龙眼成花逆转花芽α-tublin基因的克隆与原核表达

运用蛋白质组学方法比较龙眼(Dimocarpus longan Lour.)正常成花和成花逆转花芽的差异蛋白质组,并应用RACE方法克隆其中上调表达的α-微管蛋白基因α-tubulin,获得一段长度为1641 bp的cDNA,其中包括1个1350 bp的开放阅读框[GenBank登录号: FJ479617(GI：218202929)]。将α-tubulin全长cDNA在大肠杆菌中表达,获得1个约49.6 kD的外源蛋白,经Western blotting验证为α-微管蛋白。RT-PCR和Western blotting分别检测了α-tubulin在转录和翻译水平上的表达, 结果表明,α-微管蛋白在成花逆转的龙眼花芽中上调表达,可能是逆转花芽形态差异表现的原因之一。     

百脉根花青素合酶基因(LcANS)的克隆及表达分析

花青素合成酶是牧草百脉根中原花青素合成途径的关键酶。在分析百脉根转录组基础上,采用RT-PCR从百脉根中首次克隆到花青素合成酶基因的全长编码c DNA序列,命名为Lc ANS。Lc ANS全长c DNA为1 098 bp,包含一个1 068 bp的开放读码框,编码355个氨基酸。生物信息学分析显示Lc ANS编码蛋白具有植物ANS典型的2OG-FeⅡ_Oxy氧化酶结构域,与豆科的红豆草、苜蓿、大豆等植物中同源ANS具有较高的序列一致性。Lc ANS蛋白定位于细胞质中,没有信号肽和跨膜结构域。实时荧光定量PCR结果表明,Lc ANS基因在百脉根不同组织器官中差异表达,在果荚和花中表达量最高,同时又可以响应ABA和低温的诱导。     

心里美萝卜花青素合成酶基因RsANS克隆及花青素生物合成相关基因表达分析

花青素合成酶(ANS,anthocyanidin synthase)是植物花青素合成的关键酶,催化无色花色素转变成有色花色素。本研究从心里美萝卜HX12Q-49中克隆获得了花青素合成酶基因Rs ANS(Gen Bank登录号:KR262954)。该基因全长1137 bp,包含2个外显子和1个内含子;开放阅读框1071 bp,编码356个氨基酸。同源性分析显示Rs ANS蛋白与大白菜、甘蓝和芥菜ANS蛋白同源性较高。qRT-PCR表明Rs ANS在心里美萝卜5个不同发育时期均有表达,且在破肚期表达量最高。通过对花青素合成途径其他8个结构基因和3个调控基因表达进行分析,结果显示心里美萝卜中b HLH转录因子在不同发育时期的表达模式与Rs ANS、CHI、DFR和UFGT基本一致,即在破肚期的表达量最高;WD40转录因子的表达与CHS类似,其表达量在芽期、破肚期、膨大前期和膨大盛期逐渐上升,随后在成熟期下降。     

龙眼的成花逆转与“冲梢”调控

龙眼的成花逆转以部分开花和／或花序逆转两种类型出现,其逆转是以“冲梢”形成而发生的,“冲梢”导致龙眼“大小年”结果。文章就60年代以来龙其是近10来年龙眼花芽分化和成花逆转,与成花逆转有关的因素,以及成花转调控等方面的研究进展作介绍。     

鸡爪槭叶片花青素合成酶基因ApANS的克隆与表达分析

花青素合成酶(anthocyanin synthetase,ANS)是花色苷合成途径末端的一个关键酶,催化无色花色素到有色花色素的转变。该研究利用RACE技术从鸡爪槭‘出猩猩’深红色叶片中克隆获得一个ANS基因,命名为ApANS。该cDNA序列全长1 371 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 083 bp,编码360个氨基酸,该基因编码的蛋白质具有典型的2OG-Fe II-Oxy保守功能域,保守结构域中含有α-酮戊二酸及Fe~(2+)结合位点,属于α-酮戊二酸双加氧酶家族;序列比对和系统进化分析表明,鸡爪槭ApANS蛋白质与同为无患子目的龙眼ANS蛋白质同源性为90%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果显示,ApANS基因在红色叶片中表达量较高,略带红色的黄色、绿色叶片中微量表达,绿色叶片中不表达;在叶片芽叶期、展叶期及呈色期具有很高的表达量,而后随着叶色的转绿,表达量急剧下降。这说明,ApANS在鸡爪槭叶片花色苷代谢及色泽形成过程中具有重要作用。     

