蔗茅EfMYB1基因的克隆与表达分析

为了充分利用蔗茅(Erianthus fulvus)野生资源,挖掘其优良的抗性基因,丰富转基因甘蔗育种候选基因库,该研究结合蔗茅转录组数据,以蔗茅99 1无性系为试验材料,利用RT PCR技术克隆蔗茅MYB基因,并对其进行生物信息学分析及胁迫表达分析,以解析蔗茅的耐寒机理,为转基因甘蔗育种奠定理论基础。结果表明：(1)成功克隆得到一个蔗茅MYB基因,命名为EfMYB1基因(登录号ON586646)。(2)生物信息学分析表明,EfMYB1基因全长1 000 bp,ORF为759 bp,编码251个氨基酸;编码蛋白具有一个保守的SANT结构域,无跨膜结构和信号肽,有多个磷酸化位点;二级结构与三级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主;与南荻相似性最高,遗传距离最近。(3)qRT PCR分析结果发现,EfMYB1基因在蔗茅根和叶组织中的相对表达量随低温胁迫时间的持续而逐渐显著上调,并于胁迫72 h时达到最大值,而在茎中的表达则几乎没有变化;茉莉酸甲酯胁迫下,EfMYB1基因的相对表达量呈先升高后降低的趋势,且在处理6 h时达到最高值;脱落酸胁迫下EfMYB1基因的表达水平较0 h时极显著降低。研究认为,EfMYB1基因属于低温胁迫响应基因,可能参与蔗茅低温胁迫下的应答反应。     

丝颖针茅ScTIP1;1基因的克隆及对非生物胁迫的应答

利用丝颖针茅(Stipa capillacea Keng)一条EST序列并结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆了丝颖针茅的一个液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins,TIPs)基因ScTIP1;1的全长编码区序列。该基因开放阅读框长度为753 bp,编码250个氨基酸,其蛋白质分子量为25.8 kD,理论等电点为6.16;序列比对及系统进化分析表明,ScTIP1;1和拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtTIP1;1蛋白的亲缘关系较近;亚细胞定位结果显示,该蛋白位于液泡膜上;实时荧光qRT-PCR检测表明,盐、干旱及低温胁迫可诱导ScTIP1;1基因的表达,且低温处理后基因的表达量变化最为明显。本研究结果为理解丝颖针茅的生态适应性提供了理论依据。     

割手密2C型蛋白磷酸酶ScPP2C基因的克隆与表达分析

割手密由于具有抗病、抗虫、抗逆等潜在的有利基因,历来被用于甘蔗的抗性遗传改良。在割手密中克隆编码2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C, PP2C)的基因,并分析其在干旱胁迫下的差异表达。本研究利用RT-PCR方法从割手密叶片中克隆得到PP2C基因的CDS全长序列,利用生物信息学在线软件对PP2C蛋白的理化性质、蛋白结构进行预测分析,并采用实时荧光定量的方法分析该基因在不同干旱处理下的差异表达。结果显示从割手密中克隆到一个全长951 bp编码316个氨基酸的2C型蛋白磷酸酶基因,命名为ScPP2C,GenBank登录号为MG322120。荧光定量分析表明,随着干旱胁迫时间的延长,其表达量呈先上调后下调的表达模式,说明该基因是干旱胁迫诱导型基因。本研究通过挖掘甘蔗野生种割手密中的抗旱新基因ScPP2C,为甘蔗野生种质资源开发利用、转基因抗旱甘蔗新品种的选育提供了参考依据。     

