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。     

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。     

龙眼体胚发生过程中DCL基因的分子特性及表达分析

从龙眼转录组unigene序列筛选获得龙眼DCL基因(命名为DlDCL)全长序列,并结合生物信息学及实时荧光定量等方法,对龙眼DCL基因进行研究,以明确DlDCLs在龙眼体胚、不同生长组织部位中的表达规律及其对激素和光质应答反应,为进一步研究龙眼体胚过程中DlDCLs基因的调控研究奠定基础。结果表明:(1)龙眼转录组数据存在DlDCL1、DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4四个DCL家族成员,且基于Unigene的FPKM值发现不同基因在体胚发生阶段具有差异表达。(2)生物信息学分析发现,DlDCLs成员间基本理化性质较为类似,均为亲水性不稳定蛋白、不含信号肽、可进行跨膜运动,但也存在一定差异,如DlDCL2为碱性蛋白,而其他3个成员为酸性蛋白;亚细胞定位预测显示,DlDCLs均定位于细胞核中,但DlDCL2也存在定位于叶绿体中;对DCL蛋白结构域预测显示,DCL是高度保守的蛋白。(3)系统进化树分析显示,不同物种的DCL分为4个分支,同源的DCL蛋白都聚为一类,且DlDCLs与柑橘DCL亲缘关系更为接近。(4)实时荧光定量PCR分析表明,DlDCLs在龙眼非胚性愈伤组织和体胚发生过程中的表达模式差异较大,但DlDCLs在愈伤组织阶段均有较高的表达量,推测DlDCLs在体胚发生过程可能具有功能的独立和协作。DlDCL1和DlDCL2在叶片、花器官等组织部位中的相对表达量较高,暗示DlDCL1和DlDCL2可能参与到光合作用和花器官的发育;DlDCLs还受2,4-D、MeJA、SA激素和光质诱导,表明DlDCLs可能参与激素和光质调控。     

火鹤AaSERK基因克隆及其在体细胞胚胎发生中的表达分析

为了探讨体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶(SERK)基因在火鹤体细胞胚胎发生中的作用,以火鹤胚性愈伤组织为材料,利用RT-PCR结合RACE技术,克隆了火鹤体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因(AaSERK),通过实时荧光定量PCR(Real time-PCR)技术分析了AaSERK的相对表达量。结果显示:(1)该基因全长为1 949bp,包含1 866bp开放阅读框,编码蛋白由622个氨基酸组成。(2)预测该基因具有SERK家族典型的结构域:1个信号肽、1个亮氨酸拉链结构域、5个富亮氨酸重复序列结构域、1个SPP基序、1个跨膜结构域、含11个亚区的激酶结构域、1个C端结构域。DNAMAN分析显示,该基因编码的氨基酸序列与其它植物的一致性达到65%~89%。(3)在离体诱导体细胞胚胎发生的各阶段中,AaSERK基因在诱导阶段及发育培养阶段微弱表达或者几乎不表达,在继代培养第30天的胚性愈伤组织中表达量最高。推测该基因可以作为火鹤体细胞胚胎发生的一个标记基因。     

龙眼DCL家族基因的启动子分析及时空表达

为了解龙眼DCL基因的功能,该试验对龙眼基因组数据提取的DlDCL1、DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4基因序列进行启动子顺式作用元件及其受miRNA调控的分析;并以龙眼胚性愈伤组织为材料,研究了DlDCLs不同基因成员在非生物胁迫和外源激素处理下的表达情况。结果显示:(1)龙眼DCL基因启动子中除了TATA和CAAT外,还具有大量的光反应元件、激素应答元件、胁迫响应元件、组织特异性调控元件及植物生长发育相关的顺式调控元件,提示龙眼DCL基因启动子转录活性可能受到光、激素信号及逆境胁迫因素的诱导。(2)对调控龙眼DCL基因的miRNA进行筛选,结果显示DlDCL1受miR162和miR1024调控,DlDCL4受miR390和miR396调控。(3)实时荧光定量PCR显示,在一定浓度范围内,外源激素GA3、ABA和ETH均能下调DlDCLs基因的表达,而高浓度ETH处理则显著上调DlDCLs的表达。(4)高浓度蔗糖(6%)处理时DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4显著上调表达,而低浓度(0.1%)处理时DlDCL1显著上调表达;不同温度处理下,DlDCL1在34℃时显著上升,DlDCL3随着温度的提高相对表达量逐渐减低;而DlDCL2和DlDCL4表达量差异不明显;NaCl胁迫处理下,DlDCLs在1h处理时表达量下调,但在其他不同时间点则上调表达。研究表明,龙眼DCL基因在外源激素及非生物胁迫处理下,并非是简单的一对一响应,而是存在较为复杂的响应机制。     

