葱科

Alliaceae

天门冬目的一科，约30属670余种，除热带、澳大利亚和新西兰外广布于世界大部地区。本科植物具球茎、鳞茎或地下茎；叶多狭长，花密集簇生，朵数不一。葱属(Allium)包括洋葱(A. cepa)、垂花葱(A. cernuum)、蒜(A. sativum)、熊葱(A. ursinum)、韭葱(A. porrum)、细香葱(A. schoenoprasum)和亚实基隆葱(A. ascallonicum)。其他种如欧洲的黄花茖葱(A. moly)、龙骨葱(A. carinatum)和紫葱(A. pulchellum)以及北美的草原葱(A. stellatum)和网状葱(A. textile)都栽培於花坛边缘以供观赏。百子莲属(Agapanthus)植物可作速生盆栽花卉，具块根，花蓝色，高而密集，繖状花序顶生，百子莲(A. africanus)有许多品种。常供观赏的还有特尔巴赫葱属(Tulbaghia)植物，特尔巴赫葱(T. violacea)茎粗，叶带蒜味，花壶状，紫色。卜若地属(Brodiaea)的观赏种叶窄如禾草，花漏斗状，通常紫色或蓝色，有时呈白色或黄色。单花卜若地(B. uniflora)是最常见的栽培种。

APG中 被单独分成天门冬目下的一个科，APG III中并入石蒜科。

于浙江省宁波市象山的1种浙江新记录植物——田葱Philydrum lanuginosum Banks et Sol.ex Gaertn.,田葱属Philydrum Banks et Sol.ex Gaertn.及田葱科Philydraceae均为浙江省分布新记录;并对该种的来源进行了考证,描述了形态特征、生境、伴生植物及用途。凭证标本藏于浙江农林大学植物标本馆(ZJFC)。

通过扩增获得18SrRNA和叶绿体16SrRNA基因序列,测序并提交GenBank,登录号分别是JF719285和JF719286.利用大蒜和GenBank相关序列构建系统发育树,进行分子演化分析.结果表明:大蒜18SrRNA基因与球序韭、韭菜、茖葱等葱科植物序列相似度高;叶绿体16S rRNA基因与龙舌兰科和薯蓣科的物种序列相似度高.大蒜与葱科植物在18SrRNA序列上具有较高的同源性.18SrRNA序列在植物演化方面的区分度比16SrRNA高。

分别采取高温灭菌和滤菌器过滤2种方式,对韭菜、大蒜、大葱、洋葱等4种葱科植物的组织粗提液进行除菌,并用其进行香蕉枯萎病病原菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)的拮抗实验。结果表明:滤菌器过滤处理组比高温灭菌处理组对香蕉枯萎病菌的抑制效果更显著;在滤菌器除菌组中,韭菜的抑菌效果最佳,其次为大蒜和大葱,与对照相比都达到了差异极显著水平,但洋葱粗提液的抑菌效果不明显。

