庄欣:同质园种植下多种源银缕梅叶片表型、光合能力的遗传和非遗传分化论文

庄欣:同质园种植下多种源银缕梅叶片表型、光合能力的遗传和非遗传分化论文

本文主要研究内容

作者庄欣(2019)在《同质园种植下多种源银缕梅叶片表型、光合能力的遗传和非遗传分化》一文中研究指出:银缕梅(Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)为中国特有的金缕梅科落叶小乔木,因其特殊的分类学地位和狭窄的野外分布范围而被列为国家I级重点保护植物,亦被国际自然保护联盟(IUCN)认定为极度濒危物种。导致银缕梅濒危的肇因较多,外因如气候变化、人为砍伐、生境丧失;内因则有授粉困难、结实率不高、光合竞争力较低等。作为金缕梅科系统发育研究的关键物种以及极小种群物种,相关研究多集中在其野外生存现状、种群结构及空间分布、种间关系、野生植株繁育、迁地保护及绿化应用、人工繁育、引种栽培及种子营养成分分析、遗传分化及表型分化等方面。而作为近年来引起关注的色叶树种之一,银缕梅叶片生理特征、光合功能及秋季叶色转变等方面的生理生态学研究目前仍不多见,本文以银缕梅自然分布区的7个代表种源个体在同质园种植下的苗期叶片为研究材料,对其叶片表型性状、叶片色素含量及光合作用等进行测定,揭示秋季银缕梅叶色转变的生理生化基础;并进一步通过转录组测序对色素合成、光合生理等相关基因进行锚定,分析其表达水平在各种源地植株间的异同,筛选出控制银缕梅叶色形成的关键基因。主要研究结果如下:1.种子发芽、植株生物量积累及叶片元素含量分析表明,安徽金寨燕子河大峡谷(AJY)的银缕梅种子发芽率(GR,Germination Rate)、田间出苗率(SR,Survival Rate)及叶片碳、氮、氢元素含量最高、发芽势(GE,Germination Energy)次高(26%,仅次于最高组27%),表明该种源地银缕梅种子的活性及萌发能力最强,植株对土壤营养元素及二氧化碳的吸收率、同化率也最高;其余6组种子发芽率、田间出苗率无显著差异,说明发芽齐性良好、出苗一致。观测期内,7组萌芽的死亡总数仅占共计发芽数的2.17%,属正常偏低水平,说明本实验中各种源地银缕梅种子品质良好、同质园环境适宜植株生长;2.对植株叶片表型性状的测定表明,7组植株的叶形指数(LI,Leaf Index)可显著(p<0.05)划分为两类,分别对应狭长形(LI=2.0)和卵圆形(LI=1.75)叶片,该差异主要与种源地经度相关,推测缘于不同分布区域经长期地理隔离,产生明显的形态分化;安徽岳西头陀镇(AYT)植株叶片的叶面积(LA,Leaf Area)、比叶面积(SLA,Specific Leaf Area)数值最高,而叶片厚度(LT,Leaf Thickness)、叶干物质含量(LDMC,Leaf Dry Matter Content)则最低,表明其叶片薄而大,比例较为狭长,叶组织水分含量较高,而干物质含量较低。江苏宜兴林场(JYL)的植株叶片厚度最大(0.271±0.0025mm)、叶面积次大(11.313±0.7402cm2),表明该地植株的叶片厚而大;此外,种子萌发率最高、发芽率次高的安徽金寨燕子河大峡谷(AJY)植株的叶片形态指标均处于适中水平;3.夏季生长期,光响应曲线的拟合结果表明,7组植株的光补偿点位于34-78μmol.m-2.s-1区间,光饱和点则在320-500μmol.m-2.s-1范围内;暗呼吸速率在1.6-3.5mg(μl)·h-1·g-1内。分组拟合可知:江苏宜兴林场(JYL)植株叶片的最大净光合速率最高,而安徽金寨燕子河大峡谷(AJY)最低,江苏宜兴善卷洞(JYS)次低,表明江苏宜兴林场(JYL)植株的光能利用率(utility rate of luminous energy)最高,且显著高于其他组别;光合作用各项参数和叶绿素荧光参数均表明,叶绿素含量较高的浙江安吉龙王山(ZAL)、安徽岳西黄尾镇(AYH)、江苏宜兴林场(JYL)三组植株利用中强光的能力也更强;4.秋季叶片转色期,安徽金寨燕子河大峡谷(AJY)、安徽岳西头陀镇(AYT)两种源地植株的叶片呈红色(变红度aAJY=53.253±1.5289;aAYT=52.96±1.2332);安徽岳西黄尾镇(AYH)叶片为粉红(LAYH=79.778±0.0319;aAYH=12.543±0.0339);江苏宜兴林场(JYL)、江苏宜兴善卷洞(JYS)种源地植株叶片呈黄色(变黄度bJYL=52.303±1.2953;bJYS=51.643±1.6933);安徽绩溪朱显村(AJZ)、浙江安吉龙王山(ZAL)叶片则呈紫色(LAJz=29.323±0.1366 bAJz=3.028±0.1816;LzAL=29.37士0.1044bzAL=3.013士0.2021)。色素含量检测显示,花色素苷的含量不同是银缕梅叶片在秋季呈现紫色(~2.4mg/g)、红色(~2 mg/g)、粉红色(~1.4mg/g)的主要原因,而类胡萝卜素的含量(~2mg/g)则是叶片呈黄色的主因;5.秋季叶片转色期测得的净光合速率(内置光源光强ParIn=700μmol·m-2·s-1)表明,紫色叶片(PnAJz=8.498±1.2343;PnzAL=8.384±0.5112)的光合能力显著强于红色(PnAJY=7.891±1.0525;PnAYT=6.156±0.3216)、粉红色(PnAYH=7.021±0.492)叶片,而红色、粉红色叶片的光合能力又显著强于黄色叶片(PnJYL=4.506±0.8018;PnJYS=5.312±0.2371)。概括而言,光合生理指标最强、次强、最弱的三组分别对应紫色、红色/粉红色、黄色;地理区域上又分别对应整体分布区的东北部、西部、东南部;6.基于无参转录组测序(RNA-seq)技术对银缕梅四色叶片(紫色、红色、粉红色及黄色)进行转录组测序分析,利用Illumina二代高通量测序平台,采用PE150测序策略,共测得109112387对原始读取对(raw read pairs),经质检、质控筛选得到106592998对校正读取对(clean read pairs),校准率为97.7%。四色叶片两两设置差异组合,对其读取段(readcount)进行FPKM转换后共鉴定出7533个差异基因,按功能相关程度排序、筛选后找到一些与叶片光合、呈色有直接或间接关系、且表达变异水平较高的短序列(unigene),功能涉及编码光系统Ⅰ装配蛋白Ycf3(c328128)、光系统ⅡD2蛋白(GeneID:c327135)、蓝光光感受器(GeneID:c324989)、光合电子传递(GeneID:c304440、c327135)、类囊体形成(GeneID:c297542)、叶绿体蛋白、光系统Ⅱ组装(GeneID:c297542)等。DEGs结果经GO、KEGG数据库分析、比对后,表明在秋季叶片变色期,紫色叶片在转录水平仍处于极为活跃的状态,而黄色叶片可能已进入凋亡阶段;红色、粉红色叶片转录活性低于紫色叶片而高于黄色叶片,但两者间的活性水平无显著差别。

