马铃薯StNPR4基因的克隆与功能分析

为探究StNPR4基因在马铃薯（Solanum tuberosum）中应对生物胁迫和非生物胁迫的功能,本研究通过克隆StNPR4的CDS序列和启动子序列,进行生物信息学分析;利用qRT-PCR进行组织表达特异性分析;同时构建了由其自身启动子驱动的StNPR4双元表达载体,转化马铃薯获得了转基因马铃薯,研究转基因马铃薯对水杨酸、致病疫霉和高盐胁迫的响应。结果显示：StNPR4具有典型的NPR1家族的功能结构域,启动子上具有响应于生物胁迫和非生物胁迫的顺式作用元件。StNPR4在叶中的表达量最高;StNPR4受SA诱导表达,且在转基因植株中的诱导表达程度高于对照;转基因马铃薯增强了对致病疫霉的抗性,在高盐胁迫下生根率更高。说明StNPR4不仅在马铃薯生物胁迫中发挥重要作用,而且在非生物胁迫中也扮演着重要角色。     

白桦MYB基因响应激素及盐旱处理的表达研究

转录因子参与到植物激素不同的信号通路中及非生物胁迫的调控中，为研究白桦MYB转录因子家族基因对不同激素信号及非生物胁迫的响应，本研究以野生型白桦（Betula platyphylla）种子为材料，分别用10 μmol·L^-1的茉莉酸甲酯（MeJA）、100 μmol·L^-1的乙烯利（ETH）、20 μmol·L^-1的脱落酸（ABA）、50 μmol·L^-1的细胞激动素（KT）、200 mmol·L^-1 NaCl、100 mmol·L^-1 Mannitol以及水为对照进行处理，对激素处理4周的白桦下胚轴进行表型观察及基因表达分析，结果显示：激素处理能够影响白桦下胚轴及胚根的生长，经过ETH处理的白桦下胚轴和根短于水处理的对照，KT处理过的白桦下胚轴和根长于水处理的对照；MeJA、Ethylene及ABA处理对大部分BpMYBs的表达存在负调控，而BpMYB2，8，12基因上调表达；KT处理后，只有BpMYB11下调表达，其他的BpMYBs基因上调表达；NaCl处理后，大部分基因表现出先下调后上调的表达模式，在48 h被高度诱导；Mannitol模拟干旱处理条件下，大部分基因表现出先微弱上调后下调的表达模式。这些结果说明白桦MYB家族基因能够响应激素、盐和旱的处理，在调控白桦下胚轴及胚根应答外界信号的发育中起作用。本研究为探索激素调控木本植物生长发育的分子机制研究提供了数据和材料。     

菊叶薯蓣DcPMK基因克隆及互作蛋白筛选

以菊叶薯蓣为研究材料,采用RT-PCR技术克隆获得DcPMK基因,进行生物信息学、组织特异性和诱导表达分析,并构建DcPMK的诱饵载体以筛选拟南芥酵母文库中互作蛋白,为深入研究菊叶薯蓣萜类物质的合成积累提供一定理论基础。结果表明：DcPMK基因开放阅读框大小为1 536 bp（GenBank登录号MZ171241）,编码511个氨基酸。蛋白质序列比对分析发现DcPMK与近源种基因序列一致性达88.85%,具有1个保守的ATP结合位点Gly-X-Gly-XX-Ala。N-J进化树显示DcPMK与海枣（Phoenix dactylifera）等单子叶植物的遗传距离较近。HPLC结果显示菊叶薯蓣皂素主要在根茎中积累,qRT-PCR结果表明DcPMK基因在各组织中均有表达,在老茎中表达量最高,根茎中表达量最低;水杨酸诱导后皂素含量的变化与DcPMK表达量的变化趋势吻合：随着叶片中皂素含量提高,DcPMK上调表达。与阴性对照相比,DcPMK基因没有自激活性和细胞毒性,并筛选到27个互作明显的拟南芥基因,如生长发育相关基因AtKCR1（AT1G67730）、AtRPS9M（AT3G49080）、AtASY4（AT2G33793）,非生物与生物逆境相关基因AtVDAC2（AT5G67500）、AtVDAC3（AT5G15090）、AtRH8（AT4G00660）及花色素苷积累相关基因AtPHR2（AT2G47590）等。以上结果说明DcPMK能够参与菊叶薯蓣的萜类物质合成,并通过蛋白质-蛋白质相互作用的方式广泛参与其生长发育和胁迫响应等代谢途径。     

