李果实有机酸组成特征及其与苹果酸转运体基因PsALMT9和PstDT的相关性

为了阐明李果实有机酸组成特征及其与苹果酸转运体基因PsALMT9、PstDT的相关性,该研究以‘皇冠李’(Prunus salicina ‘Huangguan’)和‘黑琥珀李’(Prunus salicina ‘Black Amber’)为试材,测定了不同发育阶段果实有机酸组分与含量、可滴定酸含量、pH、单果重,采用实时荧光定量PCR(qPCR)分析了苹果酸转运体基因PsALMT9和PstDT在果实生长发育过程中的表达变化规律,并通过Pearson相关系数探讨PsALMT9和PstDT基因与果实有机酸的相关性。结果显示：(1)‘皇冠李’和‘黑琥珀李’果实各发育阶段主要有机酸组分为苹果酸(占73.83%~92.10%),其次为酒石酸(占4.59%~14.26%),柠檬酸、草酸、乙酸和琥珀酸含量较低(0.47%~7.21%),富马酸仅以微量存在。(2)果实苹果酸含量与可滴定酸含量呈极显著正相关关系,与pH呈极显著负相关关系;PsALMT9表达量与酒石酸含量呈显著正相关关系,与乙酸和草酸含量呈极显著正相关关系;PstDT表达量与柠檬酸、可滴定酸含量呈显著正相关关系,但PsALMT9和PstDT均与苹果酸含量的相关性较低。研究发现,‘皇冠李’和‘黑琥珀李’属于苹果酸型果实,果实酸度主要由苹果酸决定;PsALMT9基因可能同时参与酒石酸、乙酸和草酸的跨液泡膜转运,PstDT基因可能参与柠檬酸的跨液泡膜转运,而苹果酸跨液泡膜转运过程可能与PsALMT9、PstDT等多种膜蛋白基因的协同调控有关。     

苹果属垂丝海棠MhPPOX1基因克隆及抗缺铁性功能鉴定

原卟啉原氧化酶(Protoporphyrinogen oxidase, PPOX1) 是叶绿素生物合成途径中的关键酶,为深入探究苹果PPOX1基因的功能,该研究以苹果砧木垂丝海棠(Malus halliana)为试材,采用PCR方法,克隆MhPPOX1基因,并进行生物信息学分析及功能鉴定;采用农杆菌介导法转化烟草和拟南芥,进一步分析MhPPOX1在缺铁胁迫中的功能,并对转基因烟草与拟南芥进行抗性分析。结果表明：(1)成功克隆获得 垂丝海棠MhPPOX1基因片段,经序列比对鉴定为苹果的 MhPPOX1基因(序列号：LOC103444480)。MhPPOX1基因的开放阅读框为1 644 bp,编码547个氨基酸,等电点为8.98;系统进化树分析表明,苹果属垂丝海棠MhPPOX1与白梨该家族蛋白的亲缘关系最近。(2)成功克隆获得垂丝海棠MhPPOX1启动子序列片段(2 016 bp),对该启动子顺式作用元件预测结果显示,MhPPOX1启动子序列中存在干旱、低温、光、生长素以及与叶绿素相关等响应元件。(3)成功构建过表达载体 MhPPOX1 pRI101,并成功获得转MhPPOX1基因烟草和拟南芥。(4)qRT PCR分析表明,垂丝海棠幼苗在缺铁( Fe)胁迫下植株叶片黄化枯死,且MhPPOX1基因表达量较对照显著升高;转MhPPOX1基因烟草和拟南芥在缺铁胁迫中与野生型相比均生长良好,不易黄化,且缺铁条件下转基因拟南芥和烟草的叶绿素a、叶绿素b总量以及总铁含量明显高于野生型植株,表明MhPPOX1基因过量表达提高了拟南芥和烟草对缺铁胁迫的抗性。研究认为,MhPPOX1基因在植物抵抗缺铁胁迫中可能发挥重要作用。     