几种调控措施对龙眼顶芽激素及成花坐果的影响

以当地主栽龙眼品种‘泸丰一号’为材料,在龙眼花芽形态分化期开始前,采取树冠喷施不同比例的生理调节剂、骨干枝环割、断根等调控措施,定期测定花芽分化期顶芽内源激素,在花芽分化完成后统计成花坐果率,研究调控措施对龙眼顶芽激素含量动态变化和成花坐果率的影响。结果表明:几种措施处理都不同程度地提高了龙眼的成花坐果率,适当浓度(150 mg·L-1及100 mg·L-1)乙烯调节剂组合调控措施可以显著提高树体的雌花数、雌花率及坐果率,其中雌花率分别比对照提高了32.57%和38.22%;各处理的冲梢率显著低于对照,其中处理B(100 mg·L-1乙烯利调节剂组合)的冲梢率(18.58%)最低,比对照低34.18%,且芽轴增长率与冲梢率呈显著正相关,其中以150.00 mg·L-1多效唑+100.00 mg·L-1乙烯利+1.0 mg·L-1细胞分裂素配制好的药液均匀喷洒在树冠上的处理效果最优。几种措施对于龙眼顶芽中的激素及激素的平衡的影响表现为GA3含量和ABA含量在花序主轴分化期较高,在多级侧花序快速分化期则处于较低水平,整个形态分化期ZT始终保持较低水平,则利于防止龙眼成花逆转,从而促进龙眼花芽分化;IAA含量受各处理影响变化较为复杂,并未呈现出较强的规律性;从激素比例方面看,龙眼顶芽在花序主轴分化前期IAA/GA3比值较低,末期ZT/GA3比值较高则有利于成花,在整个形态分化期ZT/ABA及GA3/ABA都处在较低的水平,可有效抑制成花逆转。研究结果可为龙眼的成花机理以及四川泸州地区龙眼的优质丰产栽培提供理论依据。     

龙眼体胚CDC48基因的克隆、原核表达及其在体胚发生过程中的表达分析

为探讨龙眼(Dimocarpus longan)体胚CDC48基因的表达方式,采用RT-PCR和RACE方法,从龙眼胚性愈伤组织中克隆得到1条长度为2620 bp、含有完整开放阅读框的DlCDC48基因cDNA序列(GenBank登录号:EU606206)和长度为2418 bp的DNA序列(GenBank登录号:FJ590953)。DlCDC48编码1个含有805个氨基酸的蛋白质。DlCDC48基因不含内含子。生物信息学分析表明:DlCDC48蛋白为不具跨膜结构域的亲水性胞质蛋白,不具有信号肽,定位在细胞核;与其他植物的CDC48有较高的同源性。将DlCDC48基因构建成原核表达载体,经IPTG诱导表达了1个分子量约为89 kD的蛋白。利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术,DlCDC48在龙眼体胚发育过程中的各个阶段均有表达,其中球形胚时的表达量最低,胚性紧实球形结构阶段的表达量最高。这为进一步研究CDC48基因在植物体胚发生中的作用奠定基础。     

龙眼DlPPO1基因的克隆及其表达调控分析

该研究根据同源克隆技术,利用RT-PCR和RACE技术,以‘四季蜜’龙眼叶片cDNA为模板,获得龙眼多酚氧化酶基因(polyphenol oxidase,PPO)的3个转录本DlPPO1-a、DlPPO1-b和DlPPO1-c的cDNA全长序列(KM387405、KM516087和KM516088)和1条DNA序列DlPPO1(KU837229)。DlPPO1-a、DlPPO1-b和DlPPO1-c的全长分别为1 969、1 960和1 920bp,包含相同的完整开放阅读框1 800bp并编码599个氨基酸;该基因与荔枝、橄榄和枣等物种的PPO基因同源性较高。生物信息学分析表明,DlPPO1保守结构域具有多酚氧化酶的典型结构域特征。利用实时荧光定量PCR技术检测DlPPO1表达结果表明,在龙眼体胚发生过程中,DlPPO1从心形胚时期开始上调表达至子叶胚时期达到最高,推测其在龙眼体胚发生中后期可能发挥重要作用;DlPPO1在龙眼叶片中表达量最高,其次是花芽,而在其他组织部位表达量较低。激素和非生物胁迫处理下的表达分析表明,水杨酸(SA)、低浓度茉莉酸甲酯(MeJA)、NaCl、甘露醇及PEG可诱导DlPPO1基因上调表达,这些表达模式暗示其可能参与多种非生物胁迫应答过程。     

