巨峰葡萄花芽分化过程中成花基因LEA FY的表达

目的:研究LEAFY基因在巨峰葡萄花芽分化期间的表达差异,为实际生产提供理论依据。方法:用半定量RT-PCR方法研究LEAFY基因在巨峰葡萄花芽分化期间的表达。结果:LEAFY基因的表达量在所研究的8个时期内有明显差异,在5叶期、6叶期、7叶期、8叶期的表达量相对较高。结论:根据成花基因LEAFY表达上的差异,可以人为地提前或延迟巨峰葡萄的花期。     

香蕉花芽分化期抗枯萎病相关基因表达分析

通过对‘巴西蕉’和‘宝岛蕉’花芽分化期响应枯萎病菌4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4,Foc4)侵染的转录组进行分析,获得了大量差异表达基因。本研究以‘巴西蕉’和‘宝岛蕉’花芽分化期根部组织为材料,采用实时荧光定量PCR(q PCR)方法测定了10个与特定抗病机制相关基因的表达变化。结果表明,10个基因在‘巴西蕉’和‘宝岛蕉’花芽分化过程中均有表达,但其表达量存在差异。与对照‘巴西蕉’相比,除laccase-4(A)基因在‘宝岛蕉’中的表达量明显下调外,laccase-4(B)、periplasmic beta-glucosidase precursor、glutathione-S-transferase Cla47、class Ⅲ peroxidase 136 precursor、peroxidase N、similar to T-phylloplanin、snakin-1、putative chitinase及cellulose synthase catalytic subunit 12等9个基因的表达量均上调,其中peroxidase N基因的表达量呈极显著上调,相对表达量约为‘巴西蕉’的1 682倍。10个差异表达基因可能参与‘宝岛蕉’花芽分化期对病原菌的防卫反应,为进一步探讨‘宝岛蕉‘复杂的抗病防御反应分子机理奠定基础。     

巨峰葡萄查尔酮异构酶基因克隆及表达分析

从一年生'巨峰'扦插苗中克隆了CHI基因,并采用半定量RT-PCR技术,以actin基因为内参,分析了CHI基因在'巨峰'葡萄果实不同发育阶段及组织的表达.序列分析表明:CHI基因序列中含有3个内含子,4个外显子.信息学分析显示,CHI基因编码的多肽链既没有信号肽,也不存在跨膜结构域,且亚细胞定位于细胞质中.半定量RT-PCR分析结果表明,CHI基因在果皮、果肉、种子及幼叶和幼根中都表达,但不同的组织中表达方式不同.CHI基因在花后30 d和90 d的果皮中强烈表达;但在果肉中,CHI基因在花后90 d表达强烈,而在种子中于花后45 d表达强烈,随果实发育,其表达逐渐下降.在上述实验的同时,高温处理抑制CHI基因在一年生盆栽'巨峰'葡萄幼叶中的表达,随处理时间延长,其表达又有所恢复;高温诱导CHI基因在幼根的表达.     

黄瓜离体子叶节花芽和营养芽分化中CFL基因的表达

CFL基因是从黄瓜中克隆到的拟南芥LEAFY(LFY)同源基因.以离体黄瓜子叶培养物成花为实验体系,利用mRNA原位杂交技术对CFL基因在花芽和营养芽分化过程中的时空表达进行了分析.结果如下:在花芽分化过程中,CFL基因在花原基形成、花器官原基分化及各轮花器官形成之初强表达,在花器官形成以后表达减弱或不表达;在营养芽分化过程中,CFL基因在分生组织、叶原基和幼叶中有明显表达,在成熟组织中不表达.结果说明CFL基因的表达在黄瓜子叶节花芽和营养芽分化中原基的分化形成是必需的.结果提示CFL基因可能参与细胞分裂调控和启动、营养性分生组织向花分生组织转变等过程.     

