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牡丹秋季开花过程中生理生化变化及DNA甲基化差异

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林业科学 2021年第5期57卷 53-67页

作者：袁雪袁涛刘少丹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北京100083 洛阳国际牡丹园洛阳471011

【目的】牡丹花期短而集中,为探究牡丹秋季开花机制,研究牡丹秋季开花过程中赤霉素和DNA甲基化的作用。【方法】以河南洛阳露地栽培的春秋二季开花牡丹品种‘户川寒’为试验材料,2019年9月中旬试验材料自然落叶前,平均分为4组,对照组无... 详细信息

【目的】牡丹花期短而集中,为探究牡丹秋季开花机制,研究牡丹秋季开花过程中赤霉素和DNA甲基化的作用。【方法】以河南洛阳露地栽培的春秋二季开花牡丹品种‘户川寒’为试验材料,2019年9月中旬试验材料自然落叶前,平均分为4组,对照组无脱叶无药剂处理,3个处理组分别经脱叶、脱叶+650 mg·L^(-1)赤霉素(GA 3)、脱叶+500 mg·L^(-1)多效唑(PP 333)处理,观察记录各处理组与对照在秋季萌芽、开花过程中的生长发育情况,并测定各处理组生理生化及基因组DNA甲基化状态。【结果】1)4组牡丹‘户川寒’均能在秋季萌动、开花,但施加处理能够促进秋季二次萌动开花提前且增加开放整齐度,其中脱叶+650 mg·L^(-1) GA 3处理促进萌动和花朵开放作用最佳,在处理后11天时萌动率已达81.4%,并于42天时进入初花期,初花期时间较对照组提前30天。2)脱叶+650 mg·L^(-1) GA 3、脱叶、脱叶+500 mg·L^(-1) PP 333都促进了‘户川寒’秋季较快较整齐地萌芽和生长,且对开花的加速作用依次降低,说明脱叶能够促进芽的萌动和生长,施加GA 3具有叠加促进效应,PP 333会一定程度抵消脱叶产生的促进效应。脱叶在短时间内发挥了对GA 3、GA 4含量的抑制作用后,又使芽内GA 3、GA 4的含量升高而ABA含量下降,施加GA 3后加强了GA 3、GA 4含量升高和ABA含量下降的强度,且延长了GA 3、GA 4含量上升期,而施加PP 333表现出相反的作用。3)芽萌动开花伴随大量淀粉和可溶性糖消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动。4)MSAP检测结果显示,在整个试验期间‘户川寒’DNA总甲基化的变化范围为57.3%~72.4%,开始萌动前达到DNA甲基化的最高水平,之后逐渐下降。以对照1天时状态为基准,对比其甲基化状态与各处理不同时期甲基化状态发现,处理组甲基化状态变化更活跃,且集中为去甲基化和超甲基化2种模式。各处理组去甲基化率随时间推移增加,且都高于对照组同一时期的去甲基化率,推测去甲基化率高可能更有利于‘户川寒’秋季萌动。【结论】牡丹‘户川寒’能够在秋季自然萌动开花,脱叶能促进内源GA 3合成,结合外施GA 3的叠加效应,使体内GA 3增加并抑制ABA,促进其秋季提前萌动二次开花,且花期整齐,外施PP 333一定程度抵消了脱叶引起的内源GA 3的合成促进作用。芽从萌动到开花伴随着大量糖类物质消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动。牡丹‘户川寒’可自我调控相关DNA序列CG位点的甲基化状态,从而诱导其花芽在秋季萌动,施加处理可能会提前触发这一调控过程,其中DNA去甲基化率高更可能促进秋季萌动、开花。

关键词：牡丹秋季开花脱叶赤霉素多效唑 DNA甲基化

梅花花青素苷调控基因PmMYB1的分离及功能分析

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林业科学 2018年第10期54卷 64-72页

作者：张芹徐宗大赵凯李晓伟张罗沙张启翔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教育部林木花卉育种实验室北京林业大学园林学院北京100083 河北农业大学园林与旅游学院保定071000

【目的】花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB是花青素苷合成调控的关键转录因子。从梅花中分离出1个R2R3-MYB调控因子PmMYB1,通过分析其序列特征并转入烟草进行功能鉴定,为探明梅花花青素苷合成调控机理及今后梅花花色分子育种... 详细信息

