月刊  1981年创刊
  • 广西植物
  • 2020年 第40卷 第1期
  • 出刊日期:2020-01-25
【推荐文章】王发明等:探讨植物单染色体测序中的假阳性问题
     单细胞测序技术目前虽已广泛应用于人类、动物、微生物等物种的研究,但由于细胞壁的存在,使得该技术在植物上的应用举步维艰。如果能先分离出植物单条染色体,然后再应用单细胞测序技术进行扩增和测序,则可以避免细胞壁的干扰,从而具有重要的应用价值。虽然科研人员一直尝试针对单条植物染色体进行测序,但目前尚未见有成功的报道,也未见有文章对失败的原因进行讨论。王发明等人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研究了外源污染的可能来源。认为在对实验器具、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,推测单染色体之所以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。该研究还针对存在的问题提出了可行性建议,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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  • 2020年 第1期 整期pdf文件
    2020,40(1)    [摘要](64)    [PDF](34)
  • 2020年 第1期 封面
    2020,40(1)    [摘要](24)    [PDF](10)
  • 2020年 第1期 目录
    2020,40(1)    [摘要](32)    [PDF](18)
  • 系统与进化
  • 丁炳扬1, 金孝锋2
    中国菱属(菱科)植物的分类研究(英文)
    菱科(Trapaceae)仅菱属(Trapa L.)1属,该属是典型的水生多型植物,中国乃至全球以往的分类处理分歧很大。基于文献查阅、野外采集、标本鉴定和栽培观察,对菱属植物分类的主要形态性状作了系统评价。果体大小和果冠变异稳定,可以用于属内种的划分,果喙大小和角的数目则可以用于种下变种的划分。在此基础上,对中国菱属作了分类处理,承认了细果野菱(T. incisa)和欧菱(T. natans)2个种,并将欧菱划分为6个变种,对其中4个变种作了新的组合。将10个种名和12个变种名处理为异名,并对5个名称(Trapa amurensis,T. bispinosa,T. dimorphocarpa,T. japonica,T. manchurica)作了后选模式标定。
    2020,40(1):1-15    [摘要](83)    [PDF](50)
  • 王发明, 莫权辉, 叶开玉, 龚弘娟, 刘平平, 蒋桥生, 齐贝贝, 李洁维*
    探讨植物单染色体测序中的假阳性问题
    单细胞测序技术目前虽已广泛应用于人类、动物、微生物等物种的研究,但由于细胞壁的存在,使得该技术在植物上的应用举步维艰。如果能先分离出植物单条染色体,然后再应用单细胞测序技术进行扩增和测序,则可以避免细胞壁的干扰,从而具有重要的应用价值。虽然科研人员一直尝试针对单条植物染色体进行测序,但目前尚未见有成功的报道,也未见有文章对失败的原因进行讨论。该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研究了外源污染的可能来源。结果表明: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,推测单染色体之所以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。该研究还针对存在的问题提出了可行性建议,为将来成功进行单染色体测序提供了有益的借鉴。
