利用iTRAQ技术和转录组筛选芍药属远缘杂交不亲和基因

【目的】远缘杂交育种是目前牡丹、芍药品种改良和育种的主要方法,而远缘杂交不亲和一直是制约其快速发展的主要因素。本研究从牡丹、芍药远缘杂交授粉后不亲和应答相关的柱头差异蛋白与转录组方面深入研究,揭示牡丹、芍药远缘杂交不亲和的分子机理,为杂交育种提供理论依据。【方法】以芍药‘粉玉奴’自交、芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交为供试材料,在授粉后24 h采取柱头,分别进行同位素标记相对定量（iTRAQ）和转录组技术分析。对所获得的蛋白和转录组数据进行生物信息学分析,并对其中可能与远缘杂交不亲和相关的基因进行定量PCR验证。【结果】利用iTRAQ技术分析牡丹、芍药远缘杂交后柱头中蛋白质的表达差异,共鉴定到685个差异蛋白,富集到了188条通路,其中显著富集的Pathway有18条。与不亲和授粉相关代谢通路有RNA降解、钙信号途径、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK）信号途径、磷脂酰肌醇信号系统。在RNA降解代谢通路中,烯醇酶（Enolase）、热休克蛋白DnaK（HSP70）及病菌抗原（GroEL）均表达下调。在钙信号途径中,钙调蛋白（CALM）表达下调,腺苷酸转运酶（adenine nucleotide translocase,ANT）表达量增加,表达上调。MAPK信号途径中,乙二醛酶Ⅰ（GloI）表达下调。磷脂酰肌醇信号系统中的钙调蛋白（CALM）表达下调。随机选取与差异蛋白相关的6个基因进行qRT-PCR验证,结果显示,6个基因的表达与蛋白质水平趋势相一致,均表达下调。通过转录组测序,共获得了52 998个有注释信息的Unigene,占所有Unigene的40.37%。基于6组样品的RPKM（Reads Per Kilobase per Million）值,共筛选到16 224个差异基因。其中上调基因13 361,下调基因2 863个。对差异基因进行Pathway显著富集分析,杂交与自交相比,不亲和差异表达的基因主要富集在氧化磷酸化代谢、ABC转运蛋白、次级代谢产物等通路。与远缘杂交不亲和相关且发生显著变化的基因有CalS-5、CalS-12（胼胝质酶）和SPL（squamosa promoter binding protein-like）表达上调,ABCF（ABC transporter family protein）表达下调。【结论】在转录组和蛋白数据共注释到6个蛋白、4个基因与植物不亲和性密切相关,这些蛋白与基因可能在远缘杂交不亲和方面发挥着重要作用。     

郑州市常见公园绿化植物的滞尘能力及叶片性状分析

开展城市园林植物的滞尘研究,筛选滞尘能力强的树种对于改善城市环境具有重要意义。以郑州市10种常见的公园绿化植物为研究对象,采用滤膜过滤法测定植物叶片滞留不同粒径颗粒物（TSP、PM_>10、PM₁₀和PM_2.5）的质量,并分析叶片特征和蜡质含量对植物滞尘的影响。结果表明,不同植物叶片的滞尘能力以及滞留不同粒径颗粒物的能力均存在显著差异（P<0.05）。总体来说,滞尘能力乔木>灌木,雪松和龙柏滞留TSP和PM>10的能力最强,雪松、石楠和夹竹桃具有较强的滞留PM₁₀和PM_2.5的能力;南天竹对TSP、PM_>10、PM₁₀和PM_2.5的滞留能力均最差。叶表面形态会对滞尘能力产生影响,叶表面粗糙度较大、能分泌粘性油脂或叶脉突出的雪松、龙柏、石楠以及夹竹桃叶片滞尘能力强。叶片蜡质含量与滞尘量具有一定的相关关系,蜡质含量与PM₁₀和PM_2.5的滞尘量呈显著正相关关系,与TSP和PM_>10的相关性不显著。蜡质含量对叶片吸附细颗粒物的能力影响较大,随着蜡质含量的增加,叶片对PM₁₀和PM_2.5的滞留量增大。由此可见,叶表面形态以及叶片蜡质含量均会对植物的滞尘量产生影响,在郑州城市绿化中可以考虑雪松、龙柏和石楠等滞尘能力强的树种。     

郑州市常绿树种滞尘能力与叶片生理结构的响应

[目的]探究郑州市常绿树种的滞尘及综合抗污染能力.[方法]以7种常见常绿树种为研究对象,应用分级滤膜过滤法测定其单位叶面积不同粒径(TSP、PM10、PM2.5)的颗粒物滞留量,并比较不同污染程度下各树种叶片的生理指标和叶表形态结构.[结果]不同树种滞尘量差异显著,针叶树种单位叶面积滞尘量显著高于阔叶树种,针叶树种中圆...     

郑州市11种常绿灌木滞尘与抑菌综合能力评价

为探究郑州市常绿灌木的滞尘与抑菌能力,以11种常见常绿灌木为对象,采用3级滤膜过滤法测定其对不同粒径颗粒物的单位叶面积滞尘量,采用平板计数法测定抑菌率,并通过主成分分析对滞尘与抑菌进行综合评价。结果表明,八角金盘和夹竹桃对TSP、PM_＞10、PM₁₀、PM_2.5的滞留量最高,金森女贞最低。11种常绿灌木间抑菌率差异显著（P<0.05）,南天竹和火棘对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌抑制效果最好,对金黄色葡萄球菌抑制效果最好的是南天竹和海桐。根据主成分分析得到综合滞尘抑菌能力最强的是八角金盘和夹竹桃。因此,在今后郑州市以大气污染治理为目标进行园林绿化的过程中,可以优先选择滞尘抑菌效果好的八角金盘等常绿树种。     

芍药茎段愈伤组织诱导的研究

以芍药品种‘粉玉奴’茎段为实验材料,1/2 MS培养基为基本培养基,探究不同浓度的6-BA以及不同光质对芍药茎段愈伤组织诱导的影响。试验结果表明,6-BA浓度为0.5 mg/L时芍药茎段愈伤组织诱导情况最好;最适宜芍药茎段愈伤诱导的培养基为:1/2MS+Ca~(2+)(WPM)+PVP 1.0 g/L+NAA 1 mg/L+LH 0.5g/L+蔗糖30 g/L+琼脂7 g/L+6-BA 0.5 mg/L;不同的光质条件下,红光更有利于芍药进行愈伤组织诱导。     

郑州市10种园林植物叶片滞尘与富集重金属的能力

为研究郑州市不同园林植物叶片滞尘与吸收重金属的能力，以郑州市常见的10种园林植物为材料，利用分级滤膜法测定植物滞留PM的质量，采用原子吸收法测定植物叶片和土壤中重金属Pb、Cu和Cr的质量浓度，并分析叶片滞尘与富集重金属的相关性。结果表明，10种园林植物中，龙柏和雪松具有较强的滞尘能力，其次是夹竹桃，南天竹滞尘能力最弱。叶片中重金属Pb含量最高的是锦带花，最低的是龙柏；夹竹桃中Cu含量最高，洒金东瀛珊瑚中则最低；洒金东瀛珊瑚叶片中Cr含量最高，而锦带花叶片中含量最低。相关性分析表明，除Pb含量外，10种园林植物叶片中重金属含量与土壤中重金属含量之间的相关性不显著，叶片中重金属含量可能受土壤和空气中重金属含量以及其他因素的共同作用。10种园林植物中，夹竹桃对3种重金属综合吸收能力和滞尘能力均较强，具有较强的生态功能。