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1. chinaXiv:201908.00096 [pdf]

利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

张转玲; 林绍霞; 谢双; 李林; 陈亮; 何锦林; 黄合田
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候,维持生态平衡起着重要的作用,研究大气沉降重金属通量及污染特征,对于草海湿地的稳定性与可持续发展具有深远意义。笔者利用苔藓植物对重金属的敏感性与耐受性,让其作为生物监测指示植物,运用苔袋法(MossBag)监测贵州草海高原湿地系统湖泊大气沉降重金属污染状况,测定其中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg 7中重金属,为草海生态环境保护提供一个基础数据。用ICP-MS以及原子荧光检测了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg 7种元素含量,计算沉降通量,利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,用地积累污染指数法对其数据进行评价分析。结果表明:草海各元素大气沉降沉降通量存在着明显的差异,Cu和Zn元素沉降通量远高于其他元素,达到21.43 μg·m-2·d-1和102.82 μg·m-2·d-1,占总沉降比重大。利用相关系分析表明,Cu与Zn,As与Cr,Cd与Pb表现出正相关关系,表明他们有相同来源,其他元素之间的相关性表现不显著。运用地累积指数法判断,7种重金属均属于严重污染,其中Cd尤为严重。根据重金属污染特征及来源分析,草海大气沉降重金属污染主要受多种因素共同作用,产业结构和生产生活方式,甚至是已经关闭的土法炼锌遗留影响。

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2. chinaXiv:201908.00097 [pdf]

不同产地浙贝母生物碱含量及其合成相关基因表达研究

吴秋丽;  嵇元烨;  董莉莉;  沈晓霞;  王志安;  王忠华
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

为了探究浙贝母(Fritillaria thunbergii)药效成分积累量与生物碱合成相关基因表达水平之间的关系,该研究采用UPLC-MS、qPCR技术分别测定不同产地11个样品中总生物碱(贝母素甲和贝母素乙之和)含量和3个参与生物碱合成途径相关基因(HMGR、FPS和DXR)的表达量,同时运用生物统计学方法分析成熟期鳞茎生物碱含量与各基因表达量之间的相关性。结果表明:不同产地浙贝母成熟期鳞茎总生物碱含量存在显著差异(P<0.05),为0.2105% ~ 0.4612%。HMGR和FPS基因在盛花期组织表达、盛花期至成熟期鳞茎表达变化趋势同生物碱含量变化趋势基本一致。DXR基因在成熟期鳞茎中表达量最高,盛花期组织表达、盛花期至成熟期鳞茎表达变化趋势同生物碱含量变化趋势大体不一致。HMGR、FPS基因表达量分别与贝母素甲、贝母素乙和总生物碱含量呈显著或极显著正相关性(P<0.05或P<0.01),以FPS基因表达量与生物碱含量相关系数为最高,相关系数分别为0.672,0.631,0.664,DXR基因与生物碱含量呈低度相关性。由此可以推断,生物碱的积累受MVA途径中HMGR、FPS基因协同调控或者修饰作用明显,受MEP途径中DXR基因调控作用不明显。

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3. chinaXiv:201908.00098 [pdf]

滇牡丹环阿屯醇合成酶基因的克隆及表达分析

李云琴;  原晓龙;  陈中华;  王毅
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

为研究环阿屯醇合酶(Cycloartenol Synthase)基因在滇牡丹生物合成中的作用机制,研究采用RT-PCR技术首次从滇牡丹(Paeonia delavayi)中克隆得到一个具完整开放阅读框的环阿屯醇合成酶基因(PdCAS),该基因全长2 274 bp,共编码757个氨基酸,PdCAS蛋白序列与桃(Prunus persica)、日本裸樱(Prunus yedoensis var. nudiflora)、葡萄(Vitis vinifera)蛋白序列相似性在86%以上。序列比对分析显示PdCAS具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和三萜合成酶的标志性序列DGSWYGSWGVCFTYG。滇牡丹PdCAS蛋白与蔷薇科植物苹果(Malus domestica XP 008391430.1)、白梨(Pyrus bretschneideri XP 009370034.1)、月季(Rosa chinensis XP 024193310.1)、日本裸樱(Prunus yedoensis var. Nudiflora PQQ11009.1)、桃(Prunus persica XP 007225240.1)的CAS蛋白聚为一类。转录模式分析表明PdCAS基因在滇牡丹各组织中均有表达,但是在花瓣中表达量较高。该研究克隆的PdCAS基因与滇牡丹甾醇类化合物的合成密切相关。