【目的】花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB是花青素苷合成调控的关键转录因子。从梅花中分离出1个R2R3-MYB调控因子PmMYB1,通过分析其序列特征并转入烟草进行功能鉴定,为探明梅花花青素苷合成调控机理及今后梅花花色分子育种奠定基础。【方法】根据梅花基因组数据设计引物,采用RT-PCR方法从梅花花瓣中分离PmMYB1基因,利用DNAMAN软件预测氨基酸序列,通过多序列比对和系统进化树构建分析其保守序列并进行功能预测,通过构建表达载体将PmMYB1基因转入烟草,分析转基因烟草的表型及花青素苷含量的变化,并利用实时荧光定量RT-PCR技术测定该基因及烟草内源花青素苷合成通路基因在转基因植株不同器官中的表达量,综合分析以上数据鉴定PmMYB1基因的功能。【结果】从梅花中分离得到全长为729 bp具有完整编码区的PmMYB1基因序列,该序列编码242个氨基酸。序列分析表明该蛋白具有保守的MYB结构域及花青素苷调控MYB蛋白特征基序,并且含有与bHLH转录因子相互作用的保守基序,可能需要bHLH蛋白协同表达共同完成花青素苷的合成调控。多序列比对和进化分析结果显示PmMYB1与其他已鉴定功能的花青素苷调控MYB蛋白有很高的同源性,其中与樱桃李的PcMYB10和欧洲甜樱桃的PaMYB10一致性分别为92%和91%。转基因烟草试验表明过表达PmMYB1基因显著提高了转基因植株花冠中花青素苷的含量(P<0.05),使其花冠颜色明显加深,实时荧光定量RT-PCR试验结果表明PmMYB1基因在转基因植株花中表达量高于叶中,过表达PmMYB1基因明显上调了烟草花中7个内源花青素苷合成通路结构基因NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3′H、NtDFR、NtANS、NtUFGT及2个调控基因NtAn1a和NtAn1b的表达量。【结论】在烟草中过表达PmMYB1基因能够显著上调转基因植株花中内源花青素苷合成通路结构基因和调控基因的表达,从而促进了其花中花青素苷的积累并导致花色加深,表明该基因在花青素苷合成过程中起重要调控作用。

关键词：梅花花青素苷调控转录因子基因克隆转基因烟草功能鉴定

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低温处理对抗寒差异侧钝叶草光合性能的影响

分子植物育种 2024年第10期22卷 3389-3397页

作者：顾慕荣王志勇李玲陈静波郝江珊杨虎彪郭海林宗俊勤廖丽海南大学热带作物学院海口570228 江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园) 南京210014 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口570228 金华职业技术学院金华321007 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室海口571101

本研究以2份抗寒性具有显著差异的侧钝叶草(Stenotaphrum secundatum)品系S13(抗寒材料)与S55(敏感材料)进行模拟低温处理,在0(CK)、3、7、14 d测定其光合性能,对其光合差异进行分析。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,两份材料的净光... 详细信息

本研究以2份抗寒性具有显著差异的侧钝叶草(Stenotaphrum secundatum)品系S13(抗寒材料)与S55(敏感材料)进行模拟低温处理,在0(CK)、3、7、14 d测定其光合性能,对其光合差异进行分析。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,两份材料的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(T_(r))均显著(P0.05)。本试验通过研究低温处理对不同侧钝叶草材料光合特性的影响,为钝叶草抗寒栽培和育种研究提供参考。

关键词：低温侧钝叶草光合色素光合参数最大光化学效率

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遗传群体在番茄分子育种中的应用

中国蔬菜 2024年

作者：王苏苏张星雨陶金宝杨旸熊春晖张余洋华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室赣州市蔬菜花卉研究所湖北洪山实验室华中农业大学深圳营养与健康研究院中国农业科学院深圳农业基因组研究所岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心

番茄分子育种是运用分子辅助手段加快育种进程、提高育种效率的育种方式。遗传群体是研究番茄重要性状遗传特性、挖掘重要遗传位点的基础，用于图谱构建、QTL定位、基因克隆及分子标记开发，同时遗传群体也可以用于育种材料创建。在番... 详细信息

番茄分子育种是运用分子辅助手段加快育种进程、提高育种效率的育种方式。遗传群体是研究番茄重要性状遗传特性、挖掘重要遗传位点的基础，用于图谱构建、QTL定位、基因克隆及分子标记开发，同时遗传群体也可以用于育种材料创建。在番茄分子育种中常用的遗传群体包括F2、RIL（重组自交系）、NIL（近等基因系）和IL（渐渗系）等遗传群体。本文主要综述了临时性遗传群体及永久性遗传群体的特点，阐述了这些遗传群体在图谱构建、基因定位及鉴定、种质资源创制方面的应用，为遗传群体在番茄分子育种的应用提供参考。

关键词：番茄遗传群体分子育种

春黄菊族部分植物CYC2d同源基因的分离与功能初步分析

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北京林业大学学报 2017年第4期39卷 63-71页

作者：黄笛孙明袁存权程堂仁王佳张启翔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、教育部林木花卉育种实验室、北京林业大学园林学院

