葡萄风信子MaGT1基因的克隆及其表达分析

该研究以葡萄风信子(Muscari ameniacum)‘亚美尼亚’为试材,克隆了花青素合成途径过程中的类黄酮糖基转移酶基因MaGT1(GenBank登录号MK652470)。该基因开放阅读框全长1 338 bp,编码445个氨基酸,预测蛋白分子量为49.301 kD,理论等电点为5.40。结构分析显示,MaGT1蛋白具有PSPG保守结构域、UDP 糖基转移酶家族结构域和UDP 葡萄糖醛酸基/葡萄糖基转移酶保守域(UDPGT)。进化分析表明,MaGT1蛋白与油棕、海枣、葡萄亲缘关系相近,聚类于类黄酮糖苷糖基转移酶类分支,以UDP 葡萄糖/鼠李糖为主要糖供体。花青苷含量测定显示,花青苷仅在葡萄风信子着色的花中积累,在根、鳞茎和叶以及未着色的花蕾(S1)中几乎检测不到花青苷,且随着花的发育,花青苷含量不断增加,并在衰败期(S5)达到最高。荧光定量PCR分析表明,MaGT1基因的表达具有显著的时空特异性,并在花中优势表达,而在根、鳞茎和叶片中微量表达;在花发育不同阶段,MaGT1基因的表达量随着花发育不断增加,并在盛花期达到峰值。研究表明,MaGT1蛋白催化反应是花青素合成途径中的重要修饰步骤。该研究结果为进一步分析MaGT1基因在葡萄风信子花青素合成和调控中的功能提供了依据。     

‘全红’杨PdHY5转录因子基因的克隆及功能分析

HY5(ELONGATED HYPOCOTYL 5)转录因子在花青素的生物合成方面具有重要的作用。该研究以‘全红’杨叶片为材料,克隆了PdHY5基因,对其进行生物信息学分析;并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,对其进行功能分析。结果显示：(1)PdHY5基因开放阅读框(ORF)长度为510 bp,共编码169个氨基酸。多序列比对和系统进化分析表明,‘全红’杨PdHY5蛋白具有bZIP家族蛋白的保守结构域,与毛果杨PtHY5蛋白亲缘关系最近。(2)成功构建过表达载体pNP1302 35S PdHY5,经潮霉素筛选获得了4个转基因烟草株系(S1~S4)。(3)qRT PCR结果表明,PdHY5基因在4个过表达株系中的表达量显著高于野生型(WT),且S4株系的表达量最高, S1最低;同时过表达株系的花青素生物合成途径关键基因CHS、F3H及FLS的表达水平较WT均显著上调。(4)叶片花色素苷的相对含量在转基因烟草株系S2、S3、S4中较WT显著上调,分别增加了128.23%、97.36%和134.20%。研究表明,过表达PdHY5基因调控了烟草本身花青素生物合成途径中结构基因的表达,从而促进了花青素的积累。     

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

bHLH转录因子在植物类黄酮代谢过程中具有重要调控作用。该研究采用PCR方法，从‘碧香早’茶树中获得了与儿茶素含量高度负相关的CsbHLH71基因，并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位及转录活性分析，为探究CsbHLH71基因在调控茶树儿茶素生物合成的分子机制奠定基础。结果表明：(1)通过RNA-seq测序筛选成功获得一个茶树CsbHLH71基因，该基因CDS序列全长912 bp，编码303个氨基酸；氨基酸序列第101-160位含有一个碱性螺旋-环-螺旋保守结构域，属于bHLH家族转录因子；序列对比和系统进化树结果显示，其与杜鹃花、河滨葡萄等物种的bHLH氨基酸序列有较高的相似性。(2)qRT-PCR结果显示，不同浓度微生物肥处理下茶树CsbHLH71基因的表达水平显著上调，且在1000倍处理下效果最显著，说明高浓度的微生物肥能促进茶树CsbHLH71基因的表达。(3)亚细胞定位分析表明CsbHLH71蛋白定位在细胞核。(4)转录活性分析发现，茶树CsbHLH71蛋白在酵母和烟草中均具有转录抑制活性，为转录抑制子，证实了CsbHLH71蛋白具有转录抑制剂的功能。研究推测， CsbHLH71蛋白可能负调控茶树中儿茶素积累。     

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。     

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。     

海岛棉GbTCP15基因的克隆与表达分析

根据陆地棉GhTCP15基因序列,设计1对引物,通过PCR技术从海岛棉品种‘新海21号’中克隆一个同源基因,命名为GbTCP15。海岛棉GbTCP15基因具有一个1 056 bp开放阅读框,编码351个氨基酸,预测分子量约为38 057.4 kD,等电点为9.01,序列中含有一个高度保守的TCP结构域。氨基酸序列对比表明,海岛棉GbTCP15蛋白与其他植物中的TCP蛋白有较高的一致性,说明该基因在进化过程中是相当保守的。亚细胞定位结果显示,GbTCP15主要分布在细胞核上,推测GbTCP15在复制和转录的过程中发挥着信号转导以及转录调控等作用。进化树分析表明,海岛棉GbTCP15基因与雷蒙德氏棉GrTCP15基因分布在同一分支上。实时荧光定量PCR表明,海岛棉GbTCP15基因在茎部和15 d纤维中表达量较高。研究表明,GbTCP15转录因子可能参与棉花纤维以及表皮毛的发育。     