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4. chinaXiv:201908.00099 [pdf]

树冠覆膜对金柑光合作用及果实品质的影响

范七君;  陈传武; 邓崇岭;  刘萍;  牛 英;  唐艳
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

树冠覆膜技术已在金柑生产中被广泛地应用,该研究以阳朔金柑为试验材料,树冠覆膜为处理、不覆膜为对照,分别测定了处理和对照的树冠的温度、湿度和光照强度等环境因子的变化;观测了处理和对照的叶面积、叶长、叶宽及叶绿素含量;测定了处理和对照的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度等光合作用指标;分析了处理和对照的果实硬度、可溶性固形物、总糖、可滴定酸及维生素C含量等果实品质指标。结果表明:与对照相比,金柑树冠覆膜处理后,树冠的光照强度降低、温度上升、湿度下降,叶面积增大,叶绿素的含量提高,净光合速率下降且最大降幅到达对照的21.39%,果实的可滴定酸降低,果实硬度、可溶性固形物、总糖、固酸比及糖酸比等果实品质指标提高。金柑树冠覆膜处理减少了树冠的光照,降低了净光合速率,但增加了叶面积和叶绿素含量,从而保障了光合同化物的累积,提高了果实的可溶性固形物和总糖;同时树冠覆膜提高了树冠白天的气温,降低了可滴定酸,增大了固酸比和糖酸比,总体上提高了果实品质。

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5. chinaXiv:201908.00100 [pdf]

施肥与刈割对内蒙古草地生态化学计量特征的影响

陈安群;  轩娟;  王冬;  刘银占
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

为了明确施肥和刈割对蒙古半干旱草地四种植物化学计量特征的影响。2014年8月以内蒙古半干旱草地的四种植物冷蒿(Artimesia frigida)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、羊草(Aneurotepidimu chinense)、扁蓿豆(Melissitus ruthenica)为主要研究对象,利用方差分析及多重比较分析对照、施氮肥、割草、割草和施氮肥处理下的植物碳、氮、磷含量的差异以及不同处理下碳氮比和氮磷比的变化。结果表明施氮肥与割草均未影响植物碳含量。施氮肥显著提高了植物氮含量 (P < 0.05),进而降低了碳氮比 (P < 0.05),提高了氮磷比 (P < 0.05)。割草处理后扁蓿豆的氮含量显著提高了0.18% (P < 0.05),羊草的氮含量显著降低了0.13% (P < 0.05),冷蒿与菊叶委陵菜的氮含量无显著变化。割草显著提高了冷蒿和菊叶委陵菜的磷含量 (P < 0.05),但是未影响羊草和扁蓿豆的磷含量。本研究证实了氮添加或割草会影响部分草地物种的化学计量特征,但是氮添加或割草对植物化学计量特征的影响存在种间差异。本研究结果可以为半干旱草地植物功能性状的研究提供部分数据支持。

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6. chinaXiv:201908.00101 [pdf]

竹叶花椒ZaGGPPS基因克隆与表达分析

关淑文;  王毅;  郝佳波;  原晓龙; 陆斌; 李贤忠
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

为了揭示竹叶花椒萜类代谢的分子机理及嫁接对其风味的影响,本研究依据转录组数据设计特异性引物,采用RT-PCR方法从竹叶花椒(Zanthoxylum armatum)中克隆得到一个全新的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)基因的全长cDNA序列,命名为ZaGGPPS。利用NCBI、ProParam、SignalP 4.1 server、DNAMAN和MEGA 7.0软件对ZaGGPPS基因进行生物信息学分析,并比较其在嫁接树和实生树中的表达量,结果表明:ZaGGPPS包含完整的cDNA开放阅读框(OFR),由1 086 bp组成,编码361个氨基酸。其蛋白的相对分子量为39 079.14 Da,理论等电点pI为6.38。Blast比对结果显示该蛋白质属于GGPPS家族蛋白,含有2个GGPPS蛋白特有的天冬氨酸富集基序,分别是“DDXXXXD”和“DDXXD”,以及5个特征性功能结构域。系统进化树结果显示竹叶花椒与芸香科植物甜橙(Citrus sinensis)、克里曼丁桔(C. clementina)、柚子(C. maxima)等亲缘关系较近。荧光定量PCR检测显示,ZaGGPPS基因在竹叶花椒中的表达量从高到低分别为:实生树的叶、嫁接树的叶、实生树的茎、嫁接树的茎。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶是竹叶花椒萜类化合物生物合成途径中的关键酶,通过嫁接可影响ZaGGPPS基因在叶和茎中的表达量。对竹叶花椒ZaGGPPS基因进行克隆与分析,为后续深入研究竹叶花椒香气形成的分子机理及利用分子生物学手段选育优良品种提供理论依据。

