油茶果实生长发育动态和木质素积累规律

【目的】研究6种不同油茶材料果实生长发育动态和木质素积累规律变化,鉴定油茶果实发育期,明确不同类型油茶果实形态差异形成过程以及木质素对油茶果实发育的影响。【方法】以小果油茶(Camellia meiocarpa)、攸县油茶(Camellia yuhsienensis)、普通油茶(Camellia oleifera)长林53号和长林166号、浙江红花油茶(Camellia chekiangoleosa)和茶梨油茶(Camellia octopetala)6种不同油茶材料为研究对象,对成熟油茶果实性状、果实生长发育动态以及木质素积累规律进行观测,结合观测结果对油茶果实发育时期进行了鉴定。【结果】不同类型油茶果实形态和质量相关指标均存在显著性差异,油茶果实鲜果含仁率从大到小依次为攸县油茶(19.72%)、普通油茶长林53号(16.99%)、小果油茶(14.85%)、普通油茶长林166号(12.32%)、浙江红花油茶(6.22%)和茶梨油茶(3.32%)。油茶果实发育都经历了类似S型的3个阶段:前期果实大小和质量变化缓慢,中期发育较快,后期逐渐平稳。浙江红花油茶和攸县油茶分别是果实成熟时期最早和最晚的油茶类型。小果油茶、普通茶油和茶梨油茶果实发育周期基本一致。不同类型油茶果实不同生长发育阶段的持续时间、形态和质量变化规律具有各自特点。油茶果皮发育经历了"增厚-延展"的过程,不同类型油茶果皮增厚与延展的起始时间、终止时间和持续时间存在一定差异,油茶果皮延展的时期与果实生长发育迅速的时间吻合。果皮发育以果皮完全木质化的时期作为分界线,可以分为增厚期和延展期。种子发育分别以种子填充种皮空间、种仁成型和种皮完全木质素化为分界线,分为发育前期、种仁形成期和种子膨大期3个时期。油茶果实果皮和种皮组织(种壳)都具有木质素积累,除浙江红花油茶外,其余5种类型油茶果皮中木质素积累的方式都是从外向内,呈射线状,逐渐充满整个果皮组织中。【结论】果皮发育的差异是导致不同类型油茶果实形态差异的主要原因,油茶果皮木质化过程影响了果实发育,木质素积累越早,果皮厚度越薄,果实越小。种子的最终形态与种皮中的木质素积累情况具有直接关系。     

杜鹃红山茶花芽分化及其代谢产物的变化

以杜鹃红山茶为材料,采用石蜡切片法观察花芽分化过程,研究该过程与外部形态的相关性及其代谢产物的变化。结果表明:杜鹃红山茶花芽分化于5—9月间持续不断进行,该时段内能观察到处于不同分化阶段的花芽;其过程可分为生理分化期、花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期。杜鹃红山茶花芽分化过程与其外部形态特征之间有着相对稳定的关系,可以通过花芽形态特征来对其进行判别。花芽分化期可溶性蛋白质含量先升高后降低,可溶性糖含量及可溶性糖/可溶性蛋白质先降低后升高;RNA、总核酸含量及RNA/DNA的变化趋势一致,均随花芽分化逐渐升高,在花瓣原基分化期达到最高,雄蕊、雌蕊原基分化期降低,而DNA含量在整个过程中一直处于较低水平且变化平缓。     

重瓣山茶花器官发育相关基因CjAPL1的全长克隆与表达分析

为研究A功能基因在山茶花重瓣形成过程中所发挥的功能,利用同源克隆和RACE扩增方法,从重瓣山茶花品种‘金盘荔枝’发育早期的花芽中获得了山茶花AP基因全长cDNA,命名为CjAPL1,GenBank登录号JX657332。该基因全长1 149 bp,其中,开放阅读框(ORF)长度为741 bp,5’非编码区长度206 bp,3’非编码区长度202 bp。经氨基酸序列分析表明:CjAPL1基因编码一条含有246个氨基酸的蛋白质,与猕猴桃、八仙花等植物的Ap1蛋白同源性均在75%以上。Rea-time PCR结果显示,CjAPL1基因在‘金盘荔枝’不同发育时期花芽中的表达量为:花芽发育早III期>花芽发育早II期>花芽发育早I期>现蕾期,表达趋势表现为先逐渐升高而后急剧降低;花器官不同部位中的表达量为花柱最高,其次为子房和萼片,在雄蕊下部和外轮花上部中的表达量最低。这些差异表明,CjAPL1基因可能在‘金盘荔枝’重瓣花形成中发挥作用。     