金边红苞凤梨叶片的超微观察和AbGLK1的克隆与表达分析

为了解Golden2-like (GLK)转录因子在金边红苞凤梨(Ananas comosus var. bracteatus ‘Chiyan’)绿白嵌合叶片形成中的作用,采用RT-PCR技术克隆得到了AbGLK1基因, 其开放阅读框全长1 371 bp,编码456个氨基酸,含有1个GARP-DNA结合域和1个C末端结构域GCT box (GOLDEN2 C-terminal box),属于GLK转录因子家族,在酵母中具有转录因子的转录激活活性。烟草亚细胞定位表明AbGLK1蛋白定位在细胞核。RT-qPCR分析表明,AbGLK1基因在金边红苞凤梨的根、茎、叶中均有表达,但具有组织器官差异性,在叶片中的表达量显著高于根和茎(P < 0.05)。AbGLK1基因在叶片边缘白化组织中的表达量显著低于绿色组织,约为绿色组织的1/3 (P < 0.05)。叶片白化组织叶绿体内膜系统模糊,无类囊体存在,含有大量囊状小泡,质体小球数量多且体积较大。因此,推测AbGLK1基因可能参与了金边红苞凤梨中的叶绿体发育,其下调表达可能导致叶片白化组织中叶绿体发育不成熟。     

刺葡萄白藜芦醇合成酶基因对不同光质的响应及转录因子筛选

为探究白藜芦醇合成酶基因(RS)的表达模式和转录调控特征,该研究以刺葡萄愈伤组织为材料,采用RT PCR方法进行RS1基因克隆,分析RS1基因在8种不同光质培养条件下的表达模式,并对靶向RS1的转录因子进行预测分析和筛选验证。结果表明：(1)成功从刺葡萄中克隆获得RS1基因(GenBank登录号为OM339527);RS1基因开放阅读框为1 179 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码392个氨基酸,为亲水性无信号肽的细胞质定位蛋白,磷酸化修饰主要发生于苏氨酸和丝氨酸位点上,蛋白质的二级结构主要由α 螺旋、无规则卷曲和延伸链组成。(2)RS1启动子具有多个光响应和转录因子识别与结合元件,还涉及激素调控、生长发育、环境条件响应。(3)转录调控预测发现,靶向RS1的转录因子来自9个家族,共有23个成员,其中MYB和Dof基因家族具有多个成员和RS1启动子结合位点。(4)共线性分析表明,葡萄与毛果杨的共线性最高,MYB DIV和Dof5.1具有多个共线基因。(5)转录水平分析显示,长波光促进RS1的表达,在不同光质和培养阶段下MYB DIV与靶基因RS1具有相同的表达模式,而Dof5.1的表达模式与RS1呈相反趋势,表明MYB DIV和Dof5.1分别通过正负调控参与RS1的转录表达。     

葡萄Alfin like转录因子家族的鉴定和表达分析

Alfin like (AL) 转录因子家族对高盐、低温、干旱等非生物胁迫反应具有重要的调控作用。该研究采用同源比对的方法检索鉴定葡萄AL转录因子家族基因、分析其生物信息学特性,并采用qRT PCR方法分析非生物胁迫下AL基因的表达特征,以探究葡萄AL基因在非生物逆境胁迫中的功能。 结果表明：(1)在葡萄中共鉴定出6个AL基因家族成员,分别命名为VvAL1~VvAL6,且6个成员分别分布在6条染色体上。(2)葡萄中AL转录因子具有高度保守的DUF3594结构域和PHD结构域,各家族成员均含有5个外显子和4个内含子;上游启动子区域分析发现大量植物激素与非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。(3)基因芯片表达模式分析显示,盐、干旱、ABA胁迫以及低温(5 ℃)处理均显著影响葡萄AL家族基因(VvAL1~VvAL6)的表达。(4)qRT PCR检测显示,不同胁迫处理下AL基因在葡萄叶片中的表达水平不同;ABA处理下葡萄AL转录因子家族基因表达量较对照均显著下调,但在PEG处理下差异不显著;在盐胁迫处理下,VvAL2、VvAL4、VvAL5基因的表达量均显著上调,分别是对照的23倍、8.5倍和10.5倍,而VvAL1和VvAL6基因的表达量均显著下调,分别是对照的33倍和25倍。研究发现,葡萄AL转录因子家族与植物激素和非生物胁迫密切相关,尤其是该家族基因强烈响应高盐胁迫。     

辣椒CaWRKY14转录因子的生物学特性研究

WRKY转录因子是植物响应病原菌胁迫最重要的转录因子之一,且参与抗病反应及信号传导通路的调控。为研究辣椒WRKY基因的生物学特征,以辣椒高抗疫病材料CM334为试材,克隆获得响应疫霉菌诱导的转录因子CaWRKY14。生物信息学分析表明,该基因DNA全长2 530 bp,cDNA全长1 662 bp,含有5个内含子,编码553个氨基酸,含有1个WRKY保守结构域,属于Group Ⅱ(b)。实时荧光定量表达分析表明,CaWRKY14不仅受ABA和疫霉菌胁迫诱导表达,且表达量分别在12 h和24 h时达到峰值,分别是对照的8.54和8.04倍,同时也受高盐、热激和干旱胁迫诱导。利用VIGS技术对CaWRKY14转录因子进行沉默后发现,抗病材料CM334接种疫霉菌后趋于发病。研究表明,CaWRKY14基因在辣椒响应疫霉菌胁迫进程中可能发挥着重要作用。