龙眼胚性愈伤组织DlGRAS4与DlGRAS54基因的克隆及表达分析

以龙眼松散型胚性愈伤组织为实验材料,采用RT-PCR结合RACE法,克隆了植物特异转录调控因子DlGRAS4和DlGRAS54的cDNA全长序列和DNA序列,并进行生物信息学以及表达分析。结果表明:DlGRAS4全长1 668bp,开放阅读框(ORF)1 296bp,编码431个氨基酸(GenBank登录号:KC127683);DlGRAS54全长2 113bp,ORF 1 659bp,编码552个氨基酸(GenBank登录号:KC127684);DlGRAS54的DNA序列在5′-UTR含有1个1 533bp的内含子。生物信息学分析表明:DlGRAS4和GRAS54是不稳定亲水蛋白,不含信号肽,具有跨膜结构和GRAS家族的保守结构域,亚细胞定位于细胞膜中;与毛果杨、葡萄、蓖麻和可可等具有较高的同源性。系统进化树分析显示,DlGRAS54与拟南芥AtPAT1、葡萄VvPAT1、毛果杨PtPAT1、大豆GmPAT1处于同一分枝;DlGRAS4与拟南芥AtSCL23、玉米ZmSCL23处于同一分枝。推测DlGRAS4和DlGRAS54是GRAS基因家族的成员。qPCR结果表明,DlGRAS4在整个发育阶段转录水平呈\"W\"型变化趋势,在球形胚和子叶形胚阶段的表达量达最大值;DlGRAS54在整个发育阶段的转录水平呈\"M\"型变化趋势,在球形胚和鱼雷形胚阶段表达量达最大值,表明DlGRAS4和DlGRAS54主要在发育的中晚期起作用。外源赤霉素处理后DlGRAS4和DlGRAS54的表达量明显上调,说明DlGRAS4和DlGRAS54对赤霉素处理能做出积极的反应。     

铁皮石斛体细胞胚胎发生类受体激酶基因DoSERK的克隆和表达分析

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)中的体细胞胚胎发生类受体激酶基因DoSERK 的功能,在转录组测序数据的基础上克隆了DoSERK 的全长cDNA。结果表明,DoSERK 与其他植物的SERK 高度同源,编码633 个氨基酸。生物信息学分析表明,DoSERK蛋白为亲水蛋白并定位于质膜,具有1 个信号肽、1 个富脯氨酸区域、1 个跨膜区、5 个富亮氨酸重复序列以及1 个保守的蛋白激酶活性结构域,属于SERK 蛋白家族成员。系统进化树分析表明,DoSERK 与同为兰科植物的文心兰(Cyrtochilum loxense)以及卡特兰(Cattleya maxima)的SERK 亲缘关系最近。组织表达分析表明,DoSERK 在铁皮石斛中广泛表达,以幼嫩小苗根部的表达量最高。这些说明DoSERK 除了可能参与铁皮石斛体胚发生过程以外,还参与其他生长发育过程。     

