牡丹5个管家基因的克隆及其在系统进化分析中的应用

利用RT-PCR技术从牡丹组7个野生种和1个栽培种中分别克隆得到泛素延伸蛋白基因(ubiquitin,UBI)、素环蛋白基因(cyclophilin,CYP)、肌动蛋白基因(Actin)、葡萄糖六磷酸脱氢酶基因(glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase,G6PD)和β–微管蛋白基因(beta-tubulin,TUB)等5个管家基因的编码序列(coding sequence,CDS)。序列比对分析发现,5个管家基因序列均相对保守,其在牡丹7个野生种和1个栽培种中的保守性在99.04%~99.69%。利用5个管家基因分别构建了其在牡丹组8份材料中的系统进化树。5个系统进化树均将8份材料分成两组,即革质花盘亚组和肉质花盘亚组;由于5个管家基因核苷酸序列各自的保守性不同,在区分亚组成员间略有差异。综合分析5个管家基因构建的系统进化树可知,杨山牡丹(Paeonia ostii)和栽培牡丹(P.suffruticosa‘Luoyanghong’)常聚为一支,二者亲缘关系较近,因而推测杨山牡丹可能参与了栽培牡丹的形成;紫斑牡丹(P.rockii)和四川牡丹(P.decomposita)一直聚为一支,推测二者亲缘关系较近;黄牡丹(P.lutea)和紫牡丹(P.delavayi)一直聚为一支,推测这二者亲缘关系较近。狭叶牡丹(P.potaninii)与黄牡丹和紫牡丹分化较早,结合前人研究结果建议将狭叶牡丹作为一个独立的种。     

GA和ABA信号转导关键基因在不同温度处理‘凤丹’牡丹种子中的表达分析

采用超高效液相色谱—串联质谱(UPLC–MS/MS)的方法测定了25℃和4℃处理下‘凤丹’牡丹(Peaonia ostti‘Fengdan’)种子播种后8个时期的激素含量变化,并利用qRT-PCR分析GA_3和ABA信号转导4个关键基因的表达模式。结果表明:25℃处理下种子可以正常萌发,而4℃处理下种子在播种后100 d内未萌发。两种温度处理下种子中GA_3含量均呈现先升高后降低的趋势,但25℃处理播种后17 d(下胚轴萌发期)显著高于4℃处理;在25℃处理种子中ABA含量逐渐降低,而4℃处理下短时间降低后迅速升高,且在播种后7~17 d显著高于25℃处理。推测25℃处理下较高含量的GA_3可以促进种子萌发;而4℃处理下较高含量的ABA抑制种子萌发。qRT-PCR分析表明,PoGID1a和PoGAI的整体表达模式与GA_3含量变化趋势类似,呈现先升高后降低的趋势,但播种前期25℃处理下PoGID1a表达量一直显著高于4℃处理,而PoGAI却显著低于4℃处理(21 d除外);PoGAMYB4在25℃处理下呈升高趋势,在4℃处理下先升高后降低,但播种3 d后25℃处理显著高于4℃处理;PobZIP表达趋势与ABA含量变化相似,4℃处理显著高于25℃处理。故推测牡丹种子萌发受GA和ABA调控,GA通过调控信号转导关键基因PoGAMYB4、PoGID1a和PoGAI促进种子萌发,其中PoGAMYB4和PoGID1a可能受GA正调控,而PoGAI受GA负调控;ABA可能通过正调控PobZIP抑制种子萌发。     

乙烯对‘班克海尔’和‘杨妃出浴’芍药切花开放和衰老的影响

以‘班克海尔’和‘杨妃出浴’芍药切花为试材,研究了乙烯利处理对切花开放和衰老的影响;同时从中克隆得到乙烯生物合成和信号转导的9个关键基因PlACS、PlACO、PlACO5、PlETR1、PlERS1、PlETR2、PlEIN4、PlCTR1和PlEIN3,利用qRT-PCR分析这些基因的表达模式。结果表明：‘班克海尔’正常瓶插寿命长于‘杨妃出浴’,两品种均对乙烯敏感;乙烯利明显促进‘班克海尔’花朵开放和衰老进程,抑制‘杨妃出浴’花朵开放进程,并且出现僵花、衰老萎蔫。基因序列分析表明,乙烯合成和信号转导基因在两种切花品种中高度保守,保守性在98%以上。qRT-PCR分析表明,瓶插12 ~ 36 h,乙烯诱导两品种中除PlEIN3外的所有基因上调。瓶插0 ~ 12 h,‘杨妃出浴’中9个基因表达量均较高,内源乙烯合成和乙烯信号转导较为活跃,而在24 ~ 36 h,外源乙烯使‘班克海尔’乙烯生物合成基因表达量升高,乙烯信号转导基因表达量普遍高于‘杨妃出浴’。推测‘杨妃出浴’自身合成乙烯的时间较早,对乙烯的反应比‘班克海尔’更为敏感,‘班克海尔’乙烯反应类型可能为末期上升型,而‘杨妃出浴’为乙烯跃变型;两种芍药切花对乙烯的敏感程度以及花朵开放和衰老进程不同,可能与其乙烯生物合成和信号转导相关基因表达模式不同有关。