水稻温敏型叶片白化转绿突变体tsa2的表型鉴定与基因定位

水稻温敏型叶色突变体是研究植物光合作用、叶绿体结构和功能以及温度影响叶绿体发育的理想材料。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼型水稻(OryzasativaL.)三系保持系西农1B,从其后代中筛选到一个突变性状稳定遗传的温敏型叶片白化转绿突变体tsa2 (temperature-sensitive green-revertible albino 2)。与野生型相比, tsa2突变表型受温度影响, 22°C条件下萌发的野生型幼苗表型正常,而tsa2幼苗完全白化,且约40%白化苗死亡,存活白化苗的光合色素含量、光合速率均显著降低,成熟期主要农艺性状均显著变劣;在28°C下萌发的tsa2幼苗叶片呈浅绿色并伴有白条纹,其光合色素含量显著降低,光合速率及主要农艺性状差异较小; 32°C下萌发的tsa2幼苗叶片无明显差异。透射电镜观察显示,与野生型相比,tsa2在22°C下叶肉细胞中无叶绿体或存在异常发育叶绿体(尚未分化出基粒和基层),在28°C下部分叶肉细胞含少量发育完整的叶绿体,在32°C下叶肉细胞数量及形态均正常。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,与野生型相比,tsa2突变体中部分光合色素代谢途径基因、叶绿体发育相关基因及光合作用相关基因的表达水平呈不同程度变化。遗传分析表明, tsa2突变表型受一对隐性核基因控制, TSA2被定位于第5染色体SSR标记S5-57和S5-119之间,物理距离为718 kb。本研究为水稻遗传改良及研究温度影响叶绿体发育机制奠定了基础。     

基于叶绿体DNA分析的楸子种质遗传多样性研究

利用4对叶绿体DNA引物扩增49份楸子[Malus prunifolia（Willd.）Borkh.]种质资源的4个叶绿体DNA基因间区trnH-psbA、trnS-trnG spacer + intron、trnT-5′trnL和5′trnL-trnF序列，基于4个叶绿体DNA基因间区的序列变异，从母系遗传的角度评价楸子的遗传多样性水平。结果显示：4个叶绿体DNA基因间区序列经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3 790 bp，共有173个多态性变异位点，其中包含2个单一突变位点、20个简约信息位点和151个插入/缺失位点。在49份楸子种质中，trnH-psbA、trnS-trnG spacer + intron、trnT-5′trnL和5′trnL-trnF区域的变异位点的数量分别为26个、25个、120个和2个，单倍型数量分别为9个、7个、8个和3个，合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型有14个。核苷酸多样性和单倍型多样性最高的区域均为trnH-psbA（Hd = 0.775，Pi = 0.02143），最低的为5′trnL-trnF（Hd = 0.481，Pi = 0.00072）。49份楸子种质4个叶绿体DNA区域合并后的遗传多样性较高（Hd = 0.854，Pi = 0.00949）。Tajima’s D检验中，4个叶绿体DNA区域在P > 0.10水平上均不显著，楸子的4个叶绿体DNA区域在进化上遵循中性进化模型。楸子的遗传变异主要存在于群体内部，不同居群间基因交流频繁，多数居群间遗传分化较少，与地理距离不完全相关。     

大花君子兰叶绿体基因组及其特征

采用Illumina MiSeq测序平台对大花君子兰（Clivia miniata）叶片总DNA进行测序，通过组装获得了其叶绿体基因组（cpDNA）全长序列（158 114 bp）。对其cpDNA注释得到135个基因，包含87个蛋白编码基因、40个tRNA基因和8个rRNA基因。采用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单序列重复（SSR）分析和密码子偏好性分析。结果显示：①大花君子兰cpDNA中共有61个SSR位点，其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复数分别为38、9、2、8、3和1个，多数SSR分布在基因间隔区；②大花君子兰cpDNA密码子偏爱以A或U（T）结尾，亮氨酸使用频率最高，半胱氨酸使用频率最低。基于24种植物的cpDNA全长和23种植物的叶绿体ycf2基因序列进行系统发育分析，结果显示大花君子兰与石蒜科植物在同一分支，显示最近的亲缘关系，支持大花君子兰属于石蒜科。基于叶绿体ycf2的系统发育分析结果与基于cpDNA全长的系统发育分析研究结果大部分相同，支持ycf2基因可以代替cpDNA全长用于植物系统发育分析。     

杜梨叶绿体基因组分析

利用高通量测序平台对杜梨（Pyrus betulaefolia）进行测序，并对其叶绿体全基因组序列的结构特征进行分析。结果表明，杜梨叶绿体基因组与大多数高等植物一样，具有典型的环状双链四分体结构。其叶绿体基因组大小为160 058 bp，共检测到61 个SSR 位点（58 个单核苷酸重复和3 个二核苷酸重复）和56 个RNA 编辑位点，这些RNA 编辑位点均引起了氨基酸的变化。与砂梨（Pyrus pyrifolia）、川梨（Pyrus pashia）和桃叶梨（Pyrus spinosa）的叶绿体基因组比较，其基因种类和数量都比较保守，表明了梨属植物进化的缓慢性。在4 个梨属植物中共检测到351 个SNP 和217 个InDel。     

In UV‐B Irradiated Rice High Levels of Mn Limits Chloroplasts Injury Triggered by Oxidative Stress