甘薯盐胁迫响应基因IbMYB3的表达特征及生物信息学分析

MYB转录因子具有多种生物学功能,在植物响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。该文从盐胁迫后的甘薯(Ipomoea batatas)水培苗转录组数据(RNA-seq)中筛选出2个受盐胁迫显著上调表达的MYB基因,分别命名为IbMYB3和IbMYB4。多种非生物胁迫和植物生长物质处理下的基因表达分析显示,IbMYB3受逆境诱导显著上调表达,暗示其可能参与甘薯非生物胁迫响应。生物信息学分析表明,IbMYB3开放阅读框长度为1059 bp,编码353个氨基酸残基,蛋白分子量为39.41 kDa,理论等电点(PI)为5.26,为酸性带负电的亲水性蛋白。亚细胞定位结果表明,IbMYB3蛋白定位于细胞核,具有较强的转录激活活性。上述结果表明,IbMYB3转录因子可能在甘薯非生物胁迫响应过程中发挥重要调控作用,研究结果为进一步探明IbMYB3基因的功能奠定了基础。     

水稻早衰突变体LS-es1的基因定位及候选基因分析

衰老是植物发育末期自主发生且不可逆的适应性反应, 叶片早衰相关分子机制研究对水稻(Oryza sativa)遗传改良以及抗衰老品种培育有重要意义。LS-es1是通过EMS诱变粳稻品种TP309获得的稳定遗传的早衰突变体。对LS-es1及其野生型的表型观察和生理生化分析表明, LS-es1叶片中积累了大量活性氧且细胞死亡更多, 同时LS-es1与产量相关的农艺性状均显著下降, 这也验证了LS-es1早衰的特征。对LS-es1及其野生型幼苗进行外源激素处理, 结果表明LS-es1对水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)更敏感。用图位克隆方法将LS-es1基因定位在水稻第7号染色体长臂46.2 kb区间内, 该区间共包括8个开放阅读框(ORF)。对该区间内的基因进行生物信息学分析, 结果发现Os07g0275300和Os07g0276000两个候选功能基因与早衰途径相关, 并且这2个基因的表达量在野生型和突变体中差异较大。研究结果为进一步克隆LS-es1基因并深入研究其生物学功能奠定了基础。     

水稻早衰突变体LS-es1的基因定位及候选基因分析

衰老是植物发育末期自主发生且不可逆的适应性反应, 叶片早衰相关分子机制研究对水稻(Oryza sativa)遗传改良以及抗衰老品种培育有重要意义。LS-es1是通过EMS诱变粳稻品种TP309获得的稳定遗传的早衰突变体。对LS-es1及其野生型的表型观察和生理生化分析表明, LS-es1叶片中积累了大量活性氧且细胞死亡更多, 同时LS-es1与产量相关的农艺性状均显著下降, 这也验证了LS-es1早衰的特征。对LS-es1及其野生型幼苗进行外源激素处理, 结果表明LS-es1对水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)更敏感。用图位克隆方法将LS-es1基因定位在水稻第7号染色体长臂46.2 kb区间内, 该区间共包括8个开放阅读框(ORF)。对该区间内的基因进行生物信息学分析, 结果发现Os07g0275300和Os07g0276000两个候选功能基因与早衰途径相关, 并且这2个基因的表达量在野生型和突变体中差异较大。研究结果为进一步克隆LS-es1基因并深入研究其生物学功能奠定了基础。     

Induction of pathogen resistance and pathogenesis-related genes in tobacco by a heat-stable Trichoderma mycelial extract and plant signal messengers