毛白杨花青素合酶基因的克隆与特性分析

花青素合酶(anthocyanidin synthase,ANS)是植物中花青素合成代谢途径的关键酶之一,它可以催化无色花青素转化为有色花青素这一关键步骤。为了研究毛白杨花青素合酶基因功能并最终利用其进行叶色基因工程改良,在分析已有毛白杨转录组数据的基础上,设计了两对PCR引物,以毛白杨叶片基因组DNA为模板,采用PCR技术分离克隆了毛白杨ANS基因两个成员,命名为Pt ANS1、Pt ANS2。测序结果表明,基因序列全长分别为1 694 bp、1 820 bp,CDS长度均为1 083 bp,编码360个氨基酸,两者氨基酸序列一致性为88.3%,相似性达到91.9%。结构分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2均包含2个外显子和1个内含子,基因结构高度相似,二者氨基酸序列中均包含有1个2OGFe II_Oxy保守域,但分别定位于1号和3号染色体上。氨基酸序列同源性分析和进化分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2与可可、荔枝、葡萄和拟南芥的距离较近,具有较高的同源性。进一步的转录组数据分析显示,Pt ANS1和Pt ANS2在不同组织器官中的表达趋势十分相似,但两者的表达量存在明显差异,在各组织器官中Pt ANS2与Pt ANS1相对表达量比值为5~506,推测Pt ANS2基因可能在杨树色素合成及其他生理生化功能方面发挥着更重要的作用。这一重要发现将为进一步深入探究杨树花青素合酶基因的功能奠定良好的基础。     

龙眼体胚发生过程生长素响应因子DlARF5a的克隆及表达分析

以龙眼松散型胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR和RACE技术克隆获得生长素响应因子ARF5acDNA全长序列,利用实时荧光定量法检测其在龙眼体胚不同发育时期的转录水平,并将其与绿色荧光蛋白(GFP)构建成亚细胞定位载体侵染洋葱表皮细胞。结果表明:龙眼ARF5a(命名为DlARF5a,GenBank登录号为KF739401)的cDNA序列全长为3 322bp,其中开放阅读框为2 829bp,212bp 5′非编码区,258bp 3′非编码区,编码942个氨基酸。生物信息学预测显示,DlARF5a编码蛋白具有B3、Auxin-resp和AUX-IAA保守区与结构功能域,中间区域富含谷甘氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有促进转录活性功能的水溶性蛋白。系统进化树分析表明,该基因编码的氨基酸序列与大豆的亲缘关系最近。qRT-PCR检测显示,DlARF5a在龙眼球形胚和鱼雷形胚时期表达显著增强,而在6个发育阶段中子叶形胚的表达量最低,推测DlARF5a参与龙眼体胚中鱼雷胚时期的形态建成。共聚焦显微镜观察结果显示,未添加外源生长素IAA的DlARF5a蛋白定位于细胞质中,而经外源生长素处理的DlARF5a蛋白在细胞膜、细胞质和细胞核中均有表达,推测龙眼生长素响应蛋白DlARF5a能够响应外源生长素IAA而改变其在细胞中的空间位置。     

棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

Floral bud reversion in Impatiens balsamina under non-inductive photoperiods

Summary All floral buds of Impatiens balsamina plants exposed to 4 short-day (SD) cycles and then returned to long days reverted to vegetative growth. The same happened with the upper buds of plants receiving a larger number of SDs, even as many as 90 cycles. The reversal proceeded in a basipetal order. The number of floral buds and flowers increased, and their reversion to vegetative growth was delayed with increasing numbers of SD cycles. Depending upon the stage attained by the floral bud before the transfer of the plant to noninductive photoperiods one or more inner whorls of the flower were replaced by a vegetative apex. The tip of the placenta was able to resume vegetative growth even after the formation of fertile anthers and an ovary with abortive ovules, showing that the potentiality for reversion is maintained till quite late stages in floral bud development. Continuous exposure to SD cycles is required not only for the continued production of floral buds, but also for their development to mature flowers, indicating that the floral stimulus in this plant is not self-perpetuating.     