割手密醛脱氢酶ScALDH基因的克隆与表达分析

该研究从甘蔗细茎野生种(割手密Saccharum spontaneum)中克隆抗旱相关的基因Sc ALDH,并分析其在干旱处理条件下的表达情况和序列特征。利用RT-PCR技术克隆甘蔗的ALDH基因片段,并对其核苷酸和氨基酸序列进行分析。使用NCBI Blastx、ORF finder、Mega、NCBI Conserved Domain Search等程序对其分别进行不同物种氨基酸比较、开放阅读框(ORF)寻找、进化树及保守序列分析,并用Real Time-PCR分析所克隆基因在干旱胁迫前后的表达差异。结果表明:克隆出甘蔗的ALDH基因片段,总长度为1996bp,其中蛋白质编码区(CDS)全长1524bp,编码508个氨基酸;与其它物种ALDH类蛋白氨基酸序列有很高的同源性,有ALDH家族的保守序列,并含有完整的开放阅读框,系统进化树分析显示与玉米的蛋白质亲缘关系最近;Real timePCR数据表明,在干旱胁迫下,随着干旱时间的延长,该基因的表达量呈持续积累的表达模式。总体上来说,该基因对干旱胁迫显著表达。利用RT-PCR技术克隆的甘蔗ALDH基因,属于ALDH蛋白家族的一员,具有其典型的功能域,该基因在干旱胁迫过程中参与抗旱作用。该研究结果为野生种资源开发、优良抗旱亲本选择和培育抗旱性强甘蔗品种提供了参考依据。     

紫花苜蓿F-box蛋白基因MsFTL的克隆及功能分析

FTL(F-box Triple LRR protein)是F-box蛋白家族的成员,具有F-box保守结构域,在植物抵御逆境胁迫过程中起重要作用。本研究参考低温胁迫下紫花苜蓿转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsFTL基因,该基因的全长1422 bp,编码473个氨基酸。该蛋白含有1个F-box结构域及3个LRR重复。系统进化分析表明,MsFTL与蒺藜苜蓿XP_003626345.1 F-box/FBD/LRR-repeat protein亲缘关系最近。两者蛋白序列比对发现共有11个差异位点。在低温、盐、干旱以及外源ABA处理下,MsFTL基因受到诱导,表达量上调。构建植物过表达载体pCBM-MsFTL,通过农杆菌介导法转化烟草。对经过抗性筛选、PCR和Real-time PCR验证的转基因植株进行低温抗性鉴定。在-4℃低温胁迫下,野生型烟草叶片出现了明显的萎蔫失水现象,而转基因烟草萎蔫程度相对较轻。生理检测结果表明,4℃处理24 h之后,转基因烟草的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性,CAT活性高于野生型,MDA含量低于野生型。本研究表明,MsFTL基因在提高植物对低温胁迫的抗性方面具有重要的作用。     

甘蔗类异黄酮还原酶(IRL)基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR技术从甘蔗中克隆So IRL基因,用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,利用荧光定量PCR技术研究So IRL基因在甘蔗不同组织和不同胁迫条件下的表达特性。结果表明,克隆获得甘蔗So IRL,Gen Bank登录号为KF808324。该c DNA全长1 169 bp,含有1个927 bp的完整开放阅读框(ORF),编码309个氨基酸。系统进化树分析显示,甘蔗So IRL与玉米的IRL蛋白亲缘关系较近。q RT-PCR分析表明So IRL在甘蔗根、茎、叶中均有表达;在RSD病菌及低温(4℃)、聚乙二醇(PEG)、Na Cl和脱落酸(ABA)4种非生物胁迫下均被诱导表达,但表达模式不同。说明该基因可能参与甘蔗应答RSD过程,并可能在非生物胁迫中也发挥了作用。     

香蕉胁迫相关蛋白基因的克隆及其表达分析

通过随机克隆测序的方法从香蕉根系cDNA文库中获得胁迫相关蛋白基因,命名为MaSAP1(GenBank登录号为AGH14257.1)。扩增获得的cDNA序列与质粒OZ092的目的片段序列一致,表明MaSAP1是香蕉SAP基因编码框全长cDNA,包含一个510bp的最大开放阅读框,编码一个长169个氨基酸的蛋白质。蛋白质序列同源比对发现其含有完整的A20和AN1基序结构。系统进化树比对分析表明,MaSAP1与水稻和獐茅的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,MaSAP1基因在香蕉根和果实中的表达量较高,在茎中的表达量最低。实时荧光定量PCR分析表明MaSAP1响应激素的处理,同时也响应干旱、低温、高盐和枯萎病菌的侵染等胁迫。可见,MaSAP1基因在植物生长发育和植物响应逆境中具有重要作用。     

