[目的]本研究目的在于分析绿豆花开放过程中的细胞学变化，结合转录组学发掘调控绿豆花开放过程中的关键基因，探究其中的分子机制。[方法]以‘苏绿1号’为研究对象，对花开放过程中各时期的花瓣进行细胞学观察，根据结果锁定花瓣衰老的关键时期，对该时期的花瓣进行转录组测序，根据前后时期表达量变化以及功能注释挖掘关键基因，最终通过烟草及拟南芥的遗传转化实验验证功能。[结果]细胞学实验显示在B2至B4时期，其表皮细胞膨大，细胞壁变薄，叶绿体降解，迅速进入程序性死亡，细胞结构崩坏。转录组分析结果检测到细胞壁合成和代谢以及细胞壁松弛和细胞扩张相关基，并鉴定到10个NAC家族基因表达量的强烈变化，qPCR检测发现其中VrNAC72b是一个在花瓣中特异表达的基因，并且表达量B3和B4阶段过程迅速升高。在烟草中瞬时表达VrNAC72a/b导致叶片黄化，在拟南芥中过表达VrNAC72b也会导致阳性植株的叶片提前衰老，NBT和DAB染色显示阳性植株的各组织中活性氧含量提升。[结论]绿豆开花过程中细胞膨大并迅速死亡，导致花瓣张开并随后凋落，此过程中大量细胞壁相关基因参与，并且NAC家族基因也起到重要作用，其中VrNAC72b表达量发生显著变化，并引起花瓣细胞的程序性死亡。

【目的】研究不同基因型绿豆主茎节位各功能叶片衰老与活性氧代谢特性,探讨绿豆叶片衰老机理,揭示绿豆产量形成的内部生理机制,为绿豆高产育种与栽培提供理论依据。【方法】以夏播区高产绿豆品种(系)冀绿2号、安9910和低产品种(系)泰来绿豆、赤峰绿豆为试验材料,测定开花—成熟期各功能叶片叶绿素、可溶性蛋白质含量、酶促防御系统的保护酶SOD、CAT活性和脂质过氧化产物MDA积累量等生理指标。【结果】绿豆开花后,随着衰老进程的推移,各功能叶片自下向上依次衰老,其叶绿素、可溶性蛋白质含量、SOD和CAT活性均呈下降趋势,MDA积累量持续上升。不同基因型间表现出明显差异,与低产品种(系)相比,高产品种(系)的...

【目的】对花椰菜温敏雄性不育系的花器形态、花药败育时期和败育分子机理进行研究,明确其不育特性发生的细胞学和分子机理,为进一步研究其雄性不育奠定理论基础。【方法】以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试验材料,不同温度(15℃和20℃)处理,采用形态学、细胞学方法及高通量测序技术(Illumina Hi Seq 2500),研究其形态特征、花药败育的细胞学及分子机理。【结果】花椰菜温敏雄性不育系GS-19的育性转换受温度控制,高温(20℃)不育,低温(15℃)育性恢复。GS-19不育株与可育株花器差异显著,不育

【目的】探索了结实型桂花Osmanthus fragrans花瓣衰老过程中，生理生化变化，为提高桂花园林赏花价值与经济用花价值提供理论依据。【方法】以‘潢川金桂’O. fragrans ‘Huangchuan Jingui’为材料，采用蛋白质印迹法测定细胞质中细胞色素c的释放，高效液相色谱法检测腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)，气相色谱法测定内源乙烯释放，流式细胞法检测核DNA变化，以及检测桂花开放及衰老过程中超氧自由基等生理指标变化。【结果】(1)桂花花瓣中超氧阴离子和过氧化氢质量摩尔浓度在初花期达到最高值，随后逐渐下降。(2)细胞色素c的含量在初花期开始积累至盛花期最高，在盛花末期开始减少至消失，而ATP质量分数一直呈下降趋势。(3)乙烯释放量从盛花末期开始逐渐上升至萎蔫期达到最大值，此时花瓣中的核物质也基本消失。(4)桂花花瓣中活性氧的激发、细胞色素c释放和ATP持续下降明显发生于初花期，为早期细胞程序性死亡(PCD)事件；乙烯跃变、DNA降解发生在盛花末期之后，为晚期PCD事件。【结论】线粒体功能活性下降可能是桂花花瓣早期PCD信号，内源乙烯跃变引起花瓣萎蔫失水和DNA降解可能是PCD执行的结果。图5参31