The molecular mechanism to control the oxidative burst exerted by Mn accumulation in rice (Oryza sativa L.) plants, grown in hydroponics containing 0.5, 2 and 8 mg l^–1 Mn and irradiated with a total biological effective UV‐B irradiation of 20.825 kJ m^?2, was investigated in the chloroplasts at the 15th and 21st days after germination. In both experimental periods, Mn accumulation kinetics in the leaves and in the chloroplast lamellae displayed overall increases. Coupled to higher membrane selectivity, superoxide production and acyl lipids peroxidation in the thylakoids decreased, prompting upper rates of the Hill and Mehler reactions. Connected to UV‐B irradiation, higher accumulated Mn in thylakoids was found to be chelated in a 36.5 kDa protein, with Mn/protein ratio of about 1 and high content of Gln, Asp, Glu, Leu and Gly, being its EPR spectrum characteristic of high‐spin Mn(II), in a S = 5/2 ground state. As this protein exhibited enzymatic catalysis of superoxide dismutation, it was concluded that, under UV‐B irradiation, the high internal tolerance of Oryza sativa L. to Mn during the vegetative growth also triggers the synthesis of a manganese protein that mimics superoxide dismutase functioning, therefore furnishing an additional intimate protection against oxidative stress.     

干热胁迫对紫花苜蓿形态特征及光合色素含量的影响

以6个紫花苜蓿品种为试验材料,采用盆栽并放入人工气候箱内干热胁迫处理下研究其土壤相对含水量、叶片长度、宽度、相对高度、绝对高度、茎粗等形态特征和类胡萝卜素、叶绿素含量等方面的变化规律。结果表明,随着干热胁迫的加剧,紫花苜蓿土壤相对含水量、叶片长度、叶片宽度、植株茎粗、叶绿素含量整体呈下降趋势,胁迫第12d与第4d相比,土壤相对含水量下降了64.82%,叶片长度下降了23.85%,叶片宽度下降了23.05%,植株茎粗下降了5.96%,叶绿素含量下降了12.70%;而相对株高、绝对株高、类胡萝卜素含量呈整体上升趋势,胁迫第12d与第4d相比,相对株高上升了1.61%,绝对株高上升了0.72%,类胡萝卜素含量上升了14.63%。各干热胁迫处理与其对照相比,干热胁迫对紫花苜蓿土壤相对含水量、株高、叶绿素含量和类胡萝卜素含量影响较为显著(P0.05)。     

Pollen dispersal in a hinoki (Chamaecyparis obtusa) seed orchard detected using a chloroplast DNA marker

Pollen dispersal was estimated in two test plots in a hinoki (Chamaecyparis obtusa) seed orchard using a chloroplast DNA marker, the spacer region between thetrnD andtrnY genes, and SSCP (single strand conformation polymorphism). In Plot 1, 2,020 seeds from 40 trees within 30 m of the marker tree were analyzed using the PCR-SSCP method. In Plot 2, 1,850 seeds from 37 trees were analyzed in the same manner. The results revealed that the maximum pollen dispersal distance in the two plots exceeded 25 m. Pollen dispersal appeared to be inversely proportional to the distance from the marker tree. The effective pollen dispersal was suggested to be less than about 20 m in a mature hinoki seed orchard. Adjacent trees had an excessive influence when the pollen density was increased by artificial flower stimulation. Therefore, it was suggested that seed production better resembles ideal random mating when carried out as naturally as possible. In conclusion, the SSCP chloroplast DNA marker was a useful tool for amassing basic information on pollen management in seed orchards of coniferous species.     

葡萄叶片衰老过程中不同光质对其光合和叶绿体超微结构的影响

以栽植于日光温室中适宜延迟栽培的‘贝达’砧‘意大利’葡萄为试材,自2013年8月1日始至落叶(2014年1月31日)止每天分别进行红光和蓝光不同光质延长光照至24:00补光处理,以不补光作为对照,研究不同光质补光处理对葡萄叶片衰老过程中叶片的外观形态特征、叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m、可溶性蛋白质含量和叶绿体超微结构的影响,为叶片抗衰老技术的研发提供理论依据。研究结果表明:补充红光显著提高了叶片的叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m值和可溶性蛋白质含量,叶绿体基粒片层排列整齐有序,明显减缓了叶绿体超微结构的解体,显著延缓叶片衰老;补充蓝光处理前期显著降低了叶片的叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m值和可溶性蛋白质含量,破坏了叶绿体的超微结构,加速了植株的衰老进程;但在叶片衰老后期,叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m值和可溶性蛋白质含量逐渐高于对照,并且叶绿体的基粒片层比对照排列整齐有序,在一定程度上延缓了叶片衰老。补充蓝光处理的叶片可溶性蛋白质含量一直显著高于补充红光和对照。综上,补充红光处理有效延缓了叶片衰老进程,延长了叶片的生理功能期。     

芒属植物叶绿体InDel标记的开发与应用

研究利用芒属植物(芒02381和荻04005)叶绿体全基因组测序的结果,开发12对InDel标记。采用正交设计法优化cpInDelPCR体系,得到模板DNA、dNTPs、Mg2+、引物、TaqDNA聚合酶5个关键因素在体系中的最佳组合。12对InDel标记对43份芒属和2份甘蔗材料进行扩增,共扩增出538条条带,其中3对引物扩增出13条多态性条带,占总数的2.4%。将所有位点读带转化为数值矩阵并用UPGMA法聚类,在遗传相似系数1.4的水平上,和南荻聚为一类,而芒和与五节芒、双药芒、红山茅、尼泊尔芒、甘蔗聚为一类,4个具有杂交种特征的材料单独聚为一类。试验开发的芒属植物cpInDel标记可用于芒与荻的区分,指导芒属植物的杂交育种。