杉木ClLAR基因的克隆及遗传转化拟南芥

为探究杉木种子发育过程中无色花青素还原酶(LAR)基因在类黄酮生物合成途径中对原花青素(PA)合成的分子调控机制,以杉木种子为试验材料,通过RT-PCR结合RACE的方法成功克隆到杉木ClLAR基因全长,该基因的cDNA全长为1625bp,具有1个1242bp的开放阅读框(ORF),编码413个氨基酸。构建pCambia3301-ClLAR植物表达载体,运用冻融法将重组质粒转至农杆菌GV3101,通过花序侵染法获得拟南芥转基因植株,利用Basta溶液和PCR验证筛选出阳性苗,确定目的基因ClLAR已整合至拟南芥基因组中。研究结果为深入分析杉木ClLAR基因调控PA合成的分子机制和ClLAR蛋白功能奠定了基础。     

剪根和植物生长调节剂对杉木幼苗生长的影响

[目的]探究剪根和植物生长调节剂对杉木幼苗生长的影响。[方法]采用L_9(3~4)正交设计,研究不同剪根长度(剪去总根长的2/3、1/2、1/3)和3种不同浓度的植物生长调节剂:细胞分裂素(6-BA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)对杉木幼苗水培生根的影响,并优化生根条件。[结果]剪根处理可增加侧根数,但主根停止生长;不同浓度的6-BA、NAA和IBA对侧根生长的影响不同,但作为生长素信号均可促进植物侧根生根。其中,IBA浓度对侧根数生长无显著影响,但对侧根长生长效果显著。[结论]侧根生根数最优方案为:剪根1/3长度+50 mg·L~(-1) 6-BA+200 mg·L~(-1) NAA;侧根长最优方案为:剪根1/3长度+25 mg·L~(-1) 6-BA+100 mg·L~(-1) NAA+50 mg·L~(-1) IBA。     

不同逆境胁迫下杉木Mn-SOD基因表达

为揭示Mn-SOD基因在杉木逆境胁迫中的作用,采用qRT-PCR技术,分析杉木Mn-SOD基因在4℃低温、0.054 6 g·mL~(-1)甘露醇、2 mmol·L~(-1)铝离子和300 mmol·L~(-1)的Na Cl胁迫中表达模式,同时探究杉木不同组织部位Mn-SOD基因的表达量差异。结果表明:在不同逆境胁迫下,杉木Mn-SOD基因均受到诱导,表达量总体呈现出先升高后降低的趋势。在低温、干旱、铝离子和盐胁迫下,分别在12、24、48 h时达到最高,是对照的47.94、3.29、22.21、33.88倍,且与对照组相比,不同胁迫处理下Mn-SOD基因的表达量差异均达到显著水平。杉木Mn-SOD基因在组培苗不同器官中具有特异性表达,在叶中的相对表达量最大,茎次之,根中最少。综上所述,Mn-SOD基因在杉木逆境胁迫中发挥着重要的调控作用,为今后深入了解杉木Mn-SOD在逆境胁迫中的分子机制和杉木抗逆育种机理提供理论依据。     

不同表型杉木NIPAs基因的表达分析

以杉木52号家系不同表型杉木幼苗为试验对象,选择Y52(黄化苗)和G52(正常苗)幼苗不同部位的组织为材料,以杉木EF1α为内参基因,采用qRT-PCR技术对幼苗NIPAs基因进行相对表达量分析,选择新叶和老叶进行叶绿素含量的测定.结果表明,Y52新叶中叶绿素a、b和总叶绿素含量都显著降低;老叶中,叶绿素a含量有所升高,但叶绿素b和总叶绿素含量仍显著降低.G52幼苗除了NIPA3在新叶中表达,其他的NIPAs基因主要在成熟茎中高度表达;Y52幼苗NIPAs则在不同部位都有高度表达.与G52相比,Y52的NIPAs相对表达量均存在不同程度的变化差异.     

铝胁迫对杉木幼苗生长、叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响

以1月生杉木幼苗为材料,设置对照(CK)和铝胁迫(0.5 mmol·L-1)处理,研究铝胁迫对杉木幼苗生长、叶绿素和类胡萝卜素质量分数、叶绿素荧光特性、光合气体交换参数及叶绿体超微结构的影响。结果表明:①铝胁迫下杉木幼苗根系伸长、生物量显著受抑,铝胁迫处理还显著降低杉木叶片叶绿素和类胡萝卜素质量分数;②铝胁迫下杉木叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著下降,而胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)则显著升高;③铝胁迫下杉木叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fo/Fv)、光化学淬灭系数(Qp)均显著下降,而非光化学淬灭系数(Np,q)则显著增加;④透射电镜结果显示,铝胁迫使杉木叶片叶绿体膨大隆起,叶绿体内基质片层解体,基粒片层数量显著减少,且分布不均,排列松散。可见,铝介导对杉木叶片叶绿体内部结构的破坏,是导致铝胁迫下杉木叶片叶绿素和类胡萝卜素质量分数降低及光合能力下降的主要原因,从而最终抑制杉木幼苗的生长。     

不同氮形态对杉木叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响

以1个月生杉木实生苗为试验材料，分析了硝态N、铵态N和铵硝混合（NH₄⁺∶NO₃^-=3∶1）态N对杉木生长、叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响。结果表明:1）不同处理下植株根系和地上部生物量大小表现为铵硝混合处理＞全硝处理＞全铵处理，但不同处理间杉木植株生物量不存在显著差异（P＞0.05）。2）铵硝混合处理下可变荧光强度（F_v）和最大荧光强度（F_m）显著高于全硝和全铵处理，而非化学荧光猝灭系数（nPq）显著低于全铵处理。3）铵硝混合处理下PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ潜在活性（F_o/F_v）、光化学猝灭系数（q_p）和PSⅡ实际光化学效率值（QY）均显著高于全硝处理，但与铵硝混合处理间不存在显著差异（P＞0.05）。4）叶绿体超微结构结果表明，全硝处理下部分叶绿体膨大隆起，基粒片层排列松散，且数量明显少于全铵和铵硝混合处理，全铵处理显著增加了叶绿体中淀粉粒的数量，而铵硝混合处理中淀粉粒则完全消失，但显著增加了嗜锇颗粒的数量。综上所述，铵硝混合处理一方面能通过增强PSⅡ反应中心电子传递效率和光能的利用能力，促进光合同化产物的积累；另一方面通过抑制淀粉粒的形成，减轻淀粉粒对光合作用的抑制，同时促进光合同化产物的输出，促进杉木幼苗的生长。