    2020,40(1):16-23    [摘要](36)    [PDF](27)
  • 史艳财, 韦宇静, 邹 蓉*, 唐健民, 蒋运生, 熊忠臣
    金槐和米槐主流品种花粉形态研究
    该研究以6个金槐品种和2个米槐品种的花粉为材料,采用美国卡尔蔡司EVO18扫描电镜对其极面、赤道面、外壁纹饰等形态特征进行了观察,并对金槐、米槐品种间的亲缘关系进行了分析。结果表明:(1)金槐和米槐花粉的共有特征有极面观为三裂圆形,极面光滑; 具3孔沟,沟较窄且达两极; 沟缘中部外凸,具颗粒状突起; 沟在极面上没有交会,形成宽大的沟界极区。(2)金槐的花粉粒为长球形,金槐J6的极轴最长,金槐J2的极轴最短,极轴长/赤道轴长表现的规律与极轴长相一致; 网眼直径最大的是金槐J2,最小的是金槐J5; 网眼密度最大的是金槐J6,最小的是金槐J2。(3)米槐的花粉粒为近圆球形,极轴长和极轴长/赤道轴长明显小于金槐,但其赤道轴长大于金槐; 双季米槐的赤道轴长、极轴长、极轴长/赤道轴长、网眼密度都小于单季米槐。(4)8个品种可分为3组,金槐J4、金槐J1和金槐J6 3个品种亲缘关系较近,金槐J5、金槐J3和金槐J2 3个品种亲缘关系较近,单季米槐和双季米槐2个品种亲缘关系较近。花粉形态是鉴别金槐和米槐两大类品种的重要根据,并可为进一步的品种划分提供重要依据。
    2020,40(1):24-30    [摘要](30)    [PDF](21)
  • 卢永彬, 蒋裕良, 覃信梅, 张 强*
    中国金粟兰属植物的形态多样性及地理分布
    金粟兰属(Chloranthus Swartz)是研究被子植物起源和早期演化的关键类群之一,部分种类被广泛地栽培和使用。虽然前人已对该属植物的形态、地理分布、分类、系统发育、化石和化学成分等开展了丰富的研究,但是通过作者持续广泛的调查研究发现,以往对该属植物形态多样性、生活型和地理分布的认识仍不充分,且在该属植物中还存在分类观点不统一、名实混淆、沿用错误分类信息等问题。该研究在广泛查阅标本资料和长期野外调查的基础上,对金粟兰属植物的形态多样性、生活型和地理分布格局进行了较为全面的描述。结果表明:在形态方面,金粟兰属内花部器官尤其药隔形态在种间呈多样性而种内相对稳定,是物种划分最有效的分类性状,其中网脉金粟兰药隔形态变异较大,疑为复合群; 在生活型方面,狭叶金粟兰与网脉金粟兰为常绿草本,区别于该属其他常绿亚灌木以及地上部分每年秋冬季节枯萎的多年生草本种类; 在地理与生境分布方面,验证了金粟兰属内最近缘的4个长药隔草本物种间的确呈显著水平替代分布格局,而一直被认为只分布在湖北宜昌和重庆奉节等地的狭叶金粟兰却在贵州亦有分布。该研究结果不仅丰富了对中国金粟兰属植物的形态多样性、生活型、地理和生境分布特点等方面的认识,而且为正确划分和鉴别金粟兰属植物不同种类提供了更详实的依据,同时还为进一步深入研究该属植物物种的形成、演化和特殊分布格局的成因奠定基础,为这一类植物资源安全地可持续开发利用提供了保障。
    2020,40(1):31-43    [摘要](60)    [PDF](43)
  • 金 鑫1,2,程 书1,2, 杨 拓3, 余 慷1,2, 段肖霞1,4, 倪雪梅1,4, 李世明1,2, 张耕耘1,4*
    基于5 993个核基因的被子植物系统发育关系研究
