2025, 26(3):589-601.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240619003
摘要:为挖掘油茶含油量及脂肪酸代谢的关键基因,对3个关键发育时期的油茶种仁进行转录组分析,并对富集的脂肪酸代谢关键基因表达量、含油量和各脂肪酸组分比例进行相关性分析。转录组分析表明,共获得17772个差异表达基因,其中11006个基因上调表达,6766个基因下调表达。GO分析表明,3个比较组共有的1302个差异表达基因富集到195个GO条目,每个比较组特有的差异表达基因分别富集到14个、1个和17个GO条目。KEGG分析显示,3个比较组共有的差异表达基因富集在类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、二芳基庚烷和姜酚生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成以及谷胱甘肽代谢5条通路中。此外,在脂肪酸合成关键时期的Em0707vsEm1003比较组中,差异表达基因富集在脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、生物素代谢和丙酮酸代谢4条通路中,其中12个差异表达基因参与脂肪酸代谢通路;进一步测定不同时期种仁含油量和脂肪酸组分,并进行相关性分析,表明ACC、KASIII、PATE、KAT2和SAD基因的表达量与种仁含油量和油酸呈极显著正相关,KASIII、ACC、PATE和KAT2基因与棕榈酸呈极显著负相关,可能是调控油茶含油量及脂肪酸代谢相关的关键基因。上述研究为油茶遗传改良提供了科学依据。
2024, 25(3):440-450.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230925002
摘要:油茶(Camellia oleifera Abe.)是我国重要木本油料树种,具有重要的经济价值和社会效益。隐花色素(Cryptochrome)是植物蓝光受体之一,参与植物开花调控、光形态建成等生长发育过程。本研究从油茶华硕中克隆到CoCRY1基因,通过生物信息学分析发现,其CDS序列长度为2262 bp,编码的蛋白质序列包含684个氨基酸,蛋白分子式为C3454H5281N971O1027S18,分子量77.42 kDa,是一种不稳定的疏水蛋白,进一步分析表明其蛋白序列包含3个结构域,分别为DNA_photolyase、FAD_binding_7和Cryptochrome_C,可证明CoCRY1蛋白属于隐花色素家族。同源序列及系统发育树分析发现CoCRY1蛋白与茶树(Camellia sinensis) CsCRY1序列相似性最高。组织表达分析显示,CoCRY1的表达量在茎中最高,在花中最低。通过农杆菌转化得到CoCRY1基因异源表达的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并且从DNA水平及RNA水平鉴定到阳性植株,对CoCRY1异源表达的拟南芥进行表型分析发现,CoCRY1基因的过量表达导致拟南芥提前开花,并对下胚轴伸长具有光特异性的抑制作用。本研究通过生物信息学、定量分析及异源表达发现,油茶CoCRY1基因在油茶开花等生物学过程中具有重要作用。
2024, 25(4):600-611.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230906003
摘要:滇山茶是世界著名观赏花木,花色是其重要的观赏性状。滇山茶狮子头花色为深红色,而其芽变品种大玛瑙是滇山茶中唯一红白双色的名贵品种,极具观赏价值。以上述2个品种为研究材料,采用RHSCC比色卡比色法和色差仪测定2个品种滇山茶花蕾期和盛花期花瓣的花色表型,并基于转录组与代谢组分析挖掘呈色相关的关键代谢物及关键基因。花青素靶向代谢分析表明,在滇山茶2个品种中共鉴定出28种花青素代谢物,其中狮子头与大玛瑙红色区域花瓣间没有差异代谢物,狮子头与大玛瑙白色区域花瓣间的关键差异代谢物为矢车菊素-3-O-桑布双糖苷、原花青素B2、原花青素B3、阿福豆苷,大玛瑙花瓣的红白区域关键差异代谢物为矢车菊素-3-O-桑布双糖苷、原花青素B2、阿福豆苷。转录组KEGG分析结果表明,苯丙醇生物合成和类黄酮生物合成途径与大玛瑙红白双色花瓣的形成有关;植物激素信号转导和昼夜节律-植物途径与滇山茶花色芽变有关。转录代谢联合分析共筛选出与滇山茶呈色高度相关的差异表达基因共17条,包括4条CHS、3条HCT、2条F3′H、1条LAR、5条MYB和2条bHLH。本研究结果对进一步揭示花色芽变育种具有一定的参考意义。