摘心对‘巨峰’葡萄生长及蔗糖和淀粉代谢的调控作用

为揭示摘心对‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera L. × V. labrusca L. cv. Kyoho)生长发育、蔗糖和淀粉代谢的作用及其分子机理,采用不同留叶摘心,研究‘巨峰’葡萄叶片和茎段表型,果实可溶性固形物、蔗糖和淀粉积累特征,以及蔗糖和淀粉代谢相关基因的表达变化。结果表明,摘心抑制‘巨峰’葡萄叶片生长和茎段增粗,但是促进花序早期的快速增长,提高单果重、果穗重、株产量和可溶性固形物含量;2叶摘心提高生长发育后期叶片蔗糖、茎段蔗糖和淀粉的含量;2叶摘心促进蔗糖代谢基因SPS、NI、CWI的高表达,同时抑制淀粉代谢中AMY的表达。因此,2叶摘心能够调控SPS、NI、CWI和AMY基因的表达进而促进蔗糖合成和淀粉积累,为果实成熟、新梢萌芽和开花奠定营养基础。     

紫玉兰‘红元宝'花芽分化阶段基因定量分析的内参基因筛选

为筛选紫玉兰‘红元宝’(Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’)二次花芽分化阶段稳定表达的内参基因,该研究以‘红元宝’不同花芽分化时期的花芽和叶为材料,基于转录组数据,筛选出8个候选内参基因,即泛素酶基因(UBC)、肌动蛋白(ACT)、微管蛋白β链(β-TUB)、微管蛋白β-5链(β-TUB5)、微管蛋白α-3链(α-TUB3)、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)、酰基载体蛋白2(ACP2)、酰基载体蛋白3(ACP3)。运用Primer Premier 5设计引物,简单克隆和熔解曲线验证引物特异性;利用qRT-PCR技术检测各个候选内参基因的表达情况,结合GeNorm、NormFinder、BestKeeper软件和RefFinder在线工具综合评估其表达稳定性,并通过目的基因TFL1的表达分析验证其可靠性。结果表明:(1)8个候选内参基因条带位置正确,熔解曲线呈单一峰,说明引物特异性良好。(2)β-TUB、β-TUB5和α-TUB3是‘红元宝’不同花芽分化时期较为稳定的内参基因,而UBC和ACT为稳定性最低的内参基因。(3)β-TUB5、α-TUB3、β-TUB及其组合的相对表达量趋于一致,而ACT和UBC并未对目的基因的表达量进行有效的标准化。因此,β-TUB、β-TUB5和α-TUB3可作为‘红元宝’二次花芽分化研究中稳定表达的内参基因。该研究结果将为木兰属植物二次成花分子调控机制研究提供依据。     

葡萄基因电子表达分析平台的验证与应用

为了验证作者建立的葡萄(Vitis vinifera L.)基因电子表达分析平台在葡萄果实发育相关基因的表达预测及特定序列快速检索等方面的应用效果,利用NCBI上公布的大量葡萄EST序列及半定量PCR和RT-PCR技术,对葡萄不同器官中VvANR、VvCHI、VvCHS2和VvDFR基因的表达分析预测结果进行验证,并对该平台具有的特定序列快速检索功能进行了简介.预测结果表明:葡萄各器官中VvANR、VvCHI、VvCHS2和VvDFR基因的无冗余EST序列数量均较多,分别为33条、36条、55条和46条;4个基因的表达量有一定差异,VvANR在花序和芽中表达量较高,VvCHI在花序、果实和芽中表达量较高,VvCHS2在果实、芽、花序和花中表达量较高,VvDFR在花序、芽、花、果实和根中表达量均较高.半定量PCR和RT-PCR实验结果显示:VvANR主要在花序、花和小果中表达;VvCHI主要在小果、花、茎和花序中表达;VvCHS2主要在茎、花序、花和小果中表达;VvDFR在各组织中表达量从高至低依次排序为花、花序、茎、叶、小果、中果、大果.验证结果表明:采用葡萄基因电子表达分析平台识别表达量较高的组织时,平台的预测结果与实验结果基本一致;而在预测一些表达量较低的组织时效果较差.应用该平台、通过5个步骤,可以简便、快速检索出特定组织或特定状况下的特定cDNA文库信息.     

