云南蓝果树叶绿体基因组密码子偏好性分析

以云南蓝果树叶绿体基因组为研究对象,采用Codon W 1.4.2等软件,通过分析云南蓝果树叶绿体基因组52个基因密码子的偏好性,探究影响密码子使用偏性形成的主要因素。结果表明:1) Codon W和CUSP软件分析显示密码子第3位碱基GC含量为28.40%,ENC值>45的基因有39个,说明密码子偏好以AT结尾,且存在较弱偏性。2)中性绘图分析显示,GC₁₂与GC₃的相关系数为0.161 2,相关性不显著,说明密码子第1、第2位与第3位碱基组成存在显著差异。3) ENC绘图结合ENC比值频率表显示,大部分基因距离标准曲线较远,说明密码子偏好性主要受选择的影响。4) PR2-plot分析显示密码子第3位碱基使用频率方面,T>A,G>C,说明密码子偏好性受多重因素影响。5) 确定UUG、UCA、GCU、AAU、GAU和GGA为最优密码子。综上所述,云南蓝果树叶绿体基因组密码子的使用主要受选择的影响,受其他如突变等因素的影响较弱。     

中国山茶科植物区系及叶绿体基因组结构进化分析

对中国种子植物属的分布区类型进行属的区系分析,并统计了中国不同地区山茶科植物的分布情况,以测序完成的14个属14种山茶科植物叶绿体基因组为研究对象,系统比较基因组间的结构差异,分析4个IR边界扩张与收缩情况,并以近缘物种圆叶鹿蹄草为外类群,使用MEGA 4.0构建系统进化树,分析物种间的亲缘关系。结果表明,我国山茶科植物共计15属,主要为热带亚热带成分的涉及9个属,占山茶科总分布包含属的60%。所分析的14种山茶科植物基因组长度各一,折柄茶属的心叶折柄茶叶绿体基因组最大,为158 450 bp,而最小的柃木属翅柃大小为155 179 bp,差异接近3.3 kb。以杜鹃目下鹿蹄草科的圆叶鹿蹄草为外类群,对14种山茶科植物构建了系统进化树,一共12个节点,支持率较高,山茶科14个种被分成2个大的进化枝,红皮紫茎和心叶折柄茶亲缘关系近,厚皮香属的厚皮香与山茶科的所属关系存在争议。结合植物区系分析与叶绿体基因组的结构进化分析方法,反映出山茶科植物的进化发育关系,为解决这类问题提供参考信息。     

盐胁迫对珠美海棠幼苗光合特性的影响

为研究盐胁迫对珠美海棠幼苗光合特性的影响,以珠美海棠(Malus zumi)盆栽幼苗为试验材料,测定它们在不同浓度NaCl胁迫下的光合参数和叶绿体色素含量及叶绿素荧光特性的变化。结果表明,盐胁迫下,珠美海棠幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ实际光化学量子产量、叶绿素b都呈先上升后下降的趋势,胞间CO2浓度(Ci)呈先下降后上升的趋势,叶绿素a和类胡萝卜素均呈下降趋势。低盐浓度(50 mmol·L-1)下,光合相关参数值和叶绿素b含量均有所提高,说明珠美海棠幼苗对盐胁迫有一定适应能力;随着盐浓度升高,珠美海棠幼苗的光合参数、蒸腾速率、叶绿素含量有所降低,表明其光系统受到影响,进而使其光合性能降低。     

Effects of Salinity Stress on the Structure of Bundle Sheath and Mesophyll Chloroplasts in NAD-Malic Enzyme and PCK Type C4 Plants

Abstract

The effect of NaCl stress on the structure of leaf chloroplasts was investigated in several NAD-Malic enzyme (NAD-ME) and phosphoenolpyruvate carboxykinase (PCK) type C₄ plant species. Seedlings of the monocot species, except Zoysia japonica, grown in 300 mL pots were subjected to salt stress by adding 50 mL of 3% NaCl solution per day to the soil for 5 d after the fourth leaf blades were fully developed. Z. japonica and the dicot species, Amaranthus tricolor, were also treated with 3% NaCl in a similar manner from 5 wk after germination. Salt stress negatively affected the growth, chlorophyll content and chloroplast structure in all the species. At the ultrastructure level, swelling of thylakoids and disruption of envelopes were more or less observed in mesophyll cell (MC) chloroplasts after salt treatment. The structure of bundle sheath cell (BSC) chloroplasts, on the other hand, was hardly damaged under salt condition although stromal and starch areas were considerably decreased. Furthermore, salinity induced granal development in BSC chloroplasts in most species; the number of thylakoids per granum, granal indices and appressed thylakoid density in salt-treated plants were generally higher than those in control. Since the similar responses have also been reported in all NADP-ME type C₄ species investigated in our previous study, the high sensitivity to salt stress in MC chloroplasts and the granal development in BSC chloroplasts by salinity were considered to be common phenomena in all three C₄ subtypes.     

