彩叶草羟基丙酮酸还原酶基因CbHPR的克隆及分析

为研究C3植物彩叶草的光呼吸作用,根据获得的HPR EST片段,采用RACE和文库结合的方法,克隆了HPR蛋白的全长cDNA,命名为CbHPR(GenBank accession No.EF125078).序列分析结果表明,该cDNA全长为1 393 bp,包含一个1 161 bp的ORF框,编码386个氨基酸;其5′-UTR区含有2个终止子TGA,3′-UTR区具有推测的加尾信号AATAAA;CbHPR蛋白C端具定位于微体的转运信号S-K-L,具有1个保守的2-Hacid_dh_C domain结构域(D-异构体-羟基酸脱氢酶-NAD结合结构域)、5个S磷酸化位点、4个T磷酸化位点和6个Y磷酸化位点.PSORT定位分析显示,CbHPR定位于叶的过氧化物酶体中.多序列比较和进化树分析表明,CbHPR与其他植物HPR一致性高达87%～90%,与拟南芥AtHPR具有相似的功能.CbHPR基因的克隆与分析,为进一步研究该基因在彩叶草的光呼吸作用中的表达调控奠定了基础.     

烟草花青素苷转运相关基因NtAN9的分离与表达分析

为研究花青素苷的转运,利用电子克隆和RT-PCR方法,从普通烟草(Nicotiana tabacum)花中分离了1个编码谷胱甘肽转移酶(GST)基因,命名为NtAN9(GenBank登录号KX356542)。NtAN9包含一个690bp的开放阅读框,编码229个氨基酸残基,属于phi型GST。NtAN9基因组结构由3个外显子和2个内含子组成。多序列比对分析表明,NtAN9与矮牵牛(Petunia hybrida)花青素苷转运相关的GST基因PhAN9具有88%的一致性。系统进化分析显示,NtAN9与花青素苷转运相关的GST基因聚为一支,是PhAN9的直系同源基因。定量PCR分析表明,NtAN9基因在含有花青素苷的四个花发育时期中均有表达,其中在开花前的第Ⅲ期(2cm花芽4cm)表达丰度达到最高,而在不含花青素苷的根、茎和叶中不表达。由此推测,分离得到的NtAN9可能具有类似PhAN9的功能,与烟草花青素苷的转运与积累相关。NtAN9基因的分离与表达分析,为进一步研究烟草花青素苷的转运奠定了基础。     

水稻叶片硅体与稻壳硅体的物相和光学性质比较

研究了水稻成熟叶片和稻壳中硅体的物相、自发荧光、红外和紫外吸收特性。X-射线衍射结果和显微红外摄谱结果一致表明稻壳硅体结构单一,为典型无定型矿质S iO2。稻壳硅体在紫外激发下没有自发荧光,表明稻壳硅体不含酚类化合物,因此硅体在285 nm处的强烈吸收为稻壳硅体本身所为。叶片硅体结构变异较大,硅体与标准物质无定形硅矿质之间存在细微的差异,并且哑铃形硅体、扇形硅体和不规则硅体的红外吸收光谱也不尽相同,叶片中这3种硅体在紫外激发下都能够自发荧光,表明叶片硅体中含有酚类化合物。硅体混合物仅在290 nm处有微弱的吸收,显示出叶片硅体在结构和性质上的变异性和复杂性。     

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。     

浙江省竹林地上碳储量的时空动态模拟及影响因素

竹林具有高效的固碳能力,在应对全球气候变化中扮演重要角色.然而,目前大尺度竹林碳储量估算误差大,导致竹林碳储量时空格局存在较大的不确定性.本研究以浙江省为例,耦合遥感数据和BIOME-BGC生态系统过程模型模拟1984—2014年浙江省竹林地上碳储量,并利用森林资源清查数据进行精度验证,分析浙江省竹林地上碳储量时空格局以及环境因子对竹林地上碳储量的影响.结果表明: 模拟得到的竹林地上碳储量精度较高,平均相关系数(r)、均方根误差(RMSE)和相对偏差(rBIAS)分别达到了0.75、7.24 Mg C·hm^-2和-2.57 Mg C·hm^-2,全省竹林地上碳储量总体呈上升趋势,碳密度在13.10～17.14 Mg C·hm^-2,总碳储量在9.94～17.19 Tg C,其中,竹林地上碳储量高值区域主要分布在安吉、临安、龙游等竹产业发达地区.竹林地上碳储量的变化与温度、降水、辐射、CO₂浓度、大气N沉降5个环境因子显著相关,降水量和温度与碳储量的偏相关系数较大.     

