滇水金凤花距发育相关基因ABP的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa)ABP基因的结构和表达特征,该研究以滇水金凤为材料,采用RT-PCR 技术对滇水金凤ABP基因进行克隆,运用DNAMAN和MEGA对其所编码的蛋白序列进行同源性分析和系统进化分析,并利用qRT-PCR分析ABP基因的时空表达模式。结果表明:(1)滇水金凤ABP基因的cDNA 全长为627 bp,编码208 aa,命名为IuABP基因,其蛋白具有Cupin超家族蛋白的典型结构。(2)同源性分析表明滇水金凤ABP基因的氨基酸序列与喜马拉雅凤仙花(I. glandulifera)、月季(Rose chinensis)、木薯(Manihot esculenta)等物种的同源性均达71%; 系统进化分析表明IuABP与喜马拉雅凤仙花(Impatiens glandulifera)聚为一支,亲缘关系最近。(3)qRT-PCR分析表明IuABP基因在滇水金凤花距发育的3个时期及2个部位均有表达。随着花距的发育,IuABP基因在滇水金凤花距檐部的表达量呈先下降后上升的趋势,在盛花期时达最高,而在花距距部的表达量逐渐下降。以上结果为进一步研究滇水金凤ABP基因在花距发育中的功能及其表达调控机制提供了一定的理论参考。     

滇水金凤转录因子TT8的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa L.)TT8(TRANSPARENT TESTA 8)基因的功能和表达特性,并解析其对滇水金凤花色的影响,研究以滇水金凤花器官为材料,通过RT-PCR等技术克隆IuTT8基因,并对其进行生物信息学分析;利用qRT-PCR分析该基因在不同花色和不同花发育阶段的表达模式。结果表明,(1)成功克隆得到滇水金凤IuTT8基因,其编码区全长为2 136 bp,编码711 aa,为亲水性不稳定蛋白,gDNA全长为3 938 bp,共有6个内含子;结构域分析发现该蛋白属于bHLH超家族成员,与喜马拉雅凤仙花、山茶等物种的TT8蛋白同源且Motif基序相似。(2)IuTT8与同属植物喜马拉雅凤仙花的聚在一支,相似性约86.34%;多序列比对和系统进化分析显示TT8蛋白的结构域高度保守。(3)IuTT8基因在4种不同花色滇水金凤及其4个不同发育阶段均有表达,除白色外,其表达量均随花发育的进行呈先升后降的趋势;且IuTT8基因的表达量与花色呈正相关,其中以深红色表达量最高,白色表达量最低,深红色S3的表达量约为白色S2时期的48倍。研究表明滇水金凤I...     

龙眼体胚发生早期SAUR 63/64基因克隆及表达分析北大核心CSCD

SAUR(small auxin up-regulated RNA)是一类生长素早期响应基因,与植物的生长发育密切相关。为揭示SAUR 63和SAUR 64在龙眼体胚发生早期的调控作用,该研究采用TA克隆龙眼SAUR 63和SAUR 64基因,对其进行亚细胞定位、qRT-PCR表达分析和荧光原位杂交分析验证。结果显示:(1)龙眼SAUR 63和SAUR 64序列长度分别为386 bp和312 bp;系统发育树显示SAUR63、SAUR64与拟南芥亲缘关系较近;亚细胞定位结果显示SAUR63蛋白定位在细胞核与细胞外基质,SAUR64蛋白定位在叶绿体。(2)预测发现SAUR 63和SAUR 64同时作为LTCONS_00038949、LTCONS_00038950及LTCONS_00038952(lnc38949、lnc38950及lnc38952)的靶基因。(3)qRT-PCR检测发现SAUR 63、SAUR 64与3个lncRNAs均在不完全胚性紧实结构阶段高表达;SAUR 63与3个lncRNAs在100和500μmol·L^(-1)赤霉素(GA 3)处理下上调表达,且在500μmol·L^(-1) GA 3时表达量达到峰值;SAUR 63、SAUR 64、lnc38949和lnc38950均在35℃处理下被显著诱导表达,而lnc38950在35℃下受到抑制;此外,SAUR 63、SAUR 64和3个lncRNAs还响应SA、MeJA、盐胁迫和干旱胁迫的调控。(4)荧光原位杂交结果显示,SAUR 63与lnc38949均没有定位在合子胚特定部位,且lnc38949表达量高于SAUR 63。研究表明,SAUR 63、SAUR 64基因可能受到lncRNAs的调控,共同参与龙眼体胚发生早期的调控。     