    系统发育关系的构建对被子植物分类及进化研究非常重要。长期以来,被子植物系统发育的研究,大多使用质体基因、线粒体基因或少数保守的单拷贝核基因。该研究从已注释基因组或转录组中搜集88种被子植物(包含58目)的核基因集; 通过对其进行同源基因聚类及去旁系同源基因,获得了5 993个一对一的直系同源基因家族(即对于每个基因家族,每种植物最多一条序列,最少包含50个物种); 使用截取各种不同数目基因集的DNA或氨基酸序列,采用串联法(concatenation)和溯祖法(coalescence),共构建了20棵进化树。比较这些进化树,虽然大部分结果支持APG IV中描述的被子植物主要支系之间的关系[(真双子叶植物,单子叶植物),木兰类植物],但真双子叶植物内部各目分支的演化关系与APG IV有一个很大的不同,即认为檀香目和石竹目是蔷薇类植物的姊妹群。基于这些进化树,估算了被子植物各目分支的分化时间,结果表明被子植物的起源时间为237.78百万年前(95%置信区间为202.6~278.08),与主流观点认为的225百万年至240百万年前一致。以上结果为构建进化树提供了一种可行性策略,这种方法允许使用基因数目更多而计算速度更快。
    2020,40(1):44-59    [摘要](30)    [PDF](26)
  • 成 梅1,2,3, 徐凤霞1, 3*
    番荔枝科(Annonaceae)传粉室类型及其演化意义
    花部结构与传粉者协同进化是有花植物成功演化的关键原因,在番荔枝科的植物中传粉室是一个非常明显的花部结构。由于该科花瓣的大小、轮数及每轮花瓣数、花瓣间的连合方式等高度多样,导致其传粉室形态也高度多样。番荔枝科107属中68属具详细的花部结构研究,该文根据开花期传粉室的闭合情况将这68属的传粉室分为开放型、半闭合型和闭合型3类,研究其系统演化意义。结果表明:(1)24属具开放型传粉室,38属具半闭合型传粉室,26属具闭合型传粉室; 约17属具2种或3种传粉室类型。(2)不同传粉室类型的植物与传粉者之间具有一定的对应关系,蜂类和蝇类主要为开放型传粉室或传粉室空间较大的半闭合型和闭合型传粉室植物传粉; 蓟马主要为半闭合型与闭合型传粉室植物传粉。(3)古热带和新热带是番荔枝科植物的分布中心。分布于古热带的植物种数最多,但传粉室类型和传粉者较单一; 分布于新热带的植物种数相对较少,但传粉室类型与传粉者都高度多样性。已有研究表明非洲是番荔枝科植物的起源地,开放型传粉室的植物主要分布于热带非洲,普遍存在于各族早期分化的属中,且均由小甲虫进行传粉,是该科较原始的传粉室类型; 半闭合型分布于热带非洲、热带亚洲及热带美洲,闭合型传粉室主要分布于热带亚洲,这两类传粉室植物的传粉者也较多样性,是番荔枝科植物中较进化的传粉室类型。
    2020,40(1):60-70    [摘要](22)    [PDF](25)
  • 李依容*, 唐丽萍, 杨淑达, 陆 露
    基于叶绿体基因证据的民族药滇白珠复合群系统发育关系
    滇白珠是我国重要的民族药用植物,广泛分布于长江以南地区,是一个分类困难的复合群。为了探讨其种下分类关系,该文对滇白珠复合群(包括毛滇白珠、秃果白珠和滇白珠3个变种)进行网罗式采样,基本覆盖了该复合群在中国的分布范围,同时包括菲律宾和马来西亚的各1个居群,共计81个居群241个个体,通过联合两个变异位点适中的叶绿体片段rpl33-psaJ和trnL-rpl32,构建基于最大似然法(Maximum Likelihood)和贝叶斯法(Bayesian Inference)的系统发育树,以及Neighbor-Net法构建系统发育网络。结果表明:滇白珠复合群内具有明显的遗传差异,这种差异性相比形态,与地域分布相关性更大。系统发育分析显示,滇白珠复合群分为3个支系。其中:一支包括中国台湾和菲律宾南达沃的居群,为变种秃果白珠,符合前人分类结果; 一支包括分布于横断山脉区域的居群,由变种毛滇白珠和滇白珠组成; 剩余一支包括分布于华东南区域的居群,同样由变种毛滇白珠和滇白珠组成。分子证据支持基于形态分类的秃果白珠作为变种,而不支持毛滇白珠作为变种的处理。这样的遗传分化式样可能是由地理隔离导致,这一结果为民族药滇白珠的种质资源评价和保护利用奠定了分类学框架。然而,变种滇白珠居群间的谱系发生关系却尚未得到很好地解决,特别是无法明晰华东南大部分居群间的遗传分化格局,需要进一步补充样本通过谱系地理学手段,并寻找分辨率更高的核基因分子标记进行更深入的研究。
