利用拟南芥基因芯片和突变体对木材形成相关基因的初步分析

木材形成是木本植物特有的生物学过程,拟南芥在适当的诱导条件下也能形成类似“木材”的维管组织,因而可以借助拟南芥丰富的基因资源研究木材形成的分子机制.利用前期建立的毛白杨次生维管系统再生实验体系,通过拟南芥表达谱芯片分析再生过程中的基因表达变化,获得149个差异表达基因.选择其中转录因子等调控基因及功能未知基因共89个基因的总计151个拟南芥突变体,经次生诱导培养发现,20个突变体的发芽率或成活率降低,10个突变体表型变化明显,出现维管系统次生生长发育受到抑制、生长速度减慢等,推测这些基因参与调控拟南芥的次生生长.将木本植物与草本植物的研究体系相结合,利用拟南芥次生生长诱导体系研究木材发育相关基因功能,为木材发育的基因功能研究提供一条可行、有效,快速解析基因功能的新途径.     

拟南芥MYB基因对次生维管系统发育的影响

根据拟南芥ATH1全基因芯片分析毛白杨维管再生过程中基因表达谱的结果,选取了在芯片中特异表达且表达量较高的MYB转录因子家族的7个基因,通过拟南芥突变体研究其对次生维管系统发育的影响及与木材形成相关的关系。通过"三引物法"的纯杂合鉴定和切片显微观察,发现其中1个突变系只有纯合突变体没有杂合体,并且茎基部维管束间纤维细胞壁和野生型相比明显增厚,细胞数量减少,细胞腔也随之减小,推测该突变体可能与次生壁的沉积有关系。     

杨树PtEBP1基因转化拟南芥研究

EBP1是一个可能在植物器官大小发育调控中发挥重要作用的基因,但其在木本植物如杨树中的功能仍未知.在前期获得杨树PtEBP1基因并构建相应表达载体pBI121-PtEBP1基础上,利用花序侵染法遗传转化拟南芥,进而通过观察转基因拟南芥的性状变化,对PtEBP1在器官发育过程中的功能进行初步探究.结果表明,杨树PtEBP1基因已成功转化拟南芥,转基因拟南芥表现为植株茎增粗、叶片明显增大且种子数量增多等显著有别于野生型的性状特征.该研究结果初步证实PtEBP1在植物器官发育,特别是器官大小发育中的重要作用.     

杨树CDPK基因家族的表达分析及功能预测

为探究CDPK基因在木材形成过程中的作用,本研究在基因组水平上对杨树CDPKs基因家族的成员进行分析,找到32个CDPKs及10个CRKs成员。对CDPK基因家族成员在杨树中表达特性进行了分析,发现其家族成员在不同组织、不同发育阶段以及毛白杨次生维管发育不同时期的表达特性不同。分析杨树CDPK基因家族中3个基因Pt CPK1、Pt CPK6、Pt CPK15,其蛋白质一级结构均存在1个跨膜区,其蛋白定位在细胞膜上。     

巧用人工光照控制一品红花期

国庆开花的花期调节一品红是短日照花卉,只有在短日照条件下才能完成花芽分化。要使一品红提早开花,就要在自然条件是长日照的情况下制造人工短日照,即蒙上一块黑幕。为保证短日效果,黑幕遮盖时间每日约14到15小时,即每日下午5到6点起,直到第二天上午8点左右为止。黑幕处理会增高夜温,所以特别要注意夜温不能超过23℃,否则所有的努力都会白费。在夜温高于21℃的地区,最好能在夜晚完全黑暗后,将黑幕打开,帮助散热,然后在日出之前又将黑幕盖上。只要确定夜长时数达13小时,就不会影响花芽的分化发育。春节开花的花期调节要想使一品红延至春节开…     

