科研产出
睡莲品种保罗蓝花器官不同部位的转录组测序分析
《植物遗传资源学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究热带睡莲花器官不同部位的花香代谢通路及参与萜类香气物质生物合成的差异表达基因,本研究借助转录组测序技术,以热带睡莲品种保罗蓝为研究对象,对其花器官的花瓣(PE,petal)、雄蕊(ST,stamen)和雌蕊(PI,pistil)3个部位进行转录组测序分析.差异表达基因分析结果显示,花瓣相对于雌蕊(PE-vs-PI)、雄蕊相对于雌蕊(ST-vs-PI)和雄蕊相对于花瓣(ST-vs-PE)的差异表达基因数目分别为7853个、7501个和2526个.GO分类和富集分析显示,3个比较组的差异表达基因主要参与了生物调节、细胞过程、代谢过程和刺激应答的生物学过程;KEGG分类和富集分析显示,PE-vs-PI的差异表达基因显著富集的KEGG通路最多,其次为ST-vs-PI,ST-vs-PE最少.从3个比较组共有的794个差异表达基因中筛选出98个参与萜类物质代谢差异表达基因,富集于4条萜类物质合成通路,且PE-vs-PI和ST-vs-PI的差异表达基因数目均高于ST-vs-PE.已知的金合欢醛和二萜贝壳杉烯合成关键基因HMGR和DXS在花瓣和雄蕊的表达量均高于雌蕊.从98个差异表达基因中随机选取了 6个基因进行qRT-PCR验证,基因表达变化趋势与转录组测序一致.研究结果为热带睡莲萜类香气物质生物合成分子机制研究提供了科学参考.
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基于SSR分子标记的睡莲遗传多样性分析
《南京林业大学学报(自然科学版) 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】睡莲（Nymphaea spp.）是重要的水生花卉。随着睡莲产业的迅速发展，因引种管理不规范，众多新种质引进后未能及时有效辨析其遗传背景，在投入生产使用时常出现种苗命名混乱、亲本来源不清晰等问题，不利于睡莲种质资源的创新与利用。开发睡莲全基因组水平上的SSR分子标记，用于该属植物的亲缘关系鉴定和遗传多样性分析，为睡莲种质资源的保护与育种提供理论依据。【方法】以公布的睡莲全基因组序列为参考，采用微卫星识别工具（MISA）分析睡莲14条染色体基因序列的SSR位点，用Primer 3.0设计150对SSR引物；选取5份原种/品种对150对引物进行PCR扩增；分别采用琼脂糖和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选多态性好的SSR引物；对筛选的SSR引物进行荧光引物（FAM、HEX）合成，然后对147份睡莲样品进行PCR扩增；采用毛细管电泳检测扩增产物，利用GeneMarker进行原始数据读取，并将每个样品在各个等位基因位点的片段大小统计成0/1矩阵，采用Popgenen、NTSYS进行遗传多样性指数计算、聚类分析和主成分分析。【结果】由琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶电泳结果可知，筛选出11对扩增条带清晰、多态性高的SSR引物；筛选引物被用于147份睡莲种质的遗传多样性分析，扩增产物的毛细管电泳检测结果显示，共检测出307个等位基因位点，经生物信息学软件计算11对引物的等位基因数变幅为4～7,平均值5.36;多态性指数（PIC）变幅为0.46～0.60,平均值0.53;有效等位基因数（Ne）为1.042 8～1.117 5,平均值1.071 8;Nei's基因多样性指数（H）为0.038 0～0.086 2,平均值0.056 2;Shannon多样性信息指数（I）为0.085 6～0.163 8,平均值为0.114 4。聚类分析表明147份睡莲属植物的遗传相似系数为0.781 8～0.993 5,平均值为0.899 2;在遗传相似系数0.879 0时将147份睡莲属植物划分为6个类群。PCoA分析表明，147份睡莲样品的主坐标分析结果与形态学分类结果分类相似，第1～3主坐标分别占总遗传变异的16.54%、8.35%和5.43%,共占总遗传变异的30.32%,基于供试种质在主坐标三维图的发散状态可知，第1主坐标与睡莲种质的香气形成和雄蕊发育变异有关，第2主坐标与种质的开花时间和环境适应性相关，而第3主坐标主导花型变异。【结论】本研究筛选出的11对SSR引物多态性较好，能有效鉴定出147份睡莲种质的亲缘关系，在系统分类上可将147份种质划分为6大一级分支，分类结果与形态学分类结果相似。筛选的11对SSR引物能够应用于睡莲属植物的遗传多样性分析和品种鉴定。SSR标记结果可为睡莲属植物的种质收集保存、种质创新和保护开发提供科学依据。