秋石斛钙依赖蛋白激酶基因的克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinase,CDPK)在植物的生长发育及逆境胁迫方面发挥着重要作用。该研究以秋石斛品种‘水芙蓉’为试验材料,采用 RT PCR方法克隆钙依赖蛋白激酶基因,并对其进行生物信息学分析;采用qRT PCR方法对CDPKs基因在‘水芙蓉’不同组织及不同低温胁迫下的表达情况进行分析,为秋石斛CDPK基因的功能验证以及抗寒分子机制研究奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得了DenCDPK1(GenBank登录号为MZ322902)、DenCDPK2(GenBank登录号为MZ322903)、DenCDPK3(GenBank登录号为MZ322904)基因,序列长度依次为1 934、1 971和2 302 bp,分别编码534、541和536个氨基酸。 (2)序列一致性结果显示,DenCDPKs蛋白质与铁皮石斛相应CDPK蛋白质序列的一致性均高于97%,且DenCDPKs均存在STKc_CAMK结构域和4个EF hand结构域。(3)qRT PCR分析显示,DenCDPK1、DenCDPK2和DenCDPK3基因均在叶中高表达,分别在茎、花、茎中低表达;且‘水芙蓉’叶片中DenCDPK1和DenCDPK2的表达量高于其他3个供试品种;经8 ℃胁迫12 h后,叶片中DenCDPKs的表达量均显著高于对照组(25 ℃条件下),且DenCDPK3的表达量在0 ℃胁迫12 h时达到最高值。(4)常温(25 ℃)下‘水芙蓉’叶片中的相对电导率显著低于其他3个供试品种;经低温(8 ℃、0 ℃)胁迫12 h后,叶片中的相对电导率均显著高于对照组,且随温度的降低呈上升趋势。研究认为,DenCDPKs基因可能参与秋石斛低温胁迫的响应过程,特别是DenCDPK2可能在秋石斛抗寒过程中发挥着重要作用。     

‘全红’杨PdHY5转录因子基因的克隆及功能分析

HY5(ELONGATED HYPOCOTYL 5)转录因子在花青素的生物合成方面具有重要的作用。该研究以‘全红’杨叶片为材料,克隆了PdHY5基因,对其进行生物信息学分析;并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,对其进行功能分析。结果显示：(1)PdHY5基因开放阅读框(ORF)长度为510 bp,共编码169个氨基酸。多序列比对和系统进化分析表明,‘全红’杨PdHY5蛋白具有bZIP家族蛋白的保守结构域,与毛果杨PtHY5蛋白亲缘关系最近。(2)成功构建过表达载体pNP1302 35S PdHY5,经潮霉素筛选获得了4个转基因烟草株系(S1~S4)。(3)qRT PCR结果表明,PdHY5基因在4个过表达株系中的表达量显著高于野生型(WT),且S4株系的表达量最高, S1最低;同时过表达株系的花青素生物合成途径关键基因CHS、F3H及FLS的表达水平较WT均显著上调。(4)叶片花色素苷的相对含量在转基因烟草株系S2、S3、S4中较WT显著上调,分别增加了128.23%、97.36%和134.20%。研究表明,过表达PdHY5基因调控了烟草本身花青素生物合成途径中结构基因的表达,从而促进了花青素的积累。     

海岛棉GbHCT13基因的功能验证

该研究利用海岛棉‘新海21’和陆地棉ND203以及模式植物拟南芥,通过转基因及荧光定量检测等方法探究海岛棉GbHCT13基因(GenBank 登录号MW048849)在纤维发育中的功能。结果显示：(1)成功构建重组载体pCAMBIA3301 GbHCT13,经农杆菌介导法转化、除草剂抗性基因筛选、荧光定量检测方法鉴定获得转GbHCT13基因拟南芥T₃代植株4株;qRT PCR检测表明,转基因植株中GbHCT13基因表达量较野生型极显著增加。(2)转基因拟南芥过表达GbHCT13基因使植株同一时期的生长较野生型旺盛,株形、叶片数、抽薹数和茎秆表皮毛数量均与野生型存在差异;组织化学分析发现,转GbHCT13基因的拟南芥较野生型茎秆初生木质部生长活跃,导管增粗,次生木质部导管细胞壁横截面积变大,但髓质细胞无明显变化;过表达GbHCT13使拟南芥中木质素合成途径基因发生不同程度改变,其中CAD、CCoAOMT、PAL和4CL与GbHCT13基因的表达呈正相关。(3)经大田筛选、分子鉴定,成功获得转GbHCT13基因棉花植株3株;转GbHCT13基因棉花的棉纤维伸长率增加,纤维强度增大;沉默GbHCT13基因使棉花植株木质素含量降低,茎秆表皮毛数量减少,木质部导管细胞数量减少,导管细胞壁中木质素沉积量降低,而棉株并未发生株高上的明显矮化现象,且木质素合成通路中的CAD、CCoAOMT、CCR、PAL 4个基因的表达均呈降低趋势,说明抑制GbHCT13使得棉花生长代谢受阻,影响纤维发育起始。研究表明,GbHCT13基因能影响棉花植株中木质素合成从而调控纤维的生长发育,其功能与GbHCT13基因在模式植物拟南芥中的基本一致。     