葡萄SAUR基因家族鉴定与生物信息学分析

为了研究葡萄早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究利用全基因组信息鉴定了葡萄64个SAUR家族成员,并对SAUR家族成员的基因结构、氨基酸特性、染色体定位、基因进化、基因功能以及组织表达进行分析。结果表明,葡萄全基因组上64个SAUR家族成员在19条染色体中的8条染色体上呈现簇状分布,主要分布在3、4号染色体上,其中3号染色体上数量最多为37个;葡萄SAUR家族基因长度较短,有59个基因是无内含子基因;蛋白理化特征分析显示,多数SAUR蛋白呈碱性,结构稳定性较差,蛋白脂溶指数高,呈亲水性;基因功能预测结果表明,葡萄SAUR基因主要担当生长因子、结构蛋白、转录、转录调控以及响应胁迫应答和免疫应答6种功能,其中更多参与生长调节功能;根据系统进化分析将其分为10个分支,另外不同组织表达谱的分析结果表明SAUR基因家族成员具有不同的组织表达模式,对于非生物胁迫具有一定的调节作用。这些信息为葡萄SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

植物生长素响应基因SAUR的研究进展

植物激素生长素在植物生长和发育过程中起重要的调节作用,它能够诱导一系列生长素早期响应基因的表达,包括Aux/IAA、GH3和SAUR。对拟南芥、水稻、高粱和茄科进行生物信息学分析后显示:大部分SAURs基因没有内含子,并且成簇坐落在染色体上;它们有特定的保守区,包含生长素响应元件AuxREs和促使mRNA降解的下游元件DST等。近年来,许多研究人员通过对SAUR蛋白功能的研究,发现它们主要参与调节生长素的合成和运输,从而影响细胞的膨大,但相关的机制并不明确,有待进一步的研究。从生物信息学和功能两方面综述了植物SAUR基因家族的研究进展,并对未来的研究方向做了展望。     

玉米SAUR基因家族的鉴定与生物信息学分析

为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SAUR基因,命名为ZmSAUR。SAUR家族成员基因结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠。根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起。这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

西葫芦NCED基因家族鉴定及其响应干旱胁迫分析

NCED基因家族成员在调节植物响应干旱胁迫中发挥着关键作用,该研究通过生物信息学技术分析NCED在西葫芦基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对10%PEG 6000模拟干旱、0.1 mmol·L-1ABA激素和自然干旱胁迫的响应,以解析NCED基因家族的生物学功能。结果表明:(1)从西葫芦全基因组中鉴定出6个NCED家族基因(CpNCED1~6),且6个基因均不含内含子、分别分布于西葫芦的1、10、12、14、19和20号共6条染色体上。(2)理化性质分析发现,CpNCED1~6蛋白长度为569~590 aa,理论分子量在62.64~65.54 kD之间。(3)蛋白保守元件分析显示,除CpNCED3蛋白在遗传进化过程中出现3个基序(motif 12、motif 13和motif 15)的缺失外,其余5个蛋白都有完整的16个motif保守基序,且分布在600个氨基酸以内,同时大部分NCED蛋白序列保守性较高。(4)顺式作用元件分析显示,西葫芦CpNCED1~6基因均含ABRE、W box、MBS、P-box、TCA-element、CGTCA-motif、TGA-element和TGA-box等潜在的干旱胁迫响应元件。(5)qRT-PCR分析表明,CpNCED1~6基因在西葫芦不同组织中的表达具有组织特异性,其中,CpNCED4和CpNCED1在茎中的表达量显著高于其他4个基因,CpNCED2、CpNCED4、CpNCED6在花中的表达显著高于其余3个基因且CpNCED2表达量最高,CpNCED1~6在果实和叶中的表达量均相对较低;与对照组相比,CpNCED1~6受模拟干旱、ABA激素和自然干旱胁迫均上调表达;伴随干旱胁迫的产生,叶片中脱落酸(ABA)含量逐渐升高,暗示CpNCEDs在西葫芦干旱胁迫响应与ABA的生物合成过程中发挥着正向调控作用。研究发现,6个CpNCED1~6基因与西葫芦干旱胁迫响应密切相关,且对西葫芦干旱胁迫的响应以及ABA生物合成具有重要作用,尤其以CpNCED2和CpNCED4基因的作用更为明显。     