MADS-box转录因子家族成员在植物生长发育,尤其是在开花植物的花发育调控中发挥着决定性作用。开展对植物花发育相关MADS-box基因的序列结构、表达模式及功能的研究可以为通过基因工程技术控制这些基因的表达来人为的改造花的形态结构和创造人工雄性不育植株提供可靠的实验依据。本研究以洋葱为实验材料,根据同源克隆策略,利用3’RACE和5’RACE方法从洋葱花芽的总RNA中分离到3个MADS-box基因的全长cDNA序列,序列比对与系统进化树分析表明它们分别与拟南芥的APETALA3基因、PISTILLATA基因和AGAMOUS基因同源,分别命名为AcAP3(Allium cepa AP3)? AcPI(Allium cepa PI)(GenBank登录号：JX679083)和AcAG (Allium cepa AG)(GenBank登录号：JX974431)。针对这三个克隆到的基因,具体做了以下几个方面的研究：1.对AcAP3和AcPI两个MADS-box基因进行了进一步研究,结果表明它们分别属于植物B族MADS-box基因的AP3IDEF亚家族和PI/GLO亚家族成员。二者推导的多肽序列都具有明显的M、I、K、C区,属于典型的植物MIKC型MADS-box基因。此外,在AcAP3的C末端具有同样存在于单子叶植物AP3/DEF类基因所特有的PI-derived基序和paleo-AP3基序；在AcPI的C末端具有PI/GLO类基因特有的PI基序。AcAP3和AcPI的系统进化树分析发现二者都与天冬门目而非百合目下成员内聚在一起,并且与水仙的亲缘关系最近,支持了了最新的APG分类法将葱属植物从原来的百合科中独立出来重新划分到天冬门目下独立的葱科中,也同样支持了APGⅡ分类法将石蒜科植物合并新划分的葱科中。RT-PCR表达分析表明,AcAP3和AcPI都只在生殖器官花中表达,在营养组织根、茎和叶中不表达。Real-time PCR进一步分析表明,AcAP3在花蕾生长的各个时期在4轮花器官中均表达,但在不同时期、不同器官中的表达量存在明显差异。在2mm和3mm花蕾中,AcAP3主要集中在外轮被片、内轮被片和雄蕊中表达,而在4mm时却转变到主要在内轮被片、雄蕊和心皮中表达。其中,在2mm和3mm花芽中AcAP3的表达量内轮被片>雄蕊>外轮被片>心皮,在4mm花芽中雄蕊>内轮被片>心皮>外轮被片。相似地,AcPI在花蕾整个生长过程中在4轮花器官中也表达。在2mm、3mm以及4mm花蕾中,AcPI主要集中在外轮被片、内轮被片和雄蕊中表达,在心皮中表达相对较弱。在花芽整过生长过程中,AcPI的表达量在2mm时内轮被片>雄蕊>外轮被片>心皮,在3mm时外轮被片>内轮被片>雄蕊>心皮,在4mm时内轮被片>外轮被片>雄蕊>心皮。此外,在洋葱花芽的整个生长过程中,AcPI的表达丰度除了在外轮被片中呈先增后减的趋势外,在其它3轮花器官中都呈递增趋势。虽然在洋葱花蕾的整个生长过程中,AcPI在心皮中都较弱表达,但随着花蕾的生长、心皮的成熟,其表达量开始逐渐增加。此结果表明在洋葱心皮开始逐渐成熟时,AcPI可能参与了心皮的发育。AcAP3和AcPI延伸到洋葱第一轮花器官中表达支持了van Tunen提出的修正的ABC模型；但二者在洋葱第四轮花器官中也表达,不能用修正的ABC模型加以解释。这些表达分析结果表明,AcAP3和AcPI除了具有传统意义上调控外轮被片、内轮被片和雄蕊发育外,还可能在心皮的形成发育过程中起着重要的作用。2.对基因AcAG基因进行进一步研究,结果表明它属于植物C族MADS-box基因AGAMOUS单子叶亚家族成员。其推导的多肽序列都具有明显的M, I、K、C区,属于典型的植物MIKC型MADS-box基因。在AcAG的C末端发现了AG-like基因特有的AGⅠ和AGⅡ基序,但在其N端没有发现N端延伸结构。系统进化树分析发现AcAG也与天冬门目而不是百合目成员内聚在一起,支持了最新的APG分类法将葱属植物从原来的百合科中独立出来重新划分到天冬门目下独立的葱科中。AcAG基因组DNA序列分析发现,其丢失了潜在的第8内含子结构,这表明AcAG可能具有独特的进化史。RT-PCR表达分析结果表明,AcAG在生殖器官花蕾中特异性表达,而在营养组织根、茎、叶中不表达。在花蕾中,AcAG只在第3轮花器官雄蕊和在4轮花器官心皮中表达,而在外轮被片和内轮被片中没有表达信号被检测到。为了进一步阐明AcAG在花器官生长过程中更详细的时空表达模式,在各个发育时期花蕾的各个花器官中进行了实时荧光定量PCR (Real-time PCR)分析。结果表明,AcAG在各个时期的花蕾中均特异的在雄蕊和心皮中表达。在花蕾发育早期阶段(1-3mm), AcAG在雄蕊中的表达量呈递增趋势；而在花蕾发育后期(4-5mm), AcAG的表达量开始下降。在心皮中,AcAG有相似的表达模式,不同的只是出现表达量最大时的花蕾大小不同(4mm)。此外,在花蕾发育早期阶段,AcAG主要在雄蕊中表达；在发育中期,AcAG在雄蕊和心皮中表达几乎相同；而在发育后期,AcAG改为主要在心皮中表达。AcAG的表达模式与其它物种AGAMOUS同源基因的表达模式极其相似。这些分析结果表明,AcAG是洋葱中拟南芥AGAMOUS的同源基因,它在调控洋葱雄蕊和心皮的发育过程中可能起着重要作用。

