向,介绍了高等植物启动子的详细结构和功能,及顺式作用元件的鉴定方法,系统梳理了27类共计174个已鉴定到的诱导型和组织特异性元件及其应用。据此,提出其设计方向和方法,旨在为高等植物基因工程启动子元件的研究现状、发掘方法和重新设计提供指导,提升分子设计育种中目的基因的表达效率和准确性。

关键词：启动子顺式作用元件诱导型组织特异性人工合成启动子

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梅花花香合成相关肉桂醇脱氢酶基因(PmCAD)的鉴定和功能分析

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植物遗传资源学报 2024年

作者：刘巳塬罗瑜杭邓思航陈赟包菲北京林业大学园林学院/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

梅花（Prunus mume Siebold & Zucc.）品种丰富，花香香型多样，其中肉桂醇和乙酸肉桂酯是梅花粉色花品种特有的花香成分。在植物体内肉桂醛在肉桂醇脱氢酶 (CAD) 的催化下还原生成肉桂醇，肉桂醇又在乙酰转移酶的催化下生成乙酸肉桂酯... 详细信息

梅花（Prunus mume Siebold & Zucc.）品种丰富，花香香型多样，其中肉桂醇和乙酸肉桂酯是梅花粉色花品种特有的花香成分。在植物体内肉桂醛在肉桂醇脱氢酶 (CAD) 的催化下还原生成肉桂醇，肉桂醇又在乙酰转移酶的催化下生成乙酸肉桂酯。因此，肉桂醇不仅是梅花重要的特征花香成分，还是合成乙酸肉桂酯的重要前体。本研究基于梅花二代基因组数据鉴定了56个PmCADs同源基因，发现梅花PmCADs家族可分为五个亚组，第I、II和III亚组的蛋白保守基序组成较相似，与第IV和V亚组的差别较大，推测它们之间可能存在功能分化；染色体片段复制和串联复制是PmCADs在基因组中复制进化的两种形式；梅花PmCADs基因启动子区域广泛存在脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸响应元件和分生组织表达相关元件，推测PmCADs基因主要参与梅花的生长发育和抗逆响应；多物种来源CAD共建树分析，表明位于第III亚组的3个PmCADs基因可能参与梅花花香合成过程，不同组织器官热图分析表明它们都在花器官中表达。基因相对表达量分析发现梅花3个候选PmCADs基因在花开放不同阶段的表达规律不同，在花开放后表达水平较高。体外酶活试验验证了这3个PmCADs都具有肉桂醇脱氢酶活性，因此认为它们共同参与梅花重要花香成分肉桂醇的合成。亚细胞定位分析发现它们在细胞内的分布存在差异，推测它们可能在细胞的不同部位发挥作用。本研究揭示了梅花PmCADs基因的进化和功能分化，为梅花重要花香成分的合成奠定了理论基础和为花香分子育种提供了理论依据。

关键词：梅花花香肉桂醇 CAD 基因家族表达模式酶活性

瓜叶菊miR156-PhSPL3调控花青素代谢的研究

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生物技术通报 2024年

作者：孙丹旎李好崔宇萌黄河北京林业大学园林学院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

【目的】瓜叶菊（Pericallis hybrida）是重要的盆栽观赏花卉，具有多种花色和花青素代谢支路，是研究花色调控分子机制的理想材料。miR156-PhSPL3模块在瓜叶菊不同花色品种中差异表达，探究该模块在花色形成中的作用机制，为花卉花青... 详细信息

【目的】瓜叶菊（Pericallis hybrida）是重要的盆栽观赏花卉，具有多种花色和花青素代谢支路，是研究花色调控分子机制的理想材料。miR156-PhSPL3模块在瓜叶菊不同花色品种中差异表达，探究该模块在花色形成中的作用机制，为花卉花青素代谢调控机制提供理论依据。【方法】从瓜叶菊中克隆获得一个PhSPL3基因和两个Ph-miR156前体基因（Ph-MIR156a和PhMIR156b），对其进行生物信息学分析及表达模式分析，利用VIGS、酵母杂交实验和双荧光素酶实验等方法研究miR156-PhSPL3参与花青素代谢的功能和调控机制。【结果】PhSPL3基因开放阅读框长1 119 bp，编码372个氨基酸，属于SPL家族的CladeⅦ分支。Ph-MIR156a和Ph-MIR156b前体茎环序列长度分别为108 bp和104 bp，均含miR156成熟序列。表达分析显示PhSPL3在玫色和蓝色品种的瓜叶菊舌状花中高表达，与Ph-miR156表达呈负相关。双荧光素酶实验表明，Ph-miR156可靶向PhSPL3。PhSPL3的VIGS沉默株系中花青素含量降低，花青素代谢结构基因PhCHS2、PhF3H1、PhANS及调节基因PhbHLH17的表达下调。酵母杂交结果显示，PhSPL3可与PhMYB5和PhMYB7互作，并特异性结合PhCHS2和PhbHLH17的启动子，从而调控其表达。【结论】瓜叶菊miR156-PhSPL3可通过直接调控花青素代谢分支上结构基因，或间接调控花青素代谢调节基因的方式，在瓜叶菊花青素物质的生物合成中发挥作用。

关键词：瓜叶菊 miR156 PhSPL3 花青素代谢

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单叶蔷薇种群结构与结实能力

应用生态学报 2024年第6期35卷 1534-1542页

作者：张晓龙李娜钟浚锋张晨洁于超张启翔罗乐北京林业大学园林学院/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/教育部园林环境工程研究中心/林木花卉遗传育种教育部重点实验室/国家花卉工程技术研究中心/林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

以4个单叶蔷薇种群为研究对象,对年龄结构与动态、空间分布类型、结实能力3个方面进行分析,评价生存状况,探讨单叶蔷薇致危机理。结果表明:单叶蔷薇种群第Ⅰ、Ⅵ~Ⅷ龄级个体数量较少,中间龄级个体数量较多,总体呈“中间高、两侧低”的... 详细信息

以4个单叶蔷薇种群为研究对象,对年龄结构与动态、空间分布类型、结实能力3个方面进行分析,评价生存状况,探讨单叶蔷薇致危机理。结果表明:单叶蔷薇种群第Ⅰ、Ⅵ~Ⅷ龄级个体数量较少,中间龄级个体数量较多,总体呈“中间高、两侧低”的不规则金字塔型分布。虽然4个单叶蔷薇种群整体上为增长型,但易受外部环境干扰(V_(pi)′>0,P_(max)>0),死亡率(q_(x))和消失率(K_(x))均在第Ⅴ龄级时达到最大值,植株数量锐减;期望寿命(e_(x))随龄级增加呈递减趋势,且均在第Ⅷ龄级时出现最小值,说明在此阶段植株活力最低。时间序列分析表明,未来4个单叶蔷薇种群的第Ⅰ~Ⅳ龄级个体数量缺乏,第Ⅴ~Ⅷ龄级将占主导地位,单叶蔷薇种群在未来会趋于老龄化。种群空间分布主要为聚集类型,4个种群的聚集强度大小排布为P_(4)>P_(3)>P_(1)>P_(2)。P_(3)、P_(4)种群植株结实能力优于P_(1)、P_(2)种群。百果重与株高、冠幅,种子总数量与冠幅、百果重之间呈显著正相关。

关键词：单叶蔷薇年龄结构空间结构结实能力致危机理