依据显微结构及光合特性探讨蝴蝶兰花芽分化的时期

以蝴蝶兰‘大辣椒’为试验材料，对花芽分化进程及期间光合特性和碳水化合物、可溶性蛋白及激素含量的变化进行研究。结果表明：花芽长度为0、2、4、8、16和24 cm时，分别处于花芽分化初始期、花序原基分化期、花原基分化期、萼片原基分化期和花瓣原基分化期（16和24 cm）。蝴蝶兰叶片的净CO2吸收速率在花芽发育前期（0 ~ 4 cm）没有显著变化，花芽8 cm时显著降低。花芽中的碳水化合物和可溶性蛋白的含量显著高于叶片，碳水化合物在花芽长度为4 cm时达到稳定水平，可溶性蛋白含量在花芽8 cm时达到叶片与花芽的平衡；赤霉素（GA）的含量在花芽2 cm时达到最大值，生长素（IAA）含量在花芽4 cm时显著升高，玉米素（ZT）含量在花芽8 cm时显著降低，而ABA含量在花芽发育的过程中并没有显著变化。由此可知，当蝴蝶兰花芽开始分化萼片原基（8 cm）时，光合生理及生化物质基本达到一个相对稳定的水平，此阶段的蝴蝶兰花芽已彻底完成成花分化。     

蝴蝶兰热激蛋白基因PhHsp70序列分析及对冷胁迫的响应

通过RT-PCR和RACE相结合的方法从蝴蝶兰叶片中克隆了一个热激蛋白基因PhHsp70 c DNA序列(Gen Bank登录号为MG214259),该基因全长为2 239 bp,编码647个氨基酸,与多种植物的HSP70基因具有94%以上的相似性;其编码蛋白包含HSP70结构域,属于胞质型HSP70;系统进化分析显示,该蛋白与铁皮石斛的HSP70蛋白亲缘关系最近;PhHsp70基因在营养器官和生殖器官中均有表达,其中在根中表达水平最高,在花器官中表达水平较低;PhHsp70基因在4℃冷胁迫处理0.5 h表达水平下降,冷胁迫1 h后,表达水平升高,在处理24 h时表达水平最高。由此推测,PhHsp70基因参与蝴蝶兰4℃冷胁迫的生理反应。研究结果可为研究蝴蝶兰热激蛋白在低温胁迫响应中的调控机理提供理论基础。     

蝴蝶兰PhaSEP3基因的克隆及其在突变体中的表达

E类MADS-box是花器官发育分子模型中必不可少的基因,通过突变体研究其表达模式将为深入理解兰科植物花器官的分子机理与完善花发育调控理论提供依据。采用RACE(rapid-amplification of cDNA ends)技术从蝴蝶兰花瓣中克隆了一个E类MADS-box基因PhaSEP3(GenBank登录号为MZ436812),并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在蝴蝶兰不同组织和5种突变体中的表达水平。结果表明,该基因cDNA全长为1 236 bp,具有753 bp的开放阅读框(ORF),可编码250个氨基酸,其C端具有SEPⅠ和SEPⅡ基序。系统进化分析显示,该基因编码蛋白质与蝴蝶兰属的PeSEP3和AGL9亲缘关系最近。组织特异表达分析表明,PhaSEP3基因主要在生殖器官和授粉后子房中表达;在不同突变体中,PhaSEP3基因在侧萼唇瓣化突变体的萼片和唇瓣中表达水平显著升高;在退化雄蕊瓣化突变体的侧瓣、唇瓣和子房中表达水平显著降低,在蕊柱中的表达水平显著升高;在侧瓣唇瓣化突变体的侧瓣和唇瓣中表达水平显著升高;在侧瓣退化突变体的侧瓣中表达水平显著降低,而在蕊柱和子房中表达水平显著升高;在侧瓣雄化突变体中,该基因的表达水平在萼片和侧瓣中均显著升高。分析认为,PhaSEP3基因主要调控蝴蝶兰花器官各轮组织与授粉后子房的发育,在突变体花器官中,PhaSEP3类基因可能与其他花发育基因互作参与花器官形态的发育调控。该研究结果为进一步理解兰科植物花器官多样性的调控机理提供了资料。     