    2020,40(1):71-82    [摘要](28)    [PDF](16)
  • 谭庆琴1,2, 李 璐1*, 张 锦1,2, 王云强3, 罗 艳4, 李青青2
    传统傣药竹叶兰的花粉团发育及分类学意义
    该研究利用石蜡切片技术观察并描述了兰科单型属竹叶兰属的花粉团发育过程,包括花形态解剖特征、8个花粉团的形成机制、花药壁发育模式、小孢子发生及雄配子体发育等特征,为该属复杂的系统亲缘关系提供胚胎学证据。结果表明:(1)成熟花药有两个药室,每个药室有4个一簇金色的花粉团,被白色花药帽; 早期花药原基分化出的一对并列侧生药室,每个药室中央的小孢子囊在极面观方向分化出两条十字交叉的纵向不育隔膜组织,将其沿花药室纵轴方向深切为4个不等大的棒状次生孢子囊,最后发育为4个花粉团。(2)花药成熟时,靠花药开裂处的隔膜组织比近药隔膜组织的降解速度快且彻底,因此每个药室内的4个花粉团在花药开裂处粘合成一簇。(3)发育完好的花药壁共有6~7层,由外到内为表皮、3~4层药室内壁、中层和双核绒毡层,符合多层型花药壁的发育模式; 花药成熟时,表皮退化,纤维性加厚发生在3~4层药室内壁,中层和绒毡层彻底降解。(4)小孢子母细胞通过同时型胞质分裂产生了正四面体型、左右对称、十字交叉型排列的小孢子四分体; 小孢子四分体继续保持在同一胼胝质内完成了雄配子体发育,形成了2-细胞型的四合花粉; 四合花粉两两或松散或紧密排列,构成了粉质花粉团。在前人的研究基础上,本文证实、补充并分析了竹叶兰属的花粉团发育特征,为该属的亲缘关系提供了胚胎学证据。
    2020,40(1):83-94    [摘要](45)    [PDF](32)
  • 徐跃良1, 陈 锋2, 洪元华3, 陈征海2*, 金孝锋4
    江西东北部兔儿风属一新种(菊科)
    该文描述了江西东北部菊科兔儿风属一新种——婺源兔儿风(Ainsliaea wuyuanensis Z. H. Chen, Y. L. Xu et X. F. Jin),并附有线描图和彩色照片。婺源兔儿风是密聚组(Sect. Aggregatae Beauv.)一个非常特殊的种,与本组的其他种类区别很大。从叶脉类型来看与粗齿兔儿风(A. grossedentata Franch.)比较接近,区别在于其叶片较大,菱形或菱状卵形,长11~17 cm,顶端渐尖,基部楔形,叶缘中上部具1~2对裂片状粗大锯齿,两面无毛; 叶柄长2~14 cm; 总苞片顶端锐尖; 瘦果较长,密被污黄色糙毛。
    2020,40(1):95-98    [摘要](29)    [PDF](26)
  • 生理与育种
  • 廖咏梅, 黄元腾吉, 邹承武, 黄 琦, 王忠文*
    香蕉植株根区土壤的真菌多样性分析
