拟南芥AtOHRP1在氧化胁迫应答中的功能初探

C3HC4 RING finger结构在植物非生物胁迫应答中发挥着重要作用。在对拟南芥基因组进行生物信息学分析过程中发现,NP_195772.1含有一个C3HC4 RING finger保守结构域。基因表达分析显示该基因受H2O2显著诱导。其突变体对高光、过氧化氢、高盐以及黑暗等胁迫高度敏感,叶片白化现象显著,相对叶绿素含量较于野生型也有明显降低,故将其命名为AtOHRP1(Arabidopsis thaliana Oxidative Hypersensitive RING Finger Protein 1)。通过分析氧化胁迫后植物体内过氧化氢的含量及抗氧化酶活性的变化,发现突变体体内有更多过氧化氢的积累且活性氧清除系统中关键酶,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性比野生型降低明显。表明AtOHRP1在氧化胁迫等非生物胁迫过程中发挥着重要的生理功能。     

大豆耐胁迫相关蛋白编码基因GmSAMDC1的克隆及表达分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosine methionine decarboxylase,SAMDC)是亚精胺和精胺合成的关键酶,更是多胺生物合成的限速酶之一,在植物耐胁迫反应中发挥重要调控作用。为研究大豆SAMDC编码基因的结构和表达特性,本研究从抗病大豆品种科丰1号中克隆了位于大豆基因组2号染色体上的GmSAMDC1(Glyma. 02G128000)基因,分析结果表明:其完整ORF长度为1 068 bp,编码一个由355个氨基酸组成的包含1个SAM_decarbox结构域的蛋白; GmSAMDC1基因所编码蛋白的理论等电点为4. 86,相对分子质量为38 987. 13 Da,为亲水性蛋白,不含跨膜区;大豆中共有8个GmSAMDC1的同源基因,GmSAMDC1与红车轴草(PNY09439. 1,82. 64%)和拟南芥(At SAMDC3,67. 22%)中的SAMDC蛋白编码基因亲缘关系最近; GmSAMDC1启动子序列包含防卫和胁迫响应元件、植物激素应答元件、光应答元件等许多顺式作用元件; GmSAMDC1在花中的表达量最高,与其大豆同源基因Glyma. 01G071300(序列相似性为94. 6%)、Glyma. 18G278800(66. 8%)和Glyma. 08G25580(66. 5%)的组织特异性表达模式比较相似; Glyma. 02G128000-GFP融合蛋白在细胞膜和细胞质上表达。本研究结果为进一步阐明大豆GmSAMDC1基因在大豆耐胁迫过程中的作用提供了理论依据。     

墨兰‘达摩’叶艺品系光合色素含量、叶绿素荧光特性和叶绿体超微结构的比较

墨兰叶色变异品系具有较高的观赏和经济价值,但其叶色变异机理尚不清楚。对墨兰栽培品系‘达摩’正常绿叶及其4个叶色变异(叶艺)品系的叶片光合色素含量和叶绿素荧光动力学参数进行比较,发现叶艺品系叶片黄色区域的总叶绿素和类胡萝卜素含量均小于绿色区域,且叶绿素含量降低更为显著,造成Caro/Chl升高,叶色黄化。叶绿素荧光参数显示叶艺品系叶片黄色区域的F_v/F_m、NPQ值也有相应降低,而qp、Y(Ⅱ)值比绿色区域高,可能与其高比例的叶绿素a和类胡萝卜素含量相关。进一步对叶绿体超微结构进行分析,发现叶艺品系叶片绿色区域叶绿体存在不同程度发育缺陷,而黄色区域的叶绿体退化更为严重,没有完整的叶绿体结构。此外,研究结果显示,叶艺品系叶片绿色区域F_v/F_m值的变化趋势与其叶绿体发育完整程度具有一致性,qp、Y(Ⅱ)值与总叶绿素和类胡萝卜素含量变化趋势一致,但黄色区域并不呈现出这种相关性,可能与叶绿体发育严重受损有关。     

不同光质LED对竹叶兰酚类物质及抗氧化性的影响

本研究采用9种LED光质组合光源处理竹叶兰2个月大的幼苗,测定其形态生长、酚类物质、氧化代谢指标。结果表明:与红光,远红光相比,蓝光使幼苗生长健壮、根系发达、生物量积累且有利于多酚、黄酮、花色素苷等活性成分的积累,同时蓝光可促使竹叶兰体内过氧化氢酶、过氧化物酶含量增加,提高植物羟自由基清除能力、超氧阴离子清除能力和总抗氧化能力;而相较于单色光源,复合光呈叠加效应,其中在3B1R条件下,竹叶兰活性成分及抗氧化能力各项指标最好,更利于提高其药用价值,为最优光质组合。     