邢凯峰,谢昊星,张立冬,周军,冯立云,张华轩,陈尚,赵耀,戎俊,张剑
2024, 25(7):1106-1117.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20231117002
摘要:本研究旨在探明不同种源野生油茶(Camellia oleifera)果实表型性状的遗传多样性,为油茶良种选育和遗传种质资源改良提供理论依据。以广东、广西、江西、安徽、四川、湖北、湖南、陕西和贵州9个省(自治区)16个种源地的218株生长良好的野生油茶为研究对象,采用多重比较、变异分析、巢式方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析方法,对不同种源的8个果实表型性状进行统计和分析。结果表明,16个种源的8个果实表型性状变异系数均值范围为12.03%~35.08%,种源间变异系数均值(42.83%)大于种源内变异系数均值(23.99%),表型分化系数均值为88.63%,说明不同种源野生油茶果实表型性状变异丰富。相关性分析结果表明,鲜果重、果高、果径、果皮厚度、鲜籽重和每果籽数间互相呈极显著正相关,果皮厚度和鲜出籽率呈极显著负相关。主成分分析结果显示,前3个主成分的累计贡献率为90.773%,表明野生油茶果实表型性状的大部分信息基本可以用前3个主成分来反映,其中,第1主成分主要反映果实大小特征,第2主成分主要反映果实出籽率特征,第3主成分主要反映果实形状特征。聚类分析表明,16个种源在欧式距离10处被分为Ⅰ和Ⅱ类,同时进一步在欧氏距离5处分成不同的亚类,第Ⅰ类在生产加工中比较方便,第Ⅱ类在产量和收益上更具优势。本研究野生油茶果实表型性状变异丰富,可根据育种目标选择不同类群种源作为育种材料。
2023, 24(1):226-236.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220717002
摘要:为了探究超氧化物歧化酶(SOD)基因家族在油茶自交不亲和反应中的作用,通过RT-PCR法克隆出油茶SOD基因家族成员,分别命名为CoCSD、CoFSD和CoMSD。其CDS序列长度分别为660、813和693 bp,编码219、270和230个氨基酸。CoCSD、CoFSD和CoMSD蛋白分子质量分别为22.49、31.18和25.51 kDa,结构分析发现3个蛋白均为亲水性蛋白,无跨膜结构域和信号肽,属于非分泌蛋白,且均包含21个磷酸化位点。CoCSD和CoMSD两者属于稳定蛋白,而CoFSD属于不稳定蛋白。CoCSD二级结构主要是无规则卷曲和延伸链,而CoFSD和CoMSD的二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲构成。3个蛋白因结合不同的金属离子,系统进化树构建时被划分到3个大支,但均与茶树相应蛋白聚类在同一小枝上,且序列上具有高度的同源性。自交授粉雌蕊中的SOD酶活性整体高于异交授粉,但CoCSD、CoFSD和CoMSD在授粉前表达量最高,自交和异交授粉处理均对其表达量有抑制作用。该研究结果为后续深入探究油茶SOD基因的生物学功能提供依据,也为揭示油茶自交不亲和作用机制提供参考。
吴河饶,任青艳,陈莹,黄大玉,陈思冶,韦圻,刘应召,蒋勇,杨青华,吴秀林,田景卫,伍家盛,杨胜安,陈涛林
2023, 24(5):1367-1379.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230311001