植物蛋白oleosin及其在植物基因工程中的应用

Oleosin是一类特殊贮藏蛋白,主要在植物种子特异表达,覆盖于油体表面,在油体发生到分解消失过程中起着重要的生物学作用,在植物基因工程研究中有重要的应用价值。介绍oleosin的分类、分布、基本组成、结构与功能、oleosin基因及其表达,讨论oleosin在植物基因工程中的应用 。     

彩叶草Rubisco活化酶基因SsRCA的分子特征及其表达模式

为研究观赏植物彩叶草的光合特性,根据Rubisco活化酶(RCA)的保守区域简并扩增获得的保守片段,采用RACE方法,克隆了RCA全长cDNA,命名为SsRCA(GenBank登录号FJ787730).SsRCA cDNA全长1 548bp,包含1个1 311bp的ORF框,编码436个氨基酸的前体蛋白.其5'-UTR区含有1个终止子TAA,3'-UTR区具有2个mRNA非稳定性相关的DST-like元件和推测的加尾信号AATAAA.SsRCA蛋白具有定位于叶绿体的N端转运肽,具有2个保守的ATP-binding结构域、1个sensor 2基序和多个磷酸化位点.多序列比对和系统进化分析表明,SsRCA与其他植物的RCA蛋白具有较高的一致性,属于RCA的β亚基.表达分析表明,SsRCA基因在含有绿色组织的茎、叶和萼片表达.在9 h黑暗和15 h光照的光周期处理中,正午时表达量最高,午夜时表达量最低,具有明显的光诱导表达特性.     

水稻植硅石沉积硅的有机组分研究

硅是最新确认的植物必需元素,但硅在高等植物中的沉积机理尚未揭示.以新鲜水稻茎、叶为材料,分别采用传统湿法灰化和低温粉碎自然沉降法分离出植硅石,HF溶液溶解、离心后用NaOH等溶液对沉淀物逐级分离、提取,得到一系列碱性有机物质,上清液层析脱盐后得到酸性蛋白质;将各组分分别与硅溶液进行反应.结果表明传统湿法灰化提取水稻植硅石不含有能够沉淀硅的物质,低温粉碎自然沉降法提取的植硅石含有两种组分能够诱导形成硅沉淀.这两种物质分别为来自HF提取液中的酸性蛋白和来自NaOH提取液的碱性多肽与酚类混合物.酸性提取液中含有相对分子质量约为14.4 kD的蛋白质,与硅藻沉淀硅的蛋白相对分子质量近似.不同酸碱度下酸性蛋白对硅的沉积量不同,以pH 5左右诱导量最大.     

植物CRISPR/Cas9多基因编辑载体构建和突变分析的操作方法

CRISPR/Cas9基因组编辑技术是植物基因功能研究与作物改良的有效工具.为此,本实验室开发了高效的CRISPR/Cas9植物多基因编辑载体系统.本载体系统包括6个双元载体和12个含有不同U3/U6启动子的sg RNA中间载体,可满足对单子叶和双子叶植物的遗传转化以及不同抗生素筛选的要求,具有简便、高效,可同时对多基因进行编辑的特点.此外,为了能更高效地应用基因组编辑技术,还开发了一站式在线分析工具包CRISPR-GE.为方便研究人员利用CRISPR/Cas9系统进行植物基因组编辑,本文提供了从靶点选择、CRISPR/Cas9多靶点双元载体构建,以及对靶点突变序列的测序分析等详细的操作方法,以及常见的问题解答.     

基于CRISPR编辑系统的DNA片段删除技术

基于CRISPR/Cas9系统的基因组编辑技术已成为基因功能研究和遗传修饰的重要工具。在引导RNA的引导下, Cas9蛋白对基因组靶位点进行精准切割产生DNA双链断裂(DSB), 借助细胞内的DSB修复机制, 可实现基因组靶位点碱基的缺失、插入或者替换, 甚至发生片段删除。该文介绍了基于CRISPR/Cas9基因组编辑系统的DSB微同源末端连接修复方式(MMEJ)提高基因组DNA片段删除效率的方法, 主要从靶点设计和突变检测方面展开详细描述。