黑果枸杞外整流钾离子通道SKOR基因的克隆及表达分析

黑果枸杞Lycium ruthenicum为多年生野生灌木,由于其珍贵的营养价值和强非生物胁迫抗性受到广泛关注。为研究黑果枸杞钾离子(K+)/钠离子(Na+)选择性运输的分子机制,从转录组数据中筛选出拟外整流K+通道基因,提取黑果枸杞根系总RNA为模板,采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)方法分离出该拟似SKOR基因。序列分析显示:该基因序列长2 448 bp,编码815个氨基酸。通过比对发现:该基因与拟南芥Arabidopsis thaliana等植物中已报道的SKOR基因编码的氨基酸序列同源性在60%以上,与几种茄科Solanaceae植物的SKOR同源性高达90%以上。进一步对该基因进行表达分析,结果显示:Lr SKOR被盐碱处理强烈诱导而被高盐处理微弱诱导,盐碱处理是高盐处理的6.81倍,是对照的23.79倍,说明Lr SKOR的表达受到盐以及盐碱胁迫调控,并且pH值对其表达水平有显著影响。     

毛白杨杂种三倍体的2n雌配子形成途径鉴定

由于受杨树大孢子母细胞减数分裂不同步性影响，通过施加理化处理诱导杨树大孢子染色体加倍授粉杂交获得的三倍体，可能既包括来源于第一次减数分裂核复原形成的2n雌配子(FDR)，也有来源于第二次减数分裂核复原形成的2n雌配子(SDR)，难以进行表型鉴别，而通过分子标记分析可以实现不同类型2n雌配子的区分。本研究以通过高温诱导毛白杨大孢子染色体加倍所获得的87株三倍体及其亲本为材料，从母本杂合且与父本有差异的SSR多态性引物中，筛选出5对适宜于2n配子诱导途径来源鉴定的重组率较低的SSR分子标记。在此基础上，利用这5对低重组率SSR分子标记，开展毛白杨杂种三倍体的2n雌配子诱导途径来源分析。结果表明，不同毛白杨杂种三倍体的2n雌配子相应简单重复序列区域的等位基因配置不同，利用筛选出的5对低重组率SSR标记可以实现毛白杨杂种三倍体的2n雌配子诱导途径鉴定，其中35株三倍体来源于FDR型2n配子，另52株来源于SDR型2n配子。此外，选用5个位于高重组率位点的SSR引物进行检测分析，结果验证了随机挑选的SSR引物用于鉴别结果是不完全可靠的，只有挑选低重组率的SSR位点才可能准确鉴定2n配子来源。开展毛白杨杂种三倍体的2n配子诱导途径鉴定研究，对于FDR、SDR不同形成途径的2n配子传递亲本杂合性分析，以及毛白杨三倍体育种策略制定等具有重要意义。      

青黑杨杂种三倍体花粉母细胞减数分裂染色体行为及其花粉变异研究

目的本研究通过分析青黑杨杂种三倍体的花粉母细胞减数分裂特征和配子变异规律，为进一步利用三倍体种质作为中介材料进行杨树染色体工程育种奠定基础。方法本研究以雌配子染色体加倍来源的‘哲引3号杨’ × ‘北京杨’杂种三倍体WT-21及杂种二倍体WD-2雄株为材料，基于醋酸洋红染色压片观察，比较分析了两者花粉母细胞减数分裂染色体行为及花粉形态变异。结果（1）无论是三倍体杂种WT-21还是二倍体杂种WD-2，其花粉母细胞减数分裂染色体行为均非常丰富，存在高频率的染色体提前分离、落后染色体、微核等异常现象，反映了亲本基因组间较强的异质性。（2）WT-21和WD-2花粉母细胞减数第二次分裂过程均存在平行纺锤体、融合纺锤体、三极纺锤体等异常定向，而且在WT-21中还发生胞质提前分裂，共同导致减数分裂产物中二分体、三分体等的产生。（3）三倍体WT-21的花粉空瘪率达44.55%，高于二倍体WD-2；WT-21饱满花粉的直径显著大于WD-2，从花粉直径分布可推测出WT-21能产生少量未减数花粉；WT-21的花粉生活力为（1.08 ± 0.44）%，显著低于二倍体WD-2（28.67% ± 2.04%）。结论由于倍性效应和杂合性的双重影响，青黑杨杂种三倍体的花粉母细胞减数分裂存在复杂的染色体行为，并对配子发育造成影响；利用三倍体的花粉进行授粉，可能获得非整倍体和四倍体后代，为杨树染色体操作奠定基础。      

