紫花苜蓿F-box蛋白基因MsFTL的克隆及功能分析

FTL(F-box Triple LRR protein)是F-box蛋白家族的成员,具有F-box保守结构域,在植物抵御逆境胁迫过程中起重要作用。本研究参考低温胁迫下紫花苜蓿转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsFTL基因,该基因的全长1422 bp,编码473个氨基酸。该蛋白含有1个F-box结构域及3个LRR重复。系统进化分析表明,MsFTL与蒺藜苜蓿XP_003626345.1 F-box/FBD/LRR-repeat protein亲缘关系最近。两者蛋白序列比对发现共有11个差异位点。在低温、盐、干旱以及外源ABA处理下,MsFTL基因受到诱导,表达量上调。构建植物过表达载体pCBM-MsFTL,通过农杆菌介导法转化烟草。对经过抗性筛选、PCR和Real-time PCR验证的转基因植株进行低温抗性鉴定。在-4℃低温胁迫下,野生型烟草叶片出现了明显的萎蔫失水现象,而转基因烟草萎蔫程度相对较轻。生理检测结果表明,4℃处理24 h之后,转基因烟草的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性,CAT活性高于野生型,MDA含量低于野生型。本研究表明,MsFTL基因在提高植物对低温胁迫的抗性方面具有重要的作用。     

花椰菜BobACT基因的克隆及其作为内参基因的研究

实时荧光定量PCR技术是探索植物基因功能和调节机理的有效手段。选择合适的内参基因是获得实时荧光定量PCR准确性数据的必备条件。ACT基因高度保守且表达稳定,常作为内参基因被广泛应用。为了获得花椰菜ACT基因,以转录组测序和RT-PCR方法为手段克隆得到花椰菜肌动蛋白基因Actin。该基因等电点为5.395,理论分子量为41.77 kD;其cDNA开放阅读框长1134 bp,编码氨基酸377个,GenBank登录号为MG598643。Wolf Psort分析发现,BobActin蛋白亚细胞定位于细胞质基质中。Motif Scan分析显示,BobActin蛋白质的氨基酸序列4～377位为Actin保守结构域。进化分析表明,同源序列基因编码的蛋白质与同为十字花科的甘蓝、芜菁和油菜同源蛋白的相似性达到90%以上,具有高度的保守性。在此基础上,设计了1对荧光定量PCR引物,分析显示,该引物具有较高的特异性和扩增效率,在花椰菜根、茎、花、花球、叶片等不同组织和低温、高温、盐处理、干旱处理、ABA处理等胁迫处理下均能稳定表达,适合在花椰菜基因表达研究中作为内参基因,为开展花椰菜重要功能基因的挖掘、表达模式以及调控机理的研究提供参考。花椰菜在内参基因方面的研究还处于初步阶段,今后可继续克隆其他内参基因,丰富花椰菜的内参基因库,从而进一步提高花椰菜基因表达分析研究的稳定性、重复性和准确性。     

12个HoCP系列甘蔗种质资源初步鉴定和评价

为了解甘蔗(Saccharum spp.)亲本特性,以ROC22为对照,对12个重要Ho CP系列亲本种质进行了初步鉴定与评价。结果表明,Ho CP系列品系具有出苗率高、分蘖性好、有效茎数多、早熟高糖等特性。Ho CP01-564含糖量最高,Ho CP00-1142产量最高,Ho CP02-610发芽率和有效茎数最高,Ho CP07-613蔗糖分最高。聚类分析表明,12个Ho CP系列品系(种)可分为4类。因此,根据这些品系(种)特性可以合理配制杂交组合。     

3种杓兰属植物菌根真菌系统发育和多样性分析

兰科植物菌根真菌(Orchid mycorrhizal fungi, OrMF)在兰科植物种子萌发和后续生长发育过程中具有重要作用。该研究采用培养(菌丝团分离)和非培养(克隆文库)2种方法获得同一栖息地3种不同杓兰属植物根中菌根真菌ITS序列并划分可操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs),分析其系统发育关系和多样性。结果表明:(1)所有根段中都有菌丝团定植,共分离出菌根真菌64株,其中63株为胶膜菌科(Tulasnellaceae)真菌,1株为角担菌科(Ceratobasidiaceae)真菌;可划分为7个OUT,每个OTU代表菌株的菌丝都能形成OrMF典型的近球形或椭球形链状排列的念珠状细胞;分离出来的菌根真菌均为无性型菌丝且不产生无性孢子。(2) 非培养法得到的3种杓兰属植物的根中OrMF分别隶属于胶膜菌科(Tulasnellaceae),腊壳菌科(Sebacinaceae)、角担菌科(Ceratobasidiaceae)和革菌科(Thelephoraceae),其中胶膜菌科OTU在种类和数量上占有绝对优势,培养和非培养2种方法得到的OrMF OTU类型和数量均为西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)>无苞杓兰(C. flavum)>黄花杓兰(C. bardolphianum),但培养法少于非培养法。(3)对胶膜菌进行系统发育分析显示,优势和非优势OTU均分布在系统发育树的3个不同分支上,这种与多种亲缘关系较远的OrMF共生的现象可能与杓兰属植物对环境的适应性有关,且不同杓兰的OrMF物种丰富度没有显著差异,但群落结构存在差异。     

