葱科

Alliaceae

天門冬目的一科，約30屬670餘種，除熱帶、澳大利亞和新西蘭外廣佈於世界大部地區。本科植物具球莖、鱗莖或地下莖；葉多狹長，花密集簇生，朵數不一。葱屬(Allium)包括洋葱(A. cepa)、垂花葱(A. cernuum)、蒜(A. sativum)、熊葱(A. ursinum)、韭葱(A. porrum)、細香葱(A. schoenoprasum)和亞實基隆葱(A. ascallonicum)。其他種如歐洲的黃花茖葱(A. moly)、龍骨葱(A. carinatum)和紫葱(A. pulchellum)以及北美的草原葱(A. stellatum)和網狀葱(A. textile)都栽培於花壇邊緣以供觀賞。百子蓮屬(Agapanthus)植物可作速生盆栽花卉，具塊根，花藍色，高而密集，繖狀花序頂生，百子蓮(A. africanus)有許多品種。常供觀賞的還有特爾巴赫葱屬(Tulbaghia)植物，特爾巴赫葱(T. violacea)莖粗，葉帶蒜味，花壺狀，紫色。卜若地屬(Brodiaea)的觀賞種葉窄如禾草，花漏斗狀，通常紫色或藍色，有時呈白色或黃色。單花卜若地(B. uniflora)是最常見的栽培種。

葱科(8張)

APG中 被單獨分成天門冬目下的一個科，APG III中併入石蒜科。

於浙江省寧波市象山的1種浙江新記錄植物——田葱Philydrum lanuginosum Banks et Sol.ex Gaertn.,田葱屬Philydrum Banks et Sol.ex Gaertn.及田葱科Philydraceae均為浙江省分佈新記錄;並對該種的來源進行了考證,描述了形態特徵、生境、伴生植物及用途。憑證標本藏於浙江農林大學植物標本館(ZJFC) ^[1]  。

通過擴增獲得18SrRNA和葉綠體16SrRNA基因序列,測序並提交GenBank,登錄號分別是JF719285和JF719286.利用大蒜和GenBank相關序列構建系統發育樹,進行分子演化分析.結果表明:大蒜18SrRNA基因與球序韭、韭菜、茖葱等葱科植物序列相似度高;葉綠體16S rRNA基因與龍舌蘭科和薯蕷科的物種序列相似度高.大蒜與葱科植物在18SrRNA序列上具有較高的同源性.18SrRNA序列在植物演化方面的區分度比16SrRNA高 ^[2]  。

分別採取高温滅菌和濾菌器過濾2種方式,對韭菜、大蒜、大葱、洋葱等4種葱科植物的組織粗提液進行除菌,並用其進行香蕉枯萎病病原菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)的拮抗實驗。結果表明:濾菌器過濾處理組比高温滅菌處理組對香蕉枯萎病菌的抑制效果更顯著;在濾菌器除菌組中,韭菜的抑菌效果最佳,其次為大蒜和大葱,與對照相比都達到了差異極顯著水平,但洋葱粗提液的抑菌效果不明顯 ^[3]  。

