大花君子兰叶绿体基因组及其特征

采用Illumina MiSeq测序平台对大花君子兰（Clivia miniata）叶片总DNA进行测序，通过组装获得了其叶绿体基因组（cpDNA）全长序列（158 114 bp）。对其cpDNA注释得到135个基因，包含87个蛋白编码基因、40个tRNA基因和8个rRNA基因。采用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单序列重复（SSR）分析和密码子偏好性分析。结果显示：①大花君子兰cpDNA中共有61个SSR位点，其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复数分别为38、9、2、8、3和1个，多数SSR分布在基因间隔区；②大花君子兰cpDNA密码子偏爱以A或U（T）结尾，亮氨酸使用频率最高，半胱氨酸使用频率最低。基于24种植物的cpDNA全长和23种植物的叶绿体ycf2基因序列进行系统发育分析，结果显示大花君子兰与石蒜科植物在同一分支，显示最近的亲缘关系，支持大花君子兰属于石蒜科。基于叶绿体ycf2的系统发育分析结果与基于cpDNA全长的系统发育分析研究结果大部分相同，支持ycf2基因可以代替cpDNA全长用于植物系统发育分析。     

不同光湿环境对葡萄花芽分化和叶绿体类囊体膜磷酸酯酶活性的影响

以欧亚种葡萄美人指(Vitisviniferacv.ManicureFinger)为试材,正常光湿为对照,采用正常光偏高湿、偏弱光正常湿度、偏弱光高湿、偏弱光临界高湿、临界弱光偏高湿和临界弱光临界高湿6种处理。试验表明:单一偏弱光处理,葡萄叶片叶绿素含量上升,其余处理叶绿素含量下降;6种处理叶绿体类囊体膜磷酸酯酶活性都低于对照,叶绿体类囊体膜磷酸酯酶活性与光照和湿度有关;正常光偏高湿和偏弱光正常湿度部分芽能分化花原基,但在偏弱光高湿或偏弱光临界高湿花芽分化质量严重下降,临界弱光偏高湿和临界弱光临界高湿几乎未发现花原基;单一的弱光因子比单一的高湿因子对叶绿体类囊体膜磷酸酯酶活性和花芽形态分化影响更大,但弱光与高湿同时存在比单一弱光或高湿因子作用于葡萄时,叶绿体类囊体膜磷酸酯酶活性下降更为显著,花芽更难以形成。     

羊草叶绿体非编码区多态性标记筛选及群体遗传多样性

为筛选多态性丰富的羊草叶绿体非编码区片段,本研究以9个不同地理位置的羊草居群为材料,通过对12个叶绿体非编码区DNA片段测序及其序列间变异分析试图从中找出有遗传差异的叶绿体DNA(cpDNA)片段,并利用有多态性的cpDNA片段进行遗传多样性分析。结果表明,序列ndhF-rpl32、trnL-trnF、trnC-ycf6、aptI-aptH具有比较丰富的变异,可作为下一步研究野生羊草群体遗传学和谱系地理学较为理想的分子标记。在37个羊草个体4条非编码区片段的合并序列中,共检测到15种单倍型,单倍型多态性(Hd)为0.928,核苷酸多态性(Pi)为0.00101;遗传分化指数(Fst)为0.58884,基因流(Nm)为0.17,基因流较小;中性检验Tajima’s D(-1.08542)和Fu’s Fs(-5.301)均为负值,且差异不显著(P>0.10),推测羊草遵循中性进化理论,可能经历过种群扩张;AMOVA结果显示,65%的分子变异出现在居群间,35%出现在居群内;Mantel检验得到,遗传距离与地理距离具有显著相关性(r=0.449,P<0.05);居群分化值Nst 0.386(0.1865)大于Gst 0.234(0.1506),差异显著(P<0.05),表明羊草居群存在分子谱系地理结构。通过系统发育树分析得到,羊草15个单倍型分为两大分支,H2和H10聚为一支,它们与别的居群个体亲缘关系较远,其余单倍型聚为另一支;单倍型网络图显示,H2和H12、H10和H12亲缘关系较远,与系统发育树分析结果基本一致。本研究为羊草的种质资源保护、谱系地理学研究等工作奠定了基础。     

芒属植物叶绿体InDel标记的开发与应用

研究利用芒属植物(芒02381和荻04005)叶绿体全基因组测序的结果,开发12对InDel标记。采用正交设计法优化cpInDelPCR体系,得到模板DNA、dNTPs、Mg2+、引物、TaqDNA聚合酶5个关键因素在体系中的最佳组合。12对InDel标记对43份芒属和2份甘蔗材料进行扩增,共扩增出538条条带,其中3对引物扩增出13条多态性条带,占总数的2.4%。将所有位点读带转化为数值矩阵并用UPGMA法聚类,在遗传相似系数1.4的水平上,和南荻聚为一类,而芒和与五节芒、双药芒、红山茅、尼泊尔芒、甘蔗聚为一类,4个具有杂交种特征的材料单独聚为一类。试验开发的芒属植物cpInDel标记可用于芒与荻的区分,指导芒属植物的杂交育种。     

