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。     

不同时期观赏海棠叶色和花色变化规律研究

为探讨观赏海棠叶色和花色的变化规律,挖掘其特异种质,利用NF555色差仪对29份观赏海棠品种生长季内不同时期的叶色和花色参数进行测定。结果表明:观赏海棠初叶期叶色较淡,比成熟期叶色丰富,随着叶片生长,叶色趋于稳定。花苞期和花末期花色色系复杂,花苞期花色尤为丰富,盛花期花色逐渐稳定统一。基于不同时期叶色和花色参数分析,在叶片成熟过程中,冬红果、雪球、春雪叶色基本不变,粉芽、印第安魔力叶色变化幅度大;绿色系种质绿宝石、春雪、当娜叶绿色且纯正明亮。在开花过程中,湖北海棠、西府海棠、垂丝海棠花色相对稳定;粉屋顶、春雪、萨伊拉姆花色差异大。     

牡丹芍药组间远缘杂交胚珠拯救研究

为了研究牡丹芍药杂交胚珠离体萌发中的影响因素,分别用芍药粉玉奴’和牡丹‘凤丹白’为亲本进行远缘杂交,人工授粉后第9 d,10 d,11 d,12 d,13 d,14 d,15 d剥取整排胚珠,接种于不同的初代培养基上,在常规培养条件下进行初代培养,而后转入不同处理的继代培养基上继续培养。在常规培养条件下培养原代培养物,并在具有不同处理的继代培养基上继续培养。结果显示,胚珠的胚龄明显影响离体培养效果,但在后续继代培养中材料相继全部死亡。在不同培养基筛选中,发现正交胚珠初代培养45 d后,培养基MS+NAA 0.5 mg·L-1+IBA 0.2 mg·L-1或IBA 0.5mg·L-1的胚珠萌发指标相对较好;反交胚珠初代培养60 d后,培养基MS+NAA 0.5 mg·L-1+IBA 0.2 L-1或IBA 1.0mg·L-1胚珠萌发指标相对较高。