风信子HoMADS2基因的克隆及表达分析

利用同源克隆策略,从风信子中分离出一个MADS box基因,命名为HoMADS2。序列比较分析表明,HoMADS2与B类MADS box蛋白具有较高的同源性。分子进化树分析显示,HoMADS2与PI家族类聚在一起。同时,在HoMADS2的Kbox和C末端区域均具有PI家族的特征序列。以上序列分析结果表明,HOMADS2可能是尸,的一个同源基因。RNA分子杂交结果显示,HoMADS2在四轮花器官中均表达,其表达模式不同于双子叶植物中尸,同源基因。利用风信子离体花器官再生系统研究表明,HoMADS2在再生花芽中的表达不同于HoMADS1和HAG1,该基因在再生花芽发育过程中组成型表达,不受外源细胞分裂素和生长素的影响。     

棉花MADS框基因GhMADS3的克隆及其组成型表达对烟草花器官决定的影响

MADS框基因在植物花器官发育中发挥着关键性作用。为研究棉花花器官发育的机理,以徐州142花蕾为材料,利用EST数据库资料,通过EST序列整合,克隆出了一个MADS域蛋白的编码区段,GenBank登录号为AY083173。该片段(GhMADS3)包含一个732 bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(244氨基酸)与可可,黄瓜,烟草,矮牵牛,金鱼草等的AG亚家族基因的序列相似性高。进化树重建分析将GhMADS3基因归入MADS框基因AG亚家族C功能分支的euAG分支。RT-PCR分析显示,该基因在雄蕊和心皮中表达,在根、茎、叶等营养器官,萼片,花瓣,花器官变异体chv1(所有花器官均变为苞叶状器官)的花蕾中不表达。将GhMADS3与35S启动子融合构建成嵌合基因转化烟草,转基因烟草植株花朵出现萼片(轮1)向心皮,花瓣(轮2)向雄蕊的转变,花器官表现明显的白化倾向。同时,在轮1观察到丝状结构的出现,该结构在此前类似的研究中尚无报道。这些结果说明,实验中克隆了一个有生物学功能的棉花的AG亚家族MADS框基因,该基因可能在棉花花器官发育中有重要的功能。     

黄金树花器官特征决定的CaspAG基因克隆和表达分析

以黄金树的花芽为材料,采用同源基因克隆技术,获得黄金树花器官特征决定的AG同源基因,将其命名为CaspAG,其开放阅读框(ORF)为738 bp,编码245个氨基酸。分子系统发生和蛋白序列比对分析表明:CaspAG是拟南芥的AG同源蛋白,被归为eu AG进化分支,其MADS区有57个氨基酸,I区有32个氨基酸,K区有83个氨基酸,C区有55个氨基酸,其中C末端的转录激活区含有两个保守的基序:AGI和AGII基序。半定量RT-PCR分析表明,在花发育过程中,CaspAG基因仅在雄蕊和雌蕊中表达,而在茎、叶片、萼片和花瓣中几乎不表达。实时荧光定量PCR分析结果表明,CaspAG基因在雌雄蕊原基分化期至雌雄蕊成熟期均有表达,在雌雄蕊发育成熟期表达量达到最高;且在雄蕊的表达高峰的时间明显早于雌蕊,这与雌、雄蕊形态成熟的时间基本吻合。     

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.     

棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

蕙兰CyfaSTK基因的克隆与表达分析

采用同源克隆的方法,从蕙兰（Cymbidium faberi Rolfe）花芽中克隆获得CyfaSTK基因的cDNA序列,并对其进行生物信息学分析及基因表达分析。结果显示,该基因全长843 bp,其中开放阅读框（ORF）长705 bp,共编码234个氨基酸和1个终止密码子。同源蛋白序列比对及分子系统发育分析结果表明,CyfaSTK蛋白属于D类MADS-box转录因子STK-like进化系,含有MADS、I、K和C等4个结构域,其C末端转录激活区含有2个保守的基元：AG motifⅠ和AG motifⅡ,此外,还具有一个在天门冬目植物中相对保守的基元MD motif。基因表达的组织特异性分析结果显示：蕙兰CyfaSTK基因在花萼、花瓣、唇瓣、药帽、子房中均有表达,但在叶片中不表达,其中在子房中的表达量与其他组织相比,差异达到极显著水平;CyfaSTK在花芽经过休眠后的萌动期表达量最高,且在开花当天该基因表达量有上升趋势。研究结果表明CyfaSTK基因不仅参与调控蕙兰花器官的发育过程,且对子房及合蕊柱的正常发育具有重要作用。     