兰花育种及产业化技术研究进展

兰花是世界上重要的观赏花卉，中国十大名花之一，因其独特的花型、丰富的花色而深受世界各国人民喜爱，是国内外花卉研究和市场的热点，其中兰属、蝴蝶兰属、石斛兰属、兜兰属、卡特兰属、文心兰属和万代兰属中的许多品种已发展成为世界知名的 7 大类商品化兰花。介绍了兰花资源收集、保存与鉴评现状；总结了兰花基因组学、功能基因挖掘重要性状分子调控机理以及品种选育的现代育种新技术研究成果；梳理了种苗繁育、设施栽培与开花调控以及病虫害防治等产业化技术的研究进展。同时结合广东省农业科学院环境园艺研究所 35 年来对兰花研究取得的成果，提出观赏点更加多元化、育种目标更加多样化将是今后兰花育种及产业化研究的发展方向。在分子标记辅助、转基因、基因编辑和分子设计育种技术取得突破的条件下，将更加追求幽香、叶花双艺或多艺的育种目标。此外，依托数字化、信息化和智能化农业的发展，将促进兰花产业提质增效和产业化规模进一步扩大。     

广东省国兰病毒病害调查及CymMV和ORSV基于cp基因的系统进化分析

为调查广东省国兰病毒病发生情况,采用双抗体夹心-酶联免疫吸附测定(double sandwich enzyme-linked immunosorbent assay,DAS-ELISA)法对采集自广州市、汕头市和韶关市兰花主产区的53份具有典型病毒病症状的国兰叶片进行检测,选取35份病叶应用RT-PCR技术对检测结果进行验证,并基于cp基因序列对检测到的病毒进行系统进化分析。DAS-ELISA检测结果显示,53份病叶中有44份检出病毒,总检出率为83.02%;其中,有14份仅检出建兰花叶病毒(Cymbidium mosaic virus,CymMV),有19份仅检出齿兰环斑病毒(Odontolossum ring spot virus,ORSV),有11份检出CymMV和ORSV复合侵染,检出率分别为26.42%、35.85%和20.75%。RT-PCR检测结果显示,35份病叶中有30份检出病毒,总检出率为85.71%;其中,有21份仅检出CymMV,有6份仅检出ORSV,有4份检出CymMV和ORSV复合侵染,检出率分别为60.00%、17.14%和11.43%,但未检测到其它病毒。表明广东省国兰病毒病害主要由CymMV和ORSV侵染引起。序列和系统进化分析显示,来源于不同地区和寄主的CymMV和ORSV分离物的cp基因序列极为保守,CP氨基酸序列相似性分别大于97.31%和93.67%,且CymMV和ORSV多样性种群的分化与寄主种属和地理隔离关系不大。     

墨兰精油提取工艺优化及成分分析

【目的】以墨兰‘迎春素’作为原料制作墨兰精油,优化提取工艺以提高墨兰精油得率,并分析精油成分。【方法】通过单因素试验和正交试验优化墨兰精油的提取条件,研究不同有机溶剂、料液比、超声提取时间和超声提取温度对墨兰精油得率的影响;并采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对精油化学组分进行分析。【结果】乙醇提取的墨兰精油颜色透亮,墨兰的特征香味浓郁,风味佳;最佳提取条件为:以95%乙醇作为萃取剂,料液比1∶9(g/mL),超声提取温度45℃,超声提取时间35 min,在此条件下墨兰精油得率为2.96%。提取的‘迎春素’墨兰精油中共检测出醛类、醇类、芳香族类、酮类、烷烃类、烯烃类、羧酸类、酯类、其他类等9大类78种化合物,其中含量较高的化学成分有棕榈酸(17.37%)、壬醛(10.57%)、正十五烷酸(8.69%)、二十四烷(4.65%)、合金欢醇(4.03%)等。【结论】采用乙醇提取获得的墨兰精油品质较好,通过优化超声波辅助萃取法中的工艺条件料液比、超声提取时间和超声提取温度可提高墨兰精油得率。墨兰‘迎春素’精油主要成分为棕榈酸、壬醛、正十五烷酸、二十四烷和合金欢醇等物质。     