拉枝处理对‘翠冠’梨成花的影响及其调控机制

以‘翠冠’梨为研究材料,对枝条进行90°拉枝处理,探明拉枝对梨成花及其相关基因(LFY、TFL1和FT)的表达以及内源激素和营养物质含量的影响。结果表明:(1)90°拉枝处理能够大幅度提高‘翠冠’梨的成花率。(2)与不拉枝处理相比,90°拉枝处理的花芽分化促进类激素——玉米素(ZT)和脱落酸(ABA)的含量上升,花芽分化抑制类激素——赤霉素(GA3)和生长素(IAA)的含量下降,可溶性糖含量和淀粉含量在花芽分化期间大量积累,全氮含量(N)下降,C/N比显著提高,且成花促进基因(LFY和FT)的表达量上升,成花抑制基因(TFL1)的表达量下降。(3)相关分析显示,LFY、FT基因表达量与ZT、ABA含量呈显著正相关关系,与GA3、IAA含量呈显著负相关关系,与可溶性糖含量、淀粉含量和C/N比呈显著正相关关系,与全氮含量呈显著负相关关系,而TFL1基因表达量与LFY、FT基因表达量呈显著负相关关系。研究认为,拉枝处理通过提高成花过程中花芽分化促进类内源激素含量和营养物质含量,上调成花促进基因表达水平,以及这些指标间相互影响共同调控提高‘翠冠’梨成花率。     

利用RNA干扰技术获得晚抽薹开花转基因大白菜

LEAFY基因在植物的成花转变中起重要作用。在拟南芥中,降低LEAFY基因的表达使开花延迟,并且增加分枝。利用RNAi技术降低大白菜LEAFY基因表达,获得晚抽薹开花的转基因大白菜。开花时转基因大白菜的株高明显低于对照,而叶片数、叶面积和侧枝数则高于对照;转基因植株的LEAFY基因表达明显降低,导致大白菜抽薹开花延迟。因此可以通过降低LEAFY基因表达来延迟需低温春化作用长日植物开花。也为利用生物技术获得晚抽薹转基因大白菜提供了理论依据。     

刺葡萄抗白腐病转录因子VdWRKY53基因克隆及表达

利用同源克隆的方法,分别获得‘刺葡萄0943’的转录因子VdWRKY53基因的编码区和启动子区域,分析其序列特征,通过实时荧光定量检测其对白腐病菌侵染和水杨酸诱导的反应,并以感病品种欧亚种‘黑比诺’为对照,分析不同种质中转录因子VdWRKY53基因序列及表达差异。结果表明:‘刺葡萄0943’的VdWRKY53基因,在其编码区和启动子区域都有抗病基因的序列和位点特征,在DNA和氨基酸水平上与‘黑比诺’VvWRKY53有5处差异,这5处氨基酸差异可能造成了其功能的差异;‘刺葡萄0943’和‘黑比诺’中的WRKY53基因启动子受葡萄白腐病菌和水杨酸诱导后表达量增加,且VdWRKY53基因表达量和趋势不同于‘黑比诺’VvWRKY53。生物信息学分析和实时荧光定量表明,在‘刺葡萄0943’抗病途径中VdWRKY53转录因子具有重要的生物学作用。     

葡萄醛酮还原酶(AKR)基因家族的鉴定与表达分析

为明确AKR基因在葡萄非生物胁迫中的作用,利用生物信息学方法对葡萄AKR基因家族(VvAKRs)进行了全基因组鉴定,并验证其在非生物胁迫下的表达规律。结果表明：(1)该基因家族在葡萄基因组中有9个成员,主要分布在5条染色体上;氨基酸残基在275~2 686 aa之间,理论等电点在5.1~9.1之间。(2)系统进化分析表明,该基因家族分为6个亚族,第6亚族VvAKR家族成员最多。(3)密码子偏好性分析结果表明,葡萄AKR基因家族密码子偏好性较弱。(4)共线性分析表明,葡萄9个AKR基因中只有VvAKR8和VvAKR9之间存在共线性关系。(5)qRT PCR分析结果显示,葡萄AKR家族基因在根、茎、叶不同组织中对激素和非生物胁迫的响应程度有差异。非生物胁迫下,VvAKR1、VvAKR3、VvAKR8和VvAKR9基因在葡萄根、茎、叶组织中表达量较高;激素处理下,根组织中VvAKR3、VvAKR6和VvAKR8基因在ABA、MeJA、SA处理下表达量较高;茎组织中VvAKR3基因在NAA、GA₃处理下表达量较高;叶组织中VvAKR1基因在各激素处理下表达量都较高。研究认为,葡萄AKR基因家族在响应葡萄非生物胁迫时发挥着不同的作用,为葡萄抗逆性研究提供了一定的理论依据。     