毛白杨PtoWOX4a基因过表达对次生生长的影响

【目的】WUSCHEL-related homeobox(WOX)转录因子是植物特有的一类转录因子,参与干细胞维持、侧生器官发育和不定根再生等过程,对植物生长发育有至关重要的作用。本文通过对毛白杨Pto WOX4a基因表达模式的分析和过表达植株表型的观察,研究Pto WOX4a在杨树生长发育中的作用,为全面了解不同物种中WOX基因的作用机制奠定基础。【方法】利用qRT-PCR技术分析Pto WOX4a基因在茎顶端分生组织、幼叶、成熟叶、嫩茎、老茎、木质部、韧皮部和根中的相对表达量;利用GUS染色技术对p Pto WOX4a∷GUS转基因植株进行染色,通过GUS信号观察,进一步分析Pto WOX4a在不同组织中的表达模式。对过表达Pto WOX4a植株和对照植株的不定根、茎和叶片进行形态观察和生长指标测定,并通过组织切片对其解剖结构进行观察比较,分析过表达Pto WOX4a对杨树不定根、茎和叶片维管发育的影响。【结果】qRT-PCR结果显示,Pto WOX4a在茎中表达量最高,且主要集中在木质部和韧皮部,在根中表达水平次之,而在叶片等其他组织中的表达量较低;p Pto WOX4a∷GUS转基因植株的GUS染色结果与qRT-PCR结果一致,并发现Pto WOX4a主要在根、叶及茎的维管组织中表达。对过表达Pto WOX4a转基因植株表型观察发现,过表达Pto WOX4a抑制了不定根的伸长,3周苗龄的转基因植株不定根长度约为3~4 cm,仅为对照植株的1/3~1/2,不定根直径变粗,根部木质部区域增加。3月苗龄的过表达Pto WOX4a植株变矮,与对照植株相比,株高减少了14%~20%,节间数减少了16%~22%;对第10节间茎段的解剖结构分析发现,过表达Pto WOX4a植株茎部髓心部分变窄,比对照植株减少了10%~20%,木质部区域变宽,比对照植株增加了24%~35%,而形成层区域宽度无明显变化。此外,过表达Pto WOX4a导致植株叶片生长异常,叶片两侧边缘向上卷曲。【结论】毛白杨Pto WOX4a基因主要在杨树的维管组织中表达,过表达Pto WOX4a可影响杨树不定根、茎和叶片维管的发育。     

杨树维管组织特异启动子的克隆与启动活性分析

启动子在基因表达调控中起关键性作用,它在很大程度上决定所控基因表达的时间、空间和强度。依据拟南芥ATH1芯片分析杨树维管形成时期特异表达基因的结果,选取了差异表达基因NST3,通过BLAST比对在杨树EST数据库(PopulusDB)中找到同源性较高的基因NAC068。以毛白杨为材料,在其基因组中克隆得到该基因5'侧翼区901 bp长的片段,命名为pProNAC068,将该片段置换pBI121载体中的CaMV35S启动子,并在84K杨中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现:该启动子可以控制外源基因在次生维管组织中特异表达,从而为基因工程中有目的的控制外源基因在维管组织中的表达奠定基础。     

一品红花期调控技术

一品红别名圣诞红、猩猩木、象牙红等,属大戟科大戟属植物,原产墨西哥,喜欢温暖和阳光充足的气候。自然光照条件下,一品红在11、12月份开花,通过遮黑处理和加光处理,可使一品红在国庆节或春节开花。一品红的开花特性一品红是典型的短日照植物。在自然条件下,日照12小时20分钟为临界点,短于这个临界点,一品红就会转入生殖生长,开始花芽分化。其自然临界日为9月20日至25日,之后约5￣7天,在显微镜下观察可看到花原基。一品红从花芽分化到发育完全均要求短日条件,即夜温低于23℃,每天日照少于12小时20分钟。在自然光照条件下,以临界日开始到长成可出售的成花,所需的时间称为短日感应时间。不同品种的短日感应时间有一定的差异,一般在8￣10周左右。根据短日感应时间可推算出售日期,即临界点日期 短日感应时间=出售时间。一品红种植者可根据自己需要灵活掌握。一品红花期调控技术1.国庆节开花的花期调控。要使一品红提早开花,就要在自然条件为长日情况下制造人工短日,即蒙黑幕。为保证短日效果,黑幕遮盖时间每日约14￣15小时,即每日下午约5￣6点起,到第二天上午8点左右。由于黑幕处理会增高夜温,夜温不能超过23℃,否则就达不到预期效果。可在夜...     