银杏MADS-box基因家族的表达及系统发育分析

MADS-box基因是真核生物中一类编码转录调控因子的基因家族,在植物花器官发育中发挥重要的调控作用。为了探究MADS-box家族基因在银杏花发育中的功能,本文对银杏花芽分化4个时期的样品进行转录组测序,筛选其中的MADS-box家族基因,利用生物信息学方法对筛选到的基因进行表达模式、蛋白结构、细胞定位和系统进化分析。结果显示:共得到15个银杏MADS-box家族基因。表达分析表明,目标基因根据表达模式可以分为3种类型。分析目标基因的编码序列显示,15个银杏MADS-box蛋白的主要构件均为α-螺旋和无规则卷曲;亚细胞定位预测主要在细胞核内;所有表达产物均包含MADS结构域。聚类分析显示,银杏MADSbox基因家族可分为6个亚类。银杏MADS-box基因家族中的new Gb2734、Gb38883、Gb28587和Gb33168可能在银杏开花调控中发挥重要作用;Gb16301可能是银杏花器官的发育过程中的关键基因。     

枸杞LbSPL6基因的克隆及表达分析

从实验室前期对枸杞(Lycium barbarum L.)花发育过程转录组测序结果推测,枸杞Squamosa启动子结合蛋白(Squamosa promoter binding protein-like,SPL)转录因子可能在枸杞花发育过程中发挥重要功能。该研究以宁夏特色植物资源枸杞为材料,采用RACE方法克隆LbSPL6基因,通过生物信息学及基因表达分析对该基因进行初步研究。结果表明:(1)成功克隆获得LbSPL6基因,其开放阅读框全长1524 bp,编码507个氨基酸,分子量为55.34 kD;序列分析表明LbSPL6蛋白中包含3个保守基序,且氨基酸序列与茄科植物同源蛋白的氨基酸序列高度相似。(2)qRT-PCR分析证实,LbSPL6基因在枸杞花器官中表达,并且在花药发育的四分体时期及单核花粉时期表达量较高;亚细胞定位实验证明,LbSPL6蛋白定位于细胞核中。该研究结果为进一步研究枸杞LbSPL6转录因子在花发育过程中的功能和作用机制奠定了基础。     

川滇高山栎QaGDU3基因的克隆及遗传转化

以川滇高山栎(Quercus aquifolioides Rehd. et Wils.)叶片为材料,分别采用不依赖于连接反应的克隆法、农杆菌花序侵染、实时荧光定量PCR、图像分析等方法克隆了QaGDU3基因,获得QaGDU3转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)并分析转基因植物的表型变化,利用生物信息学对QaGDU3蛋白与其他物种的GDU3蛋白序列间的差异和进化关系进行了分析。结果显示,GDU3是种子植物特有的基因;QaGDU3属于阴离子渗透酶ArsB/NhaD超家族成员,可能具有氨基酸转运功能。QaGDU3基因在拟南芥中过表达能够激活水杨酸(SA)途径中AtPR1、AtACD6、AtCBP60g和AtPAD4基因的表达,且转基因拟南芥莲座大小随着QaGDU3基因表达量升高而变小。研究结果说明GDU3是种子植物所特有的氨基酸转运蛋白并参与植物生长发育的调控。     