PTLF-PTAG-IR对转基因烟草开花的抑制效应

PTLF(LEAFY同源基因)和PTAG(AGAMOUS同源基因)是杨树中控制花发育的重要基因,为了解RNA干涉同时抑制PTLF和PTAG对花发育的影响,本研究采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将35S::PTLF-PTAG-IR导入烟草(Nicotiana tabacum)。经PCR检测获得了15株阳性转化株系,进一步的Southern分析证实PTLF-PTAG-IR基因已整合到烟草基因组中。荧光定量分析结果显示,转基因烟草内源NFL(LEAFY同源基因)和NAG1(AGAMOUS同源基因)的表达量均低于野生型。对开花时间调查的结果表明:与野生型烟草相比,53.3%的转基因株系开花受到完全的抑制,26.7%的转基因株系开花时间平均推迟34.3d,仅20%的转基因株系与野生型在同一时期开花。另外,对转基因烟草花器官的观察发现花瓣形态,雄蕊着生方式、数目等方面发生变异,这些研究结果表明过量表达35S::PTLF-PTAG-IR对烟草花发育起到抑制作用,本研究将为利用转基因手段获得不育材料提供参考。     

葡萄生长素响应基因家族生物信息学鉴定和表达分析

生长素响应基因家族能调节植物体内生长素平衡和生长素信号途径。文章采用生物信息学方法检索获得葡萄(Vitisvinifera L.)基因组数据库中的生长素响应基因,通过分析其染色体定位、基因共线性和系统进化,发现葡萄基因组含有25个AUX_IAA基因、19个ARF基因、9个GH3基因、42个LBD基因。这些生长素响应基因不均匀分布在葡萄的19条染色体上,部分家族基因在染色体上形成基因簇。葡萄芯片数据结果表明,生长素响应基因在葡萄不同时期的果实和叶芽中均有表达,尤其在果实转色期、叶芽萌发或休眠期表达量急剧变化。研究结果为葡萄生长素响应基因在叶片和果实发育过程中的功能研究提供参考。     

褐飞虱核糖体小亚基蛋白S8基因NlRPS8的克隆及其表达分析

【目的】核糖体蛋白在生物体内具有重要作用,本研究旨在探明核糖体蛋白S8在褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育过程中的表达规律和功能。【方法】本文根据褐飞虱基因表达谱提供的差异表达基因信息及转录组提供的基因核心序列,结合褐飞虱基因组比对分析,对褐飞虱核糖体S8基因进行了预测,并通过RT-PCR获得了褐飞虱核糖体小亚基蛋白S8的全长c DNA序列,命名为NlRPS8(Gen Bank登录号:KU341337)。【结果】NlRPS8基因全长627 bp,编码208个氨基酸。进化分析表明,褐飞虱与桑粉介壳虫Maconellicoccus hirsutus亲缘关系最为接近。应用荧光定量PCR分析了基因NlRPS8的表达规律,结果表明,NlRPS8基因在褐飞虱怀卵雌虫中表达量最高,而在雄成虫、初羽化雌成虫与1~5龄若虫表达量相对较低;在褐飞虱体内,NlRPS8基因在卵巢中表达量最高,中肠次之,在其他部位表达量较低。在抗性品种ASD7和RHT上,NlRPS8基因表达量分别为感性品种TN1上的1.99倍和2.14倍。NlRPS8基因在经过饥饿处理1 d的褐飞虱组中表达量为正常组的1.6倍。【结论】研究结果显示NlRPS8基因在褐飞虱生长、繁殖中发挥作用,为进一步研究NlRPS8基因在褐飞虱生长发育和对抗性品种适应中的功能提供了线索。     