MADS-box轉錄因子家族成員在植物生長髮育,尤其是在開花植物的花發育調控中發揮着決定性作用。開展對植物花發育相關MADS-box基因的序列結構、表達模式及功能的研究可以為通過基因工程技術控制這些基因的表達來人為的改造花的形態結構和創造人工雄性不育植株提供可靠的實驗依據。本研究以洋葱為實驗材料,根據同源克隆策略,利用3’RACE和5’RACE方法從洋葱花芽的總RNA中分離到3個MADS-box基因的全長cDNA序列,序列比對與系統進化樹分析表明它們分別與擬南芥的APETALA3基因、PISTILLATA基因和AGAMOUS基因同源,分別命名為AcAP3(Allium cepa AP3)? AcPI(Allium cepa PI)(GenBank登錄號：JX679083)和AcAG (Allium cepa AG)(GenBank登錄號：JX974431)。針對這三個克隆到的基因,具體做了以下幾個方面的研究：1.對AcAP3和AcPI兩個MADS-box基因進行了進一步研究,結果表明它們分別屬於植物B族MADS-box基因的AP3IDEF亞家族和PI/GLO亞家族成員。二者推導的多肽序列都具有明顯的M、I、K、C區,屬於典型的植物MIKC型MADS-box基因。此外,在AcAP3的C末端具有同樣存在於單子葉植物AP3/DEF類基因所特有的PI-derived基序和paleo-AP3基序；在AcPI的C末端具有PI/GLO類基因特有的PI基序。AcAP3和AcPI的系統進化樹分析發現二者都與天冬門目而非百合目下成員內聚在一起,並且與水仙的親緣關係最近,支持了了最新的APG分類法將葱屬植物從原來的百合科中獨立出來重新劃分到天冬門目下獨立的葱科中,也同樣支持了APGⅡ分類法將石蒜科植物合併新劃分的葱科中 ^[4]  。RT-PCR表達分析表明,AcAP3和AcPI都只在生殖器官花中表達,在營養組織根、莖和葉中不表達。Real-time PCR進一步分析表明,AcAP3在花蕾生長的各個時期在4輪花器官中均表達,但在不同時期、不同器官中的表達量存在明顯差異。在2mm和3mm花蕾中,AcAP3主要集中在外輪被片、內輪被片和雄蕊中表達,而在4mm時卻轉變到主要在內輪被片、雄蕊和心皮中表達。其中,在2mm和3mm花芽中AcAP3的表達量內輪被片>雄蕊>外輪被片>心皮,在4mm花芽中雄蕊>內輪被片>心皮>外輪被片。相似地,AcPI在花蕾整個生長過程中在4輪花器官中也表達。在2mm、3mm以及4mm花蕾中,AcPI主要集中在外輪被片、內輪被片和雄蕊中表達,在心皮中表達相對較弱。在花芽整過生長過程中,AcPI的表達量在2mm時內輪被片>雄蕊>外輪被片>心皮,在3mm時外輪被片>內輪被片>雄蕊>心皮,在4mm時內輪被片>外輪被片>雄蕊>心皮。此外,在洋葱花芽的整個生長過程中,AcPI的表達丰度除了在外輪被片中呈先增後減的趨勢外,在其它3輪花器官中都呈遞增趨勢。雖然在洋葱花蕾的整個生長過程中,AcPI在心皮中都較弱表達,但隨着花蕾的生長、心皮的成熟,其表達量開始逐漸增加。此結果表明在洋葱心皮開始逐漸成熟時,AcPI可能參與了心皮的發育。AcAP3和AcPI延伸到洋葱第一輪花器官中表達支持了van Tunen提出的修正的ABC模型；但二者在洋葱第四輪花器官中也表達,不能用修正的ABC模型加以解釋。這些表達分析結果表明,AcAP3和AcPI除了具有傳統意義上調控外輪被片、內輪被片和雄蕊發育外,還可能在心皮的形成發育過程中起着重要的作用。2.對基因AcAG基因進行進一步研究,結果表明它屬於植物C族MADS-box基因AGAMOUS單子葉亞家族成員。其推導的多肽序列都具有明顯的M, I、K、C區,屬於典型的植物MIKC型MADS-box基因 ^[4]  。在AcAG的C末端發現了AG-like基因特有的AGⅠ和AGⅡ基序,但在其N端沒有發現N端延伸結構。系統進化樹分析發現AcAG也與天冬門目而不是百合目成員內聚在一起,支持了最新的APG分類法將葱屬植物從原來的百合科中獨立出來重新劃分到天冬門目下獨立的葱科中。AcAG基因組DNA序列分析發現,其丟失了潛在的第8內含子結構,這表明AcAG可能具有獨特的進化史。RT-PCR表達分析結果表明,AcAG在生殖器官花蕾中特異性表達,而在營養組織根、莖、葉中不表達。在花蕾中,AcAG只在第3輪花器官雄蕊和在4輪花器官心皮中表達,而在外輪被片和內輪被片中沒有表達信號被檢測到。為了進一步闡明AcAG在花器官生長過程中更詳細的時空表達模式,在各個發育時期花蕾的各個花器官中進行了實時熒光定量PCR (Real-time PCR)分析。結果表明,AcAG在各個時期的花蕾中均特異的在雄蕊和心皮中表達 ^[4]  。在花蕾發育早期階段(1-3mm), AcAG在雄蕊中的表達量呈遞增趨勢；而在花蕾發育後期(4-5mm), AcAG的表達量開始下降。在心皮中,AcAG有相似的表達模式,不同的只是出現表達量最大時的花蕾大小不同(4mm)。此外,在花蕾發育早期階段,AcAG主要在雄蕊中表達；在發育中期,AcAG在雄蕊和心皮中表達幾乎相同；而在發育後期,AcAG改為主要在心皮中表達。AcAG的表達模式與其它物種AGAMOUS同源基因的表達模式極其相似。這些分析結果表明,AcAG是洋葱中擬南芥AGAMOUS的同源基因,它在調控洋葱雄蕊和心皮的發育過程中可能起着重要作用 ^[4]  。