CYC同源基因作为控制花瓣对称性形成的关键基因,在菊科头状花序中主要调控着舌状花(两侧对称)的生长发育。菊科植物中舌状花的有或无及其分子调控机制和演化过程一直备受关注。本研究从花型不同的川甘亚菊、戈壁短舌菊和神农香菊中分别... 详细信息

CYC同源基因作为控制花瓣对称性形成的关键基因,在菊科头状花序中主要调控着舌状花(两侧对称)的生长发育。菊科植物中舌状花的有或无及其分子调控机制和演化过程一直备受关注。本研究从花型不同的川甘亚菊、戈壁短舌菊和神农香菊中分别同源克隆了转录因子基因CYC2d。3个序列与菊花CmCYC2d基因氨基酸序列的比对结果显示其同源性均超过90%,且均含有保守的TCP和R结构域。半定量RT-q PCR结果显示,CYC2d在地被菊品种‘毛香玉’幼嫩花序中的表达量最高,而在川甘亚菊和戈壁短舌菊中的表达量非常微弱。因此,进一步通过实时荧光定量检测了CmCYC2d在‘毛香玉’6个发育时期舌状花和管状花中的表达情况,结果表明,CmCYC2d各个时期管状花中的表达量均很低,而在相应时期舌状花中的表达均很丰富。在不同花型的杂交F1代优株中,CmCYC2d也主要在不同位置的舌状花中高表达。通过农杆菌转化重组质粒p SUPER1300-CmCYC2d-GFP在烟草表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示其定位于表皮细胞核。分别在野生型拟南芥和tcp1突变体(SALK-022364)中过表达CmCYC2d基因的结果表明,转基因阳性株系的营养生长受到抑制,花期延迟,花瓣大小和排列均发生了变化,使原本辐射对称的花瓣呈现两侧对称的趋势。从研究结果可知,转录因子基因CmCYC2d对菊花舌状花的发育有重要调控作用。本研究为菊科舌状花演化的分子调控机制研究奠定了基础。

关键词：花对称性菊属春黄菊族 CmCYC2d 舌状花基因表达

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有斑百合多倍体诱导及鉴定

北京林业大学学报 2017年第7期39卷 96-102页

作者：张锡庆汪莲娟曹钦政贾桂霞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

为了建立野生有斑百合多基因型种子离体多倍体诱导方法及快速、准确和高效的多倍体鉴定技术,本研究在离体培养条件下,以野生有斑百合预培养7 d的无菌萌动种子(2n=2x=24)为材料,用不同含量的秋水仙素溶液进行不同时间的诱变处理。以种子... 详细信息

为了建立野生有斑百合多基因型种子离体多倍体诱导方法及快速、准确和高效的多倍体鉴定技术,本研究在离体培养条件下,以野生有斑百合预培养7 d的无菌萌动种子(2n=2x=24)为材料,用不同含量的秋水仙素溶液进行不同时间的诱变处理。以种子下胚轴明显膨大作为变异植株早期鉴定的标准,通过流式细胞仪检测细胞核DNA含量,并结合染色体计数法对诱导后的植株进行倍性鉴定,探讨在相同的种子萌动状态下,不同含量、不同浸泡时间的秋水仙素诱变效果,并初步建立了种子离体多倍体诱导和鉴定技术流程。结果表明:0.10%的秋水仙素溶液可有效地诱导野生有斑百合萌动种子的染色体加倍,其中以浸泡处理36 h的诱导效果最好,诱导率达44.43%;与二倍体植株相比,四倍体植株表现出叶片肥厚且增宽、叶色深绿、叶表面轻微褶皱、叶柄粗壮、生长缓慢等特征。研究还发现,植物外部形态变化不仅在二倍体和四倍体之间存在,而且在不同基因型的四倍体之间也存在差异。本研究利用下胚轴的膨大作为早期筛选多倍体的有效指标,同时结合直接测定细胞中DNA含量和计数染色体数可快速有效地培育出野生有斑百合同源四倍体植株。本研究建立的离体多倍体诱导流程除可应用于有斑百合种子多倍体的诱导外,也可为其他野生百合种子离体染色体加倍提供参考。

关键词：有斑百合萌动种子秋水仙素下胚轴膨大流式细胞仪四倍体

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梅花果实品质及抑菌、抗氧化活性分析

食品科学 2019年第1期40卷 77-84页

作者：刘玉霞杨佳鑫徐兴龙李庆卫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教育部林木花卉育种实验室北京林业大学园林学院北京100083

为揭示不同品种梅花果实的品质及抑菌、抗氧化活性差异,从抗寒梅花中筛选果实品质优良的品种,为抗寒花果兼用梅的选育以及梅花果实综合利用提供依据。对8个品种梅花果实的品质(外观品质和食用品质)性状、抑菌和抗氧化活性进行评价,利用... 详细信息