葡萄CHS和STS基因家族生物信息学鉴定和表达分析

查尔酮合成酶(CHS,chalcone synthase)是植物体类黄酮类化合物合成的第1个关键酶和限速酶,它能够催化丙二酰-Co A和对香豆酸-Co A合成柚皮素查尔酮。二苯乙烯合成酶(STS,stilbene synthase)是芪类化合物合成路径的关键酶,与查尔酮合成酶有共同的作用底物,二者具有很高的相似度。为更好地了解葡萄中CHS和STS基因的种类和数量,本研究采用生物信息学方法检索获得葡萄(Vitis vinifera L.)基因组数据库中的CHS和STS基因,通过分析其染色体定位、系统进化和保守基序,发现葡萄基因组可能含有33个STS基因,9个CHS基因,这些基因集中分布在6条葡萄染色体上,部分家族基因在染色体上形成基因簇。葡萄CHS和STS基因家族蛋白长度、基因结构和蛋白基序非常保守,具有很近的进化关系。葡萄芯片数据结果表明,葡萄CHS和STS基因在葡萄果实不同发育时期的果皮和果肉中均有表达,尤其葡萄CHS GroupsⅢ亚家族基因在葡萄果皮中大量表达。葡萄STS基因家族在果实中的表达量较低,部分探针在葡萄果实成熟期的果皮中表达量急剧增加。本研究结果可为葡萄CHS和STS基因在果实发育过程中的功能研究提供参考。     

设施巨峰葡萄二次果果实品质及芳香化合物组分分析

为了明确设施栽培下巨峰葡萄二次果果实品质及芳香化合物组分,采用固相微萃取技术及气相-质谱联用技术测定芳香化合物含量,研究其果实品质及芳香物质相对含量与露地巨峰葡萄的差异。结果显示:(1)巨峰葡萄二次果较露地巨峰葡萄果实的单粒重、纵径、横径分别减少了8.23%、11.74%、10.63%,果实总糖含量提高了8.59%,可滴定酸含量有所提高但差异不显著,果肉Vc含量(1.47mg·kg-1)显著低于露地果实(2.00mg·kg-1),果皮原花青素含量(24.40mg·g-1)是露地果实的3.37倍,果实色泽较露地果实显著加深。(2)巨峰二次果中醛类化合物的相对含量最高,为53.55%;露地巨峰中酯类化合物的相对含量最高,为61.36%;乙酸乙酯在露地巨峰(51.00%)和二次果(33.65%)中的相对含量均较高,说明二者均具有明显的草莓香味;但巨峰二次果中相对含量最高的芳香化合物是2-己烯醛(41.14%),且显著高于露地果实中的相对含量(16.31%)。研究表明,巨峰二次果的总糖含量显著高于露地栽培巨峰,但二次果的果粒小;由于葡萄果实中的2-己烯醛对其芳香化合物的组分构成了非常重要的影响,改变了葡萄的果实风味,因此设施栽培下巨峰葡萄二次果果实在风味上与露地栽培果实存在一定差异。     

酿酒葡萄‘赤霞珠’VvbHLH 93基因的克隆及分析北大核心CSCD

bHLH93转录因子参与调节植物的生长发育、应对各种胁迫等多种生理过程,该研究以酿酒葡萄‘赤霞珠’为试验材料,采用RT-PCR方法克隆葡萄VvbHLH 93基因全长,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR法分析bHLH93在不同组织和果实不同发育时期的表达量,为进一步探索VvbHLH 93基因的功能及其机制奠定基础。结果表明:(1)成功克隆获得葡萄VvbHLH 93,该基因cDNA全长为1319 bp,开放阅读框长度为939 bp,编码312个氨基酸,相对分子量为35.18 kD,理论等电点为4.68,无信号肽和跨膜域,属于bHLH转录因子家族。(2)葡萄bHLH93蛋白与荷花的亲缘关系较近;VvbHLH93蛋白的C端为酸性结构区,富含丝氨酸、苏氨酸磷酸化位点;VvbHLH 93基因的启动子含有光响应元件和低温、干旱、赤霉素等应答元件。(3)qRT-PCR分析表明,VvbHLH 93在‘赤霞珠’中的表达具有组织特异性,在叶片中基本不表达,在茎中的表达量最高;随着赤霞珠葡萄果实的发育成熟,VvbHLH93相对表达量不断降低,到幼果期(直径>2 mm)后第5周开始相对表达量基本为0,总体呈现降低的变化趋势;与对照相比,在低温胁迫、盐胁迫、高温胁迫及充分灌溉胁迫下VvbHLH 93表达量显著降低。研究推测,VvbHLH 93基因可能是葡萄抗逆胁迫的负转录因子。     