山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中花青苷成分与花色的关系

【目的】研究山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中花青苷成分与含量,结合花色表型分析,明确其花色形成的物质基础,揭示其花青苷成分与花色关系,为山茶花色芽变育种提供依据。【方法】按照CIE L~*a~*b~*表色系法测量山茶‘赤丹’及其芽变品种花色,利用高效液相色谱-光电二极管阵列检测(HPLC-DAD)和超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)联用技术定性定量分析其花瓣中花青苷成分与含量,运用多元线性回归方法研究花青苷成分与花色之间的关系。【结果】山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中共检测到7种花青苷,分别是矢车菊素-3-O-β-半乳糖苷(Cy3Ga)、矢车菊素-3-O-β-葡萄糖苷(Cy3G)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-咖啡酰]-β-半乳糖苷(Cy3Ga ECaf)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-咖啡酰]-β-葡萄糖苷(Cy3GECaf)、矢车菊素-3-O-[6-O-(Z)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷(Cy3GZp C)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-半乳糖苷(Cy3Ga Ep C)和矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷(Cy3GEp C)。山茶‘玉丹’花瓣中未检测到花青苷,山茶‘金碧辉煌’中未检测到Cy3GECaf。【结论】山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣的花色随其总花青苷及主要花青苷成分含量增大而加深;粉红色和红色花瓣中主要花青苷成分为Cy3G和Cy3GEpC,黑红色花瓣中主要花青苷成分为Cy3G和Cy3Ga;随着花瓣中Cy3Ga和Cy3G比例的增大花色加深。Cy3G和Cy3GEp C是决定山茶‘赤丹’及其芽变品种花色的主要花青苷,其含量的增大显著增加花瓣的红色程度。     

山茶花CjAPL1基因正义表达载体的构建及对拟南芥的转化分析

 为研究山茶花CjAPL1基因对于重瓣花形成的作用,构建了pCAMBIA1300-CjAPL1正义植物表达载体,酶切结果显示,CjAPL1基因正向插入pCAMBIA1300的启动子和终止子之间,表明CjAPL1植物表达载体构建成功。将pCAMBIA1300-CjAPL1采用农杆菌介导的花序浸染法转化拟南芥,获得转基因阳性植株65株。随机挑选表型变异明显的3株进行PCR扩增都得到了目的条带,Southern杂交鉴定进一步确认为转基因阳性植株。同时荧光定量检测到在转基因植株中CjAPL1基因表现出较对照显著提高6 ~ 25倍的表达量。转基因阳性植株表型变异明显,花柱和雄蕊数相比野生型各增加1枚和1 ~ 4枚,萼片边缘发育成白色的瓣化状,表明在拟南芥中过量表达CjAPL1基因可以引起花器官形态的变异和数量的变化,因此该基因在花器官形成和重瓣花发育中具有显著的调控功能。     

荔波连蕊茶GA2ox1基因的克隆及表达分析

[目的]GA2氧化酶是赤霉素生物合成代谢过程中关键酶之一,GA2ox家族基因常被用于植物矮化基因工程育种。[方法]根据植物GA2氧化酶基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属荔波连蕊茶嫩枝为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 371 bp的GA2ox基因全长cDNA序列,命名为ClGA2ox1(GenBank登录号KJ502290)。[结果]序列分析表明,ClGA2ox1放阅读框(ORF)为1 002 bp,编码333个氨基酸,5'非编码区59 bp,3'非编码区310 bp。预测的蛋白质分子量为37.31 kD,等电点为5.92,具有GA2ox超基因家族的保守结构域和特有的氨基酸残基。ClGA2ox1蛋白与GenBank中收录的其它植物GA2ox蛋白氨基酸的相似性达到80%。构建系统进化树,结果显示山茶GA2氧化酶与烟草GA2ox蛋白的亲缘关系最为密切。实时定量PCR结果显示,该基因在荔波边蕊茶不同器官及发育不同时期的均有表达,表达量有所不同:ClGA2ox1基因在2年生茎段中的表达量最高,在嫩枝和根中也有较高的表达,而在新抽生的嫩叶中最低。[结论]试验结果为进一步明确ClGA2ox1基因的功能特征及揭示其参与调控植物生长的分子机制奠定基础。