毛竹PeMADS1基因的克隆及转化拟南芥初步研究

采用RT-PCR和RACE技术,从毛竹中分离到1个含完整的编码区和5′端非翻译区的cDNA,长776bp,编码240个氨基酸,命名为PeMADS1(GenBank登记号:EU327784)。序列分析表明,该基因具有典型的植物MADS-box基因结构,与拟南芥的E类功能基因AGL6编码蛋白的一致性为57.2%。将PeMADS1基因置于CaMV35S启动子控制下,构建PeMADS1基因植物表达载体。应用农杆菌介导将目的基因转入拟南芥,RT-PCR证实PeMADS1基因得到异位表达。转基因拟南芥呈现开花提早、莲座叶卷曲、发育迟缓等表型,表明PeMADS1可能参与毛竹由营养生长转向生殖生长的发育调控。     

富贵草耐阴性的研究

为了探讨富贵草的耐阴性，用黑色遮阴网设置了４种光强（全日照，２４．５％、７．５％和２．５％），对其在不同阴蔽条件下的叶生长性状、叶解剖结构、叶绿素含量、光合性能、高生长和生物量指标进行了研究。结果表明，富贵草不适于在全光照下生长，而适于在光强为全日照２４．５％的条件下生活；弱光（７．５％）下也能较正常生长，但生物量比最适光强（２４．５％）降低４８．０３％，极弱光下虽能维持生活，但生物量只及最适光强的３４．０３％。所以，富贵草适于在２５％～８％的光强下种植。     

白桦和新疆杨树干茎流变化规律及与环境因子的关系

对白桦和新疆杨在7～10月的树干茎流速率变化规律及其与环境因子的关系进行了研究,结果表明：白桦的茎流日变化过程呈现单峰曲线,且变幅大,而新疆杨则呈现多峰曲线;茎流速率与环境温度呈显著正相关,与环境湿度呈显著负相关,与大气气压无显著相关性。两树种树干茎流到达峰值的时刻均表现为秋季比夏季晚约1 h,且新疆杨比白桦到达峰值的...     

洛阳地区7个萌发较晚的紫斑牡丹生长节律研究分析

总结引种洛阳后萌发较晚的紫斑牡丹茎叶生长规律情况,结果表明,萌发期为3月上旬;7个品种紫斑牡丹的茎高、叶长和叶宽年平均生长量存在差异,表现出植株高矮和叶片大小的不同,但各指标的变化趋势基本一致。物候期比原产地提前30天。茎高生长起始时间早,速生期短,生长集中;叶生长的持续时间相对要长;叶宽生长的结束期更迟于叶长。3月12日-4月16日为这些紫斑牡丹茎生长高峰期,平均茎高生长量达23.56 cm;4月24日已完成茎高全年生长量,年平均生长量为23.99 cm。从3月下旬至4月中旬是叶片的迅速生长期,4月16日叶片大小定形,平均叶长、叶宽分别达到28.16 cm和23.80 cm。花期集中在4月16-26日,培育晚开新品种有重要意义。     

