The differences between two tea varieties in their response to natural cold conditions

In this study, two tea varieties (Camellia sinensis cv. CsCr02 and CsCr03) were studied under natural cold conditions to investigate the differences of thylakoid membrane structure, fatty acid desaturase (FAD) genes, and fatty acid (FA) composition in response to low temperatures. Quantitative real-time polymerase chain reaction assay confirmed that the expression of CsFAD8 in leaves of the two tea varieties was much higher than that of CsFAD7. The expression of both genes in CsCr03 was higher than in CsCr02. Electron microscopy showed that the damage to the thylakoid membrane in CsCr03 was less severe than in CsCr02 during the decrease of natural temperature. Changes in thylakoid membrane integrity coincided with the gradual decline in chlorophyll concentration and chlorosis of the tea leaves. With the decrease of natural temperature, a decline in the trienoic FA species (16:3 and 18:3) and an increase in the dienoic species (18:2) were observed in the two varieties. These results indicate that CsCr03 has higher cold adaptability compared to CsCr02.     

烟草花粉植株染色体倍性苗期快速鉴定

为了提高烟草单倍体育种中花粉苗的利用效率,采用气孔保卫细胞叶绿体计数法对花粉植株染色体倍数性鉴定进行了研究.结果表明:单倍体、二倍体、多倍体的叶绿体数平均值分别为11.559,20.458,35.056个,差异极显著;通过对叶片进行失水处理,解决了幼嫩叶片不易制片的问题,结合第3,5,8,13,17叶的叶绿体数分布,将鉴定时期提到了移栽前的第5叶,得出了每株只计数1个气孔叶绿体数的一种快速、准确的计数方法--叶绿体数倍性分界法.该方法准确率高达98.5%.     

唐古特扁桃叶绿体基因组特征分析

采用Illumina HiSeq X Ten平台测序和生物信息法对唐古特扁桃叶绿体基因组序列特征进行解析。结果表明：唐古特扁桃叶绿体基因组为四分体式结构,完整叶绿体基因组序列全长158 166 bp,G+C含量 36.8%,注释131个基因,即86个蛋白编码基因、8个rRNA基因和37个tRNA基因;其叶绿体基因组共有52 711个编码密码子,有33种类型是偏好密码子;唐古特扁桃叶绿体基因组中SSR位点有33个,串联重复有 13个;SSR中未检测到三核苷酸重复;SSR分布不平衡,大多位于基因间区IGS和LSC区域;基于叶绿体全基因组序列构建系统发育建树,发现唐古特扁桃与同亚属的榆叶梅、野樱桃以及李属毛樱桃亲缘关系较近。     

无叶假木贼叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

目的 分析无叶假木贼叶绿体基因组结构特征,阐明假木贼属在藜科中的分类地位,进一步探究其密码子偏好性和确定最优密码子。 方法 基于CTAB法从无叶假木贼幼嫩同化枝中提取总DNA;通过Illumina Genome Analyzer HiSeq 2000高通量测序平台进行测序;使用GetOrganelle和Plann对叶绿体基因组序列进行组装和注释;利用MISA对叶绿体基因组中简单重复序列（SSR）进行分析;使用MAFFT v. 7. 450和IQ-TREE v. 2. 1. 1软件进行多序列比对、构建最大似然法（Maximum likelihood,ML）系统进化树;使用DnaSP 6. 0软件计算核苷酸多态性值;通过CUSP和Codon W 1. 4. 2软件进行密码子偏好性研究。 结果 无叶假木贼叶绿体基因组全长为154 084 bp,包括1个大单拷贝区（LSC,85 124 bp）、1个小单拷贝区（SSC,18 934 bp）、1对反向重复序列（IRa和IRb,25 013 bp）。共注释到132个基因,包含83个蛋白编码基因,8个rRNA基因,37个tRNA基因和4个假基因。SSR位于基因间区的数量最多（70.4%）,单碱基（A/T）重复类型SSR数量最多。系统发育树的最优构树模型为TVM + F + R3,藜科划分为4个聚类组,其中,无叶假木贼与梭梭属和猪毛菜属亲缘关系最近。trnS-trnG(exon1)、ndhF-rpl32、rpl32-trnL、rps16(exon1)-trnQ和ycf1是高核苷酸多态性区域。共确定20个最优密码子（UUU、UAU、UGU、CAU、UCU、UCA、UUA、CUU、CCU、AGA、GAA、ACU、ACA、AAU、GAU、AAA、GUU、GCU、GGU、CAA）,均以A/U结尾,密码子使用偏好性主要受自然选择影响,突变等影响因素对其影响较弱。 结论 无叶假木贼叶绿体基因组结构保守,呈典型的四分体结构。在藜科的系统发育中,无叶假木贼与梭梭属和猪毛菜属亲缘关系最近。鉴定的高变区和SSR位点可用于藜科属间物种的分子鉴定。无叶假木贼叶绿体基因组密码子偏好以A/U结尾,确定的20个最优密码子有助于其外源密码子的优化。研究结果可为无叶假木贼分子标记开发、系统进化及叶绿体基因工程研究提供参考。     