葡萄叶片衰老过程中不同光质对其光合和叶绿体超微结构的影响

以栽植于日光温室中适宜延迟栽培的‘贝达’砧‘意大利’葡萄为试材,自2013年8月1日始至落叶(2014年1月31日)止每天分别进行红光和蓝光不同光质延长光照至24:00补光处理,以不补光作为对照,研究不同光质补光处理对葡萄叶片衰老过程中叶片的外观形态特征、叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m、可溶性蛋白质含量和叶绿体超微结构的影响,为叶片抗衰老技术的研发提供理论依据。研究结果表明:补充红光显著提高了叶片的叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m值和可溶性蛋白质含量,叶绿体基粒片层排列整齐有序,明显减缓了叶绿体超微结构的解体,显著延缓叶片衰老;补充蓝光处理前期显著降低了叶片的叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m值和可溶性蛋白质含量,破坏了叶绿体的超微结构,加速了植株的衰老进程;但在叶片衰老后期,叶绿素含量、净光合速率、F_v/F_m值和可溶性蛋白质含量逐渐高于对照,并且叶绿体的基粒片层比对照排列整齐有序,在一定程度上延缓了叶片衰老。补充蓝光处理的叶片可溶性蛋白质含量一直显著高于补充红光和对照。综上,补充红光处理有效延缓了叶片衰老进程,延长了叶片的生理功能期。     

钾营养影响水稻叶绿体的形态定量分析

应用透射电镜观察了不同钾营养（ｋ０：不施钾；ｋ１：１．５ｇ／盆）影响水稻叶绿体发育的超微结构，并应用图象分析技术和形态计量学方法，测定分析了叶绿体的二维形态参数和三维体视学参数。结果表明：水稻叶绿体的面积、周长、等效直径在抽叶第９天比第２天显著增大（ｐ＜０．０１），ｋ１较ｋ０有显著增大（ｐ＜０．０１）。体密度、面密度随生长期而增大，方差分析显示与生长天数呈高度正相关（ｐ＜０．０１），ｋ１较ｋ０有一定的增大。ｋ１叶绿体发育较ｋ０提早，而解体较迟。本实验结果进一步证明了钾有促进水稻叶绿体发育、延缓其衰老、提高光合作用的效应。     

Pollen dispersal in a hinoki (Chamaecyparis obtusa) seed orchard detected using a chloroplast DNA marker

Pollen dispersal was estimated in two test plots in a hinoki (Chamaecyparis obtusa) seed orchard using a chloroplast DNA marker, the spacer region between thetrnD andtrnY genes, and SSCP (single strand conformation polymorphism). In Plot 1, 2,020 seeds from 40 trees within 30 m of the marker tree were analyzed using the PCR-SSCP method. In Plot 2, 1,850 seeds from 37 trees were analyzed in the same manner. The results revealed that the maximum pollen dispersal distance in the two plots exceeded 25 m. Pollen dispersal appeared to be inversely proportional to the distance from the marker tree. The effective pollen dispersal was suggested to be less than about 20 m in a mature hinoki seed orchard. Adjacent trees had an excessive influence when the pollen density was increased by artificial flower stimulation. Therefore, it was suggested that seed production better resembles ideal random mating when carried out as naturally as possible. In conclusion, the SSCP chloroplast DNA marker was a useful tool for amassing basic information on pollen management in seed orchards of coniferous species.     

干热胁迫对紫花苜蓿形态特征及光合色素含量的影响

以6个紫花苜蓿品种为试验材料,采用盆栽并放入人工气候箱内干热胁迫处理下研究其土壤相对含水量、叶片长度、宽度、相对高度、绝对高度、茎粗等形态特征和类胡萝卜素、叶绿素含量等方面的变化规律。结果表明,随着干热胁迫的加剧,紫花苜蓿土壤相对含水量、叶片长度、叶片宽度、植株茎粗、叶绿素含量整体呈下降趋势,胁迫第12d与第4d相比,土壤相对含水量下降了64.82%,叶片长度下降了23.85%,叶片宽度下降了23.05%,植株茎粗下降了5.96%,叶绿素含量下降了12.70%;而相对株高、绝对株高、类胡萝卜素含量呈整体上升趋势,胁迫第12d与第4d相比,相对株高上升了1.61%,绝对株高上升了0.72%,类胡萝卜素含量上升了14.63%。各干热胁迫处理与其对照相比,干热胁迫对紫花苜蓿土壤相对含水量、株高、叶绿素含量和类胡萝卜素含量影响较为显著(P0.05)。     

7种睡莲属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数（ENc）分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。