檀香SaRbohA基因的克隆与吸器诱导因子响应分析

植物Rboh基因家族编码产生活性氧(ROS)的NADPH氧化酶。了解半寄生植物檀香(Santalum album Linn.)基因Rboh相关信息和表达特性,可为研究檀香SaRbohA基因通过活性氧信号(ROS)调控吸器发育的响应提供理论依据。该研究以全长转录组测序为基础,通过序列拼接设计合成基因特异引物,从根中克隆获得了1个檀香respiratory burst oxidase homolog(Rboh)基因cDNA全长,命名为SaRbohA。序列分析表明,该基因cDNA全长2 790 bp,编码929个氨基酸,分子量105.37 kD,理论等电点9.13,预测亚细胞定位于细胞膜。结构预测表明,SaRbohA具有6个跨膜结构域,在膜内侧的C端包含典型的NADPH结合结构域和FAD结合结构域, N端含有两个EF手性结构。序列比对分析表明,檀香SaRbohA与苹果MdRboh同源进化关系较近,相似度为63.65%。组织特异性表达分析表明,SaRbohA基因在茎中表达量最低,幼叶和茎尖中表达量较高,而在根中表达量最高。采用2, 6-二甲氧基对苯醌(寄生植物吸器诱导因子)处理,可以强烈诱导檀香SaRbohA基因的响应并伴随大量活性氧信号。研究推测,SaRbohA基因的在ROS信号介导的檀香吸器发育过程中起重要作用,且受化学诱导因子调控表达。     

Characteristics of the microbial community in rhizosphere of Camptotheca acuminata cultured with exotic invasive plant Eupatorium adenophorum

The traditional culture-dependent plate counting and culture-independent small-subunit-ribosomal RNA gene-targeted molecular techniques, Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) and ter-minal Restriction Fragment Length Polymorphism (tRFLP) combined with 16S rDNA clone library were adopted to investigate the impacts of secretion from Camptotheca acuminata (abbreviated to Ca) roots on the quantities and structure of eukaryotic microbes and bacteria in the rhizosphere, and the possi-bility that Ca controls exotic invasive plant Eupatorium adenophorum (Ea). The counting results indi-cated that the number of bacteria increased in turn in rhizospheres of Ea, Ca-Ea mixed culture and Ca, while that of eukaryotic microbes decreased. PCR-SSCP profiles showed eukaryotic microbial bands (corresponding to biodiversity) in rhizosphere of Ea were more complex than those of Ca and CE. Meristolohmannia sp., Termitomyces sp. and Rhodophyllus sp. were the dominant populations in the rhizosphere of Ca. Bacterial terminal restriction fragments (TRFs) profiles showed no difference among three kinds of rhizospheres, and the sequences of the 16S rDNA clone library from Ca rhizospheres were distributed in 10 known phyla, in which phylum Proteobacteria were the absolute dominant group and accounted for 24.71% of the cloned sequences (δ-Proteobacteria accounted for up to 17.65%), and phyla Acidobacteria and Bacteroidetes accounted for 16.47% and 10.59% of the cloned sequences, respectively. In addition, high performance liquid chromatography detected a trace amount of camp-tothecin and hydroxycamptothecin in the rhizospheric soil of Ca and CE, but examined neither camp-tothecin nor hydroxycamptothecin in rhizospheric soil of Ea. Therefore, invasion and diffusion of Ea evidently depended on distinguishing the eukaryotic community structure, but not on that of the bac-terial pattern. Ca was able to alter the eukaryotic community structure of invasive Ea by secreting camptothecin and hydroxycamptothecin into rhizospheres, and may benefit the control of overspread of Ea. This study provided theoretical evidence for rhizospheric microbial aspects on substituting Ca for Ea.     

