【目的】牡丹(Paeonia×suffruticosa)是传统的观赏名花,由于其花期短暂极大限制了牡丹的观赏价值。克隆牡丹品种‘凤丹’(Paeonia ostii ‘Feng Dan’)PoERF4基因,研究其序列特征及在不同花期、组织、品种和激素处理下的表达特性,为进一步研究PoERF4基因对牡丹花期和生长发育的调控作用提供理论参考。【方法】以‘凤丹’为研究材料,基于‘凤丹’3代全长转录组测序结果,筛选出同源性高的序列,采用RT-PCR技术克隆PoERF4基因,并进行生物信息学和表达模式分析。【结果】PoERF4基因的开放阅读框(ORF)为747 bp,编码248个氨基酸。PoERF4蛋白分子式为C2 217H3 689N747O933S174,为亲水蛋白,含有保守的AP2超家族结构域,无跨膜结构,二级结构中α-螺旋中包含28个氨基酸,延伸链中包含48个氨基酸, β-转角中包含6个氨基酸。荧光定量分析发现,PoERF4基因在‘凤丹’不同花期的花瓣中,半开期的表达量最高;在不同组织中均有表达,但其在叶片中表达量最高,花瓣次之,根中表达量最低;在3个不同品种中,晚花品种‘莲鹤’‘Lianhe’中表达量最高;在生长素处理下,PoERF4基因能够对其产生应答。【结论】从‘凤丹’中成功分离出PoERF4基因,推测其在花和叶片发育进程中起重要调控作用,参与‘凤丹’生长素信号转导过程。
【目的】植物根际微生物群落由土壤环境和根系代谢活动共同作用产生,在植物生长发育过程中发挥重要功能。解析牡丹野生种在引种地根际土壤细菌群落特征,对有效利用微生物资源和保护野生植物种质资源具有重要的理论意义,为改良牡丹野生种的土壤环境、实现优质种质资源广谱性种植奠定基础。【方法】应用MiSeq高通量测序技术对大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)、狭叶牡丹(P. potaninii)、紫牡丹(P. delavayi)、黄牡丹(P. lutea)、紫斑牡丹(P. rockii)、杨山牡丹(P. ostii)、四川牡丹(P. decomposita)、稷山牡丹(P. jishanensis)和卵叶牡丹(P. qiui)9个牡丹野生种根际土壤样品进行16S rRNA基因测序,并分析其与理化指标的相关性。【结果】高通量测序共获得606 536条序列和99个OTU聚类,隶属于24门、84纲、154目、280科和603属。Alpha多样性分析表明杨山牡丹根际微生物群落包含的物种数目最高,Beta分析发现四川牡丹、紫斑牡丹、黄牡丹、杨山牡丹、紫牡丹和大花黄牡丹根际土壤中细菌群落结构更为相似。细菌群落组成分析结果表明:根际土壤样本的核心优势细菌群落主要由变形菌门(Proteobatteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)组成。酸杆菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和假单胞菌属(Pseudomonas)等有益菌种在不同野生种中存在显著差异。根际细菌群落功能预测多集中在代谢、遗传信息处理和环境信息处理方面。牡丹野生种根际细菌群落受土壤有机质和速效钾含量影响较大。【结论】不同野生种根际土壤细菌群落结构不同,细菌群落的形成与牡丹种类存在显著相关性,有益菌门/属的富集,对植株生长具有促进作用。今后可有效利用根际微生物资源以改良牡丹野生种的土壤环境,实现优质种质资源广谱性种植,为野生种质资源的保护奠定基础。
【目的】对3种野生牡丹花器官的挥发性成分进行研究与分析,明确关键挥发性成分及释香部位,为指导牡丹花香育种、探索花香遗传规律等后续研究和开发相关产品提供参考。【方法】采用顶空-气相色谱质谱联用(HS-GC-MS)技术对大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)、黄牡丹(P. lutea)、杨山牡丹(P. ostii)花器官不同部位(整花、花瓣、雄蕊)的挥发性成分进行测定,并对3种牡丹检测出的挥发性成分进行主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)。【结果】在3种牡丹花器官中共检测出147种挥发性物质。大花黄牡丹花器官中的化合物主要为酮类、醇类、烯烃类和醛类,整花中的挥发性成分以苯乙酮、6,6-二甲基双环[3.1.1]庚烷-2-甲醛和芳樟醇为主;花瓣中的挥发性成分以β-古巴烯、苯乙酮和芳樟醇为主;雄蕊中的挥发性成分以苯乙酮和芳樟醇为主。黄牡丹花器官中的化合物主要为烯烃、烷烃和醇类,整花和花瓣部位的挥发性物质主要是α-蒎烯、β-古巴烯、芳樟醇;雄蕊部位以辛烷、β-古巴烯和α-蒎烯为主。杨山牡丹花器官中的挥发性物质以烯烃和烷烃类为主,整花部位中的挥发性成分主要为α-蒎烯、罗勒烯、十五烷;花瓣的主要挥发性成分为罗勒烯,相对含量高达81.58%;雄蕊中的挥发性成分以罗勒烯、十五烷为主。依据检出的挥发性成分构建的PCA和PLS-DA模型,可实现将3种牡丹有效分类,并筛选出了15种差异性成分,变量投影重要性(VVIP)>1(P<0.05)。【结论】3种牡丹之间以及同种牡丹不同部位之间的挥发性化合物种类和相对含量存在较大差异。大花黄牡丹的主要香气成分为苯乙酮和芳樟醇,黄牡丹的主要香气成分为α-蒎烯、 β-古巴烯和芳樟醇,杨山牡丹的主要香气成分为罗勒烯、α-蒎烯、十五烷。3种牡丹雄蕊中烷烃类化合物的相对含量均远高于整花与花瓣,雄蕊可能是烷烃类化合物的重要合成部位。不同挥发性物质构成了3种牡丹各自独特的香气特征,大花黄牡丹和黄牡丹散发出浓烈的花香,杨山牡丹表现为草香和蜡香。