‘嘎拉’苹果及其杂交后代对炭疽叶枯病的抗性机制分析

为解析苹果对炭疽叶枯病的抗性机制,该研究以‘嘎拉’、‘藤牧1号’苹果及其杂交后代等87个苹果品种(系)为试验材料,进行田间调查及人工接种病菌并检测不同品种(系)中病菌生物量,利用SSR分子标记进行基因型鉴定,分析各品种(系)对炭疽叶枯病的抗性差异,利用荧光定量PCR及酶活检测比较分析水杨酸相关基因、抗性酶基因及酶活性水平差异。结果表明：(1)87个苹果品种(系)对苹果炭疽叶枯病的抗性差异明显,‘嘎拉’、‘2 5’、‘19 19’等品种(系)叶片发病严重,表现出对炭疽叶枯病的高感性,‘藤牧1号’、‘40 9’及‘16 16’等品种(系)叶片无病斑或病斑极少,炭疽叶枯病菌含量显著低于感病性品种(系),其抗性显著。(2)SSR标记S0405127和S0304673的基因型鉴定结果与田间表型调查结果相比,准确率分别为93.10%和91.95%,与人工接种结果相比,准确率分别为91.95%和95.40%。(3)SA相关基因的表达模式结果表明,接种炭疽叶枯病菌4 d后,‘藤牧1号’、‘40 9’及‘16 16’等抗性品种(系)中SA合成相关基因MdEDS1、MdPAD4和MdPAL被强烈诱导表达;同时,SA信号转导相关基因MdNPR1、MdPR1、MdPR5的表达显著高于‘嘎拉’等感病品种(系)。(4)接种炭疽叶枯病菌4 d后,‘藤牧1号’、‘40 9’及‘16 16’等抗性品种(系)的MdSOD、MdPOD酶基因表达水平及酶活性显著高于‘嘎拉’、‘2 5’、‘19 19’等感病品种(系)。研究认为,‘藤牧1号’、‘40 9’及‘16 16’等品种(系)通过调控水杨酸合成和信号转导通路及氧化还原相关反应等提高对炭疽叶枯病的抗性,为挖掘抗性基因以及利用优良种质选育抗病品种奠定了基础。     

茶树SBP box转录因子的比较基因组学与遗传分析

SQUAMOSA启动子结合蛋白(SBP box)是植物特异性转录因子,在植物生长发育中发挥重要作用。该研究利用生物信息学分析方法,对不同‘铁观音’、‘黄棪’、‘舒茶早’和‘龙井43’茶树基因组的SBP基因进行鉴定和比较,通过qRT PCR技术分析CsTGY_SBP家族成员在不同茶树品种中的表达模式,为探究SBP基因在茶树杂种和亲本上的遗传规律提供参考。结果显示：(1)在茶树品种‘铁观音’、‘黄棪’、‘舒茶早’和‘龙井43’基因组中分别鉴定出21个、25个、24个和23个SBP家族基因。(2)系统进化树将其分为8个亚家族,共线性分析发现茶树和拟南芥、葡萄的SBP基因共线性关系与水稻相比更强,同物种内发现‘铁观音’与‘黄棪’的共线性关系更显著。(3)qRT PCR结果表明,CsTGY_SBP5、CsTGY_SBP9和CsTGY_SBP14在F₁‘金观音’中呈中亲表达的模式;大部分CsTGY_SBPs基因在F₁‘黄观音’呈低于双亲表达模式,CsTGY_SBP5和CsTGY_SBP8在F₁‘金牡丹’中显著高于亲本;CsTGY_SBP5、CsTGY_SBP7、CsTGY_SBP12、CsTGY_SBP16和CsTGY_SBP18在F₁‘紫玫瑰’中的表达量显著高于亲本,呈超高亲表达的模式;CsTGY_SBPs基因在F₁‘紫牡丹’中整体表达趋于亲本铁观音,在F₁‘瑞香’中整体呈现低于亲本‘黄棪’的表达模式。研究表明,CsTGY_SBP5在F₁‘金牡丹’和F₁‘紫玫瑰’中的表达均显著高于亲本,推测CsTGY_SBP5可能是茶树杂种优势的重要调控因子。     