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7. chinaXiv:201908.00102 [pdf]

基于SRAP标记的紫溪山华山松种子园无性系遗传多样性分析

刘成; 徐剑;  罗正平; 董云祥; 董章宏;  瞿绍宏;  李显煌;  辛培尧
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

为了明确云南楚雄市紫溪山华山松种子园内不同种源无性系间的遗传背景,该研究收集了园内6个种源的60个华山松无性系单株针叶,采用改良CTAB法提取其总DNA,并利用SRAP分子标记,对其进行遗传多样性分析。试验结果表明:从100对引物组合中共筛选出15对具有多态性的SRAP引物,经SRAP-PCR扩增后,共获得出194个位点,多态位点百分率PPB为85.05 %,Nei's 基因多样性指数H为0.233 7,Shannon’s信息指数I为0.341 9,种源间的遗传分化系数Gst为 0. 355 5。华山松6个种源遗传多样性较高,并且遗传变异主要存在于华山松种源内;其中种源地会泽(HZ)与巍山(WS)种源的遗传距离最近(D= 0.050 1),会泽(HZ)与宜良(YL)种源的遗传距离最远(D = 0.361 8)。聚类分析表明将6个华山松种源一共聚为3类:会泽(HZ)和巍山(WS)种源聚为一类;楚雄(CX)、南华(NH)和宜良(YL)种源聚为一类;腾冲(TC)种源单独为一类。这表明,紫溪山华山松种子园内无性系间的遗传分化处于较高水平,研究结果可为华山松杂交育种时亲本的选配及种质资源的评价提供分子水平的理论依据及实践指导。

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8. chinaXiv:201908.00103 [pdf]

多星韭(Allium wallichii)的传粉生态学初探

唐汉青; 王晓月; 张子楠; 相孟达; 张祥棵; 汤晓辛
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

韭菜坪地区是世界最大的野生韭菜花带,全国唯一的野生韭菜花保护区。为探讨多星韭在该地区的传粉生态学特性以及生态适应性,本研究对多星韭的花期、形态特征、访花者进行了定点观察实验,通过人工授粉实验探究它的繁育系统;通过海洋光谱仪检测蜜蜂视觉对两种花色的显著性;通过气相色谱进行测定其各部分的次级代谢产物的组成。结果表明:多星韭花为雄先熟,单花期为7~8 d,花序持续开花时间为25~28 d;花蜜量为0.61±0.07 μL;中华蜜蜂(Apis cerana)为主要有效传粉者,隧蜂、食蚜蝇、蝇类为偶见访花者;海洋光谱仪的测定结果表明紫色花色在绿叶中对蜜蜂视觉来说更显著。访花者在不同花色间的访花频率有显著性差异,但单次访花频率无差异。当两种花色同时存在时中华蜜蜂会优先访问紫色花的多星韭,在访紫花时,由于受到气味的影响,大部分蜜蜂也会访相邻的白花多星韭。多星韭的次级代谢产物分析结果表明,茎、子房和花梗含有多种刺激性含硫代谢物,花器官以及花蜜拥有多种花香类次级代谢物;其有性繁殖为自交和异交混合交配系统,具有无融合生殖。综上说明,多星韭在该地区不存在花粉限制,多星韭的繁殖学特征表明其具有能较好的环境适应性。本研究对多星韭在韭菜坪的资源保护和繁育调控奠定了基础。

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9. chinaXiv:201908.00104 [pdf]

探讨植物单染色体测序中的假阳性问题

王发明;  莫权辉;  叶开玉;  龚弘娟;  刘平平;  蒋桥生;  齐贝贝;  李洁维
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