蕙兰CyfaSTK基因的克隆与表达分析

采用同源克隆的方法,从蕙兰(Cymbidium faberi Rolfe)花芽中克隆获得CyfaSTK基因的cDNA序列,并对其进行生物信息学分析及基因表达分析。结果显示,该基因全长843 bp,其中开放阅读框(ORF)长705 bp,共编码234个氨基酸和1个终止密码子。同源蛋白序列比对及分子系统发育分析结果表明,CyfaSTK蛋白属于D类MADS-box转录因子STK-like进化系,含有MADS、I、K和C等4个结构域,其C末端转录激活区含有2个保守的基元:AG motifⅠ和AG motifⅡ,此外,还具有一个在天门冬目植物中相对保守的基元MD motif。基因表达的组织特异性分析结果显示:蕙兰CyfaSTK基因在花萼、花瓣、唇瓣、药帽、子房中均有表达,但在叶片中不表达,其中在子房中的表达量与其他组织相比,差异达到极显著水平; CyfaSTK在花芽经过休眠后的萌动期表达量最高,且在开花当天该基因表达量有上升趋势。研究结果表明CyfaSTK基因不仅参与调控蕙兰花器官的发育过程,且对子房及合蕊柱的正常发育具有重要作用。     

CygoSTK基因在普通春兰与奇花品种‘天彭牡丹''中的表达比较

为深入研究春兰(Cymbidium goeringii)与春兰奇花品种花器官发育调控的分子机制,该研究采用同源克隆的方法,分别从普通的春兰与春兰奇花品种‘天彭牡丹’的花芽中克隆得到1个cDNA长849 bp D类MADS-box基因CygoSTK(Genbank登录号为MH917912.1)。结果表明:该基因序列在两种春兰中高度一致,包含1个长705 bp的完整ORF,编码1个由234个氨基酸残基组成的STK进化系MADS-box转录因子;结构分析表明,CygoSTK转录因子包含1个高度保守的MADS结构域(MADS domain)(1～57)和1个次级保守的K结构域(91～172),其C末端的转录激活区含有两个高度保守的基序,即AGI基序和AGⅡ基序;进一步用qPCR检测CygoSTK基因在普通的春兰与春兰奇花品种‘天彭牡丹’不同花器官中的相对表达量发现,CygoSTK基因在普通的春兰和春兰‘天彭牡丹’子房中的表达量最高,显著高于该基因在相应品种其他花器官中的表达量(LSD,P0.05)。以上结果说明CygoSTK基因在功能上有很强的保守性,主要参与春兰子房的发育。     

小花草玉梅高通量转录组测序与花发育基因的挖掘

该研究采用高通量测序技术Illumina HiSeq 2000,对小花草玉梅花器官进行转录组测序,挖掘参与其花发育相关的基因。测序结果得到54 513 822个序列读取片段(reads),包含7 826 726 115bp的碱基序列信息。将测序数据进行序列组装后,获得43 767个单基因簇(unigenes),平均长度为926bp。转录物注释结果显示,28 130条unigenes有同源比对信息。在43 767条unigenes中检测到5 015个SSR位点,且SSR不同重复基序类型中,出现频率最高的是AG/CT,其次是AAG/CTT和ACC/GGT。通过转录因子分析,进一步筛选得到了12个与花发育紧密相关的MADS基因,分别为FUL1,FUL2,AP3-1,AP3-2,AP3-3,PI1,PI2,AG1,AG2,SEP1,SEP3和AGL6。实时荧光定量PCR分析表明,与小花草玉梅正常花相比,全白、绿白相间、五瓣变异、全绿变异花中的FUL1、SEP1,SEP3和AGL6基因均显著上调表达,而12个基因在极端变异花中的表达水平与正常花的差异均不明显。定量结果经主成分分析显示,AGL6、SEP3、FUL1、PI2及SEP1的表达量均为小花草玉梅花形态建成的主要指标。研究结果在一定程度上丰富了小花草玉梅的基因信息,为后续研究其花器官变异的分子机制提供了基础数据。     

水稻基因组MADS盒DNA的克隆和分析

利用来自金鱼草Squamosa基因的MADS盒序列作为异源探针 ,从水稻基因组Cosmid文库中筛选获得了 1个含MADS盒保守序列的DNA片段(RgMADS1 ) ,对RgMADS1进行的结构及功能研究表明 :RgMADS1中含有与已报道的MADS盒基因高度同源的区段 ;水稻基因组中存在多拷贝的含MADS盒的基因族 ;将RgMADS1与 35S启动子构成嵌合基因 ,转化拟南芥 ,转基因植株表型异常 ,主要是花型结构改变、花数目减少和花着生部位异常 .由以上分析初步认为 ,RgMADS1可能是水稻MADS盒基因家族中的一员 ,它们可能参与了花形态建成和发育过程中的功能调控     