烟草NtSKOR1基因的克隆及功能分析

该研究利用拟南芥AtSKOR蛋白序列,通过NCBI的Blast搜索获得烟草NtSKOR1基因CDS序列。设计全长CDS扩增引物,通过RT PCR方法从栽培烟草中克隆得到NtSKOR1基因,对其进行生物信息学、表达特性等分析,并利用CRISPR/Cas9技术获得NtSKOR1的敲除材料。结果表明：(1)NtSKOR1基因CDS由2 466 bp核苷酸组成,编码821个氨基酸,推测NtSKOR1蛋白等电点为6.36,分子量为94.21 kD。(2)NtSKOR1定位于细胞膜,有6个跨膜区,无信号肽序列;NtSKOR1蛋白含有孔形成区(P)及锚定蛋白区(ANK)等典型SKOR类蛋白功能域。(3)进化树分析表明,烟草NtSKOR1蛋白与番茄和马铃薯的SKOR蛋白遗传距离最近,与禾本科植物的SKOR蛋白遗传距离较远。(4)组织特异性表达分析表明,NtSKOR1基因主要在烟草根中表达,其表达模式与拟南芥一致;钾胁迫处理后,NtSKOR1基因呈先降低后升高再降低的表达模式。(5)CRISPR/Cas9敲除NtSKOR1基因,烟草叶片钾含量显著降低,表明NtSKOR1基因是控制烟叶钾离子的关键基因之一。该研究结果为解析烟草钾离子吸收转运的分子机制提供重要依据。     

独行菜冷上调基因LaNHR2B的低温耐受性研究

新疆北部早春短命植物独行菜幼苗期能够在早春的低温条件下生长,具有良好的耐受低温胁迫的能力。前期研究获得了独行菜幼苗冷诱导上调表达基因片段,通过同源克隆获得该基因的全长cDNA序列（LaNHR2B）,运用生物信息学软件预测分析该基因编码蛋白的性质及其构象,采用荧光定量RT PCR技术分析其表达量与幼苗生长阶段、冷诱导处理以及外源ABA处理间的关系,通过转化拟南芥研究过表达该基因对植物幼苗低温耐受性的影响。结果表明：（1）LaNHR2B基因全长1 035 bp,编码344个氨基酸,蛋白质分子质量为85 791.16 kD,理论等电点为5.06,分子式为C₃₁₂₉H₅₂₂₅N₁₀₃₅O₁₃₀₇S₂₃₅;其蛋白主要由丙氨酸、苏氨酸、甘氨酸及半胱氨酸组成,具有3个跨膜结构,功能未知;在十字花科植物中保守性强,其他科的植物中未见同源基因。（2）LaNHR2B受4 ℃低温诱导显著上调表达,但随幼苗生长受低温诱导上调表达有所降低,与幼苗随发育耐受低温能力下降变化一致。（3）外源ABA可诱导LaNHR2B表达上调;过表达拟南芥幼苗低温耐受性明显增强。该研究初步证明,LaNHR2B表达量与独行菜幼苗耐受低温密切相关,可能是独行菜幼苗经过冷驯化后能够增强植株抗寒能力的功能性基因。这为进一步开发利用该基因进行油菜等作物抗寒育种提供理论依据。     