铁皮石斛新品种‘豫斛4号’

‘豫斛4号’是以云南产铁皮石斛为母本,浙江雁荡山产铁皮石斛为父本,人工杂交选育出的新品种。茎丛生,高30～50 cm,粗0.8～1.0 cm,具多节,节间长2.0～3.5 cm。叶互生,长圆状披针形。总状花序,长3～6 cm,具3～5朵花,花黄绿色。花期4—6月。速生丰产,有效成分多糖含量高,适宜在河南省进行产业化种植。     

蝴蝶兰2种病毒的同步检测及其CP融合反义表达载体构建

【目的】建兰花叶病毒(CyMV)和齿兰环斑病毒(ORSV)是侵染蝴蝶兰最主要的2种病毒,给蝴蝶兰产业造成巨大经济损失。本文建立了快速检测这2种病毒的方法,并为培育同时抗CyMV和ORSV的蝴蝶兰新品种奠定基础。【方法】根据2种病毒CP基因序列设计了2对特异性引物,运用RT-PCR方法同时检测这2种病毒,利用反义RNA技术构建2种病毒CP基因的融合表达载体。【结果】利用设计的特异性引物检测12株蝴蝶兰样品,有25%同时检测出2种病毒,在同一PCR反应体系中,扩增出2个目的条带清晰无杂带。从感病蝴蝶兰叶片总RNA中克隆出CyMV CP基因的125 bp片段和ORSV CP基因的164 bp片段。将CyMV的CP基因片段以3’→5’方向与表达载体p CAMBIA1300连接,命名为p CAMBIA1300-CyMV,经酶切及菌落PCR鉴定可获得125 bp的小片段;再将ORSV的CP基因片段以3’→5’方向与p CAMBIA1300-CyMV连接,命名p CAMBIA1300-CyMV-ORSV,经酶切及菌落PCR鉴定可获得289 bp的片段。【结论】所设计的2对特异性引物能够在同一PCR体系中快速高效地检测出CyMV和ORSV,含2种病毒CP基因的反义融合表达载体构建成功。     

基于AFLP分子图谱的蝴蝶兰3个叶片性状QTL分析

本研究以一个蝴蝶兰杂交组合Phal.462×Phal.20后代为材料,测定其后代群体中88个单株的叶长、叶宽和株幅,并基于已构建的AFLP分子连锁图谱,应用区间作图法对调控这3个性状的基因进行了QTL分析。统计分析结果表明,3个性状在群体中呈连续分布,具有数量性状的典型特征,叶长与株幅之间存在极显著正相关。QTL分析结果表明,在父本中共检测到QTL60个,分布于8个连锁群上,包括控制叶长性状的QTL20个,控制叶宽性状19个,控制株幅性状21个;各QTL的LOD值在3.05～14.78之间,可解释44.1%～89.4%的表型变异。在母本中共检测到QTL28个,分布于五个连锁群上,包括控制叶长性状10个,控制叶宽性状8个,控制株幅性状10个;各QTL的LOD值在3.1~9.24之间,可解释57.7%~76.3%的表型变异。这是蝴蝶兰上首个QTL分析研究,可为今后蝴蝶兰的基因克隆与分子标记辅助育种等提供基础。     

萼脊兰MADS-box基因的克隆及表达载体构建

为了研究"ABC"模型的B类PI基因,探究决定花瓣和雄蕊形成的基因特征。采用CTAB法提取萼脊兰花瓣总RNA,并通过RT-PCR法克隆萼脊兰PI基因的编码序列,该序列长度为633 bp,编码210个氨基酸,与小兰屿蝴蝶兰的氨基酸相似性最高。对PI所表达蛋白质的结构、亲水性和二级结构进行了分析,结果显示,该基因包含MADS-box和K-box保守结构域,属于MADS-box基因家族;该蛋白分子属于亲水性蛋白,包含56.19%α螺旋、13.81%的延伸链以及30%的不规则折叠,实时荧光定量PCR结果显示,PI基因主要在花器官中表达,且表达量高,说明PI基因的表达具有组织特异性。构建植物表达载体的结果显示,目的基因和带启动子的片段已插入到表达载体p CAMBIA1301中,表明成功构建植物表达载体1301-PI,为最终获得新奇花型的萼脊兰奠定基础。     