风信子花器官中HAP2基因的分离与表达研究(英文)

在离体条件下,以风信子花被片为外植体,通过控制激素的浓度可诱导花被片、雄蕊或胚珠的再生。近年来,在拟南芥和金鱼草等模式植物中已经分离出了许多控制花器官发育的同源异形基因,如AG,AP1,AP2,AP3等,其中AP2在控制花萼和花瓣形成过程中起重要作用,因此本文从风信子中分离AP2的同源基因,并对它在风信子再生系统中的表达进行了分析。根据AP2同源基因功能域的保守序列设计一对简并引物：5'-TGGGA（A/G）TC（G/T/C）CA（C/T）AT（C/T）TGGA-3'和5'-TCCCA(AGC)(CT)(GT)(AG)CC(AG) CA(CT)TT(AG)TG-3', 以再生的花被片为材料进行RT-PCR,扩增出大小约300bp的片段,序列分析表明该片段的氨基酸序列与AP2同源性高达89%。进而,利用5’和3’Race PCR,得到全长的cDNA。该基因命名为HAP2,GenBank登记号为AF134116,该基因全长1597bp,编码368个氨基酸(Fig.1）。与AP2相比,HAP2也含有10个氨基酸长的碱性功能域,其中KKSR为核定位信号。此外,HAP2也含有两个序列重复的68个氨基酸长的功能域（HAP2-R1,HAP2-R2）,HAP2-R1也含有能形成(-螺旋结构的核心区域,且与AP2-R1中的核心序列100%同源,而HAP2-R2中的核心区域与AP2-R2相比, 缺少9个氨基酸(Fig.2）。RT-PCR结合Southern 杂交结果表明(Fig.3）,HAP     

花叶千年木单个生殖器官和营养器官的体外直接再生的控制--单个器官直接再生的规律性

花叶千年木(Dracaena fragrans cv.massangeana Hort.)的各种单个器官(花被片、花芽、花序分枝、花序、成年态营养芽和幼态营养芽)在离体培养中被愈伤组织直接再生了.在这些单个器官的再生期间,一些规律性现象被观察到了.首先,单个再生器官种类的范围与分离外植体的器官在植物个体发育中被分化的时期有密切关系.从植株个体发育某个时期(时期A)分化的地上部分器官上分离的外植体能够分别再生下面这些地上部分器官:稍晚于时期A分化的器官,与时期A同期分化的器官和早于时期A分化的所有器官.其次,在这个范围内,究竟再生哪一种器官被再生取决于培养基中外源生长素的浓度.随着2,4-D浓度从0.005 mg/L逐渐升高到0.5 mg/L,单个再生器官的种类将按如下的次序变化:营养芽,花序,花序分枝,花芽,花被片.这些规律性现象将被用于诱导一个给定的被子植物地上部分器官的直接再生.     

小麦幼胚培养再生单性雌花的研究

通过45个基因型的小麦(Triticum aestivum L.)幼胚培养,发现有11.1%的基因型从靠近再生芽基部的愈伤组织上分化形成花器官.再生花芽呈裸露的、多子房丛生的、具有茂盛羽毛状柱头而缺乏雄蕊、外稃、内稃和颖片的单性雌花. 组织切片观察发现,其雌蕊起源于再生芽附近的分生组织细胞,并通过次生雌蕊再生的方式形成丛生状,其羽毛状结构的发育先于子房中胚珠的分化. 除正常的单胚珠外,还发现双生胚珠分化.χ2独立性检验结果显示,花芽再生率存在强烈的基因型效应.小麦品种YA-1 表现突出(44.4%),其花芽再生潜力能在不同年份间较好地再现,说明YA-1的花芽再生能力具有相对稳定性.与脱分化培养基的效应相比,YA-1的花芽再生效率主要受继代培养基成分的影响. 其中,6-BA、NAA和加倍无机铁盐的配比较2,4-D和正常浓度无机铁盐的配比更有利于YA-1的幼胚培养再生花芽.同时,外植体实验表明,YA-1的幼穗和成熟胚培养无任何成花反应,而其幼胚外植体具有特异的花芽再生能力.据此认为,YA-1的幼胚培养有助于为小麦花发育机理研究建立理想的实验系统.     