茶树cpDNA测序及基于cpDNA序列的山茶属植物亲缘关系研究

叶绿体基因组在物种鉴定、系统进化分析及亲缘关系研究等领域应用前景广阔。本文应用Illumina高通量测序技术对龙井43（Camellia sinensis cv. Longjing 43）的叶绿体全基因组进行测序;利用叶绿体trnL-trnF序列研究茶树及其近缘植物的亲缘关系。结果表明,龙井43叶绿体基因组全长为157 096 bp,反向互补重复区（Inverted repeat, IR）为26 080 bp,小单拷贝区（Small single copy region, SSC）、大单拷贝区（Large single copy region, LSC）分别为18 283 bp、86 653 bp。共注释叶绿体基因133个,其中蛋白编码基因86个,rRNA基因8个,tRNA基因39个。对所选植物的trnL-trnF序列进行比对,序列长度变异范围为481~501 bp,序列最长为岔河大茶,最短为金花茶,基于此序列构建亲缘关系树,山茶属茶组植物聚成一个组。研究结果对茶树优良品种培育及山茶属植物亲缘关系的研究具有重要价值。     

菠萝叶绿体基因组密码子偏好性分析

叶绿体基因组密码子偏好性影响基因的表达效率,对于叶绿体基因工程应用及物种遗传改良具有重要的科学意义.为了明确菠萝叶绿体基因组密码子偏好性的使用特征及主要影响因素,本研究以菠萝叶绿体基因组为研究对象,利用生物信息学软件分析其密码子的使用模式和偏好性.密码子偏好性相关参数分析显示:(1)菠萝叶绿体基因密码子的GC含量平均值...     

盐胁迫下海马齿叶肉细胞超微结构观察

通过透射电镜,在超显微结构水平上对淡水和海水栽培的海马齿(Sesuvium portulacastrumL.)植物叶肉细胞结构进行了比较。结果显示:海水栽培的海马齿叶肉细胞质膜明显向内折叠,出现大量大小、形状各异的质膜突起,以及质膜片层;而淡水栽培的海马齿叶肉细胞质膜向内折叠不明显,质膜突起少见。相对于淡水栽培,海水栽培的海马齿植物叶肉细胞叶绿体变小、数量增多;形状变短,由肾形、梭形或弓形变成椭圆形或一端膨大的不规则形状;叶绿体基粒片层结构清晰完整,垛叠程度增加,叶绿体没有受到明显伤害;叶绿体中淀粉粒数量增多,体积变大,淀粉粒表面出现皱褶,形状由长椭圆型变成短椭圆形或不规则形状,电子密度变低;叶绿体上脂质体增多且体积变大。线粒体数量增加,但体积变小;形状由圆球状或棒状变成椭圆体状;线粒体内膜向内折叠所形成的嵴清晰,但海水栽培的海马齿叶肉细胞线粒体外膜模糊,受到轻微伤害。     

利用SSR标记研究甘蓝型油菜叶绿体基因组DNA多态性

叶绿体基因组具有母性遗传、单倍性、高度的保守性和明显的种内差异等特点。研究不同品种叶绿体基因多样化程度,可为甘蓝型油菜的收集与引种及遗传改良提供指导。利用15对特异性叶绿体SSR标记对287份国内外甘蓝型油菜叶绿体基因组多样性进行了分析,结果显示,在15对叶绿体SSR特异引物中,5对引物扩增产生多态性条带合计19条,平均每对引物检测出3.8条多态性条带;287份材料共划分成14个单倍型,优势单倍型H01占比74.91%、H02占比13.59%、H03占比4.88%,其余11种单倍型（H04-H14）占比合计6.62%;H02为波里马、陕2A胞质类型,为中国特有单倍型;国外甘蓝型油菜中,俄罗斯与瑞典的单倍型较丰富,引进俄罗斯与瑞典的资源能更高效拓宽中国甘蓝型油菜的遗传多样性本底。本研究还获得2对引物（MF-4和ccmp2）得到特异条带,并为此建立了快速鉴定波里马、陕2A胞质类型的方法,为波里马与陕2A细胞质类型材料的鉴定与保护提供了方法。     