岷江百合WRKY转录因子基因的克隆与功能分析

WRKY转录因子家族在植物应对非生物和生物胁迫的防卫反应中起重要作用。岷江百合(Lilium regale Wilson)是高抗枯萎病的野生百合,该研究基于前期转录组测序分析,采用RT PCR方法从岷江百合中克隆得到WRKY转录因子基因LrWRKY4并分析其功能,以探讨岷江百合对枯萎病菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)侵染的转录调控机制,为进一步研究岷江百合WRKY基因家族的功能奠定基础。结果显示：(1)LrWRKY4开放阅读框为993 bp,编码330个氨基酸,LrWRKY4含有一个高度保守的‘WRKYGQK’七肽序列和一个C₂H₂锌指基序,属于Ⅱc类WRKY转录因子。(2)成功构建GFP LrWRKY4融合载体并通过根癌农杆菌介导转化洋葱表皮细胞,激光共聚焦显微观察发现,GFP LrWRKY4融合蛋白表达的绿色荧光特异性地分布在洋葱表皮细胞的细胞核中。(3)成功构建了过表达载体pCAMBIA2300s LrWRKY4并转化烟草,得到11个T₂代转基因烟草株系,且转LrWRKY4基因烟草与野生型烟草(WT)在表型上无明显差异;尖孢镰刀菌接种根部和叶片的实验结果显示,转LrWRKY4基因烟草对尖孢镰刀菌的抗性较WT明显增强;qRT PCR分析显示,岷江百合LrWRKY4基因在11个转基因烟草株系中均有表达,且转基因烟草中JA/SA信号途径相关基因的表达上调,并诱导了部分病程蛋白相关基因以及抗氧化相关基因的表达上调。(4)岷江百合鳞片浸染LrWRKY4 RNAi载体后的腐烂程度和病变面积均远大于RNAi空载转化的鳞片;瞬时表达LrWRKY4 RNAi载体的岷江百合鳞片中LrWRKY4基因的表达水平较对照下降了约45.7%,接种尖孢镰刀菌72 h后表达水平下降了93.8%;瞬时表达LrWRKY4 RNAi后,一些JA/SA信号途径相关基因的表达水平明显下降。研究表明,岷江百合LrWRKY4编码一个定位于植物细胞核的Ⅱc类WRKY转录因子;LrWRKY4基因能够在转基因烟草中稳定表达,且过表达LrWRKY4基因提高了烟草对尖孢镰刀菌的抗性;但瞬时表达LrWRKY4 RNAi降低了岷江百合JA/SA信号途径相关基因的表达并增强了对尖孢镰刀菌的敏感性。推测LrWRKY4基因是岷江百合抗尖孢镰刀菌防卫反应中的正调控因子,可能通过参与JA/SA介导的信号传导途径,诱导防卫相关基因的表达从而调节其对尖孢镰刀菌的抗性。     

Recent advances in the study of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus replication and pathogenesis

It has now been over twenty years since a novel herpesviral genome was identified in Kaposi's sarcoma biopsies. Since then, the cumulative research effort by molecular biologists, virologists, clinicians, and epidemiologists alike has led to the extensive characterization of this tumor virus, Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus(KSHV; also known as human herpesvirus 8(HHV-8)), and its associated diseases. Here we review the current knowledge of KSHV biology and pathogenesis, with a particular emphasis on new and exciting advances in the field of epigenetics. We also discuss the development and practicality of various cell culture and animal model systems to study KSHV replication and pathogenesis.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

The structure, reproduction and taxonomy of Vidalia and Osmundaria (Rhodophyta, Rhodomelaceae)

Comprises species occurring mostly in subtidal habitats in tropical, subtropical and warm-temperate areas of the world. An analysis of the type species, V. spiralis (Sonder) Lamouroux ex J. Agardh, a species from Australia, establishes basic characters for distinguishing species in the genus. These characters are (1) branching patterns of thalli, (2) flat blades that may be spiralled on their axis, (3) width of the blade, (4) primary or secondary derivation of sterile and fertile branchlets and (5) position of sterile and fertile branchlets on the thalli. Application of the latter two characters provides an important basic method for separation of species into three major groups. Osmundaria , a genus known only in southern Australia, was studied in relation to Vidalia , and its separation from the Vidalia assemblage is not accepted. Species of Vidalia therefore are transferred to the older genus name, Osmundaria. Two new species, Osmundaria papenfussii and Osmundaria oliveae are described from Natal. Confusion in the usage of the epithet, Vidalia fimbriala Brown ex Turner has been clarified, and Vidalia gregaria Falkenberg, described as an epiphyte on Osmundaria pro/ifera Lamouroux, is revealed to be young branches of the host, Osmundaria prolifera.     

New or rare chromosome counts in Artemisia L. (Asteraceae, Anthemideae) and related genera from Kazakhstan

Fifteen chromosome counts of six Artemisia taxa and one species of each of the genera Brachanthemum, Hippolytia, Kaschgaria, Lepidolopsis and Turaniphytum are reported from Kazakhstan. Three of them are new reports, two are not consistent with previous counts and the remainder are confirmations of very scarce (one to four) earlier records. All the populations studied have the same basic chromosome number, x = 9, with ploidy levels ranging from 2x to 6x. Some correlations between ploidy level, morphological characters and distribution are noted.