洋葱(Allium cepa L.)为单子叶天门冬目(Asparagale)葱科(Alliacea)葱属(Allium)两年生二倍体(2n=2x=16)蔬菜作物,原产于亚洲,因含有丰富的营养成分和耐储运等特点而被广泛种植。为解释洋葱花器官发育的分子机制,本研究以紫皮洋葱常规品种‘RUPI’为实验材料,应用RACE方法克隆了6个洋葱MADS-box基因AcFUL、AcDEF, AcPI、AcAG、AcAGL6和AcSEP3的全长cDNA序列,基于生物信息学方法对基因的氨基酸序列进行了序列特征分析和系统发育分析。半定量RT-PCR和实时定量PCR分析基因在洋葱不同器官的表达模式。本研究结果为深入阐释洋葱花器官同源异型MADS-box基因调控花发育的分子机理奠定了基础。(1)应用RACE方法获得了包含完整开放阅读框的AcFUL、AcDEF、AcPI、 AcAG、AcAGL6和AcSEP3基因的全长cDNA序列。(2)为阐释所克隆基因与已确认的MADS-box基因之间的同源性,利用生物信息学相关软件对6个基因的氨基酸序列进行了序列特征和系统发育分析。序列特征分析结果显示,AcFUL、AcDEF, AcPI、AcAG、AcAGL6和AcSEP3基因分别编码242、205、224、229、241和240个氨基酸,其氨基酸序列都具有典型的MIKC型结构,多肽链的C末端分别含有A、B、C、E功能基因家族特有的基序。系统发育分析表明,AcFUL基因属于单子叶A功能基因中的FUL-like进化系；AcPl基因和AcDEF基因分别属于单子叶B功能基因家族的PI/GLO进化系和AP3/DEF进化系；AcAG基因属于单子叶C功能基因家族的AG-like进化系；AcAGL6基因属于单子叶E功能基因家族的AGL6-like进化系；AcSEP3基因属于单子叶E功能基因家族的SEP3-like进化系。(3)半定量RT-PCR和实时定量PCR分析结果表明：洋葱的6个MADS-box基因在所有的花器官中均能检测到表达,在营养器官中未检测到表达信号或者低水平表达。AcFUL基因在花蕾、叶和花葶中低水平表达,在膜状总苞、雄蕊和花瓣中中等水平表达,在心皮和开放的花中高水平表达,这些揭示了AcFUL基因不仅参与花器官特性的决定,还可能与果实和叶片发育有关；AcPI和AcDEF基因在花瓣和雄蕊高水平表达,在膜状总苞、花瓣、花蕾、开放的花和花葶中中等水平表达,在根、假茎和叶中低水平表达,与B功能基因主要决定花瓣和雄蕊的特性相符；AcAG基因特异地在雌雄蕊中高水平表达,在膜状总苞、花瓣、花蕾和开放的花中中等水平表达,与C功能基因主要决定雌雄蕊的特性相符；AcAGL6基因在根、假茎、叶片和花葶中低水平表达,在膜状总苞、花瓣、雄蕊、心皮、花蕾和开放的花中的表达量呈现递增的趋势；AcSEP3基因在4轮花器官花蕾和开放的花中的表达量基本一致,与E功能基因参与四轮花器官决定过程相符。