向日葵MADS-Box基因HAM23-like克隆和表达分析

为了解MADS-box基因在向日葵(Helianthus annuus)花发育过程中的作用,采用RT-PCR技术克隆了1个MADS-box基因新成员HAM23-like,开放阅读框为831bp,编码276个氨基酸,相对分子量为30.52k D,理论等电点为9.42。系统发育分析表明,HAM23-like与拟南芥的AGL18聚于同一分支,具有较近的亲缘关系。qRT-PCR分析表明,HAM23-like基因在花和成熟果实(籽粒饱满期)中的表达量较高;HAM23-like在开花当天的雄蕊中的表达量最高;随着花的发育,HAM 23-like表达量逐渐升高,在开花后5 d (果实形成早期)达到最高表达水平。因此,推断HAM23-like基因可能与向日葵花器官后期发育和瘦果早期发育相关。     

文心兰COL基因的分离及其表达分析

CONSTANS(CO)及CONSTANS-like(COL)基因在光周期调控植物开花中起到重要的作用。该研究以文心兰(Oncidium)品种‘金辉’为材料,分离了CO同源基因OnCOL2及另外2个COL基因(OnCOL8和OnCOL9),它们分别编码326、411和291个氨基酸;生物信息分析预测它们均定位于细胞核;OnCOL2、OnCOL8有2个锌指B-box结构域和1个CCT结构域,而OnCOL9缺少B-box结构域。多序列比对及进化树分析结果表明,所有COL蛋白可划分为3组,OnCOL2与OnCOL8、OnCOL9分到了2个不同组中。OnCOL2与建兰(Cymbidium ensifolium)CeCOL(90.77%)高度相似;OnCOL8与OnCOL9在进化关系上更为接近,分别与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtCOL9和AtCOL10关系最近,它们在B-box和CCT结构域都极为保守。表达分析结果表明OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9分别在花、根和假鳞茎中表达量最高,在叶片中的表达呈周期性变化趋势,且在长、短日照条件下表达的峰值及时间均存在差异,在花芽分化时期的叶片中表达量均显著上调。研究表明,OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9基因均受到生物钟和日长调节,在光周期途径中,可能通过上调它们的表达以促进文心兰花芽的形成。该研究结果为进一步研究基因功能及光周期调控文心兰开花机制奠定了基础。     

菘蓝IiEMF基因的克隆与功能分析

该研究以菘蓝(Isatis indigotica Fort.)转录组数据为基础,克隆得到菘蓝EMF基因的cDNA全长,命名为IiEMF。(1)序列分析表明,IiEMF基因开放阅读框长度为1896 bp,编码631个氨基酸。进化树分析表明,菘蓝IiEMF蛋白与甘蓝(Brassica oleracea)EMF蛋白亲缘关系最为接近。(2)实时定量PCR结果显示,IiEMF在菘蓝不同器官中均有表达,且在叶中表达量最高,果实中表达量最低;IiEMF基因在菘蓝抽薹开花过程中叶内的表达量呈先升后降的趋势,并于初花期表达量达到最高后逐渐降低回落;在花/果期IiEMF基因表达量较花蕾中明显降低。(3)成功构建了超表达载体pCAMBIA1300-EMF,经农杆菌介导侵染拟南芥,PCR鉴定表明,有7株为超表达转IiEMF基因植株。(4)表型观察发现,在长日照和短日照条件下,与野生型相比2个转IiEMF基因拟南芥株系的开花时间都明显较早(提前6~10 d),且转IiEMF基因株系的莲座叶数比野生型多10片以上,叶片也比野生型大而肥厚。(5)qRT-PCR检测结果显示,在拟南芥营养生长过程中,过表达IiEMF显著抑制了拟南芥AtAP1、AtCO和AtLFY的表达,而促进了AtFLC的表达;当拟南芥开花时,转基因株系中的AtAP1和AtFLC表达量均高于野生型,AtCO和AtLFY的表达量显著低于野生型。研究表明,过量表达IiEMF基因能够促使拟南芥提前开花,且IiEMF可能是通过影响多种开花途径来共同调节促进拟南芥的早花。     