马尾松无性系种子园半同胞子代变异分析和家系选择

以福建省漳平五一林场马尾松无性系种子园自由授粉子代半同胞家系为研究对象,分析其树高、胸径、材积、冠幅、通直度、高径比、冠径比、木材基本密度、管胞长度和宽度、管胞长宽比等性状,发现家系间除管胞长宽比性状差异显著,其余性状均达差异极显著,暗示着马尾松种子园半同胞家系间存在较为丰富的变异,具选育潜力。8年生林分内各性状的家系遗传力以树高性状为最高(0·691),其次是木材基本密度(0·640)。各性状间的相关性分析结果表明,生长量性状的改良可间接改善通直度,且生长量性状与木材基本密度存在显著正相关关系,木材基本密度与管胞长度和宽度不相关。采用10%入选率,发现5年生林分和8年生林分入选家系一致,材积遗传增益分别达19·74%和19·23%,且5年生林分和8年生林分生长量性状的遗传相关极显著,认为马尾松制浆造纸材短轮伐期的初选年龄可确定为5年生;根据性状遗传力的相对大小和典型相关分析的结果,认为马尾松家系选择可适当注重树高生长量指标。以树高和材积为选择指标,按照10%入选率,兼顾材性和种子园内无性系的开花结实情况,筛选出制浆造纸材短轮伐期优良家系12个。     

美国黑核桃幼树在引种区生长特性研究

用树干解析法对黑核桃、核桃揪和核桃的胸径、树高和材积生长量进行了比较研究,结果表明：在相同立地条件下,黑核桃的生长量大于核桃揪和核桃。     

Growth and reproductive characteristics of the columnar cactus Stenocereus queretaroensis and their relationships with environmental factors and colonization by arbuscular mycorrhizae

Three natural populations of pitayo (Stenocereus queretaroensis (Weber) Buxbaum), a columnar arborescent cactus, were studied in their subtropical environments in western Mexico. All of the sites were characterized by shallow, nutrient-poor soils. Percentage of colonization by arbuscular mycorrhizae (AM) fungi, stem growth, fruit mass, and percentage germination were greater in S. queretaroensis at Autlan, Jalisco (AJ) than at Zacoalco de Torres, Jalisco (ZTJ) or Santa Rosa, Zacatecas (SRZ). The onset of root colonization by arbuscular mycorrhizae during the middle of the summer wet period preceded increases in stem extension rate and stem phosphorus concentration. Based on previous studies of effects of environmental factors on photosynthesis, climatic conditions were more favorable for photosynthesis at AJ than at SRZ and ZTJ, as indicated by the amount of summer rainfall, the amount of light, and the moderate air temperatures that prevailed during the fall and winter seasons. There was a significant positive correlation between stem growth and percentage of total root length colonized by arbuscules of AM fungi for S. queretaroensis at SRZ and AJ, but not at ZTJ. A negative significant correlation was observed between stem growth and maximal and minimal air temperatures at the three study sites. Stem growth was positively related to rainfall only at SRZ, and light was statistically related to stem growth only at ZTJ. Among sites, S. queretaroensis at AJ had the highest carbon gain and greatest AM colonization, creating physiological conditions that led to the highest stem growth, fruit mass and percentage of seed germination.     

盐分和水分胁迫对落羽杉幼苗的生长量及营养元素含量的影响

采用温室盆栽试验方法 ,研究了不同土壤水分下盐胁迫对 1年生落羽杉实生苗的生长及营养吸收的影响。试验共 12种处理 ,3种水分水平 (W1 ,淹水 ;W2 、W3,土壤含水量分别为田间持水量的 75 %和 2 5 % ) ,每种水分下设 4种盐分处理 (NaCl含量为土壤干重的 0、0 15 %、0 3%和 0 4 5 % ) ,处理时间为 130d。结果表明 :土壤盐分胁迫下落羽杉幼苗的生长及对营养的吸收发生了显著的变化 ,这种变化又因土壤含水量的不同而不同。落羽杉相对高生长、相对地径生长和生物量增量随着土壤盐分浓度的增加和土壤水分含量的减少而减少。在淹水条件下 ,随着土壤盐分浓度的增加 ,落羽杉幼苗根、茎、叶中全N、全P、全Na,以及叶片中的全Ca、全Fe的含量均随着升高 ,而根、茎中的全Fe、全Ca、全Mg含量差异较小。在W2 水分条件下 ,各种盐分处理都在不同程度上增加了根、茎、叶中全N、全Na、全Ca和全Fe含量 ,茎和叶中全P、全K和全Mg含量 ,而根系中的全P、全K和全Mg含量在盐分浓度较高时有所下降。在W3水分条件下 ,各种土壤盐分不同程度地增加了叶片全N、全P和全K含量 ,茎和叶中全Mg和全Ca含量 ,以及根、茎、叶中全Na含量 ,而茎和根中全N、全P和全K含量 ,根、茎和叶中全Fe含量均随着土壤盐分浓度的增加而下降。     