Abstract

yin lv mei (Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)wei zhong guo te you de jin lv mei ke la xie xiao qiao mu ,yin ji te shu de fen lei xue de wei he xia zhai de ye wai fen bu fan wei er bei lie wei guo jia Iji chong dian bao hu zhi wu ,yi bei guo ji zi ran bao hu lian meng (IUCN)ren ding wei ji du bin wei wu chong 。dao zhi yin lv mei bin wei de zhao yin jiao duo ,wai yin ru qi hou bian hua 、ren wei kan fa 、sheng jing sang shi ;nei yin ze you shou fen kun nan 、jie shi lv bu gao 、guang ge jing zheng li jiao di deng 。zuo wei jin lv mei ke ji tong fa yo yan jiu de guan jian wu chong yi ji ji xiao chong qun wu chong ,xiang guan yan jiu duo ji zhong zai ji ye wai sheng cun xian zhuang 、chong qun jie gou ji kong jian fen bu 、chong jian guan ji 、ye sheng zhi zhu fan yo 、qian de bao hu ji lu hua ying yong 、ren gong fan yo 、yin chong zai pei ji chong zi ying yang cheng fen fen xi 、wei chuan fen hua ji biao xing fen hua deng fang mian 。er zuo wei jin nian lai yin qi guan zhu de se xie shu chong zhi yi ,yin lv mei xie pian sheng li te zheng 、guang ge gong neng ji qiu ji xie se zhuai bian deng fang mian de sheng li sheng tai xue yan jiu mu qian reng bu duo jian ,ben wen yi yin lv mei zi ran fen bu ou de 7ge dai biao chong yuan ge ti zai tong zhi yuan chong zhi xia de miao ji xie pian wei yan jiu cai liao ,dui ji xie pian biao xing xing zhuang 、xie pian se su han liang ji guang ge zuo yong deng jin hang ce ding ,jie shi qiu ji yin lv mei xie se zhuai bian de sheng li sheng hua ji chu ;bing jin yi bu tong guo zhuai lu zu ce xu dui se su ge cheng 、guang ge sheng li deng xiang guan ji yin jin hang mao ding ,fen xi ji biao da shui ping zai ge chong yuan de zhi zhu jian de yi tong ,shai shua chu kong zhi yin lv mei xie se xing cheng de guan jian ji yin 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :1.chong zi fa ya 、zhi zhu sheng wu liang ji lei ji xie pian yuan su han liang fen xi biao ming ,an hui jin zhai yan zi he da xia gu (AJY)de yin lv mei chong zi fa ya lv (GR,Germination Rate)、tian jian chu miao lv (SR,Survival Rate)ji xie pian tan 、dan 、qing yuan su han liang zui gao 、fa ya shi (GE,Germination Energy)ci gao (26%,jin ci yu zui gao zu 27%),biao ming gai chong yuan de yin lv mei chong zi de huo xing ji meng fa neng li zui jiang ,zhi zhu dui tu rang ying yang yuan su ji er yang hua tan de xi shou lv 、tong hua lv ye zui gao ;ji yu 6zu chong zi fa ya lv 、tian jian chu miao lv mo xian zhe cha yi ,shui ming fa ya ji xing liang hao 、chu miao yi zhi 。