植物MADS盒基因研究进展

植物中的MADS盒基因是一个序列特异的调节基因家族。它编码的蛋白转录因子在植物的生长发育中起着重要的调节作用。综述了植物MADS盒基因的进化、调节机理、与花器官发育的关系以及MADS盒相关基因克隆等方面的研究进展,并论述了MADS盒基因研究的发展趋势。     

植物MADS盒基因与花器官的进化发育

已在维管植物中发现百余种MADS盒基因,此种基因家族由表达模式和功能关系密切的基因构成多种特定的亚族和DEF／GLO类（B功能）,AG类（C和D功能）等,植物花器官发生和花形态多样性的遗传机理和进化规律都可能与MADS盒基因的结构,表达以及功能进行相关。     

金柑FcSOC1同源基因的克隆及表达分析

通过检测这对同源基因的表达水平,来分析这对同源基因与花器官发育的关系。采用同源克隆技术从金柑花中克隆出Fc SOC1基因的c DNA全长序列并进行生物信息分析;利用实时荧光定量PCR技术分析Fc SOC1基因在金柑不同组织、器官的表达特性。序列分析表明获得这对同源基因全长为660 bp和636 bp,分别编码220和212个氨基酸,分别命名他们为Fc SOC1a和Fc SOC1b。同源性分析显示,其与同属于芸香科的克里曼丁桔,相似性达98%,和甜橙的相似性也达到90%以上。实时荧光定量PCR表示Fc SOC1a和Fc SOC1b在营养器官和生殖器官均有表达。在营养器官的表达略有不同,但是在生殖器官的表达均在花蕾发育初期与后期急剧升高,并且在花中的表达量明显大于在其他部位的表达量。这对同源基因的高表达部位为茎、叶、花蕾、花芽、花瓣、花托、子房。Fc SOC1a和Fc SOC1b在花中显著表达,根据其表达特性推测,其可能在调控花器官发育上起着重要作用。根据这两个基因在营养器官的表达不同以及之间同源性较低,说明其功能已经出现分化。     

平榛AGAMOUS基因的克隆与生物信息学分析

以野生平榛(Corylus heterophylla Fischer)为试材,采用RT-PCR方法从花芽中获得了一个平榛AGAMOUS基因cDNA,命名为ChAG,GenBank登录号为JN828811.序列分析结果表明,ChAG基因编码一个长度为726 bp,编码241个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示,该基因属于MADS家族AG亚家族.序列比对和系统进化分析表明,ChAG基因与欧榛的亲缘关系最近,相似性达99％.采用生物信息学手段对ChAG基因的保守结构域、疏水性和二级结构等进行分析.     

豆科AGAMOUS同源基因结构及功能分析

AGAMOUS(AG)基因是控制高等植物花发育的重要基因,已在20多种植物基因组中发现同源基因。作为MADS-box家族的一员,AG基因结构具有高度的保守性。AG及其同源基因在植物生长发育中的功能已经十分清晰。本文研究AG同源基因在豆科几个代表物种中的分布,对其基因结构和蛋白序列进行分析比对。结果表明,AG同源基因在不同的豆科物种中具有高度的序列同源性及结构保守性。进一步通过蒺藜苜蓿Medicago truncatula的AG同源基因表达模式分析发现,其表达是与功能相互验证的。     

诱导风信子再生花芽不断分化花被片的研究

通过外源激素及外植体年龄的控制,诱导风信子再生花芽不断分化花被片已经获得成功。在２５０ｄ的继代培养中平均每个花芽可分化７０多片花被片,最多的可分化１４０多片。对这种花芽不断分化花被片的形态发生过程以及生长发育特点的观察表明,花芽的第１轮器官与风信子野生型花基本相同,查花被,它由花被筒及其上部的裂片－花被片组成。     

甜荞FaesSTK基因在长花柱长雄蕊突变体lpls中的表达分析

采用RACE技术,从甜荞（Fagopyrum esculentum Moench）中克隆获得3种花型的STK同源基因FaesSTK,并对其序列特征进行分析。结果显示,甜荞3种花型植株STK同源基因序列一致,全长为967 bp,包含长689 bp的完整开放阅读框,编码一个由225个氨基酸残基组成的D类MADS-box转录因子。蛋白序列比对及系统发育分析结果表明,FaesSTK蛋白属于MADS-box转录因子中的STK进化系。包含1个由57个氨基酸残基组成的高度保守的MADS结构域;1个由82个氨基酸残基组成的次级保守区域的K结构域,在C端的转录激活区还含有另外2个高度保守的基序（AGⅠ和AGⅡ）。实时荧光定量检测结果显示,FaesSTK基因主要在甜荞lpls突变体的雄蕊、雌蕊和不同发育时期的幼果中表达,在根和花被片中仅能检测到微弱的转录信号,在叶和茎中不表达,其中在雌蕊和果实中的表达量极显著高于其他组织。推测该基因在花发育过程中可能主要参与调控甜荞lpls突变体雌蕊和果实的发育。