水曲柳FmPHV基因克隆及在形成层愈伤组织中的表达分析

该研究通过基因克隆获得了水曲柳PHV基因,并命名为FmPHV。生物信息学分析表明,水曲柳FmPHV基因编码区全长为2 112 bp,包含有一个完整的开放阅读框,其编码了一个由703个氨基酸组成的蛋白。亚细胞定位预测其主要存在于叶绿体中,为稳定亲水蛋白。保守域及同源分析表明,FmPHV与油橄榄、芝麻和烟草等物种的同源蛋白保守结构域同源性高达99%。在低温4℃条件下,使用50 mg·L-1吲哚丁酸(IBA)溶液对水曲柳树皮进行处理,获得了水曲柳形成层细胞,并进一步诱导获得形成层愈伤组织。对FmPHV基因的时空表达模式进行分析表明,FmPHV基因6月表达量最高,同时FmPHV能在芽中高表达,通过树皮获得的不同来源的愈伤组织相互比较可知,FmPHV在来源为形成层分生组织形成层愈伤组织中的表达量显著高于其在其他来源的愈伤组织中的表达。此外,对水曲柳幼苗瞬时过表达FmPHV基因,对其所在通路关键基因的表达特征进行分析,FmPHV瞬时过表达后,生长素相关基因表达下降,细胞分裂素相关基因表达上升,有利于芽的分化。以上结果表明,揭示了水曲柳FmPHV在水曲柳植株生长过程中的表达模式以及FmPHV过表达对芽再生通路各关键基因的调控情况,为研究水曲柳FmPHV调控生长发育的分子机制以及其在生长素和细胞分裂素响应通路中发挥的作用奠定基础。     

茉莉酸甲酯对茶条槭悬浮细胞没食子酸合成的影响

为了研究茶条槭悬浮细胞中没食子酸的合成,该研究进行了茉莉酸甲酯诱导试验。通过添加茉莉酸甲酯,利用HPLC检测诱导后细胞中没食子酸的含量变化情况,同时利用电导仪、酸度计、分光光度计法和激光共聚焦显微镜对培养液和细胞进行电导率、pH值、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及细胞形态等进行分析。结果表明:(1)相对于正常培养的细胞,添加100μmol·L~(-1)的茉莉酸甲酯诱导24 h时,没食子酸的含量达到最高为12.49 mg·g~(-1),其含量是对照的2倍左右。(2)茉莉酸甲酯的添加导致细胞培养液的pH值和电导率成波动趋势,细胞膜受损,通透性增大,细胞核分散,出现多个细胞核现象。(3)细胞内可溶性蛋白含量在诱导24 h、72 h和5 d时达到高峰,其含量分别是对照的1.4、1.67、2.07倍左右。(4)苯丙氨酸解氨酶活性在诱导24 h和5 d时分别出现一次高峰,其活性分别是对照的2倍和3.75倍。研究认为,茉莉酸甲酯处理短时间内促进了茶条槭细胞内没食子酸含量的积累,细胞内PAL活性和可溶性蛋白含量有所增加,对细胞液中的pH值和电导率影响不显著。     

水曲柳FmJAZ1基因在非生物胁迫中的响应模式和激素诱导表达分析

克隆FmJAZ1基因,明确其在低温和NaCl胁迫中的响应模式和激素诱导下的转录表达特性。通过基因克隆的方法得到水曲柳中的FmJAZ1基因,利用生物信息学软件对所得到的序列进行分析并构建系统进化树,对水曲柳FmJAZ1基因进行了时空表达特异性的分析,对根、茎、叶、芽、雄花、雌花、种子等7个部位以及在5-9月5个月份分别取样,对水曲柳进行低温(4℃)和盐胁迫(200 mmol/L NaCl)2种非生物胁迫处理以及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号诱导处理,然后对试验材料进行荧光定量分析。克隆出全长为684 bp的核苷酸序列。生物信息学软件分析得到JZA1基因具有完整的开放阅读框,编码227个氨基酸,JAZ1蛋白不含有信号肽,不属于跨膜蛋白,为不稳定亲水性蛋白。时空表达结果显示,FmJAZ1基因在茎中表达量最高,且在8月份表达量最高;非生物胁迫结果表明低温处理后FmJAZ1在6h、24h表达量较高;而NaCl处理后,在24 h表达量较高,且该基因响应低温胁迫较NaCl胁迫迅速;激素信号诱导结果显示,处理后不同时间,基因表达量变化较为明显,其中GA3处理后3h最为明显,为对照组的77.3倍,分析了FmJAZ1基因在低温、NaCl胁迫和激素诱导下的表达模式。FmJAZ1基因充分响应了逆境胁迫和激素信号诱导,通过蛋白和基因层面对逆境进行响应,JAZ蛋白在其中起到了桥梁的作用,并扮演了重要的角色。     