春兰CgSEP3基因的克隆和表达分析

该研究采用RT-PCR和RACE技术从春兰(Cymbidium goeringii)中分离到1个SEPALLATA3(SEP3)基因。序列分析表明,该基因含有1个732bp的开放阅读框(ORF),共编码243个氨基酸。系统进化树分析显示,该基因是MADS-box基因家族AP1/AGL9组SEP的同源基因,其编码蛋白与其它植物SEP3类蛋白具有较高的一致性,命名为CgSEP3(登录号为KF924272)。实时荧光定量分析表明,CgSEP3在春兰花器官中均有表达,其中在唇瓣、侧瓣和萼片中的表达量较高,在子房和蕊柱中的表达量较低;而且CgSEP3在花发育各个时期都有表达,在1~2cm的花芽中表达量最高,在盛开的花中的表达量最低。研究认为,CgSEP3基因可能在春兰花瓣和萼片的形成过程中具有重要作用。     

中国水仙NtSOC1基因克隆及亚细胞定位

以中国水仙‘金盏银台’为实验材料,采用RACE和RT-PCR技术获得1个与开花相关的转录因子(SOC1)的同源基因NtSOC1。NtSOC1的cDNA全长1 603bp,含有1个687bp开放阅读框,编码228个氨基酸。生物信息学分析表明,NtSOC1与单子叶植物的SOC1同源基因的氨基酸序列较为相似,且在C末端同样含有一个保守性很高的SOC1motif序列,说明NtSOC1是属于SOC1/TM3亚家族基因。荧光定量PCR分析显示,NtSOC1在花芽分化阶段的表达量随着花芽的分化而升高,花芽分化结束时减少,表明NtSOC1基因可能参与中国水仙的花芽分化。成功构建了NtSOC1基因表达载体pCAMBIA1302-NtSOC1,通过农杆菌转化洋葱表皮对编码蛋白进行亚细胞定位结果显示,NtSOC1基因编码蛋白定位于细胞核,符合转录因子的亚细胞定位特征。该实验结果为进一步研究NtSOC1基因的生物学功能奠定了基础。     

草莓生长素响应因子FvARF10和FvARF18基因的克隆及表达分析

该研究以森林草莓(Fragaria vesca)为试验材料,利用RT-PCR技术克隆草莓FvARF10、FvARF18基因全长cDNA序列。生物信息学分析表明,FvARF10、FvARF18基因开放阅读框(ORF)分别为2 056bp和2 100bp,编码685和699个氨基酸,预测其分子量和等电点分别为75.73、76.78kD和8.12、6.55。系统进化树分析表明,FvARF10与苎麻BnARF10聚为一个分支,FvARF18与桑树MnARF18聚集在一个分支上,进化关系较密切。亚细胞定位预测分析表明,FvARF10、FvARF18蛋白均定位于细胞核或细胞质中。启动子分析显示,FvARF10、FvARF18基因均具有多样化的激素应答元件。荧光定量PCR结果显示,FvARF10和FvARF18基因在草莓不同组织中均有表达,FvARF10在果实中表达较高,且在半熟果中表达量最高,而FvARF18在茎中相对表达量最高;外源激素IAA处理1h后,FvARF10和FvARF18基因受到强烈诱导均呈上调表达,而后渐恢复正常水平。研究结果表明,FvARF10和FvARF18基因可能参与草莓的营养生殖及果实的生长发育调控,且与生长素信号转导过程相关。     