馥郁滇丁香LgFKF1基因的克隆及节律表达分析

[目的]研究馥郁滇丁香LgFKF1基因的结构特点及其在特异组织中的节律表达特征,探索其在成花调控过程中的作用。[方法]采用RACE技术克隆获得馥郁滇丁香LgFKF1基因的cDNA全长序列,利用生物信息学方法对获得的基因核昔酸序列及编码蛋白质序列进行分析,利用qRT-PCR技术对特异组织的节律表达模式进行分析。[结果]序列分析表明:LgFKF1基因cDNA全长为2 271 bp,开放阅读框为1 917 bp,编码一个638个氨基酸的蛋白质;推导的氨基酸序列与扁果树、软枝黄蝉、纳塔尔倒吊笔、马利筋的FKF1蛋白具有较高同源性,达92.59%;预测LgFKF1蛋白属于不稳定的亲水性蛋白,定位在细胞核,无信号肽和跨膜区;结构主要由无规则卷曲结构、α螺旋结构、扩展长链和β-转角构成;遗传进化关系与扁果树最亲近。qRT-PCR分析表明:Zg如7在诱导光周期下处理7d时较非诱导光周期下的表达量高,而诱导光周期下处理10d后其表达量则低于非诱导光周期的表达。一天中,在各组织中均有表达,且以叶片中的相对表达量较高。LgFKF1因组织不同在不同的时间呈现出单峰和双峰表达,其中,根、芽及花蕾中均在夜间23:00出现单峰表达;茎、叶及开放的花朵中在不同时间出现双峰表达,茎在晚上20:00和凌晨5:00,叶在凌晨2:00和早上8:00,开放花朵在夜间23:00和凌晨5:00. [结论]从馥郁滇丁香中克隆获得了LgFKF1基因,其编码的蛋白序列与其它植物的FKF1具有较高的同源性。LgFKF1基因的表达受光周期影响,在诱导光周期下,不同的组织呈现出不同的表达模式,其中,仅叶片中的1个表达峰值出现在白昼,其余组织中的表达峰值均出现在夜间。在各组织中,叶片中的表达量较高。LgFKF1基因的特异组织节律表达有助于为其生物学功能的进一步研究提供参考依据。     

Phenotypic variation and quantitative trait locus identification for osmotic potential in an interspecific hybrid inbred F2 poplar pedigree grown in contrasting environments