水曲柳中MYBL2基因表达特征分析

MYB转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,参与植物生长、繁殖和代谢的各个时期,能通过多种方式参与植物抗逆生长。该文在水曲柳中克隆FmMYBL2基因,利用生物信息学分析其结构和表达特征,并构建FmMYBL2蛋白的系统进化树。对水曲柳幼苗进行低温胁迫、盐胁迫处理以及激素分子诱导处理(包括ABA、IAA、GA_3、JA、SA)。分别在0、1、3、6、12、24、48 h取样,利用实时荧光定量PCR对上述处理样品中FmMYBL2基因进行定量分析,并分析了FmMYBL2的时空表达特征。结果表明:(1)克隆得到的FmMYBL2基因全长为762 bp,编码253个氨基酸。(2) FmMYBL2蛋白是亲水性蛋白,氨基酸序列比对表明其与棉花同源关系较近。(3)荧光定量分析表明,FmMYBL2基因响应低温胁迫和盐胁迫,同时ABA、IAA、GA_3、JA、SA共同调控该基因表达。(4)在低温处理1 h、盐胁迫48 h时,虽然FmMYBL2基因表达量最高,激素诱导后表达量持续波动,但其能在短时间内迅速响应。(5) FmMYBL2基因在根、芽、花、种子中均有表达,雄花中的表达量最高。该研究结果为深入研究MYBL2基因功能和水曲柳抗逆生长的调控奠定基础。     

诱变技术在植物育种中的研究新进展

结合近年来国内外对诱变技术的研究进展 ,综述了主要诱变技术的诱变机理及其在植物育种中的应用 ,并讨论了突变体的选择和鉴定技术等问题     

一株产没食子酸的茶条槭内生真菌的分离鉴定

从采自黑龙江省植物园的茶条槭(Acer ginnala Maxim.)的种子和枝条中分离内生真菌,用形态学和分子生物学方法鉴定分离菌株,应用高效液相色谱法检测内生真菌中没食子酸含量。结果从分离得到的链格孢属(Alternaria)菌株中选出没食子酸含量为9.52mg/g的高产菌株CP11。     

转基因白桦外源基因的多重PCR快速检测

根据转化的载体序列上T-DNA中的目的基因bt,选择性筛选标记基因nptⅡ和报告基因gus设计三对特异性引物,PCR产物片断大小分别为247、449、668 bp,应用多重PCR (mutiplex-PCR)的方法同步检测18株转基因白桦中三个基因的整合状况;用阳性对照为模板,对单重PCR（simplex-PCR）和多重PCR的各项指标进行比较。结果表明多重PCR检测多个外源基因在敏感性方面与单重PCR相比并没有减弱,而且略有提高;对18株样品的多重PCR同步检测无假阳性出现,结果准确,同时在操作中具有减少污染,缩短时间和节约成本等优点。因此,在对转基因白桦的外源基因的定期检测中,多重PCR是一种非常有效而便捷的方法,可以为转基因的拷贝数,T-DNA旁侧序列特征等转基因整合特性方面的研究提供数据。     

白桦单细胞培养体系的建立

以白桦花药（单核靠边期）、种子（萌发）及再生苗的茎段诱导愈伤组织,在NT1、NT2和B5三种不同的培养基中进行悬浮培养,筛选出优良的白桦悬浮体系,而后进行单细胞分离的结果表明,白桦花药愈伤组织在B5培养基上生长迅速,分散性好,适合于细胞分离。分离得到的单细胞用不同方式培养,建立了白桦单细胞两步培养法。     

白桦愈伤组织化学诱变

用不同浓度的甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate, EMS)对白桦(Betula platyphalla Sak.)愈伤组织进行化学诱变处理。结果表明: EMS诱变剂的浓度和处理时间对愈伤组织的存活率有很大影响。在高浓度EMS短时间处理和低浓度EMS长时间处理条件下得到叶柄、叶片愈伤组织的半致死剂量。通过观察半致死剂量下愈伤组织的染色体发现, 诱变后细胞中单倍体、非整倍体及多倍体比例均高于对照, 这说明EMS的诱变处理引起了愈伤组织细胞中染色体数量的变化。     

转基因白桦不同月份叶片基因组DNA甲基化水平的变异

目的：以转坛￡抗虫基因白桦的不同月份叶片为实验材料,揭示基因组DNA甲基化水平与植物叶片发育及外源基因表达水平之间的相关性。方法：应用DNA-MSAP方法检测叶片基因组DNACCGG位点甲基化状态,利用Northern杂交技术分析其外源基因表达水平。结果：转基因白桦叶片基因组DNA同年5～9月总甲基化水平分别为21．95％、29．62％、25．41％、41.39％和47．24％,除7月份稍有波动外,整体呈现随着叶片的成熟和衰老渐升高趋势;全部扩增位点中,半、全甲基化位点比例分别为17．99％和15．19％,在各月份叶片中变化较大,其中半甲基化位点比例分别为10．37％、19．14％、14．92％、17．2％和28．83％,全甲基化位点比例依次为11．58％、10．49％、10．50％、24．11％和18．40％。同一无性系外源基因在当年5～7月表达量最高,8～9月呈下降趋势,与基因组甲基化状态呈负相关趋势。结论：转基因白桦叶片的成熟和衰老及外源基因表达量降低均可能与基因组DNA甲基化水平的升高相关。