蝴蝶兰花发育的分子生物学研究进展

蝴蝶兰花非常独特且高度进化,如萼片瓣化、瓣片特化为唇瓣、雌雄蕊合生成合蕊柱及子房发育须由授粉启动等,是单子叶植物花发育研究的理想材料。近年来蝴蝶兰花发育分子生物学取得了重要进展。该文就近年来国内外有关蝴蝶兰开花转换及花器官发育相关基因研究以及B类基因与兰花花被的进化发育关系方面的研究进展进行综述。研究表明:MADS基因在蝴蝶兰开花转换及花器官发育过程中起重要作用,推测其中的DEF(DE-FICIENS)-like基因早期经过2轮复制,形成了4类不同的DEF-like基因,进而决定兰花花被属性。蝴蝶兰花发育分子生物学的深入研究,将极大地利于通过基因工程手段提高蝴蝶兰花品质如花色改良及花期调控等,推动分子育种进程。     

杂交兰花色花香生物合成途径的转录组分析

该研究以杂交兰(Cymbidium hybrid)不同花色花香品种‘玉凤’(K18,黄色)和‘福韵丹霞’(K24,紫红色)为材料,采用RNA-Seq技术获得杂交兰不同花期的花朵转录组数据,分析杂交兰不同时期花色/花香相关基因的表达变化,探讨杂交兰花色花香形成的分子机理,为杂交的定向改良和新品种选育提供依据.结果表明:(...     

薇甘菊花芽分化前后内源激素及相关基因表达的研究

以云南省瑞丽市勐秀林场扦插种植的薇甘菊为试材,采用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)技术对花芽未分化期和花序原基分化期花芽中的生长素(IAA)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)、反式玉米素(tZ)、异戊烯腺嘌呤(IP)、1-氨基环丙烷羧酸(ACC)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量进行定量分析,同时基于转录组基因功能注释数据对内源激素合成、代谢及信号转导途径相关基因进行表达分析,以探讨不同内源激素对薇甘菊花芽形成的调控作用,以及内源激素合成和信号转导途径相关基因调控薇甘菊花芽分化的机制,为后期通过外源激素调控薇甘菊内源激素水平的方式来控制薇甘菊的有性繁殖提供理论和技术支持。结果表明：(1)薇甘菊未分化期花芽中GA₁₅、GA₁₉、GA₂₀、GA₂₄、IAA、ABA和ETH含量低于花序原基分化期,而未分化期花芽中两种细胞分裂素tZ和IP含量显著高于花序原基分化期。(2)基于RNA-seq测序结果,在薇甘菊两个花芽分化时期共获得7 116个差异表达基因(DEGs),其中上调3 907个,下调3 209个。(3)在内源激素合成方面,参与GA₁₅、GA₁₉、GA₂₀、GA₂₄、IAA、ABA和ACC合成的大量DEGs在花序原基分化期上调表达,这与它们在薇甘菊花序原基分化期的高含量趋势相一致;参与IAA合成的YUCCA基因家族和ACC合成的ACS基因在花序原基分化期的高表达也可能参与促进薇甘菊花芽分化。(4)在植物激素转导途径中,在花序原基分化期,生长素信号转导途径通过AUX/IAA(gene-E3N88_07743)的下调表达和ARF(gene-E3N88_41119)的上调表达,乙烯信号转导途径通过ERF(gene-E3N88_41547)的上调表达,赤霉素信号转导途径通过GID1(gene-E3N88_19448)基因的上调表达,细胞分裂素信号转导途径通过B-ARR(gene-E3N88_28086)和A-RRR(gene-E3N88_40764)基因的下调表达,脱落酸途径通过AREB(gene-E3N88_18558)基因的上调表达,茉莉酸信号转导途径通过JAZ(gene-E3N88_05628)的上调表达和MYC2(gene-E3N88_32405)的下调表达来调控薇甘菊花芽分化。研究发现,高水平的GA₁₅、GA₁₉、GA₂₀、GA₂₄、IAA、ABA和ACC有利于薇甘菊的花芽分化;薇甘菊在花芽分化过程中通过改变不同种类内源激素合成、代谢基因的表达来调控激素浓度,而激素又通过信号转导途径引起下游基因的表达,进而调控薇甘菊的花芽分化。