摘要:本研究分析了贵州特异茶树种质资源——榕江茶的品质化学成分特征及其遗传多样性,为其开发利用和特异茶树新品种培育提供科学依据。以分布在贵州省黔东南州月亮山的121份榕江茶种质资源为材料,对其水浸出物、茶多酚、游离氨基酸等21个主要品质化学成分指标进行检测分析,通过遗传多样性分析、主成分分析、聚类分析、相关性分析等对其品质性状特征和遗传多样性进行评价,并对其中的优异资源进行筛选。121份资源的21个品质化学成分指标的变异系数为5.70%~119.69%,平均为32.84%,遗传多样性指数为1.47~2.08,平均为1.95。21个品质化学成分指标的相关性分析结果显示,呈极显著正相关有42对性状,呈显著正相关的有14对,呈极显著负相关的有10对,呈显著负相关的有10对。主成分分析表明,前7个主成分特征值均大于1,且累计贡献率达76.84%,包含了原始变量的绝大部分信息,以因子得分系数矩阵求得每个单株资源的品质化学成分在各主成分上的综合得分,筛选出了12份品质化学成分综合得分高的单株资源。聚类分析显示,在欧式距离18.0处,可将121份榕江茶种质资源分为6个类群。优异种质资源筛选结果显示,121份榕江茶种质资源均属于高茶多酚(≥20.0%)、低咖啡碱(≤1.5%)、高可可碱(≥2.5%)类型的资源,其中高茶多酚(≥20.0%)、高水浸出物(≥45%)的特异类型资源有72份。榕江茶种质资源是高茶多酚、低咖啡碱、高可可碱类型的资源,其品质化学成分具有丰富的遗传多样性,具有培育特异茶树新品种的潜力。
2023, 24(5):1472-1484.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230309001
摘要:油茶(Camellia oleifera Abel.)具有自交不亲和性(SI,self-incompatibility),自然座果率低,这严重影响油茶产量,制约了油茶产业的发展。为研究过氧化物酶(POD,peroxidase)在油茶自交不亲和反应中的作用,本研究通过逆转录克隆技术从油茶中克隆出4条POD基因,分别命名为CoPOD1/2/3/4。其基因编码区长度分别为1086、1011、1020和1218 bp,编码361、336、339和405个无跨膜结构、有信号肽的蛋白质。同源序列比对显示CoPOD1/2/3/4蛋白质之间的同源性较低,但均有过氧化物酶活性位点和过氧化酶近端血红素配体序列;系统进化树显示CoPOD1/2/3/4蛋白质与茶树(Camellia sinensis(L.)O. Ktze.)POD蛋白质的亲缘关系最近。实时荧光定量结果显示,油茶PODs基因在自交授粉后24~48 h范围内呈现显著上调后又下降的趋势,在自交授粉36 h雌蕊中CoPOD1/3/4的表达量高于异交。自交授粉24~72 h油茶雌蕊内POD酶活性高于异交并在36 h达到最高值,异交授粉雌蕊内POD活性前期处于动态平衡状态,在72 h后出现明显上调,据此推测油茶PODs基因可能参与了油茶自交授粉后花粉管程序性死亡,进而参与了油茶自交不亲和反应。本研究为进一步研究油茶自交不亲和机制提供参考。
2023, 24(6):1649-1658.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230411001
摘要:为分析油茶杂交子代花器官性状的变异程度、杂种优势及遗传倾向,以322株油茶杂交子代(徳油2×华硕)及其亲本为试材,调查花横径、花纵径、花瓣数、花药数、花柱裂数、雄蕊群长、花柱长和雌蕊长8个花器官数量性状,并进行遗传变异分析、正态性检验和概率分级、杂种优势分析及聚类分析。结果表明:(1)子代群体花器官性状变异系数区间为11.74%~22.10%,平均为16.26%。(2)K-S正态性检验和频率分布显示,花横径、花纵径、花药数和雄蕊群长符合正态分布;花瓣数和花柱长为双态分布;花柱裂数与雌蕊长呈偏态分布特征。频率分布占比最高的位于Ⅲ级,平均占比43.05%;Ⅴ级占比最低,平均为8.07%。(3)花器官各性状的中亲优势范围为-28.48%~5.65%,超高亲优势范围为-49.29%~-9.12%,超低亲优势范围在-18.06%~29.12%。除超高亲优势全为负值,存在一定程度的衰退现象外,其余2个优势度量指标呈现正负双向分布趋势,其中花柱裂数和花药数在中亲优势、超低亲优势中均表现为正向,优势明显且稳定;花柱长和雌蕊长在超低亲优势中显示为正值。相对遗传力分析结果显示,父本的花药数和花柱裂数优于母本,子代具有亲父倾向;其余6个数量性状中母本更占优势,子代倾向于母本特性。(4)聚类分析将试验材料分为三大类群,其中,第Ⅱ类群综合表现最优,具有较高的杂种优势利用价值。以上结果表明,杂交子代群体的遗传变异程度较高,杂种优势明显,可为丰富油茶综合评价体系以及早期优株筛选提供参考依据。