高油酸花生发芽期低温胁迫转录组及差异表达基因分析

高油酸花生(ArachishypogaeaL.)油具有优异的营养成分和热氧化稳定性,有利于人体健康和工业生产。但是高油酸花生在发芽期间对温度比较敏感,限制了其在低温地区的引种。为了进一步了解高油酸花生在发芽期响应低温胁迫的分子机制,本研究选用田间试验中耐寒表现不同的4种高油酸花生品种,分析其在发芽期低温胁迫下的全基因组水平调控。通过转录组高通量测序共获得139429条Unigene,其中两组耐寒与不耐寒高油酸花生品种在低温胁迫下共产生差异表达基因(differentially expressed gene, DEG) 3520个,且耐寒花生中上调表达的DEG数目大于下调表达的数目。GO分析表明,耐寒高油酸花生中有关细胞膜代谢与完整性以及细胞外周蛋白差异表达基因的数量较多;KEGG通路分析表明,植物病原相互作用和植物激素信号转导通路在抗寒中起着重要作用。进一步筛选出4个低温诱导蛋白基因——时钟调控蛋白基因(TIC)、AGO4蛋白基因(AGO4)、组蛋白–赖氨酸N甲基类转移酶ATX3基因(ATX3)、FERONIA类受体蛋白激酶基因(FER)和3个转录因子基因——bHLH、3R-1MYB和EREB,采用qRT-PCR检测这些基因在低温胁迫下的表达量。结果显示,在低温处理3h后TIC、ATX3和AGO4以及转录因子基因bHLH、MYB和EREB的表达量明显升高,FER在胁迫12h后也有明显升高,表明这些基因在花生萌发期响应低温胁迫。本研究为深入了解高油酸花生发芽期低温胁迫转录调控机制和筛选花生抗寒基因提供了数据资源。     

甘蔗金属硫蛋白基因(ScMT2-1-4)的克隆及表达分析

从甘蔗热带种Badila(Saccharum officinarum L.)中克隆获得1个2型金属硫蛋白基因的c DNA序列,命名为Sc MT2-1-4(Gen Bank登录号:KJ504375)。生物信息学分析显示,Sc MT2-1-4基因c DNA长459 bp,开放读码框为243 bp,编码80个氨基酸,富含14个半胱氨酸残基。推导的Sc MT2-1-4蛋白为亲水性蛋白,分子量为7.82 k D,等电点为5.59,该蛋白的二级结构由无规则卷曲和延伸链构成。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sc MT2-1-4基因是重金属胁迫的快速响应基因,其对Cu2+、Zn2+和Cd2+胁迫的应答模式提示了:甘蔗不同组织中Sc MT2-1-4对Cu2+胁迫应答的分功不同;Sc MT2-1-4对甘蔗抵御Zn2+胁迫起积极的作用;但该基因不直接参与甘蔗对Cd2+的螯合和解毒的过程。研究结果有助于进一步深入探究MT2基因在甘蔗应答重金属胁迫过程中的作用,为阐明甘蔗富集和耐受重金属的分子机制研究奠定基础。     

葡萄COR27基因的克隆与抗寒功能研究

冬季低温是制约我国葡萄和葡萄酒产业发展的主要因素之一,揭示葡萄在冷胁迫下的信号转导通路、挖掘抗寒相关基因并解析其功能,对高耐寒品种的培育具有重要的理论和应用价值。本研究在欧亚种‘玫瑰香’葡萄(Vitis vinifera L.‘Muscat Hamburg’)冷胁迫相关转录组分析的基础上,鉴定了一个抗寒候选基因,通过同源性分析将其命名为VvCOR27。VvCOR27基因的cDNA序列(1082 bp)中,其开放阅读框(ORF)为909 bp,编码302个氨基酸。同源性分析显示,13个物种的COR27蛋白均具有3个特有的保守结构域。定量RT-PCR分析表明,VvCOR27在4℃低温处理24 h后大量表达。基于基因组序列的启动子基序分析表明,VvCOR27启动子区均只含有1个EE、EEL、G-box、ABREL元件,其数量少于AtCOR27,这可能是VvCOR27响应冷胁迫较AtCOR27滞后的原因。对3个超表达VvCOR27转基因拟南芥株系的抗寒性鉴定表明,VvCOR27参与了植株对冷胁迫的应答并作为正调控因子增强了植株对冷胁迫的耐受能力。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.