蝴蝶兰一个C3型PEPC基因的克隆及其低温胁迫下的表达分析

为研究蝴蝶兰对低温胁迫响应的分子调控机理,本研究采用RT-PCR及RACE的方法从蝴蝶兰叶片中克隆了一个C3型PEPC基因PhPEPC (登录号为:MK482383),该基因cDNA全长序列为3 448 bp,开放阅读框长度为2 898 bp,编码965个氨基酸;该蛋白包含一个PEPC酶结构域,具有2个PEPCase活性位点,86个磷酸化位点和7种motifs,为一酸性亲水性蛋白。系统进化分析显示,蝴蝶兰PhPEPC蛋白与兰科植物小兰屿蝴蝶兰、铁皮石斛、深圳拟兰等的PEPC蛋白亲缘关系最近。分析表明,PhPEPC基因在蝴蝶兰根中表达水平最高,在花器官中的表达水平次之,在叶和花梗中的表达水平最低;在13℃/8℃的昼/夜温度条件下,PhPEPC基因的表达水平先升高后降低,当恢复培养3 d时,该基因的表达水平又趋于升高。结果表明,蝴蝶兰PhPEPC基因参与了对低温胁迫的调控。本研究结果将有助于理解蝴蝶兰对低温胁迫的适应机制,并为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供依据。     

蝴蝶兰亲环素基因PhCyP的克隆及表达分析

为研究蝴蝶兰对低温胁迫分子调控的机理,采用RT-PCR和RACE方法,从蝴蝶兰叶片中克隆到一个亲环素基因PhCyP（登录号为MH992514）,其基因cDNA全长序列为829 bp,开放阅读框长度为522 bp,编码173 个氨基酸,其编码蛋白含有一个类亲环素（CLD）保守结构域,为碱性亲水性蛋白。系统进化分析显示,蝴蝶兰PhCyP蛋白与兰科植物小兰屿蝴蝶兰、万带兰、深圳拟兰、铁皮石斛等亲环素蛋白亲缘关系较近。转录表达分析表明,PhCyP基因在蝴蝶兰不同发育时期的根、叶、花梗、花器官、子房、种子等组织中有高丰度表达。在13 ℃/8 ℃（昼/夜）温度条件下,PhCyP基因的表达水平先降低,处理6 d时降至最低,随后逐渐升高至恢复培养。在4 ℃低温条件下,PhCyP基因的表达水平升高,在处理4 h升至最高,然后逐渐下降,在处理48 h其表达低于处理前水平。以上结果表明,PhCyP基因参与蝴蝶兰对低温胁迫的响应,且对不同低温胁迫具有不同的分子调控机制。     

高温干旱胁迫对白及光合特性及叶绿素荧光参数的影响

为研究高温和干旱胁迫对白及光合作用的影响,以2 a生白及为试材,利用人工气候培养箱设置高温、干旱、高温干旱和对照4个处理,于处理的0、7、14和21 d分别测定各处理白及叶片光合和叶绿素荧光特性的变化情况。结果表明:高温、干旱和高温干旱复合胁迫均抑制白及的生长和光合作用。在3种胁迫下,白及叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等光合参数降低明显;光系统II(PSII)光化学效率(Fv/Fm)、最大量子产额(Yield)、表观光合电子传递速率(ETR)等叶绿素荧光参数在试验处理的过程中随着试验的进行逐渐降低,初始荧光(Fo)和NPQ则有所增加。虽然光合参数和叶绿素荧光参数在胁迫下都呈现下降趋势,但光合参数的降低远大于叶绿素荧光参数的降低程度,这表明高温、干旱和高温干旱复合胁迫只影响了白及叶片的光合参数,而对光反应系统并没有造成不可逆的破坏。