为揭示不同品种梅花果实的品质及抑菌、抗氧化活性差异,从抗寒梅花中筛选果实品质优良的品种,为抗寒花果兼用梅的选育以及梅花果实综合利用提供依据。对8个品种梅花果实的品质(外观品质和食用品质)性状、抑菌和抗氧化活性进行评价,利用高效液相色谱-质谱联用技术对酚类化合物进行分离和检测,对果实品质性状与抑菌和抗氧化活性进行相关性分析。结果表明:不同品种梅花果实的品质性状差异显著,‘淡丰后’、‘粉靥丰后’、‘武藏野’和‘飞绿萼’等级评价较高;‘丰后’、‘武藏野’、‘飞绿萼’总酚和总黄酮含量较高,从3个品种中都分离出儿茶素、迷迭香酸、圣草酚、丁香酸、芦丁5种酚类化合物,梅花果实的抑菌和抗氧化活性与总酚和总黄酮含量存在相关关系。‘武藏野’和‘飞绿萼’是优良的抗寒花果兼用梅,果实品质性状较优,可以作为天然抗氧化剂或功能性食品进行开发利用。

关键词：梅花果实品质特性抑菌抗氧化花果兼用

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紫薇‘香雪云’香气成分时空动态变化研究

北京林业大学学报 2017年第6期39卷 85-95页

作者：徐婉蔡明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国家花卉工程技术研究中心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北京林业大学园林学院

为了研究紫薇‘香雪云’香气成分的时空动态变化,本文利用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱(HSSPME-GC-MS)联用技术,分析‘香雪云’花朵挥发性成分在4个开花时期(半开期、盛开期、盛开末期、衰败期)和盛开期花朵的3个花器官部位(花瓣... 详细信息

为了研究紫薇‘香雪云’香气成分的时空动态变化,本文利用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱(HSSPME-GC-MS)联用技术,分析‘香雪云’花朵挥发性成分在4个开花时期(半开期、盛开期、盛开末期、衰败期)和盛开期花朵的3个花器官部位(花瓣、雄蕊、雌蕊)中的释放规律。结果表明:1)从紫薇‘香雪云’花朵的4个开花时期中,共检测出80种挥发性成分,分别属于11个类别;倍半萜类、单萜类和苯类化合物是其中具有较高质量分数的化合物类别;α-法尼烯、松香芹酮和苯乙醇等是盛开期中具有较高质量分数的挥发性成分。2)在紫薇‘香雪云’的不同开花阶段,各挥发性成分的释放规律不同;共呈现出6种主要的挥发模式,即持续下降模式、先下降后上升模式、先下降后上升再下降模式、持续上升模式、先上升后下降模式和先上升后下降再上升模式。3)就花器官而言,花瓣中的苯类化合物和萜类化合物的质量分数均较高;雌蕊和雄蕊中则均以萜类化合物为主,但化合物种类及其质量分数也存在较大差异。研究结果为了解紫薇属植物的香气成分奠定了基础,为紫薇香花定向育种提供了依据。

关键词：紫薇'香雪云’ 挥发性成分顶空-固相微萃取时空表达

镉在3种乔木中的积累及其亚细胞分布和化学形态研究

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环境科学学报 2021年第6期41卷 2440-2447页

作者：唐敏张欣刘燕王美仙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北京100083

研究不同镉(Cd)浓度(0、25、50、100、200 mg·kg^(-1))处理下,栾树(Koelreuteria paniculata)、臭椿(Ailanthus altissima)、银杏(Ginkgo biloba)3种乔木叶、枝、根中Cd的含量与积累特征,并分析Cd对其叶片超微结构的影响,探讨Cd在3种乔木叶片与根系中的亚细胞分布和化学形态特征.结果表明,3种乔木体内的Cd含量随着土壤Cd处理浓度的增加而增加,且主要积累在根部.栾树和臭椿各器官中的Cd含量显著高于银杏,表明栾树和臭椿对Cd的积累能力强于银杏.高浓度Cd处理下,栾树和臭椿叶片细胞结构损伤明显,细胞内出现大量黑色絮状物,且附着在细胞壁及细胞器的表面.而银杏叶片细胞无明显损伤特征,说明银杏对Cd的耐受性强于栾树和臭椿.3种乔木叶片中的Cd多存在于细胞壁或可溶性组分中,根系中的Cd多存在于细胞壁中,Cd在各组织的叶绿体、线粒体和细胞核等细胞器中分布较少.3种乔木叶片和根系中分别以移动性和毒性相对较低的HAc、NaCl提取态Cd分配比例最大.3种乔木各器官对Cd的积累能力与其叶片细胞中叶绿体与线粒体组分Cd占比有显著负相关关系,与叶片中HAc提取态Cd分配比例呈显著正相关性.

关键词：镉乔木积累亚细胞分布化学形态