【背景】苹果分枝数量的多少对于树体适应环境、生长生存、竞争资源都具有十分重要的作用。在实际生产过程中，多分枝的苹果品种更能满足整形修剪的需求，其不仅有利于果农因地制宜适时调整树体结构，塑造便于机械化采收的树形；而且对于调整结果枝均匀分布、保证结果量和果实品质都至关重要。【目的】本研究拟通过对同一发育时期的多分枝品种‘华星’和少分枝品种‘华硕’的顶芽、侧芽分别进行转录组测序，挖掘影响苹果分枝能力的关键基因，解析候选基因通过介导激素通路调控苹果分枝能力的潜在机理，为提高苹果分枝能力及产量提供理论依据。【方法】分别对‘华硕’和‘华星’的侧芽及顶芽进行转录组测序，通过差异表达基因（DEG）分析并借助加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）等生物信息学手段，筛选引起分枝数量差异的核心候选基因，并通过在拟南芥中异源过表达候选基因对筛选结果准确性进行验证。【结果】在‘华硕’和‘华星’的顶芽之间比对共得到2 920个差异表达基因，而‘华硕’和‘华星’侧芽间比较共筛选到5 127个差异表达基因。DEGs主要富集在植物激素信号传导通路中，生长素信号通路和独脚金内酯信号通路与苹果分枝能力关系最密切，相关编码MdIAA3、MAX2、TCP、JAZ等家族的基因在两个品种侧芽间的差异十分显著。编码CYC(cyclins)、CDK(cyclin-dependent kinase)、EXPA(expansin)等细胞周期、细胞壁修饰相关基因家族的DEGs也与苹果分枝能力呈正相关。进一步通过WGCNA分析得到候选基因CAD、EXPA、CYC、JAZ、SAUR的互作网络关系，这些基因可能在苹果分枝能力的调控过程中具有一定作用。对MdIAA3异源转化拟南芥后，发现MdIAA3明显增加了拟南芥长势、结荚数、分枝数。【结论】通过转录组分析，筛选到13个调控基因可作为苹果分枝能力控制的潜在基因，MdIAA3在拟南芥中异位表达，明显促进了植株长势和分枝能力；苹果分枝能力的调控主要涉及细胞的分化与发育，细胞壁修饰，生长素、独脚金内酯信号传导等过程。

【目的】探讨N-月桂酰乙醇胺[N-lauroylethanolamine,NAE(12:0)]延缓香石竹切花衰老的作用机理。【方法】以5μmol·L~(-1)NAE(12﹕0)对香石竹切花(Dianthus caryophyllusL.)‘Red Barbara’进行瓶插处理,研究瓶插试验进程中NAE(12﹕0)对花瓣微粒体膜组分和功能的影响。【结果】香石竹切花开放和衰老进程伴随着花瓣微粒体膜磷脂含量、膜脂流动性、膜脂脂肪酸不饱和指数以及膜结合酶比活力的下降,外源NAE(12﹕0)处理能在切花盛开后期至初萎发生前明显滞缓香石竹花瓣微粒体膜上述指标的下降速率,同时降低作为膜衰老可靠指标的电导率的...

朱砂根是紫金牛科中药植物，主要活性成分为齐墩果烷型三萜类化合物朱砂根皂苷。为探索朱砂根三萜皂苷生物合成的分子基础，采用Illunima HiseqTM 4000对无菌水、2 mmol/L SA处理的3年生朱砂根植株进行转录组测序，基于Blast完成Unigene分类、功能注释、代谢通路分析、蛋白功能注释、差异表达基因分析、代谢途径关键基因挖掘等。共获得41.63 Gb数据，拼接组装获得102 491条Unigenes,平均长度831 bp,注释率50.21%。筛选出3 417个SA应答差异表达基因，其中2 725个基因上调，692个基因下调。差异表达基因显著富集于次生代谢物生物合成、代谢途径、氨基糖和核苷酸糖代谢、糖酵解/糖异生、碳代谢等通路。与朱砂根三萜皂苷相关的代谢通路，包括萜类骨架生物合成(ko00900)和倍半萜与三萜生物合成(ko00909),共筛选出8个关键酶、11条差异表达Unigenes。SA处理后萜类骨架生物合成MVA途径HMGR、HMGS、MVK、GGPS、SS、SQE基因差异表达显著，MEP途径DXS、DXR、MCT、CMK、MDS、HDR基因差异表达不显著。催化生成齐墩果烷型五环三萜前体的关键酶β-香树素合成酶基因(β-AS)表达量下调，后修饰基因CYP450s(CYP72A67)表达量也下调。荧光定量qPCR值与RNA-seq表达量FPKM值变化趋势一致。推测SA通过诱导MVA途径的关键酶基因表达影响朱砂根三萜皂苷的积累，MEP途径中的酶基因可能参与其他支路次生代谢产物的合成。