Heat-stable mycelial extracts of the nonpathogenic fungus Trichoderma longibrachiatum induced resistance in tobacco seedlings ( Nicotiana tabacum L. cv. Wisconsin 38) to the pathogen Phytophthora parasitica var. nicotianae (race 0), which did not involve a hypersensitive response. Resistance could not be induced with mycelial extract prepared in the same manner from P. parasitica . The nonpathogenic mycelial extract induced expression of PR-1b and osmotin (PR-5) genes to a higher level than did mycelial extract from the pathogenic fungus. The tissue-specific pattern of PR gene induction by the nonpathogenic mycelial extract was different from that of the pathogenic mycelial extract and was consistent with the ability of the former to cause disease resistance. The expression patterns of these two PR genes and the accumulations of their encoded proteins also were affected by salicylic acid (SA), methyl jasmonate (MeJA), ethylene (E) and combinations of these plant signal messengers. However, only combined SA and MeJA treatment mimicked the pattern of PR gene mRNA and protein accumulation induced by the nonpathogenic mycelial extract. E inhibitors blocked both mycelial extract-induced and SA/MeJA-induced PR gene expression, and the cis pattern of responsiveness on the osmotin promoter was the same for the mycelial extract, SA, E, or E/MeJA. Seedlings treated with P. parasitica spores in the presence of SA/MeJA were protected from pathogen colonization. However, these seedlings exhibited symptoms of cell death (disease symptoms) both in the absence and presence of P. parasitica spores, in contrast to seedlings treated with nonpathogenic mycelial extract, which remained healthy. These results suggest that the signal transduction pathways for elicitation of defense responses by exogenously applied heat-stable nonpathogenic mycelial extract and SA/MeJA overlap at the point of PR protein induction but are not identical.     

杜仲脂氧合酶基因家族全基因组鉴定及其表达特性研究

LOX （脂氧合酶）是动、植物中普遍存在的一种氧合酶,在植物的生长发育和逆境胁迫中发挥重要作用。本研究在杜仲基因组范围内,利用生物信息学方法对LOX基因家族进行全面鉴定,并分析了其基因结构、定位及其所编码蛋白质的理化性质、结构特征、分类和功能等。结果显示：杜仲LOX基因家族有23条LOX基因序列,分别定位于细胞质或叶绿体中,分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,其中9-LOX类型仅包含一个,13-LOX类型包含22个;23个LOX基因非平均分布于12条scaffolds上,一些基因发生串联分布;RNA-Seq表达结果显示6个13-LOX类型基因在杜仲叶、果、树皮和种仁中几乎没有表达,而其他17个LOX基因表达具有组织和时空表达特异性。研究结果为揭示杜仲LOX基因家族成员的功能提供重要线索,为进一步研究LOX基因家族提供理论基础。     

Two Methyl Jasmonate-Insensitive Mutants Show Altered Expression of AtVsp in Response to Methyl Jasmonate and Wounding

Jasmonates are plant signal molecules that are derived from lipids through the action of lipoxygenase. Jasmonates regulate gene expression during plant development and in response to water deficit, wounding, and pathogen elicitors. The signal transduction chain that mediates jasmonate action was investigated by isolating and studying two methyl jasmonate (MeJA)-insensitive mutants of Arabidopsis thaliana. The recessive mutants, jin1 and jin4, are nonallelic and neither corresponds to coi1, a previously identified MeJA-insensitive mutant. Both mutants showed reduced sensitivity to MeJA-mediated root growth inhibition as well as reduced MeJA induction of AtVsp in leaves. Expression of AtVsp in flowers was not altered in the mutants. Furthermore, MeJA modulation of the jasmonate-responsive lipoxygenase and phenylalanine ammonia lyase genes was not altered in the mutants. jin4 plants exhibited increased sensitivity to abscisic acid in seed germination assays, whereas jin1 plants showed wild-type sensitivity. Neither mutant showed altered sensitivity to ethylene in hypocotyl growth inhibition assays. jin1 and jin4 identify genes that modulate the response of AtVsp to MeJA in leaves of A. thaliana.     

辣椒R2R3-MYB转录因子家族的全基因组鉴定与比较进化分析

MYB转录因子作为植物中最大的转录因子家族之一,参与植物的生长、代谢、抵御生物和非生物胁迫等多种生理生化过程。R2R3-MYB是MYB转录因子家族的主要存在形式。辣椒是具有重要经济价值的蔬菜作物,其R2R3-MYB转录因子缺乏系统的研究。从一年生辣椒(Capsicum annuum)、浆果状辣椒(C. baccatum...