剑麻不定芽玻璃化过程中的细胞学和生理变化研究

玻璃化问题是植物组织培养过程中的普遍现象,已成为植物组织快速繁殖的瓶颈。本研究以H.11648为材料,分析H.11648不定芽玻璃化过程中气孔形态、DNA含量、叶片含水量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和超氧化物歧化酶(SOD)等防御酶活性变化情况,结果表明:玻璃化后的不定芽叶片保卫细胞膨大,气孔变大。体细胞DNA含量没有变化,但细胞数减少。随着玻璃化程度的增加,叶片含水量显著增加,可溶性蛋白和丙二醛含量明显降低,POD活性显著上升,SOD活性先上升后又略有下降,但均显著高于正常水平,APX活性先明显上升后又恢复到正常水平,CAT活性略有下降但不显著。本研究为揭示剑麻不定芽玻璃化的生理机制提供参考。     

剑麻四倍体诱导与倍性鉴定

以剑麻H.11648愈伤组织为材料,分别采用0、2、4、6、8 g/L浓度的秋水仙碱对愈伤组织进行不同时间(1、2、3、4、5、6 d)的诱导处理,观察处理后的再生植株气孔大小、保卫细胞叶绿体数目、叶长、叶宽、叶形指数、叶片厚度以及苗头大小等,采用流式细胞仪倍性鉴定方法对处理后的再生植株体细胞DNA含量进行了检测。结果表明:用4 g/L浓度的秋水仙碱处理2 d诱变率最高,诱变率为(57.69±6.66)%,不定芽分化率为(63.33±2.89)%,分化系数为(3.55±1.24),加倍后的再生植株叶片下表皮气孔变大,单位叶面积的气孔数减少,叶片变宽变厚,叶形指数变小,植株变粗,突变体再生植株体细胞DNA含量是二倍体的2倍。     

剑麻抗斑马纹病鉴定技术研究

为了促进形成一套剑麻抗斑马纹病的鉴定技术,本研究对剑麻斑马纹病最适宜接种条件进行了探讨,并利用活体叶片接种和离体叶片接种两种方式,以抗性不同的8个剑麻种质为试验材料,在人工气候箱和恒温室中进行剑麻抗斑马纹病接种试验,并与大田抗病性进行比较.结果表明:针刺法接种,25～30℃保湿培养是该病最适宜的发病条件;两种接种方法都能比较准确地鉴定剑麻种质对斑马纹病的抗病性,而活体叶片接种较离体叶片接种鉴定抗病性更加准确.     

提高剑麻科技创新能力的战略思路

本文分析了我国剑麻业当前的发展形势和产业需求,提出了今后剑麻科研发展的方向、战略任务与策略。     

加快剑麻优势区域建设促进剑麻产业化发展

本文阐述了我国剑麻产业的发展现状、有利条件和存在问题，提出了进一步发展剑麻产业的构思：实施优势区域发展规划，加强优质原料基地和龙头企业的建设，形成剑麻生产区域化、标准化和产销一体化，推动剑麻产业化发展。     

剑麻PGIP基因克隆和表达研究

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（polygalacturonase inhibitor proteins, PGIPs）是一类与植物自身免疫相关的多功能蛋白, 在植物防卫反应中扮演着重要角色。为了探讨剑麻PGIP基因的功能,本研究利用PCR的方法从剑麻H.11648中克隆2个剑麻PGIP基因——AhPGIP1和AhPGIP2。利用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析AhPGIP1和AhPGIP2基因在烟草疫霉侵染、伤害、低温、盐胁迫、水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）处理后的表达模式。结果表明：AhPGIP1基因 cDNA全长为1008 bp,编码335个氨基酸,蛋白分子量约为36.7 kDa,等电点为8.65。AhPGIP2基因全长为981 bp,编码326个氨基酸,蛋白分子量约为35.8 kDa,等电点为8.98。AhPGIP1基因在烟草疫霉侵染过程中表达水平先下降后明显上升,侵染48 h达到最大值,在盐、伤、SA和MeJA处理后表达水平明显上升,分别在3、12、3、12 h达到最大值,低温处理6 h表达水平不变,3、12、24 h表达水平明显下降。AhPGIP2基因在烟草疫霉侵染24 、36、48 h表达水平明显下降,侵染72 h明显上升并达到最大值,在盐胁迫、低温、SA和MeJA处理后表达水平明显上升,分别在3、24、3、12 h达到最大值,在伤处理12 h后显著上升并达到最高水平,在3、6、24 h明显下降。本研究为深入探讨剑麻PGIP基因在不同逆境胁迫反应中的功能奠定了基础。     