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基于SRAP分子标记的147份睡莲属植物遗传多样性分析
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】对147份睡莲属植物的遗传多样性及亲缘关系进行分析，为睡莲属种质资源保护、开发利用及新品种选育的亲本选择提供科学参考。【方法】筛选获得扩增条带清晰、多态性好的SRAP引物，对112份睡莲属植物种质和35份杂交后代进行多态性扩增，基于扩增结果构建0/1矩阵，利用Popgene 1.32计算遗传多样性相关参数。最后采用NTSYS 2.1的非加权组平均法（UPGMA）计算遗传相似系数和遗传距离并构建聚类图。【结果】利用筛选的10个引物对从147份睡莲属植物材料中扩增出207个条带，其中多态性条带207条，多态性比率100%，平均每对引物扩增20.7条。147份睡莲属植物的观测等位基因数（Na）为2.0000，有效等位基因数（Ne）为1.1777～1.3339，平均为1.2535,Shannon信息指数（I）为0.2459～0.3703，平均为0.3155,Nei’s遗传多样性指数（H’）为0.1345～0.2230，平均为0.1835。在遗传相似系数0.65和遗传距离为1.12时，均可将147份睡莲属植物材料划分为六大类，并依据10个引物对扩增的0/1矩阵构建了147份睡莲属植物材料的DNA分子身份证。【结论】睡莲属植物具有丰富的遗传多样性。采用SRAP分子标记可有效鉴定睡莲属植物材料的亲缘关系远近，有助于提高亲本选择率和育种进程。筛选出的10个引物对能有效地鉴定35份杂交后代。
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基于SSR荧光标记构建睡莲核心种质
《园艺学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：采用SSR荧光标记技术对240份睡莲资源进行遗传多样性分析;利用Structure软件分析其群体结构,采用主成分分析和聚类分析进行验证;基于最小距离逐步取样法构建核心种质并进行t筛选验证。结果表明,16对SSR荧光引物共检测到205个等位基因,平均Shannon’s信息指数（I）为0.2036,Nei’s基因多样性指数（H）为0.1168,有效等位基因数（Ne）为1.1697,表明睡莲的遗传多样性丰富。Structure软件分析结果显示最优的群体数K值为3,群体间有少量种质混杂;群体结构分析将240个睡莲品种（种）分为3个类群。采用最小距离逐步取样法,按70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%和10%的比例取样,各个核心子集遗传多样性指数总体上变化不明显;最终确立了15%的取样比例,包含36个睡莲品种（种）核心种质,其中Shannon’s信息指数（I）保留率为117%,Nei’基因多样性指数（H）保留率为118%,有效等位基因数（Ne）保留率为102%。t检验结果表明,构建的包含36个睡莲品种（种）的核心种质与原始种质的遗传参数无显著差异,能充分代表原始种质的多样性。
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基于代谢组学技术分析睡莲花朵不同组织的代谢产物差异