Effect of decapitation, phosfon D and cycocel on the flowering of Impatiens balsamina exposed to varying numbers of short days

Impatiens balsamina L., a qualitative short day plant, requiresmore short days for the development of floral buds into flowersthan for their initiation. Phosfon D and cycocel reduce thenumber of short days required for flowering, increase the numberof floral buds and flowers and delay their reversion to vegetativegrowth when transferred to noninductive conditions. The effectof decapitation of the main shoot subsequent to the emergenceof floral buds resembles that of retardants indicating thatthe effect of the latter in flower promotion in this plant maybe by virtue of their effect on cessation of apical dominanceas a consequence of which reserve food materials may be channeledto axillary floral buds enabling them to develop into flowers. (Received January 9, 1969; )     

甘蓝型油菜小核糖核蛋白BnSmD1编码区全长cDNA 的克隆与表达分析

通过筛选野生型油菜(Pet33-10)与无花瓣油菜(Apet33-10)反向消减文库(SSH)和运用RACE-PCR技术, 获得了甘蓝型油菜小核糖核蛋白BnSmD1的全长编码区 cDNA (GenBank登陆号DQ298446)。该基因长484 bp, 含有一个长354 bp的阅读框。BnSmD1在N端拥有两个高度保守的结构域(Sm-1和Sm-2), 羧基端则含有一个RG重复序列。Northern blot表达结果显示: BnSmD1在甘蓝型油菜的各个组织均有表达, 但是它在早期花蕾中的表达明显高于同期的叶和茎。通过对BnSmD1在Apet33-10无花瓣品系与野生型有花瓣品系Pet33-10中各组织的表达差异进行比较, 发现该基因在Apet33-10的早期花蕾中表达明显下降。因此, BnSmD1可能对植物的早期花发育起到了重要的作用, 并很有可能影响花瓣的形成。     

金柑花蕾酵母双杂交cDNA文库构建及评价

为了探索金柑花发育的分子机制并研究与金柑花发育相关重要基因编码的蛋白质之间的相互作用,本研究以融安金柑不同生长时期的花蕾为材料,采用SMART技术构建了cDNA文库,对该文库进行了鉴定评价。经检测,所构建的cDNA文库滴度为2.83×10^8cfu/mL,文库库容为1.42×10^10cfu,重组率为97.91%,插入的双链cDNA片段长度主要分布在250~2 000 bp之间。结果表明,该文库达到了建库标准,理论上涵盖了全部与融安金柑花蕾发育相关的基因,为后续利用酵母双杂交技术筛选互作蛋白提供了物质基础。     

Photoperiodic studies on growth and development of Impatiens balsamina L.

Summary In the short-day plant Impatiens balsamina it was found that, while floral buds are initiated with 3 short-day (SD) cycles, at least 8 such cycles are required for flowering. The numbers of floral buds and open flowers bear a linear relationship with the number of SD cycles. The induced floral buds revert to vegetative growth unless the plants receive the minimum number of SD cycles needed for flowering, this reversion occurring in a basipetal direction. The rate of extension growth of the stem increases with increasing numbers of SD cycles. The high rate is maintained longer in plants receiving 32 or more SD cycles, but the subsequent fall is also steeper in these plants than in plants receiving less inductive cycles. Senescence also occurs in these plants and appears to be related to the magnitude of reproductive development and the high rate of extension growth.     

荷花花蕾cDNA文库构建及质量评价

为理解荷花Nelumbo nucifera花器官转录组表达情况,分别选取不同花型的代表品种‘洪湖红莲’Nelumbo nucifera ‘Honghu Honglian’(单瓣)、‘唐招提寺莲’N. nucifera ‘Tangzhaotisi Lian’(重瓣)和‘千瓣莲’N. nucifera ‘Qianban Lian’(千瓣及全重瓣)的花蕾为材料分离mRNA,利用SMART技术合成双链cDNA,经限制性内切酶SfiI酶切后回收去掉接头和500 bp以下片段的cDNA。将cDNA与pUC19载体连接,构建荷花花蕾cDNA文库。经检测,该文库容量为1.12 × 106 pfu·mL-1,插入片段大小集中在500～2000 bp,重组率为95%。该文库的成功构建为荷花花蕾期转录组数据的开发及其花器官发育相关基因的功能研究奠定了分子基础。