Elucidation of the mechanisms of dehydration tolerance in poplar (Populus sp.) trees will permit development of biochemical and molecular indicators to identify dehydration-tolerant genotypes during genetic selection. The objectives of this study were to characterize the degree of phenotypic variation in osmotic potential (a determinant of dehydration tolerance), determine the relationship between osmotic potential at full turgor and relative growth rate, and identify quantitative trait loci (QTL) for osmotic potential in an advanced-generation, interspecific poplar pedigree established in contrasting environments. A three-generation, sib-mated black cottonwood (Populus trichocarpa Torr. & Gray) and eastern cottonwood (P. deltoides Bartr.) segregating F(2) family (Family 331) was analyzed at a dry site east of the Cascade Mountain Range (Boardman, OR) and at a wet site west of the mountains (Clatskanie, OR). At the Boardman site, 2-year-old trees (59 clones) were either irrigated everyday (wet) or every other day (dry), whereas 3- and 4-year-old trees (58 clones) at the Clatskanie site were unirrigated. At the Boardman site, the typically narrow range of osmotic potentials exhibited by grandparents and parents was greatly expanded in the F(2) population, spanning from -1.38 to -2.35 MPa under wet conditions, with a similar range under dry conditions (-1.40 to -2.15 MPa). Clones that had osmotic potentials < or = -1.90 MPa generally displayed full maintenance of stem relative growth rates under dry conditions in contrast to clones with osmotic potentials that were < or = -1.60 MPa, in which stem relative growth rates were reduced by an average of 38% in the dry treatment relative to the wet treatment. Although osmotic adjustments of 0.13 to 0.36 MPa were observed in nine out of 59 clones, adjustment typically occurred from relatively high baseline osmotic potentials. The range in osmotic potential at the wetter Clatskanie site at age three was higher (-1.27 to -1.84 MPa) and was further expanded the following year (-1.14 to -1.94 MPa), which had a wetter spring than the previous year, followed by a typically dry July. Seven QTL for osmotic potential were identified that each explained > 7.5% of the variation in osmotic potential. Given that four clones (7%) had osmotic potentials of -2.00 MPa or less and that QTL for osmotic potential have been identified, we suggest that there are opportunities to extend the limit of dehydration tolerance in Populus.     

Respiratory responses of Scots pine stems to 5 years of exposure to elevated CO2 concentration and temperature

Stem respiration in 20-year-old Scots pine (Pinus sylvestris L.) trees was examined following 5 years of exposure to ambient conditions (CON), elevated atmospheric carbon dioxide concentration ([CO2]) (ambient + 350 micromol mol(-1), (EC)), elevated temperature (ambient + 2-6 degrees C, (ET)) or a combination of elevated [CO2] and elevated temperature (ECT). Stem respiration varied seasonally regardless of the treatment and displayed a similar trend to temperature, with maximum rates occurring around Day 190 in summer and minimum rates in winter. Respiration normalized to 15 degrees C (R15) was higher in the growing season than in the non-growing season, whereas the temperature coefficient (Q10) was lower in the growing season. Annually averaged R15 was 0.36, 0.43, 0.40 and 0.44 micromol m(-2) s(-1) under CON, EC, ET and ECT conditions, respectively, whereas the corresponding values for total stem respiration were 6.55, 7.69, 7.50 and 7.90 mol m(-2) year(-1). The EC, ET and ECT treatments increased R15 by 18, 11 and 22%, respectively, relative to CON, and increased the modeled annual total stem respiration by 18, 15 and 21%. The increase in modeled annual stem respiration under EC and ECT conditions was caused mainly by higher maintenance respiration (22 and 25%, respectively, whereas the increase in growth respiration was 9 and 12%). Growth respiration was unaltered by ET. The treatments did not significantly affect the respiratory response to stem temperature; the mean Q10 value was 2.04, 2.10, 1.99 and 2.12 in the CON, EC, ET and ECT treatments, respectively. It is suggested that the increase in stem respiration was partly a result of the increased growth rate. We conclude that elevated [CO2] increased the maintenance component of respiration more than the growth component.     

GA3喷施对川黄柏密植幼林生长及药用成分含量的影响

[目的]为给川黄柏药用资源早期利用提供理论依据.[方法]以1年生及2年生川黄柏密植幼林个体不同组织为试材,采用不同GA3喷施周期和质量浓度处理,研究各处理在1年生快速生长阶段的生长生理情况,并筛选出最优喷施处理,然后以最优喷施处理,监测分析GA3喷施对2年生川黄柏生长及小檗碱、黄柏碱等药用成分的影响.[结果]1)与CK...