龙眼体胚发生过程中DlAGO4基因的克隆及表达分析

该研究基于龙眼基因组数据库,采用RT-PCR技术,以‘红核子’品种龙眼松散型胚性愈伤组织cDNA为模板,进行龙眼胚性愈伤组织DlAGO4基因的克隆和生物信息学分析,并采用实时荧光定量技术分析其在龙眼体细胞胚胎发生不同阶段、不同组织部位、激素和非生物胁迫处理以及5-氮胞苷(5-azac)处理的表达模式。结果表明:(1)DlAGO4基因cDNA全长为3 425 bp,包含开放阅读框长度为2 781 bp,编码926个氨基酸。(2)生物信息学分析表明,DlAGO4蛋白为碱性亲水非分泌蛋白,含有AGO经典的保守结构域PAZ和Piwi,与克莱门柚CcAGO4的同源性最近,含有85个磷酸化位点和2个糖基化位点;亚细胞定位预测其最可能定位于细胞核;MicroRNA预测显示,DlAGO4基因受到4个miRNA靶向调控。(3)qRT-PCR结果表明,DlAGO4在龙眼球形胚阶段和种子中相对表达量最高;激动素、水杨酸、NaCl、甘露醇、PEG-4000和ABA处理均能促进DlAGO4基因的表达,而2,4-D和MeJA处理抑制其表达;不同浓度的5-azac处理1 d和3 d抑制DlAGO4的表达,但从处理第6天开始该基因呈上调表达,并于处理第12天相对表达量最高。研究认为,DlAGO4基因可能参与龙眼球形胚和种子的转录调控,且可能参与KT、SA的激素信号转导途径和NaCl、甘露醇、PEG-4000、ABA的逆境胁迫响应途径以及DNA甲基化调控机制。     

龙眼ERF家族成员鉴定及其在体胚发生早期的表达

为了解龙眼ERF家族的基本性质以及在体胚发生早期的表达规律,该研究对龙眼基因组鉴定出108个ERF家族成员进行基本理化性质分析与进化树构建,并结合龙眼转录组及miRNA、lncRNA数据库对DlERF家族成员与lncRNA、miRNA之间的关系预测与表达模式分析。结果显示：(1)理化性质及进化树分析表明,AP2/ERF结构域在龙眼中相对最为保守,DlERF对龙眼的抗胁迫能力以及对病菌的防御能力可能起着重要作用。(2)RNA Seq中的表达量分析可知,95个ERF基因在转录组中检测到表达,在愈伤组织(EC)、不完全胚性紧实结构(ICpEC)与球形胚(GE)阶段中分别存在31、11与53个ERF基因高表达。(3)qRT PCR结果显示,在龙眼体胚发生早期显著表达5个ERF基因中,Dlo_008317.1ERF15 2、Dlo_022310.1ERF1 1与Dlo_009939.1ERF98在GE阶段表达量显著高于EC与ICpEC阶段,Dlo_009070.1ERF106 3与Dlo_022634.1ERF22 1则分别在EC与ICpEC阶段高表达。(4)DlERF家族成员与相关lncRNA、miRNA表达量分析显示,LTCONS_00013739对靶基因Dlo_008317.1ERF15 2为正调控关系;Dlo_miR413与Dlo_miR1510a共同靶向Dlo_009070.1ERF106 3,从EC到GE阶段均表现出显著负调控关系,而Dlo_miR413与Dlo_008317.1ERF15 2的表达量表现出正相关,推测相比于Dlo_008317.1ERF15 2,Dlo_miR413更倾向于调控Dlo_009070.1ERF106 3;调控Dlo_009939.1ERF98相关的Dlo_miR408与Dlo_miR774b,从表达趋势来看,Dlo_miR774b在龙眼体胚发生早期过程能够负调控Dlo_009939.1ERF98;Dlo_miR399c与Dlo_022310.1ERF1 1在EC到GE阶段可能存在负调控关系。(5)不同梯度浓度的乙烯处理使得DlERF基因表达显著下调。这些发现提供了有关龙眼体胚发生早期DlERF的重要见解,从而为将来对龙眼体胚发生早期过程中DlERF的功能分析奠定了基础。     