guan ce ji nei ,7zu meng ya de si wang zong shu jin zhan gong ji fa ya shu de 2.17%,shu zheng chang pian di shui ping ,shui ming ben shi yan zhong ge chong yuan de yin lv mei chong zi pin zhi liang hao 、tong zhi yuan huan jing kuo yi zhi zhu sheng chang ;2.dui zhi zhu xie pian biao xing xing zhuang de ce ding biao ming ,7zu zhi zhu de xie xing zhi shu (LI,Leaf Index)ke xian zhe (p<0.05)hua fen wei liang lei ,fen bie dui ying xia chang xing (LI=2.0)he luan yuan xing (LI=1.75)xie pian ,gai cha yi zhu yao yu chong yuan de jing du xiang guan ,tui ce yuan yu bu tong fen bu ou yu jing chang ji de li ge li ,chan sheng ming xian de xing tai fen hua ;an hui yue xi tou tuo zhen (AYT)zhi zhu xie pian de xie mian ji (LA,Leaf Area)、bi xie mian ji (SLA,Specific Leaf Area)shu zhi zui gao ,er xie pian hou du (LT,Leaf Thickness)、xie gan wu zhi han liang (LDMC,Leaf Dry Matter Content)ze zui di ,biao ming ji xie pian bao er da ,bi li jiao wei xia chang ,xie zu zhi shui fen han liang jiao gao ,er gan wu zhi han liang jiao di 。jiang su yi xing lin chang (JYL)de zhi zhu xie pian hou du zui da (0.271±0.0025mm)、xie mian ji ci da (11.313±0.7402cm2),biao ming gai de zhi zhu de xie pian hou er da ;ci wai ,chong zi meng fa lv zui gao 、fa ya lv ci gao de an hui jin zhai yan zi he da xia gu (AJY)zhi zhu de xie pian xing tai zhi biao jun chu yu kuo zhong shui ping ;3.xia ji sheng chang ji ,guang xiang ying qu xian de ni ge jie guo biao ming ,7zu zhi zhu de guang bu chang dian wei yu 34-78μmol.m-2.s-1ou jian ,guang bao he dian ze zai 320-500μmol.m-2.s-1fan wei nei ;an hu xi su lv zai 1.6-3.5mg(μl)·h-1·g-1nei 。fen zu ni ge ke zhi :jiang su yi xing lin chang (JYL)zhi zhu xie pian de zui da jing guang ge su lv zui gao ,er an hui jin zhai yan zi he da xia gu (AJY)zui di ,jiang su yi xing shan juan dong (JYS)ci di ,biao ming jiang su yi xing lin chang (JYL)zhi zhu de guang neng li yong lv (utility rate of luminous energy)zui gao ,ju xian zhe gao yu ji ta zu bie ;guang ge zuo yong ge xiang can shu he xie lu su ying guang can shu jun biao ming ,xie lu su han liang jiao gao de zhe jiang an ji long wang shan (ZAL)、an hui yue xi huang wei zhen (AYH)、jiang su yi xing lin chang (JYL)san zu zhi zhu li yong zhong jiang guang de neng li ye geng jiang ;4.qiu ji xie pian zhuai se ji ,an hui jin zhai yan zi he da xia gu (AJY)、an hui yue xi tou tuo zhen (AYT)liang chong yuan de zhi zhu de xie pian cheng gong se (bian gong du aAJY=53.253±1.5289;aAYT=52.96±1.2332);an hui yue xi huang wei zhen (AYH)xie pian wei fen gong (LAYH=79.778±0.0319;aAYH=12.543±0.0339);jiang su yi xing lin chang (JYL)、jiang su yi xing shan juan dong (JYS)chong yuan de zhi zhu xie pian cheng huang se (bian huang du bJYL=52.303±1.2953;bJYS=51.643±1.6933);an hui ji xi zhu xian cun (AJZ)、zhe jiang an ji long wang shan (ZAL)xie pian ze cheng zi se (LAJz=29.323±0.1366 bAJz=3.028±0.1816;LzAL=29.37shi 0.1044bzAL=3.013shi 0.2021)。