紫萼藓科植物耐旱特征及分子进化的研究

本项目拟在经典形态分类学基础上对紫萼藓科植物的耐旱特征、亲缘关系及系统演化进行深入研究。将表型与基因型相结合，利用形态解剖学、同工酶、DNA保守 序列直接测定、功能基因的克隆等技术对紫萼藓科内属种进行测定分析，进一步验证和完善已有的紫萼藓科的分类，进而揭示紫萼藓科植物耐旱特征及其系统演化关系和分子进化规律，为进一步研究和开发紫萼藓科植物奠定基础。

本项目在经典形态分类学基础上对紫萼藓科植物的耐旱性、亲缘关系及系统演化进行深入研究。通过DNA直接测序获得了紫萼藓科3属39种rps4与trnL-F序列，并从Genbank中下载了相关科属种的部分序列。利用Clustalx、MEGA5.0等生物信息学软件对序列进行比对分析。采用最大似然法(ML) 和邻接法(NJ )建立系统发育树，并结合形态学的分支分析，讨论了紫萼藓科内各属种之间亲缘关系以及其与缩叶藓科之间的亲缘关系。支持紫萼藓科内的砂藓属(Racomitrium)形成了一个独立稳定的类群，并与紫萼藓属、连轴藓属以及筛齿藓(Coscinodon)属构成姊妹类群；支持小孔筛齿藓（Grimmia cribrosa）与褶叶紫萼藓（Grimmia alpestri）同源性较高，亲缘关系较近；支持缩叶藓属与旱藓属、缨齿藓属同源性高，亲缘关系交近。应属于紫萼藓科的范畴； 根据GH395、GH120基因的保守区设计特异引物，推测紫萼藓属与连轴藓属在进化过程中的关系较近。.　　　对砂藓属和紫萼藓属的代表植物东亚砂藓和毛尖紫萼藓进行了组织培养的研究，为进一步开展分子生物学研究奠定了基础。.　　　分别选取砂藓属和紫萼藓属代表植物东亚砂藓和毛尖紫萼藓进行了自然干旱及复水后含水量、质膜相对透性、丙二醛含量、游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性等的测定，探讨了干旱及旱后复水过程中植物生理指标的适应性。.　　　对毛尖紫萼藓泛素延伸蛋白基因GH395全长cDNA克隆及序列分析，对东亚砂藓Cu/Zn SOD蛋白基因片段的克隆及序列分析，对毛尖紫萼藓GpSRORP、GpPOD、GpMCMF基因进行了克隆及表达载体构建，对毛尖紫萼藓GpAPX、GpPER、GpUBP基因进行表达载体构建并成功转化烟草。.　　　以复水12h的毛尖紫萼藓为实验材料，采用SMART技术构建了毛尖紫萼藓复水cDNA文库，文库滴度3.78×106 pfu/mL，菌落PCR检测，插入片段分布在500-2500bp之间，平均大小为约为700bp左右，重组率约为93.7%。1001个单克隆测序成功，高质量的序列971个，获得432条Unigene，其中包含96个Contig和336个Singlets。.　　　上述研究为深入开展紫萼藓科植物研究奠定了科学基础。