洋葱(Allium cepa L.)為單子葉天門冬目(Asparagale)葱科(Alliacea)葱屬(Allium)兩年生二倍體(2n=2x=16)蔬菜作物,原產於亞洲,因含有豐富的營養成分和耐儲運等特點而被廣泛種植。為解釋洋葱花器官發育的分子機制,本研究以紫皮洋葱常規品種‘RUPI’為實驗材料,應用RACE方法克隆了6個洋葱MADS-box基因AcFUL、AcDEF, AcPI、AcAG、AcAGL6和AcSEP3的全長cDNA序列,基於生物信息學方法對基因的氨基酸序列進行了序列特徵分析和系統發育分析。半定量RT-PCR和實時定量PCR分析基因在洋葱不同器官的表達模式。本研究結果為深入闡釋洋葱花器官同源異型MADS-box基因調控花發育的分子機理奠定了基礎 ^[5]  。(1)應用RACE方法獲得了包含完整開放閲讀框的AcFUL、AcDEF、AcPI、 AcAG、AcAGL6和AcSEP3基因的全長cDNA序列。(2)為闡釋所克隆基因與已確認的MADS-box基因之間的同源性,利用生物信息學相關軟件對6個基因的氨基酸序列進行了序列特徵和系統發育分析。序列特徵分析結果顯示,AcFUL、AcDEF, AcPI、AcAG、AcAGL6和AcSEP3基因分別編碼242、205、224、229、241和240個氨基酸,其氨基酸序列都具有典型的MIKC型結構,多肽鏈的C末端分別含有A、B、C、E功能基因家族特有的基序。系統發育分析表明,AcFUL基因屬於單子葉A功能基因中的FUL-like進化系；AcPl基因和AcDEF基因分別屬於單子葉B功能基因家族的PI/GLO進化系和AP3/DEF進化系；AcAG基因屬於單子葉C功能基因家族的AG-like進化系；AcAGL6基因屬於單子葉E功能基因家族的AGL6-like進化系；AcSEP3基因屬於單子葉E功能基因家族的SEP3-like進化系。(3)半定量RT-PCR和實時定量PCR分析結果表明：洋葱的6個MADS-box基因在所有的花器官中均能檢測到表達,在營養器官中未檢測到表達信號或者低水平表達。AcFUL基因在花蕾、葉和花葶中低水平表達,在膜狀總苞、雄蕊和花瓣中中等水平表達,在心皮和開放的花中高水平表達,這些揭示了AcFUL基因不僅參與花器官特性的決定,還可能與果實和葉片發育有關；AcPI和AcDEF基因在花瓣和雄蕊高水平表達,在膜狀總苞、花瓣、花蕾、開放的花和花葶中中等水平表達,在根、假莖和葉中低水平表達,與B功能基因主要決定花瓣和雄蕊的特性相符；AcAG基因特異地在雌雄蕊中高水平表達,在膜狀總苞、花瓣、花蕾和開放的花中中等水平表達,與C功能基因主要決定雌雄蕊的特性相符；AcAGL6基因在根、假莖、葉片和花葶中低水平表達,在膜狀總苞、花瓣、雄蕊、心皮、花蕾和開放的花中的表達量呈現遞增的趨勢；AcSEP3基因在4輪花器官花蕾和開放的花中的表達量基本一致,與E功能基因參與四輪花器官決定過程相符 ^[5]  。