斑叶植物(variegated leaf plants)是彩叶植物的一类,是指叶片腹面存在规则或不规则的斑点、斑块(不包括病斑)的植物。野生虎耳草(Saxifraga stolonifera Curt.)具有三个表型,即绿叶型(G)、白斑型(W)与紫斑型(P)。由于野生虎耳草同时具有沿脉白色掌状斑纹以及脉间紫色云片状斑纹的表型,对其进行叶斑结构特征与形成原因的研究可以推演其对生境的适应策略,并有助于促进对同类植物进行资源保护利用以及园林品种的人工培育。为确定上述三种表型的稳定性,对其进行长期培养观察,确定虎耳草的三种表型在不同光照强度、不同季节以及不同温湿度条件下均保持稳定,且在纤匍枝无性繁殖的后代中也保持亲本的斑纹特性。以上述三种表型的虎耳草叶片为材料进行徒手切片和冷场发射扫描电镜观察比较,获得三种表型叶片的形态结构和色素分布特点,确认白斑型虎耳草为空隙型(air space type)叶斑,紫斑型虎耳草为空隙型叶斑与非光合色素型(pigment type)叶斑的叠加。白斑型虎耳草斑纹区域的栅栏组织细胞形态为倒圆锥状至球状(不同于正常区域的圆柱状),上表皮细胞与栅栏组织细胞及栅栏组织细胞之间存在明显空隙,因而呈现沿脉分布的白色掌状斑纹。紫斑型虎耳草维管束上方的栅栏组织细胞形态为倒圆锥状,上表皮细胞与栅栏组织细胞存在明显空隙,导致沿脉出现狭窄的白色掌状斑纹;脉间区域栅栏组织细胞之下紧邻的海绵组织细胞内存在明显的紫红色色素,确定色素为花青素,花青素的大量积累导致了脉间紫色云片状斑纹的出现。为验证虎耳草的空隙型叶斑中是否具有与红车轴草(Trifolium pratense)一致的空隙型叶斑发育相关基因,同时发掘虎耳草非光合色素型叶斑发育的相关基因,取栽培于相同条件下、长势相同或相近的三种表型虎耳草的成熟叶和幼叶进行2+3全长转录组测序。三代全长转录组测序两池(共12个样品)分别得到46.56Gb、43.71Gb的clean datMobile genetic elementa,二代测序38个样品的数据量均在6.4 Gb以上,经检测、polish和去冗余最终共得到113,433条非冗余转录本。分别以绿叶型成熟叶(G)、绿叶型幼叶(YG)为对照,比较白斑型成熟叶(W)、紫斑型成熟叶(P)以及白斑型幼叶(YW)、紫斑型幼叶(YP)的基因表达水平,以FDR<0.01且|Fold Change|≥2为标准筛选差异表达基因(DEGs)。对DEGs进行GO注释和KEGG代谢通路富集,结合形态解剖数据与Map Man4框架的注释及通路图,确定虎耳草www.selleck.cn/products/d-lin-mc3-dma空隙型叶斑与光合作用、细胞壁途径相关,虎耳草非光合色素叶斑与花青素合成途径相关。使用Map Man筛选出17此网站类与虎耳草空隙型叶斑发育相关的关键候选基因,即纤维素合成途径中的CESA、KOR、STL、CC、CSI、CMU基因,木质素合成途径中的CCo A-OMT基因,半纤维素合成途径中的CSLC、CSLA、IRX14基因,果胶合成途径中的GAUT1、GAUT7、PME、PMEI基因,光合磷酸化途径中的Psb亚基因家族和LHCb亚基因家族以及卡尔文循环途径中的Rbc S基因。与红车轴草的空隙型斑纹相比,上述基因中的CSL、PME、Rbc S、LHCb亚家族基因表达模式相同,CESA基因表达模式相反,其余基因在红车轴草中未见差异表达。筛选出6类可能与虎耳草非光合色素型叶斑发育相关的基因,即花青素合成途径中的4CL、KAT、CHS、F3’H、FLS、DFR基因。本研究基本确定了虎耳草三种表型的稳定性,通过叶片横切面的结构特征和色素分布情况,明确了其叶斑类型。通过转录组测序分析,初步筛选了调控虎耳草空隙型和非光合色素型叶斑的基因,为园艺育种及后续研究虎耳草科其他斑叶植物叶斑性状的结构与演化提供了基础,也为其他空隙型斑叶植物叶斑形成的分子机理研究积累了基础数据。