研究了48℃、3 h的热空气处理对采后杨梅果实细胞膜脂肪酸组成及其与果实生理衰老的影响。结果表明,热处理可显著抑制杨梅果实贮藏期间细胞膜氧化相关酶磷脂酶C(PLC)和磷脂酶D(PLD)活性的上升,同时延缓果实细胞膜中不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸含量的下降以及饱和脂肪酸棕搁酸和硬脂酸含量的上升,从而维持了细胞膜不饱和度和流动性,抑制了细胞膜透性和丙二醛(MDA)含量的上升,降低了腐烂率。结果表明,热处理可以通过调控杨梅果实细胞膜氧化酶活性以及维持果实细胞膜脂肪酸的不饱和度来延缓果实在贮藏期间的衰老进程,减少腐烂的发生。

为发掘棉花细胞质雄性不育相关基因,采用RFLP分子标记、Northern blot、同源克隆及RT-qPCR的方法,对离核木棉细胞质雄性不育系‘07-113A’及其保持系‘07-113B’进行线粒体差异基因发掘和表达分析。结果表明:1)以12个线粒体基因为探针,结合EcoRⅠ和HindⅢ2种限制性内切酶对不育系和保持系进行RFLP分析,发现atpA/EcoRⅠ及ccmB/EcoRⅠ2个基因/酶组合存在RFLP多态性;2)以atpA和ccmB为探针,对‘07-113A’和‘07-113B’进行Northern blot分析,检测到atpA、ccmB在不育系和保持系中转录本大小均相同;3)获得atpA的CDS全长及其部分侧翼序列,比对结果表明,不育系和保持系的atpA编码序列相同;与保持系相比,不育系5′端侧翼序列有2个碱基的变异,3′端侧翼序列有4个碱基的变异;4)RT-qPCR分析发现,不育系中atpA在败育后的表达量是保持系的0.44倍,极显著低于保持系。推测‘07-113A’花粉败育可能与atpA的异常表达相关。

【目的】探究高粱耐盐胁迫响应机制,挖掘高粱耐盐胁迫基因,为高粱耐盐育种提供理论基础。【方法】以高粱感盐品种L甜和耐盐品种石红137为供试材料,采用水培试验。待高粱植株长至三叶一心期,使用2%NaCl溶液对幼苗进行盐胁迫,分别设置0(对照)、1和24 h处理,每个处理3次重复。测定不同处理样品株高、根长、干物重、Na~+含量和叶绿素相对含量(SPAD值),并依托Illumina HiSeq 2000平台进行转录组测序分析。利用FPKM方法计算基因表达量,在差异表达基因检测过程中,将差异表达倍数(fold change)≥2且FDR

利用自然更新的欧洲山杨群体,以光周期途径基因为候选基因,通过连锁不平衡作图,对候选基因中能够引起氨基酸改变的单核苷酸多态性(SNP)与欧洲山杨秋季叶片衰老相关指标进行关联分析。结果表明:光敏色素A中第291个核苷酸A和G的转换,导致了3个基因型叶片衰老指数有显著差异(P=0.018,经Bonferroni修正后,P=0.04);光周期候选基因中的SNP、叶片衰老持续时间基因型值间无显著差异,SNP与叶片衰老持续时间之间不存在线性相关;同样是光敏色素A中位于第291个核苷酸位点的3种基因型,其叶片衰老起始时间的基因型值差异显著,但是经Bonferroni修正后的显著水平P>0.05,差异又不显著...

Gbve1是海岛棉中的1个抗棉花黄萎菌基因,前期研究表明它能介导棉花与拟南芥对落叶型与非落叶型黄萎菌的抗性。为了揭示该基因的作用机制,对其细胞定位进行了研究。结果表明:该基因定位在植物细胞膜上;并检测了胼胝质沉积和活性氧积累情况,发现转基因拟南芥在黄萎菌侵染后胼胝质沉积,过氧化氢含量明显高于对照植株。推测:Gbve1是1个膜定位蛋白基因,它能响应黄萎菌的侵染,诱导拟南芥产生抗病性。