单细胞测序技术目前广泛应用于人类、动物、微生物等物种的研究上,但在植物界,因为细胞壁的存在,使得单细胞测序技术在植物上的应用举步维艰。如果能分离出植物单条染色体,然后应用单细胞测序技术进行扩增和测序,可以避免细胞壁的干扰,具有重要的应用价值。科研人员一直尝试针对单条植物染色体进行测序,但目前还未见成功的报道,也未见有文章对失败的原因进行讨论。本研究以六倍体中国春小麦为材料,针对使用单细胞测序技术进行单染色体扩增过程中出现的假阳性问题进行了研究和探讨,分析了单染色体扩增失败的主要原因。并通过高通量测序技术对外源污染的可能来源进行了研究,表明在对实验器具、耗材、环境污染严格防控的基础上,人体接触可能是造成污染的主要来源。同时推测单染色体扩增失败可能是因为染色体自身超螺旋状态造成引物难以结合和复制,并针对存在的问题提出了可行性建议。本研究为将来成功进行单染色体测序提供了有益的借鉴。

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10. chinaXiv:201908.00105 [pdf]

橡胶树橡胶生物合成调控相关基因表达丰度比较

杨署光; 杨秀光; 史敏晶; 邓小敏; 晁金泉; 李言; 张世鑫; 田维敏
Subjects: Biology >> Botany >> Applied botany

蛋白质是构成生命系统的基本元件之一,是大部分生物学功能的执行者。蛋白质丰度与其生物学功能息息相关,其丰度受基因表达过程中各环节严格精密的调控。其中,蛋白质丰度与其相应mRNA丰度存在较强的相关性,蛋白质丰度差异的40%可由mRNA丰度来解释。茉莉酸信号途径调节巴西橡胶树中的天然橡胶生物合成,但相关基因彼此间的表达丰度差异尚待阐明。本文比较了S/2D d/3割胶制度下,15个橡胶生物合成调控相关基因HbCOI1、HbJAZ1、HbJAZ2、HbJAZ3、HbMYC1、HbMYC2、HbMYC3、HbMYC4、HbMYC5、HbGAPDH、HbHMGR1、HbSRPP、HbREF、HbHRT1、HbHRT2以及2个常用内参基因Hb18S、HbACTIN1在10个橡胶树种质胶乳中的表达丰度差异;将HbACTIN1的表达丰度设定为1,以此为标准计算出样品中其他基因的表达丰度。结果表明,相同个体中不同基因的转录丰度差异明显,不同个体中相同基因集的丰度大小排序存在一定差异;同一基因在不同个体中的转录丰度差异明显,这16个基因的最大丰度分别是最低丰度的9.43、6.04、10.02、12.29、18.82、9.22、38.46、112.83、121.36、15.34、19.09、13.54、10.05、19.80、24.83、11.82倍,他们的变异系数分别为百分之73.05、55.19、69.09、67.37、66.59、53.87、83.25、122.02、166.34、59.89、70.59、75.67、74.20、68.34、84.23、78.59;总的来说,在群体水平上,16个基因的转录丰度从高到低依次为:18S>SRPP>HMGR1>REF>MYC2/HRT1>COI1>MYC1/MYC4>GAPDH/JAZ1/MYC5>JAZ2>HRT2/MYC3/JAZ3,他们的群体平均丰度依次为HbACTIN1的28382.26、43.64、11.39、7.16、5.47、5.10、1.07、0.75、0.74、0.45、0.42、0.33、0.12、0.06、0.06、0.04倍。值得注意的是,无论在个体水平还是群体水平上,Hb18S的丰度毫无疑问是最大的;在mRNA中,HbSRPP的丰度最大,HbJAZ1大于HbJAZ2和HbJAZ3,HbMYC2大于HbMYC1、HbMYC3、HbMYC4、HbMYC5,HbHRT1大于HbHRT2。结果表明,结构基因和功能基因的丰度高于调控基因。在基因相对表达分析中,常对目的基因和内参基因作均一化处理,从而掩盖了不同基因间的真实丰度差异,因此,在基因表达分析中,既要关注基因的相对表达量,也要关注基因间的丰度差异,这有助于更全面的理解基因的功能。

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