se su han liang jian ce xian shi ,hua se su gan de han liang bu tong shi yin lv mei xie pian zai qiu ji cheng xian zi se (~2.4mg/g)、gong se (~2 mg/g)、fen gong se (~1.4mg/g)de zhu yao yuan yin ,er lei hu luo bo su de han liang (~2mg/g)ze shi xie pian cheng huang se de zhu yin ;5.qiu ji xie pian zhuai se ji ce de de jing guang ge su lv (nei zhi guang yuan guang jiang ParIn=700μmol·m-2·s-1)biao ming ,zi se xie pian (PnAJz=8.498±1.2343;PnzAL=8.384±0.5112)de guang ge neng li xian zhe jiang yu gong se (PnAJY=7.891±1.0525;PnAYT=6.156±0.3216)、fen gong se (PnAYH=7.021±0.492)xie pian ,er gong se 、fen gong se xie pian de guang ge neng li you xian zhe jiang yu huang se xie pian (PnJYL=4.506±0.8018;PnJYS=5.312±0.2371)。gai gua er yan ,guang ge sheng li zhi biao zui jiang 、ci jiang 、zui ruo de san zu fen bie dui ying zi se 、gong se /fen gong se 、huang se ;de li ou yu shang you fen bie dui ying zheng ti fen bu ou de dong bei bu 、xi bu 、dong na bu ;6.ji yu mo can zhuai lu zu ce xu (RNA-seq)ji shu dui yin lv mei si se xie pian (zi se 、gong se 、fen gong se ji huang se )jin hang zhuai lu zu ce xu fen xi ,li yong Illuminaer dai gao tong liang ce xu ping tai ,cai yong PE150ce xu ce lve ,gong ce de 109112387dui yuan shi dou qu dui (raw read pairs),jing zhi jian 、zhi kong shai shua de dao 106592998dui jiao zheng dou qu dui (clean read pairs),jiao zhun lv wei 97.7%。si se xie pian liang liang she zhi cha yi zu ge ,dui ji dou qu duan (readcount)jin hang FPKMzhuai huan hou gong jian ding chu 7533ge cha yi ji yin ,an gong neng xiang guan cheng du pai xu 、shai shua hou zhao dao yi xie yu xie pian guang ge 、cheng se you zhi jie huo jian jie guan ji 、ju biao da bian yi shui ping jiao gao de duan xu lie (unigene),gong neng she ji bian ma guang ji tong Ⅰzhuang pei dan bai Ycf3(c328128)、guang ji tong ⅡD2dan bai (GeneID:c327135)、lan guang guang gan shou qi (GeneID:c324989)、guang ge dian zi chuan di (GeneID:c304440、c327135)、lei nang ti xing cheng (GeneID:c297542)、xie lu ti dan bai 、guang ji tong Ⅱzu zhuang (GeneID:c297542)deng 。DEGsjie guo jing GO、KEGGshu ju ku fen xi 、bi dui hou ,biao ming zai qiu ji xie pian bian se ji ,zi se xie pian zai zhuai lu shui ping reng chu yu ji wei huo yue de zhuang tai ,er huang se xie pian ke neng yi jin ru diao wang jie duan ;gong se 、fen gong se xie pian zhuai lu huo xing di yu zi se xie pian er gao yu huang se xie pian ,dan liang zhe jian de huo xing shui ping mo xian zhe cha bie 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自南京大学的庄欣,发表于刊物南京大学2019-07-02论文,是一篇关于银缕梅论文,同质园论文,表型性状论文,功能性状论文,光合作用论文,叶绿素论文,花色素苷论文,无参转录组论文,差异表达基因筛选论文,南京大学2019-07-02论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自南京大学2019-07-02论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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