Effects of elevated atmospheric CO2 concentration on morphology of leaf blades in Chinese yam

ABSTRACT

The effects of elevated carbon dioxide concentration on the morphology of leaf blades in two Chinese yam lines under different temperature conditions were determined. Plants were grown under two [CO₂] levels, ambient (about 400 µmol mol^?1) and elevated (ambient + 200 µmol mol^?1) in the daytime, and two mean air temperature regimes, approximately ambient temperature (22.2°C) and high temperature (25.6°C). The palisade layer was thicker under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in both temperature regimes, and the whole yam leaf blade was thicker under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in the approximately ambient temperature regime. The numbers of chloroplasts per palisade cell and spongy cell as well as per unit profile area of palisade cell, number of starch grains per chloroplast, profile area of the starch grain, and starch-to-chloroplast area ratio in both palisade and spongy cells were higher under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in both temperature regimes. Furthermore, the stomatal density on the abaxial side of the leaf blade in Chinese yam was greater under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] under both temperature regimes, and stomatal-pore length was higher under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in the approximately ambient temperature regime. These results indicate that elevated [CO₂] positively affects the photosynthetic apparatus. The results of this study provide information for understanding the response characteristics of the leaf blade under elevated [CO₂] and a possible explanation for the positive photosynthetic responses of Chinese yam to elevated [CO₂] in our previous study.

List of Abbreviations:[CO₂]: carbon dioxide concentration     

外源蔗糖对紫背天葵采后品质及叶绿体的影响

【背景】紫背天葵采后生理代谢活跃,加上对低温敏感,采后往往贮藏于略低于室温的黑暗环境中,但紫背天葵长期黑暗贮藏,会出现采后糖饥饿,影响紫背天葵的品质。黑暗贮藏也会抑制光合过程,导致光合同化产物减少,加剧采后糖饥饿,而蔗糖是植物体内光合产物运输的主要形式。【目的】研究采后外源蔗糖处理对紫背天葵采后品质、蔗糖代谢及叶绿体的影响,探讨蔗糖处理延缓采后衰老的相关机制。【方法】在筛选出最佳蔗糖处理浓度的基础上,检测紫背天葵贮藏期间淀粉、可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白和叶绿素含量,研究蔗糖处理对紫背天葵采后品质的影响;检测贮藏期间蔗糖、果糖、葡萄糖含量和蔗糖代谢相关酶活性如淀粉酶（Amylase）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖酸性水解酶（AI）、蔗糖合成酶（SS-S）和蔗糖分解酶（SS-C）,研究蔗糖处理对紫背天葵蔗糖代谢的影响;利用透射电子显微镜观测叶绿体超微结构在贮藏期间的变化,检测贮藏期间叶绿体脂氧合酶（LOX）活性、丙二醛含量（MDA）、最大光化学效率（Fv/Fm）和实际光化学效率（QY）,研究蔗糖处理对叶绿体生理和功能的影响。在生化水平和亚细胞水平上探究采后蔗糖处理对紫背天葵的影响。【结果】前期的蔗糖浓度筛选发现,12%的蔗糖保鲜效果最佳,尤其在贮藏后期,12%蔗糖处理组与对照组相比,呼吸强度降低39%、失重率降低7.8%、腐烂率降低15.87%。进一步研究发现,在贮藏后期,处理组与对照组相比,蔗糖含量比为1.82、淀粉含量比为1.10、可溶性糖含量比为1.11、可溶性蛋白含量比为2.20和叶绿素含量比为1.23,蔗糖处理显著延缓了糖类物质和含氮物质的降解。蔗糖处理显著抑制SPS、AI和Amylase活性的上升,说明蔗糖处理抑制了紫背天葵的蔗糖代谢,从而减少了蔗糖和淀粉的分解。后期对紫背天葵叶绿体生理功能研究发现,贮藏结束时,处理组与对照组相比,有效维持了叶绿体结构完整性、叶绿体脂氧合酶活性降低53.13%、叶绿体丙二醛含量降低33.33%、最大和实际光化学效率分别是对照组的1.35倍和1.97倍,说明蔗糖处理显著延缓叶绿体衰老。进一步分析发现,紫背天葵叶绿体功能与淀粉和可溶性糖含量显著正相关,表明糖饥饿引起的碳源匮乏会影响叶绿体功能。【结论】蔗糖处理通过降低紫背天葵采后呼吸强度、失重率和腐烂率、调控蔗糖代谢、降低叶绿体膜脂氧化程度和维持叶绿体结构完整,抑制了紫背天葵采后品质劣变,从而延缓了紫背天葵衰老。