杨 露, 高 超, 廖德胜, 龙 莉, 仇 杰, 王 彪, 郭之燕, 周运超
2022, 23(2):430-441.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210717001
摘要:对比研究贵州低热河谷区 77 份油茶种质资源的果实品质,筛选获得综合表现优良的油茶优异种质,以期为贵州低热河谷区油茶优良品种选育及杂交育种提供理论依据和研究基础。分析 77 份油茶种质成熟果实的 15 个主要性状(单果重、横径、纵径、果皮厚度、鲜出籽率、干出籽率、干出仁率、出油率、棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、顺 -11-二十碳烯酸),利用主成分分析法对数据进行多元统计降维处理,将油茶果实的 15 个主要性状简化为 4 组综合指标(4 个主成分),主成分 1 特征值最大,为 5.13,贡献率最高,为 34.19%,主要代表种仁含油率;主成分 2 的贡献率 20.17%,主要代表单果重;主成分 3 的贡献率 15.51%,主要代表了干出仁率,主成分 4,贡献率 8.35%,主要代表鲜出籽率。加权求和法合成主成分,最终建立综合评价函数,获得每优株的综合得分,最后排名并筛选。15 个性状中单果重、鲜出籽率、干出籽率三者均为高度变异,棕榈烯酸和顺 -11- 二十碳烯酸的变异系数≤0.35%,变异程度极低。贵州低热河谷区油茶的种仁含油率与干出籽率、干出仁率均呈极显著正相关,除顺 -11- 二十碳烯酸之外,脂肪酸之间均呈现出极显著正相关或负相关。提取出了特征值 >1的主成分 4 个,筛选出综合得分排名前十的优株,排名依次为:QC-8>QC-58>QC-21>QC-34>QC-32>QC-62>QC-30>QC-61>QC-59>QC-28。贵州低热河谷区 77 份油茶种质在单果重、鲜出籽率、干出籽率方面具有较高的改良潜力,果皮厚度和除亚油酸之外的其余脂肪酸具有较强的遗传稳定性。贵州低热河谷区油茶的干出籽率和种仁含油率与除油酸之外的不饱和脂肪酸之间呈现负相关关系。QC-8、QC-58 和 QC-21 号优株综合表现最佳,可作为下一步品种选育的候选资源。
2022, 23(5):1521-1535.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20220412004
摘要:植物自交不亲和性(self-incompatibility,SI)中SSI和GSI主要受S位点控制。油茶属于后期自交不亲和(LSI)植物,油茶自交不亲和性已成为油茶产业发展的制约因素。为探究油茶自交不亲和分子机制,本研究以课题组前期研究的油茶雌蕊转录组数据和已完成基因注释的油茶良种‘华硕’全基因组数据中获得的5条S-RNase(CoS-RNase)基因组序列为基础设计引物,从10个油茶品种的叶片DNA中扩增CoS-RNase外显子,结合雌蕊CoS-RNase的cDNA全长克隆预测CoS-RNase氨基酸多态性位点,共获得28条CoS-RNase等位基因。基因结构分析显示CoS-RNases基因包含4个外显子和3个内含子;cDNA全长1141bp,ORF 717bp,编码238个氨基酸,进化分析显示CoS-RNase与茶树CsS-RNase同源性最大;序列分析确定CoS-RNases具有T2 RNase蛋白家族的两个保守结构域和活性位点,同时有与苹果、梨等S-RNase相同的作用位点:降解RNA的组氨酸(His,119位)位点和解聚肌动蛋白的脯氨酸(Pro,156位)位点;体外重组蛋白实验表明CoS-RNase蛋白具有RNase活性,能抑制花粉管的生长;qRT-PCR分析CoS-RNase在油茶花粉中几乎不表达,其他各组织中均有表达,同时在自花授粉和异交授粉后花柱和子房中的表达模式与花粉管生长规律相吻合。以上结果说明CoS-RNase很可能直接参与了油茶的SI反应,是调控油茶SI反应的重要因子。本研究可为进一步探索油茶SI反应的分子调控提供理论基础。