楸树CbuATX1，CbuATX1-like和CbuATX2基因克隆及生物信息学分析

开花是高等植物内部遗传因素和外界环境因素共同调节完成的复杂生命过程,是植物进入生殖生长从而具备遗传能力和繁殖能力的象征。使用PCR技术,以楸树（Catalpa bungei）混合芽cDNA为模板分别克隆CbuATX1,CbuATX1-like和CbuATX2 3个基因,并利用相关生物信息学软件对这3个基因编码的蛋白质结构进行预测,同时对基因的启动子序列进行顺式作用元件分析,通过qRT-PCR技术检测3个基因在楸树混合芽不同发育时期的表达量。结果表明：CbuATX1的CDS全长为726 bp,编码241个氨基酸,存在跨膜运输结构,属于HMA蛋白家族,与芝麻（Sesamum indicum）、甜菜（Beta vulgaris）亲缘关系较近。CbuATX1-like的CDS全长为801 bp,编码266个氨基酸,存在跨膜运输结构,属于HMA蛋白家族,与胡萝卜（Daucus carota）、欧洲橄榄（Olea europaea）亲缘关系较近。CbuATX2的CDS全长为1 554 bp,编码517个氨基酸,不存在跨膜运输结构,属于PWWP蛋白家族,与马尾草（Erythranthe guttatus）亲缘关系较近。这3个基因启动子均含有多个真核生物启动子的基本元件,如CAAT-box和TATA-box等,此外,还含有光响应、低温响应、生长素响应,以及与干旱诱导相关的MYB结合位点等3个基因与光响应密切相关,还可能参与外界环境胁迫响应等过程。qRT-PCR结果显示,上述3个基因在1年生普通楸树无性系9-1和突变株系-百日花楸树不同发育时期的表达量呈现显著差异。通过以上研究以期能够进一步阐述百日花楸树开花的性状,为楸树开花机制的研究和楸树的定向遗传改良提供理论支持。     

桃Pp4CL2基因的克隆及抗寒功能验证

基于‘丁家坝李光桃’抗寒转录组数据,采用RT PCR技术克隆桃4 香豆酸辅酶A连接酶基因(Pp4CL2),并对其进行生物信息学及转化模式植物拟南芥和烟草的抗寒分析,以解析‘丁家坝李光桃’的抗寒机制。结果显示：(1)成功克隆获得桃Pp4CL2基因(登录号：LOC18792923),其cDNA序列为1 635 bp,编码544个氨基酸残基,具有4CL基因家族保守结构域。(2)二级结构分析显示,Pp4CL2蛋白由4种状态的二级结构组成,其中α螺旋占30.51%、β 折叠占7.35%、不规则卷曲及延伸链分别占41.54%和20.59%。(3)顺式作用元件分析发现,Pp4CL2基因上游启动子区含有光、低温以及多种激素响应元件。(4)序列系统进化分析显示,桃Pp4CL2与杏(Prunus armeniaca)、欧洲甜樱桃(Prunus avium)和梅(Prunus mume)的蛋白相似性最高,分别为99.08%、97.98%和96.14%。(5)成功构建转化载体Pp4CL2 pRI101,对拟南芥和烟草进行遗传转化并通过PCR鉴定获得转基因拟南芥和烟草。(6)与野生型相比,低温胁迫下转基因拟南芥和烟草的Pp4CL2基因相对表达量高,受冷害程度轻,具有更高的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性,对低温具有更强的耐受性。研究表明,过表达Pp4CL2基因可增强植物对低温的耐受性,推测Pp4CL2基因在‘丁家坝李光桃’响应低温胁迫过程中具有重要作用。     

Real‐time PCR detection of Enterococcus faecalis associated with amyloid arthropathy

Aims: To develop a RT‐PCR method for detection of the multilocus sequence type 82 of Enterococcus faecalis associated with amyloid arthropathy (AA) in layers. Methods and Results: Bacteria were selected from lesions including AA in layers. The primers were designed based on the phosphate ATP binding cassette transporter (pstS) and xanthine phosphoribosyltransferase (xpt) genes and first tested against three isolates with known base pairs at the specific sites. Subsequently, 12 isolates were selected from our collection by one researcher, and RT‐PCR was performed blinded. The sequence type (ST) was then confirmed by multilocus sequence analysis. Two single‐nucleotide polymorphisms in the pstS and xpt genes allowed an unambiguous identification of ST82. As an alternative to DNA extraction, a boiling method for release of DNA from cells was used. Conclusions: The real‐time PCR targeting ST82 enables rapid screening of Ent. faecalis cultured from suspect cases with results available after a few hours, much faster than multilocus sequence typing and pulse field gel electrophoresis. Significance and Impact of the Study: The new method allows a rapid screening of isolates with results available after only few hours. This RT‐PCR method could be a useful tool for molecular epidemiological studies on the spread of arthropathic and amyloidogenic Ent. faecalis within and between birds more efficiently.