《西南农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]了解睡莲花朵不同组织的代谢产物差异,为睡莲花朵活性成分的提取、加工及在功能食品领域中精准应用提供理论依据.[方法]以热带睡莲品种'巴拿马'(Nymphaea'Panama Pacific')为试验材料,利用液相色谱—质谱联用仪(LC-MS)非靶向代谢组学技术检测其花瓣、雌蕊和雄蕊中的非挥发性代谢物,并对试验数据进行多元统计分析,利用京都基因与基因组百科全书(KEGG)对各组织的特异代谢产物进行检索.[结果]从睡莲花朵中共检测到1084个代谢物,雌蕊、雄蕊和花瓣中代谢物的含量差异明显.其中,雌蕊与花瓣的差异代谢物有553个,雌蕊与雄蕊的差异代谢物有569个,花瓣与雄蕊的差异代谢物有613个.在优势代谢物种类方面,花瓣的优势代谢产物种类较少,有138个,显著富集在苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成和柠檬酸循坏3个代谢通路;雌蕊的优势代谢物种类居中,有165个,显著富集在苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成、氰基氨基酸代谢及烟酸和烟酰胺代谢4个通路(P<0.05,下同);雄蕊的优势代谢物种类较多,有206个,显著富集在黄酮和黄酮醇生物合成、植物激素生物合成和吲哚生物碱生物合成3个代谢通路.雌蕊中天冬氨酸、酪氨酸和谷氨酸的含量相对较高,雄蕊中的长春新碱和四氢鸭脚木碱的含量相对较高,特别是作为天然抗癌药物的长春新碱,其雄蕊中的含量分别约为雌蕊中的1192倍和花瓣中的553倍.[结论]睡莲花朵不同组织间的代谢物含量差异明显,优势代谢物显著富集到苯丙烷类、类黄酮、黄酮和黄酮醇及吲哚生物碱的生物合成等8个代谢通路.利用非靶向代谢组学技术能初步筛选睡莲花朵不同组织的优势代谢产物.
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睡莲品种‘公牛眼’和‘泰国王’授粉后子房的发育差异研究
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：睡莲属（Nymphaea）植物是我国新兴的水生花卉，其中重瓣型睡莲的花态丰满艳丽，一直倍受睡莲爱好者、育种者的喜爱和关注，在水生园林景观中的应用日渐广泛，但在育种的过程中，育种者经常遇到杂交不结实的现象，导致重瓣型睡莲品种难以培育。为探索重瓣睡莲难以结实的原因，以重瓣睡莲中较具代表性的品种‘泰国王’为实验组，以育性较好的品种‘公牛眼’为对照组，利用石蜡切片技术对其授粉后不同时期的子房进行显微结构比较，采用扫描电镜进一步观察样本的柱头和胚珠，通过RNA-seq测序分析发育与败育子房的基因表达差异。结果表明：2个睡莲品种的柱头表面均分布着多细胞单列乳突，细胞间的连接处形成一圈圈凹槽，乳突数量庞大、排列紧密，配合自身的结构能更容易捕获外来的花粉。‘公牛眼’授粉7 d后子房中大部分胚珠发育成红色种子，10 d后子房膨大成果实，种皮由红色转黑色，形成成熟的种子；重瓣睡莲‘泰国王’授粉7 d后无种子形成，子房中有部分胚珠发育，其表皮变为红色，形态特征与‘公牛眼’授粉4 d后的红色胚珠相似，由此推测少量胚珠可能完成了受精，但无法进一步发育，10 d后子房完全败育。显微结构观察可知，授粉7 d后2个品种的胚珠发育产生明显差异，‘公牛眼’的胚珠明显增大，合子开始分裂形成胚，而‘泰国王’胚珠内珠心萎缩，胚珠逐步败育消解，授粉10 d后，‘公牛眼’胚珠的珠被增厚形成种皮，胚开始发育，进一步向种子形态转变。由转录组测序分析可知，差异基因显著富集在光合作用——天线蛋白、光合作用、卟啉和叶绿素代谢、核糖体、淀粉和蔗糖代谢等通路，这些通路可能是影响睡莲子房发育的关键途径，推测‘泰国王’子房败育可能是因为自身光合作用受到抑制，进而影响了蔗糖、淀粉等营养物质的生成。
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基于生物信息学的睡莲SSR位点特征分析
《西南农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组测序产生的Unigene序列及蓝星睡莲全基因组序列的简单重复序列（SSR）位点特征,为开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等提供基础数据。【方法】利用前期研究获得的蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组数据及已公开发表的蓝星睡莲基因组,以MISA进行SSR位点搜索,并统计分析其全基因组序列的SSR位点出现频率、基元序列长度和基元类型等。