杓兰叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 分析杓兰叶绿体基因组密码子的使用偏好性,探究影响杓兰叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要因素,为兰科叶绿体基因组学研究提供参考。 方法 从NCBI数据库中下载完整的杓兰叶绿体基因组序列并进行蛋白编码序列筛选,利用EMBOSS在线程序计算各基因及密码子的GC含量,利用CodonW软件计算各基因的氨基酸长度（Laa）、有效密码子数（ENC）、同义密码子相对使用度（RSCU）、最优密码子使用频率（FOP）及各基因密码子的第3核苷酸碱基含量,利用SPSS软件分析各指标之间的相关性,利用Origin软件绘图。 结果 杓兰叶绿体基因组编码序列的密码子第3位碱基富含A和T,GC含量仅为29%,ENC值介于37.92～61.00之间,密码子偏好性不强,ENC与GC2及GC3均呈极显著相关。RSCU值大于1的密码子有34个,其中,29个以U或A结尾。ENC-plot分析、PR2-plot分析及中性绘图分析表明：影响杓兰叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要因素为自然选择。对应性分析结果表明：编码光合系统蛋白基因的密码子具有相似的使用模式,编码其它类型基因的密码子则具有不同的使用模式,并最终筛选出最优密码子16个。 结论 本研究明确了自然选择是影响杓兰叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要因素,并筛选出杓兰叶绿体基因的最优密码子,研究结果能够对兰科系统发育及叶绿体基因组密码子进化研究提供参考。     

基于454FLX 高通量技术的厚朴叶绿体全基因组测序及应用研究

目的解析高粱泡(Rubus lambertianus)叶绿体基因组特征。方法采用高通量测序技术对高粱泡叶绿体基因组进行测序,经组装和注释后,对其叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性等特征分析,并使用maximum likelihood 法构建高粱泡与48个悬钩子属及2个路边青属植物的系统发育树。结果高粱泡叶绿体基因组结构为经典四段式结构,其大小为156 266 bp,总GC含量为37.2%,大单拷贝区和小单拷贝区长度分别为85 849和18 855 bp,反向互补重复区长度为25 781 bp,共注释131个基因,包含86个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因。高粱泡叶绿体基因组密码子中有33个以A、U结尾,18个密码子确定为最优密码子;ENC-plot等绘图分析揭示其密码子偏好性更多地受自然选择影响。系统发育树表明：高粱泡与棕红悬钩子亲缘关系最近,其次是蛇泡筋和锈毛莓。结论高粱泡的叶绿体基因组相对较大,且较为保守,并与棕红悬钩子亲缘关系最近。研究结果可为高粱泡乃至悬钩子属植物叶绿体基因组系统进化分析提供重要的理论参考。     

NaCl胁迫对枸杞叶片甜菜碱、叶绿素荧光及叶绿素含量的影响

研究了在不同盐分胁迫下枸杞叶片甜菜碱含量、叶绿素荧光动力学参数和叶绿体色素含量的动态变化。结果表明,枸杞叶片叶绿素荧光参数(Fm、Fv、Fv/Fm、Fm/Fo、Fv/Fo)随盐浓度的增加呈现下降的趋势,叶绿体色素(chla、chlb、chla/chlb)含量在低盐浓度下(0.3%NaCl)呈升高趋势,高盐浓度(0.6%～0.9%NaCl)下则均下降,随胁迫时间的延长,以上各参数均呈先下降后上升的总趋势,而类胡萝卜素与叶绿素的比值(car/chl)则随盐浓度的增加及胁迫时间的延长逐渐上升。枸杞叶片甜菜碱含量在一定范围内随盐浓度的增加以及胁迫时间的延长呈逐渐积累的趋势。初步证明盐胁迫下枸杞叶片甜菜碱的积累与叶绿素荧光及叶绿体色素含量的变化有关,这也可能是枸杞抗盐的重要生理原因之一。     