剑麻内参基因筛选与稳定表达分析

为了筛选剑麻中稳定表达的内参基因,保证基因表达结果的可靠性,本研究以热麻1号为材料,采用实时荧光定量RT-PCR方法对来自剑麻转录组数据的8个内参基因（EF1α、MADH、ACT2、GAPDH、TUB、ACT54、CYP和EF1β）在烟草疫霉侵染、水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和脱落酸（ABA）处理过程中的表达水平进行检测,并结合GeNorm、BestKeeper和NormFinder软件综合评价8个内参基因的稳定性。结果表明：8个内参基因在不同处理下的表达稳定性存在显著差异,其中在烟草疫霉侵染和茉莉酸甲酯处理过程中,EF1α表达最稳定,EF1β表达最不稳定。在水杨酸处理过程中,EF1α表达最稳定,ACT2表达最不稳定。在脱落酸处理过程中,GAPDH表达最稳定,ACT54表达最不稳定。该结果为剑麻基因的表达分析提供了可供选择的内参基因。     

基于转录组的剑麻SSR标记开发与筛选

本研究基于剑麻转录组测序获得的70110条Unigene序列,采用MISA 1.0软件查找SSR位点,利用Primer 3.0设计SSR引物,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对其中的100对SSR引物有效性进行验证.总计获得了13175个SSR位点,SSR的分布频率为15.61％.70110条Unigene序列总计包括60种...     

剑麻EST-SSR在丝兰麻和中美麻中的通用性分析

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对剑麻‘H.11648’中的100对SSR引物在丝兰麻和万年兰中的通用性进行分析,同时构建DNA指纹图谱。结果表明100对SSR引物,在龙舌兰属、丝兰麻属、中美麻属中分别有68对、52对和52对SSR引物扩增出目标产物条带,扩增产物所占比例分别为68%、52%和52%,多态性引物分别为18对、12对和9对,多态性引物所占比例分别为29.51%、23.08%和17.31%。检测位点数分别为76、44和40个,平均每对引物多态位点数分别为2.67、2.42和2.22个。引物C67656和C61418可将龙舌兰属的6份种质区分开来,引物C65059可将丝兰麻属的5份种质区分开,引物C24110可将中美麻属的4份种质区分开。以上研究结果表明,从‘H.11648’开发的SSR引物在龙舌兰及其近缘属中是可以通用的,筛选出的SSR引物可用于龙舌兰及其近缘属种质资源的鉴定和遗传多样性分析等研究。     

基于转录组的剑麻ARF基因家族的鉴定及表达分析

生长素反应因子（Auxin Response Factors, ARFs）是植物特有的多基因转录因子家族,参与植物生长发育过程的调节。本研究基于转录组数据,通过生物信息学方法鉴定剑麻ARF基因家族成员,同时对其进行相关生物信息学分析。结果表明：在剑麻中共鉴定得到15个ARF基因,并依次命名为AhARF 1~15。其编码的蛋白质含有409~1011个氨基酸,分子量约为45.17~112.13 ku,等电点为5.17~9.34。亚细胞定位预测结果显示,13个AhARFs定位于细胞核,2个AhARFs定位于叶绿体。保守结构域分析结果表明,AhARFs基因家族有8个成员同时含有B3、ARF和Aux/IAA这3个相对保守的结构域,其他成员仅含有B3和ARF这2个结构域。进化树分析表明,剑麻AhARFs蛋白可分为5个亚家族。15个剑麻AhARFs基因在剑麻紫色卷叶病不同发病时期呈现不同的表达规律。本研究为进一步深入探索剑麻ARF基因家族的功能奠定了重要理论基础。