葡萄果实成熟期花色苷与白藜芦醇合成相关基因的表达

以酿酒葡萄‘赤霞珠’为试材,采用pH示差法和高效液相色谱(HPLC)法分别测定葡萄成熟期果皮花色苷和白藜芦醇含量,用实时荧光定量PCR检测两者合成途径中相关基因的表达量,分析花色苷含量和白藜芦醇含量与其相关基因表达的关系,以揭示结构基因与调控基因的调控机制,为筛选富含花色苷和白藜芦醇的酿酒葡萄提供理论依据。结果显示:(1)葡萄果皮花色苷含量在花后112d达到最高值(0.77mg/g),反式白藜芦醇含量在花后126d达到最高值(30.87μg/g)。(2)花色苷和白藜芦醇合成途径中,CHSs、CHI、STS、UFGT、MybA1、MybA2基因的表达量除花后98d下调外,其余时间均呈上调表达,而Myb5a则始终呈上调表达。(3)相关分析表明,STS基因表达量与CHS1、CHS2基因表达量呈极显著和显著正相关关系,MybA1、MybA2基因表达量与CHSs、CHI、STS、UFGT基因的表达量呈极显著正相关关系;Myb5a基因表达量与CHS3基因表达量呈极显著正相关关系。研究表明,部分结构基因的表达与花色苷和白藜芦醇的变化不同步,MybA1和MybA2可能调控花色苷合成途径中多个结构基因的表达,花色苷与白藜芦醇的关系并不固定,而是处在动态变化中。     

APETALA1 启动子驱动AtIPT4 在转基因拟南芥中表达导致花和花器官发育异常

细胞分裂素对拟南芥(Arab idopsis thal iana)花分生组织细胞的分裂和分化具有重要作用。本研究利用APETALA1(AP1)特异启动子在花分生组织和第1、2轮花器官中表达细胞分裂素合成酶(isopentyl trans ferase, IPT)基因IPT4, 研究细胞分裂素对花和花器官发育的影响。在pAP1::IPT4转基因植株中出现了花密集和花器官数目增多等现象。原位杂交和GUS组织染色结果发现, 在pAP1::IPT4转基因植株中, 花分生组织特征决定基因LEAFY (LFY)与花器官特征决定基因AP1、PISTILLATA (PI )和AGAMOUS (AG)的表达量均有不同程度的提高。研究结果表明在拟南芥中表达pAP1::IPT4影响其花和花器官的正常发育。     

中国野生毛葡萄‘丹凤-2’3个芪合酶基因表达与功能分析

为了研究中国野生毛葡萄(Vitis quinquangularis Rehd.)‘丹凤-2’3个芪合酶基因的表达与功能,该研究采用同源克隆技术分离了毛葡萄‘丹凤-2’3个芪合酶基因VqSTS21、VqSTS30和VqSTS32(GenBank登录号分别为JQ868677、JQ868668和JQ868666),3个基因的cDNA全长均为1 179bp,编码392个氨基酸。以抗葡萄白粉病(Uncinula necator)的毛葡萄‘丹凤-2’和不抗病的欧洲葡萄‘赤霞珠’为材料分别进行接种白粉菌和ABA、SA、MeJA、高温、低温和高盐胁迫处理,利用实时定量PCR检测这3个基因在胁迫处理下的表达情况;同时利用农杆菌介导法将这3个基因分别转入模式植物烟草中,检测这3个基因在烟草中的表达产物,分析比较这3个基因的表达功能。结果显示:在2个供试材料中,葡萄白粉菌胁迫下芪合成酶VqSTS32诱导表达量高于VqSTS21和VqSTS30;在非生物胁迫处理下,芪合酶基因VqSTS32对高温处理反应最敏感。采用高效液相色谱分析检测转3个基因烟草的结果显示,转VqSTS32基因烟草比转VqSTS30基因烟草植株中白藜芦醇的累积量高。研究表明,3个基因中VqSTS32具有较高的抗葡萄白粉菌特性并能在转基因烟草中表达出较高的反式云杉新苷产物,这为进一步利用VqSTS32转目的植物葡萄基因研究提供了依据。