【结果】在蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组的114 762个Unigenes序列中搜索到38 998个SSR位点,SSR位点出现频率为33.98%,其中完整型SSR位点30 124个;SSR基元序列总长度为465 550 bp,总平均为21.65 bp。在蓝星睡莲基因组中搜索到249 029个SSR位点,平均分布频率为609.0个/Mb,其中完整型SSR位点163 265个;SSR基元序列总长度为2 775 181 bp,总平均为27.25 bp,占基因组大小的0.68%。在转录组和基因组中,SSR位点均以二核苷酸和单核苷酸重复类型为主,分别占SSR总数的48.87%和41.03%、51.70%和43.37%;在二核苷酸重复基元中,AG/TC和AT/TA型的占比较高,且远高于其他类型重复基元;SSR基元中各类型重复以5～11次为主,其中重复10次的最多;基于荧光毛细血管电泳法从合成的144对SSR引物中筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物。【结论】蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组及蓝星睡莲基因组SSR中的低级基元类型较丰富,具有开发为高多态性SSR引物的潜力;筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物可用于开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等研究。
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睡莲叶片胎生发育转录组分析
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：睡莲叶片胎生现象是繁育途径的重要补充,对种群的传播、扩散和生态环境的适应性有重要作用。通过转录组测序技术筛选和分析睡莲叶片胎生现象相关的代谢路径和调控基因,为深入认识睡莲叶片胎生发育的分子机制提供参考。以叶片具有胎生现象的‘小花睡莲’（X）和叶片无胎生现象的‘蓝星睡莲’（L）为材料,利用RNA-Seq技术对叶片4个发育阶段的叶脐部分进行生物信息学分析。分析对照（L）和样品（X）叶片不同发育阶段测序结果:筛选出的差异表达基因（DEGs）中,34 909个基因（48.65%）表达上调,36 850个基因（51.35%）表达下调。DEGs分析显示,随着叶片的发育,X和L上调基因和下调基因数均呈增加趋势。对L1-vs-X1、L4-vs-X4阶段的GO和KEGG功能富集分析表明,DEGs主要富集在质膜和膜相关成分、胞外区域、细胞壁等相关的细胞组分中,涉及到代谢过程、生物合成和应急响应等;Pathway代谢通路表明,DEGs主要参与到植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、氨基酸类代谢、类黄酮生物合成、甘油磷脂类代谢以及细胞周期相关等过程。对DEGs进一步分析,克隆出了4个可能参与睡莲叶片胎生发育的转录因子。
关键词： 睡莲 叶片胎生 转录组分析 差异表达基因 代谢通路
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热带睡莲花青素pH示差法测定技术的摸索
《农业研究与应用 》 2021
摘要：本研究以热带睡莲“印度红”的色素提取液作为测定材料,采用pH示差法来测定提取液中花青素含量,通过考察测定波长、测定缓冲液pH梯度、平衡时间和反应温度对测定体系中吸光值的影响,来筛选pH示差法较优的测定条件参数,并与热带睡莲“巴拿马”一起进行花色苷含量测定验证试验。试验结果表明,适合热带睡莲红色系花青素含量的pH示差法测定条件为:测定波长536 nm、测定缓冲体系为pH1.0和pH4.5、平衡时间为70 min、反应温度为35℃。此外,“印度红”和“巴拿马”色素提取花青苷含量开展三次重复测定试验的RSD值分别为2.49%、1.54%,说明测定方法具有一定的可靠稳定性。
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