烤烟不同成熟期色素含量变化及其与叶绿体超微结构的关系探究

为明确烤烟成熟过程中色素含量变化及其与叶绿体超微结构的关系,以3个烤烟品种为试验材料,针对未熟、适熟和过熟的中部叶叶片,进行了活体叶绿素SPAD值、叶绿素含量、叶绿素酶活性测定,并对叶绿体超微结构进行观察和分析。结果表明：3个烤烟品种中部叶的叶绿素含量、活体叶绿素SPAD值及叶绿素酶活性均随着烟叶成熟过程呈现出下降趋势。随着成熟度的提升,叶绿体结构由完整到破裂,淀粉粒和嗜锇颗粒增多、体积增大,基粒片层由紧凑变为疏松,结构紊乱扭曲,基质片层和基粒片层间的界限明显度也下降,淀粉粒和嗜锇颗粒向着细胞中部游离,叶绿体被膜逐步破损。基粒片层数和片层垛叠数也随着成熟度的加深不断减少。相关分析表明,烤烟成熟期中部叶的色素含量与叶绿体超微结构间存在较强的相关性,这使得从色素、SPAD值判定成熟度有了内在依据,因而能够更好地判定成熟度并在最佳采收期采收。     

甘蓝型油菜黄化突变体的叶绿体超微结构、 气孔特征参数及光合特性

【目的】揭示甘蓝型油菜自发黄化突变体NY的叶绿体超微结构、气孔特征参数与光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨突变材料的黄化机理和在育种实践上的应用提供理论依据。【方法】以突变体NY及其野生型NG,及组配的F1（NY×NG）、rF1（NG×NY）为研究材料,进行五叶期心叶和平展叶的叶绿体超微结构观察、气孔特征参数调查、光合色素含量测定、光合特性测定及农艺性状考察。【结果】突变体NY黄化心叶和黄绿平展叶的叶绿体发育程度均差于野生型NG及F1、rF1;NY黄化心叶下表皮气孔保卫细胞叶绿体数较NG少40%左右,黄绿平展叶中数目与NG等相近;NY的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car含量及组成,净光合速率均显著低于同时期NG及F1、rF1;NY生育期推迟,经济性状变差,单株籽粒产量下降,但组配F1和rF1的农艺性状和光合特性均能恢复至正常水平。【结论】黄化突变体NY是叶绿体结构发育缺陷所导致的缺总叶绿素型突变体,其叶绿体结构发育异常,基粒和基粒片层数的减少致使叶绿素含量过低,是其光合速率较低和农艺性状较差的主要原因。     

Effects of elevated atmospheric CO2 concentration on morphology of leaf blades in Chinese yam

ABSTRACT

The effects of elevated carbon dioxide concentration on the morphology of leaf blades in two Chinese yam lines under different temperature conditions were determined. Plants were grown under two [CO₂] levels, ambient (about 400 µmol mol^?1) and elevated (ambient + 200 µmol mol^?1) in the daytime, and two mean air temperature regimes, approximately ambient temperature (22.2°C) and high temperature (25.6°C). The palisade layer was thicker under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in both temperature regimes, and the whole yam leaf blade was thicker under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in the approximately ambient temperature regime. The numbers of chloroplasts per palisade cell and spongy cell as well as per unit profile area of palisade cell, number of starch grains per chloroplast, profile area of the starch grain, and starch-to-chloroplast area ratio in both palisade and spongy cells were higher under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in both temperature regimes. Furthermore, the stomatal density on the abaxial side of the leaf blade in Chinese yam was greater under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] under both temperature regimes, and stomatal-pore length was higher under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂] in the approximately ambient temperature regime. These results indicate that elevated [CO₂] positively affects the photosynthetic apparatus. The results of this study provide information for understanding the response characteristics of the leaf blade under elevated [CO₂] and a possible explanation for the positive photosynthetic responses of Chinese yam to elevated [CO₂] in our previous study.

List of Abbreviations:[CO₂]: carbon dioxide concentration