冬枣COBRA基因家族全基因组鉴定及表达分析

COBRA作为一类GPI锚定蛋白,主要作用于细胞伸长与纤维素沉积。本研究在"冬枣"全基因组中成功地鉴定到10个冬枣COBRA相似基因(ZjCOBL),并对该基因家族成员进行生物信息学分析,还研究了各成员在‘冬枣’7个不同组织中的表达模式。所有潜在的COBRA相似蛋白都具有CCVS保守结构域,其中8个相似蛋白具有N端信号肽序列,big-PI程序预测出7个蛋白为潜在的GPI锚定蛋白。根据基因结构和系统演化分析等依据,冬枣中的COBRA相似蛋白可以分为两个亚家族(SFs),其中SFⅠ亚家族氨基酸相似性为43.3%到79.9%,SFⅡ亚家族为58.3%到67.9%。10个ZjCOBL基因分别位于枣树12条染色体中的5条染色体和一段scaffold上。Real-time RT-PCR试验表明,所有ZjCOBL基因在冬枣各个器官和不同生长时期均有表达。其中,ZjCOBL7与番茄上的Sl COBRA-like为直系同源基因,具有相似的表达模式,推测ZjCOBL7可能与枣果实的质地和成熟软化相关。     

秋水仙碱诱导银白杨花粉染色体加倍及其细胞学效应研究

为推动银白杨倍性育种进展,利用秋水仙碱溶液注射处理,对银白杨花粉染色体加倍技术进行了研究,并通过常规压片及间接免疫荧光技术观察了秋水仙碱处理对小孢子母细胞染色体行为和微管骨架分布的影响。结果表明:(1)施加秋水仙碱处理可诱导银白杨花粉染色体加倍,在小孢子母细胞减数分裂细线末期-粗线期施加0.5%秋水仙碱溶液注射处理7次,可获得最高达82.23%的2n花粉。由于注射处理5次与7次诱导效果差异不显著,从节约成本和降低毒害考虑,在实际应用中以0.5%秋水仙碱溶液注射处理5次为宜;(2)秋水仙碱处理导致银白杨小孢子母细胞减数分裂过程染色体行为异常,包括双线期细胞核仁数目增多、微核形成,终变期染色体紧贴核仁,中期I染色体发生极度收缩聚集成团;(3)受秋水仙碱影响,银白杨小孢子母细胞细胞质微管骨架分布发生紊乱。粗线期小孢子母细胞内微管骨架不再呈网状均匀分布于细胞质,而是聚集呈短带状,从而失去对染色体行为的控制。     

毛新杨×银灰杨杂种花粉母细胞减数分裂及花粉形态

利用醋酸洋红压片法观测毛新杨×银灰杨杂种雄株的减数分裂进程及花粉形态,为其基因资源的有效利用奠定基础。结果表明:室温20~25℃条件下,整个花期为7 d,减数分裂所需时间为39 h;在花粉母细胞减数分裂过程中,出现了融合纺锤体、平行纺锤体、垂直纺锤体、落后染色体、染色体桥等特异分裂相,且减数分裂产物中出现了单分体、二分体、三分体以及含微核的分体,说明毛新杨×银灰杨杂种在减数分裂过程中存在染色体不平衡现象;花粉粒的直径变化范围为15.07~54.61μm,平均直径为30.20μm,呈高斯分布,其中败育花粉率为9.47%,2n花粉率为1.41%。     