    尖孢镰孢菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense)是香蕉枯萎病的病原菌,该菌是一种土壤习居菌,了解香蕉根区土壤中真菌多样性及镰孢菌属(Fusarium)真菌所占比例,对如何减少土壤中的病原菌、预防香蕉枯萎病的发生有重要的指导意义。该文通过采集不同宿根年限的香蕉健康植株和枯萎病植株的根区土壤,利用高通量测序技术测定土壤样品中的真菌种群。结果表明:(1)同一宿根年限的香蕉植株中,健康植株根区土壤中所获的reads及OTUs数量均高于枯萎病植株,说明健康植株根区土壤的真菌多样性丰富于枯萎病植株。(2)除了一年生香蕉枯萎病植株以担子菌门(Basidiomycota)为主外,其他土壤样品中均以子囊菌门(Ascomycota)为主,其中的丛赤壳科最高相对丰度来自三年生健康植株的根区土壤(26.02%),其次是五年生的枯萎病植株根区土壤(15.56%)。(3)在丛赤壳科中,镰孢菌属在三年生健康植株土壤中的相对丰度最高(2.54%),在其他样品中的相对丰度在0.1%~0.65%之间; 在镰孢菌属中,腐皮镰孢菌(Fusarium solani)的相对丰度(0~1.59%之间)高于尖孢镰孢菌(F. oxysporum),尖孢镰孢菌仅占很小的比例(相对丰度0~0.08%之间)。可见,在不同香蕉植株的根区土壤中,健康植株的根区土壤真菌多样性高于枯萎病植株,无论是健康植株还是枯萎病植株的根区土壤中,作为香蕉枯萎病病原菌的镰孢菌属或尖孢镰孢菌的群体均不占主导地位。
    2020,40(1):99-107    [摘要](35)    [PDF](20)
  • 黄宁珍, 苏 江, 冼康华, 付传明, 龚庆芳, 黄惠锦, 何金祥*
    青钱柳的快速繁殖技术
    该文以青钱柳幼嫩茎段为外植体,研究其种苗快速繁殖技术。结果表明:青钱柳最佳采样时间为4月—6月,最佳外植体为轻微木质化茎段; 最佳的外植体表面消毒方法为用0.1% HgCl2浸泡5~7 min,消毒成功率54.1%,无菌外植体存活率88.7%; 初代芽诱导培养基为MS+6-BA 2.0 mg 瘙 簚 L-1+IBA 0.2 mg 瘙 簚 L-1+蔗糖30.0 g 瘙 簚 L-1,芽诱导率80.5%,培养21 d初代芽苗平均高度3.0 cm; 最佳继代增殖培养基为MS+6-BA 0.5 mg 瘙 簚 L-1+IBA 0.05 mg 瘙 簚 L-1+TIBA 0.02 mg 瘙 簚 L-1+蔗糖30.0 g 瘙 簚 L-1,培养35 d,增殖系数7.0/35 d,平均苗高4.5 cm,芽苗健壮且无玻璃化; 生根前的壮苗培养基为MS+6-BA 0.5 mg 瘙 簚 L-1+IBA 0.05 mg 瘙 簚 L-1+蔗糖30.0 g 瘙 簚 L-1,培养35 d,长出的芽苗高大健壮,平均苗高6.0 cm; 生根培养基为1/2WPM+IBA 1.5 mg 瘙 簚 L-1+5-NGS 4.5 mg 瘙 簚 L-1+蔗糖20.0 g 瘙 簚 L-1,培养40 d,最高生根率83.3%; 生根苗较适合的移栽基质为泥碳土,较好的移栽季节为3月—5月和10月—11月,移栽后在遮光度70%的大棚中培养40 d,移栽成活率为54.3%~65.6%。该研究为其优良无性系的规模化繁育奠定基础。
    2020,40(1):108-118    [摘要](23)    [PDF](19)
  • 黄小龙1,2, 陈婷婷1,2, 张琴琴1,2, 莫佳佳1,2, 龚盼琴1,2, 闫慧清1*
    刺梨GL2同源基因的克隆、系谱树和表达分析
    为了观察刺梨果实的果刺细胞学发育过程,该研究以刺梨‘贵农5号'的cDNA为模板,通过RACE克隆获得刺梨中与拟南芥表皮毛形成GL2的同源基因RrGL2,并对该基因进行生物信息学分析和表达分析。结果表明:(1)刺结构在花芽形成早期基部内的细胞首先不断分裂,向外继续发育,中部的细胞变细、变长形成“针”状结构,顶部的细胞逐渐木质化使刺变硬,形成果刺。(2)通过RACE扩增得到RrGL2的cDNA全长2 292 bp,编码763 aa氨基酸。(3)RrGL2具有Homeodomain同源结构域和StAR磷脂酰胆碱转移蛋白的结构域,RrGL2与其他物种编码的GL2氨基酸同源性高度相似,并且系谱树分析揭示刺梨RrGL2和野草莓的GL2密切相关。(4)qRT-PCR分析表明,RrGL2在茎和果实中的表达水平高于其他组织,在花后7周果刺中的表达最高,是3周和5周果刺中的7.87倍和2.10倍。综上结果发现RrGL2的功能与果刺的形成发育密切相关,该研究为刺梨中刺形成的分子机制和育种提供了理论基础。