葡萄风信子MaANS基因及启动子的克隆与分析

该研究根据转录组测序结果,在葡萄风信子(Muscari armeniacum) ‘亚美尼亚’中克隆到花青素合酶(ANS)基因的cDNA与DNA序列,该基因命名为MaANS。采用荧光实时定量分析MaANS时空表达模型,同时利用染色体步移法克隆到MaANS上游1 044 bp的一段序列。信息学分析表明：MaANS开放阅读框为1 065 bp,编码355个氨基酸;DNA与cDNA的一致性为89.62%,DNA序列在ATG下游515~594 bp之间插入1个79 bp内含子;启动子序列在-70 bp位置有1个TATA-box,有多个光响应元件及MYB结合位点等。荧光实时定量分析表明,MaANS基因在花中优势表达,并且在完全着色期表达量最高。该研究结果为深入研究MaANS基因功能、分析葡萄风信子着色机理奠定了基础。     

Somatic embryogenesis of Panax ginseng in liquid cultures: a role for polyamines and their metabolic pathways

A callus with embryogenic capacity was generated fromroot sections of Panax ginseng and used as aninoculum source for embryogenic liquid cultures in athree-step process: – a suspension culture of cellaggregates in the presence of an auxin/cytokininmixture, – an induction medium containing auxin only(for 5 to 30 days), – a regeneration medium containingcytokinin only (for one month). Up to 25 embryos wererecovered per 2.5 g of aggregates in these conditions.Incorporation of polyamines or their precursorsarginine and ornithine into either the induction orregeneration media increased the number of embryosproduced by up to 4 times. Inhibitors of bothbiosynthesis and biodegradation of polyamines reducedthe number of embryos. These results support earlierfindings of the role of polyamines in the process ofsomatic embryogenesis. The success of these liquidcultures opens up the possibility of producing somaticembryos of Panax ginseng in bioreactors.     

猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌多重实时荧光PCR方法的建立

【背景】猪链球菌(Streptococcus suis,SS)和猪多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida,Pm)都是能引起宿主致病的人畜共患病原菌,常出现混合感染,临床诊断上易与猪瘟、猪丹毒等混淆。【目的】快速、有效鉴别猪链球菌病和猪多杀性巴氏杆菌病,建立一种能同时检测2种病原的多重实时荧光定量PCR检测方法。【方法】基于猪链球菌的gdh基因和猪多杀性巴氏杆菌的plpE基因,设计2对特异引物及TaqMan探针,以细菌16S rRNA基因设计通用引物及探针,通过对反应条件优化,建立了一种能同时检测猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌的多重实时荧光定量PCR检测方法。【结果】该方法能够特异性地检测猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌,与细菌分离后的测序结果验证完全一致。此方法对重组质粒标准品的最低检出浓度分别为4.53×10²copies/μL和3.97×10²copies/μL。重复性试验结果显示,该方法的组内和组间变异系数均小于3%。【结论】本实验所建立的方法准确、简便、可靠,能够用于2种病原菌的同时检测,为猪链球菌病和猪多杀性巴氏杆菌病的防治提供了有效的检测工具,具有重要的流行病学意义和临床应用价值。     

Expression of capsule-associated genes of Cryptococcus neoformans

Cryptococcus neoformans produces an extracellular polysaccharide capsule that is related to its virulence. The production of capsular components was reported to be accelerated when cultured on media with lower amount of glucose. In this study, relationship between capsule synthesis and expression of capsule-associated genes (CAP genes) was investigated by quantitative real-time PCR analysis. Normally encapsulated strains and a stable acapsular strain were cultured in 1% polypepton medium with 0.1% or 15% glucose. The results of assessment of the capsule size showed that the capsule of yeast cells cultured in the medium with low amount of glucose was thicker than that with high amount of glucose. The CAP gene expressions of normally encapsulated strains were higher in the medium with 0.1% glucose than in the medium with 15% glucose. Furthermore, CAP10, CAP59 and CAP60 genes were expressed very low in a stable acapsular strain, and CAP64 gene was not expressed. Results of assessment of capsule size and CAP gene expressions by quantitative real-time PCR analysis indicated that CAP gene expressions might be related to the production of capsule, and that glucose concentration in culture media might be related to the expression of CAP genes.