高抗寒毛白杨杂种离体培养及玻璃化苗研究

[目的]为了能够将毛白杨优良资源应用到北纬41°以北地区,为我国北方生态防护林建设提供优良苗木,特进行高抗寒性毛白杨杂种—‘蒙树1号杨’组织培养技术研究。[方法]利用‘蒙树1号杨’切枝水培嫩芽为外植体,开展了最佳消毒剂和消毒时间筛选,以及无菌苗茎段增殖、叶片分化、生根培养和玻璃化苗恢复培养研究。[结果]嫩芽在0.10%升汞中灭菌5 min效果最佳,外植体污染率为15.60%、萌芽率达77.70%；最佳茎段增殖培养基为MS + 0.20 mg/L 6-BA + 0.05 mg/L NAA,平均分化出芽4.21个；不定根最佳诱导培养基为1/2 MS + 0.50 mg/L IBA + 0.20 mg/L NAA,生根率达93.90%；玻璃化苗在MS + 0.2 mg/L 6-BA + 0.05 mg/L NAA + 30 g/L蔗糖+8 g/L琼脂培养基中恢复效果最好,恢复率达82.38%。[结论]‘蒙树1号杨’离体快繁体系的建立,为毛白杨体细胞多倍体育种及我国西北地区园林绿化和生态建设夯实了基础。     

不同毛白杨无性系林分蓄积量的长期水氮耦合效应

【目的】研究不同田间持水量和纯氮施用量对毛白杨人工林单位面积上林分蓄积量的影响,确定毛白杨无性系最佳水氮组合方案。【方法】采用裂区试验设计在河北威县林地研究不同水氮耦合处理对不同无性系(BT17,B331,S86,1316)毛白杨林分蓄积量影响。【结果】1)无性系在不同纯氮施用量和田间持水量灌溉条件下单位面积上林分生长量有差异,S86无性系对高水肥处理响应较好,1316无性系响应较差。2)对杨树人工林进行水分灌溉管理措施时,应该设置田间持水量75%以上作为灌溉临界值同时灌溉临界值应考虑造林地区的环境条件、造林密度、林龄等因素。3)杨树人工林单位面积上纯氮施肥量范围是在100～400 kg·hm~(-2),且施肥量应当根据实验地区肥力等级状况进行酌量加减。【结论】在河北威县S86无性系是在田间持水量75%以上和每株施氮量160 g的管理措施下能实现速生丰产的毛白杨无性系,建议在相近地区进行杨树人工林速生丰产林培育时候优先考虑。     

油松离体花粉管的生长及微丝骨架分布

采用离体培养结合荧光定位技术对油松花粉管生长特征和微丝骨架分布规律进行研究.结果表明:油松花粉离体萌发过程,除大量呈单一花粉管形态外,还存在异形花粉管,如具2条花粉管及分枝花粉管等;在适宜培养条件下,培养60 h后萌发率趋于稳定(91％以上),培养96 h后花粉管长度逐渐趋于稳定(173 μm以上);异形花粉管发生频率与花粉萌发率呈极显著正相关(r =0.786 7,P=0.004 1),花粉管分枝发生于管伸长至89.73(±3.44)μm处;在不同形态的花粉管中均有微丝骨架正常分布,并且推动花粉管细胞核和造粉体向花粉管顶端移动;在花粉管的透明区,微丝束呈现平行于花粉管的浓密网状结构,当花粉管生长较长时,微丝束有变得稀疏的趋势.     

北京市松山天然油松林生态系统的碳储量

[目的]分析北京市松山地区天然油松林生态系统碳储量,为研究区天然油松林的碳固定和碳储量管理研究提供理论依据。[方法]以北京市松山天然油松林生态系统为研对象,设置标准样地进行乔木。灌木。草本。凋落物调查,采集并分析0—100cm土层土样,根据相关方程计算出生态系统以及各个层次的碳储量。[结果]植物体含碳率变化在42.39%~49.95%,0—100cm土壤含碳率变化在0.26%~1.31%。天然油松生态系统碳储量为147.24 Mg/hm2,其中植被碳储量为57.14 Mg/hm2,占生态系统碳储量的36.7%,植被各层碳储量的顺序为乔木(54.93Mg/hm2)灌木(0.45Mg/hm2)草本(0.29Mg/hm2);土壤碳储量为66.35 Mg/hm2,占生态系统碳储量的46.30%,分别是植被碳储量的1.16倍和凋落物碳储量的2.79倍,且随着土层深度的增加而递减;凋落物碳储量为23.75 Mg/hm2,占生态系统碳储量17%。[结论]松山地区天然乔木对植被碳储量的贡献率最大,松山地区天然油松林植被含碳率表现为:乔木灌木草本凋落物。