    2020,40(1):119-127    [摘要](17)    [PDF](15)
  • 张树伟1, 彭宏祥1, 潘介春2, 李鸿莉1, 秦献泉1, 朱建华1, 李冬波1, 徐 宁1, 侯延杰1, 邱宏业1, 李 平3, 王金英2, 丁 峰1*
    ‘禾荔'优质晚熟突变体‘GLL-1'类黄酮糖基 转移酶基因LcUFGT的克隆与表达分析
    ‘GLL-1'为‘禾荔'中选育出的一个优质晚熟芽变新种质。为探讨‘GLL-1'果实成熟期延迟的遗传基础,该研究以‘禾荔'和‘GLL-1'为实验材料,克隆花色素苷合成途径结构基因LcUFGT,并对其进行生物信息学预测及分析,同时通过qRT-PCR对LcUFGT基因在果实发育不同阶段的表达进行研究,分析LcUFGT的表达对突变体果实发育速度的影响。结果表明:(1)LcUFGT基因ORF长1 359 bp,编码453个氨基酸,推测蛋白质分子量约为50.16 kD。(2)序列比对发现所编码蛋白与‘禾荔'等荔枝品种高度保守,在蛋白的C端具有PSPG盒。(3)在果实发育成熟进程中,‘禾荔'和‘GLL-1'果皮逐渐退绿转红,两者LcUFGT基因的表达量都呈先上升后下降的表达趋势,然而,‘禾荔' LcUFGT基因的表达量在花后56 d显著增加,突变体‘GLL-1' LcUFGT基因的表达量在花后67 d显著增加,LcUFGT基因在突变体‘GLL-1'中显著上升表达的时间比‘禾荔'延迟,且与果实发育延迟基本一致。以上结果表明,LcUFGT基因在荔枝果皮着色过程中发挥重要作用,是果实着色的关键基因之一,突变体‘GLL-1'中的延迟表达是引起突变体晚熟的原因之一。
    2020,40(1):128-135    [摘要](19)    [PDF](14)
  • 朱家红1, 夏栋楠2, 王 颖1, 郭 冬1, 李辉亮1, 梅文莉1, 彭世清1*
    海南龙血树WD40转录因子基因DcWD40-1的克隆和表达分析
    海南龙血树是国产血竭的主要基源植物,其血竭主要化学成分为类黄酮化合物。为进一步了解DcWD40-1在类黄酮生物合成中的潜在功能和作用机制,该研究根据海南龙血树转录组数据,利用RT-PCR技术在海南龙血树中克隆了一个WD40基因DcWD40-1,该基因全长1 550 bp, 包含一个1 353 bp的开放阅读框,编码450个氨基酸,蛋白质分子量50.77 kD,理论等电点5.71。生物信息学分析显示,DcWD40-1属于WD40蛋白家族成员,具有5个保守的WD40结构域,和其他植物WD40蛋白同源性高,保守性强。利用Genome Walking方法分离了1 503 bp的DcWD40-1启动子序列,该区域具有典型真核生物启动子结构特征,并含有多个应答激素和胁迫的响应元件。表达分析显示,血竭诱导剂能够诱导DcWD40-1的表达,DcWD40-1的变化与血竭形成及类黄酮积累正相关。此外,DcWD40-1也能对茉莉酸甲酯、细胞分裂素、油菜素内酯和UV-B处理做出积极响应。
    2020,40(1):136-142    [摘要](21)    [PDF](18)

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