竹叶兰花器官发育过程及生理特性研究

本研究通过解剖形态学观察,并检测主要代谢物质、抗氧化酶活性以及内源激素含量的变化,阐述竹叶兰花器官发育特征及生理特性,为新花卉作物的开发利用提供理论依据。结果表明：（1）广州地区户外栽培条件下,竹叶兰全年可开花,为总状花序,单朵次第开花,整枝花期188 d;（2）根据花器官发育特征分为5个时期：花芽分化期、萼片伸长期、合蕊柱发育期、花瓣着色期及花朵绽放期,单花发育仅需32 d;（3）进入生殖生长后,可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均显著上升,可溶性糖含量最高,其次为可溶性蛋白;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈平稳上升趋势;（4）生长素（IAA）、赤霉素（GA₃）含量在营养生长期持续上升,在花芽发育期呈先下降后上升趋势;与之相反,脱落酸（ABA）含量在花芽分化期显著上升,在花芽发育后期下降;推测竹叶兰体内低水平的IAA、GA₃和高水平的ABA可能对花芽分化起重要调控作用。     

建兰花叶病毒广东分离物的全基因组序列分析

【目的】建兰花叶病毒 (Cymbidium mosaic virus，CymMV) 是最主要的兰花病毒病原之一，其广泛 传播对兰花产业发展造成严重威胁。探究 CymMV 遗传信息和进化，为广东省兰花病毒病的监测预警和兰花抗病 毒病基因工程提供重要科学依据。【方法】对采自广州地区的墨兰疑似病毒病叶片进行 CymMV 的 RT-PCR 及 DA-SELISA 检测鉴定，利用相关分子生物学软件对 CymMV 分离物进行基因组序列组装、注释、系统进化及选 择压力分析。【结果】首次在广东省发现 2 个 CymMV 分离物 GZV013 和 ZC-29，基因组全长均为 6 227 nt，编 码 5 个功能蛋白；GZV013 与台湾分离物 M2 的核苷酸序列一致性为 97.03%；ZC29 与南京分离物 NJ-1 的核苷酸 序列一致性为 97.11%；CymMV 各分离物的全基因组序列一致性为 86.85%~98.31%，且多样性种群的分化与寄主 种类和地理隔离关系密切；CymMV 基因组每个区域均受到负选择的影响，并符合中性进化模型；编码 RdRp、 TGB1 和 TGB2 的基因在基因组中变异率最高。【结论】GZV013 与台湾分离物 M2 的亲缘关系最近，ZC29 与南 京分离物 NJ -1 的亲缘关系最近，同属于一个分支。     

墨兰 CsAP1-A 基因克隆及表达分析

【目的】AP1 基因在植物的花器官发育和开花调控中发挥重要作用，对墨兰 AP1 基因进行克隆与表达分析可为研究其在墨兰花发育和开花调控中的作用提供前期基础。【方法】以墨兰品种‘小香’为材料，克隆到 1 个 AP1 基因，命名为 CsAP1-A。通过生物信息学分析其基因结构、蛋白结构域和进化关系，利用 RT-qPCR 方法分别检测 CsAP1-A 在墨兰不同器官、不同花发育阶段和不同花组织部位的表达情况；通过转录组测序分析 CsAP1-A 在 5 个不同花型墨兰品种花组织部位的表达情况；通过蛋白互作预测软件分析 CsAP1-A 与其他蛋白的互作关系。【结果】CsAP1-A 基因编码区为 744 bp，编码 248 个氨基酸，含有高度保守的 MADS-box 和K-box 结构域，符合 MADS-box 转录因子家族特征。CsAP1-A 与其他兰科植物 AP1 蛋白相似性较高，其中与春兰 AP1/FUL3（APY18447.1）和蕙兰 MADS1（AGE15496.1）的同源性最高。RT-qPCR 分析结果表明，CsAP1-A在墨兰不同器官中均有表达，在花中表达量最高，且集中在花芽分化初期（S1）高表达。在不同花型的墨兰品种中，CsAP1-A 在 WT（普通型）、MPV（重瓣花型）、LaPV（花瓣唇瓣化花型）和 NLV（唇瓣萼片化花型）4 种花型的合蕊柱中表达量均最高，而在萼片中表达量最低；在合蕊柱异常发育的 MPV 中，CsAP1-A 在合蕊柱的表达量显著提高，而在花瓣蕊柱化的梅瓣花型（GPV）中整体表达量最高，且表达区域从合蕊柱扩展到花瓣。蛋白互作预测 CsAP1-A 蛋白可与 MADS1、MADS6、MADS47、MADS8 等 10 个蛋白存在互作关系。【结论】墨兰 CsAP1-A 的基因结构、进化关系、时空表达情况和蛋白互作预测可为墨兰花发育的研究提供理论依据，对进一步揭示 CsAP1-A 基因在墨兰成花过程中的作用奠定基础。