【目的】谷子是C4模式植物,其叶色突变体是研究C4光合途径的良好材料。通过研究谷子条纹叶突变体A36-S的细胞学特性并对突变基因进行定位,为克隆突变基因、解析谷子叶绿体合成及发育机理、进一步理解C4光合调控机制奠定基础。【方法】谷子条纹叶突变体A36-S是由育种创制的中间材料A36自然变异而来。对比A36-S及其正常表型等基因系A36-N的表型特征,调查二者的株高、叶宽、叶长、穗重、千粒重、结实率等农艺性状指标;测定A36-S和A36-N的叶绿素含量、净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率等光合指标,分析A36-S的光合特性;观察A36-S和对照品种豫谷1号的叶片半薄横截切片和超薄切片,分析A36-S叶片解剖结构特征,分别统计叶肉细胞和维管束鞘细胞中叶绿体的数量和面积,从而分析叶绿体合成及发育情况;构建A36-S×SSR41的F2分离群体,统计群体中正常表型单株与条纹叶单株的数量,进行遗传分析;分别构建F2分离群体正常单株与条纹叶单株的DNA混池,采用集团分离分析法(BSA法)进行突变基因的定位;筛选、开发多个SSR标记及In-Del标记,扫描F2群体中条纹叶单株,进行进一步基因定位。【结果】谷子条纹叶突变体A36-S在全生育期表现出叶片不规则白色条纹的表型。农艺性状分析表明,相比其近等基因系A36-N,A36-S在株高、叶宽、穗重、千粒重、结实率等表型上均显著下降。光合指标测定表明A36-S叶片中叶绿素含量明显降低,尤其是叶绿素b含量下降更为严重,同时净光合速率也明显下降。叶片解剖结构观察发现,与对照豫谷1号相比,A36-S的Kranz结构变化并不明显,但叶绿体数量和大小都显著低于对照。观察叶绿体超微结构,发现A36-S的不同细胞间叶绿体发育状况差异较大,依据叶绿体发育情况可将叶片细胞可分为3类:Ⅰ类细胞具有正常发育的叶绿体;Ⅱ类细胞叶绿体基粒及片层结构减少;Ⅲ类细胞则叶绿体结构严重异常甚至不含有叶绿体。遗传分析表明A36-S表型受隐性单基因控制,利用F2分离群体将突变基因定位在第4染色体7.66—27.90 Mb区间内。【结论】谷子A36-S条纹叶突变体表现为农艺性状及光合能力下降,叶片细胞叶绿体的数量、大小及结构均表现出显著异常。条纹叶性状受隐性单基因控制,利用分子标记将候选基因定位于第4染色体7.66—27.90 Mb区间内。

从蛋白质组学角度,对养分胁迫下杂交水稻威优916早衰过程中叶鞘的蛋白质差异表达进行分析,以揭示叶鞘衰老的分子机理。水稻生育后期设清水及常规营养液培养两种处理,分4个时期提取叶鞘蛋白质,经双向电泳分离得到电泳图谱8张,应用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对其进行蛋白质差异表达分析,共得到27个发生差异表达蛋白质点,其中19个经质谱分析功能得到鉴定。综合分析相关蛋白质的功能及其表达量变化,结果显示,养分胁迫诱导叶鞘中大量的抗性及胁迫应答蛋白质发生差异表达,叶鞘的光合性能降低,呼吸消耗增强,干物质积累减少,导致叶鞘的早衰发生。

为探讨牦牛有腔卵泡发育过程中卵丘卵母细胞复合体（Cumulus-oocyte complexes,COCs）mRNA转录组变化，对牦牛小（2～3mm）、中（4～5mm）、大有腔卵泡（6～8mm）中的COCs进行Illumina平台测序，筛选差异表达基因（Differentially expressed genes,DEGs），并进行GO分析和KEGG分析。结果表明，1）牦牛小、中、大3个阶段的卵泡COCs中共有17 342个基因表达；2）小卵泡与中卵泡COCs之间有879个DEGs，其中，上调435个，下调444个；DEGs注释到106条GO条目，其中生物过程（BP）类别46条，细胞组成（CC）类别25条，分子功能（MF）类别35条，涉及254条KEGG通路。中卵泡与大卵泡COCs之间有1 560个DEGs，其中，上调590个，下调970个；3)DEGs注释到114条GO条目，其中BP 55条、CC 26条和MF 33条，涉及276条KEGG通路，DEGs主要富集在神经活性配体-受体相互作用、细胞因子-细胞因子受体相互作用、细胞粘附分子、钙离子信号通路和cAMP信号通路等重要通路。综上，牦牛卵泡在不同发育阶段的DEGs、GO条目和KEGG pathway存在明显差异，为揭示牦牛卵泡发育分子调控机制，改善牦牛卵母细胞体外成熟技术提供了理论依据。