作物分枝的分子调控研究进展

分枝的数量及角度是决定作物株型的重要农艺性状。有效分枝数决定着作物的穗数或荚果数,进而决定着作物的产量;而分枝角度与光合效率、种植密度和抗病性密切相关,不仅影响作物的产量,也会影响作物的品质。由于分枝在作物生产中具有十分重要的作用,吸引了越来越多的研究者的注意,多个与分枝性状相关的关键基因被鉴定,分枝数目调控的分子机制研究取得了重要进展。过去的研究表明作物分枝受严格的遗传调控,同时也受环境条件的影响。综述了与作物分枝性状相关的基因克隆、表达、功能和分子调控机理方面的研究进展,以及环境因素对分枝的影响,探讨分枝调控在作物品种改良中的应用。     

中华猕猴桃WOX转录因子的生物信息学分析

WOX基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物发育关键时期,如胚的形成、维持干细胞稳定性和器官形成过程中发挥重要调控作用。为探究WOX转录因子调控中华猕猴桃的生长发育的分子理论基础,该文利用ProtParam、Cell-PLoc2.0、SignalP4.1 Server等在线软件对中华猕猴桃的16个WOX转录因子进行理化特性、亚细胞定位和信号肽等详细的生物信息学分析。结果表明:(1)中华猕猴WOX转录因子的所有蛋白成员的氨基酸数目在138～371之间,分子量为16.222～42.185 kD,均定位于细胞核的不稳定亲水蛋白。(2)中华猕猴桃的16个WOX蛋白成员均属于Homodomain超家族,仅Achn362451是分泌蛋白,且仅Achn362451和Achn141001具有跨膜区。(3)大部分WOX蛋白成员的潜在磷酸化位点都位于丝氨酸处。(4)其二级结构主要以无规则卷曲为主,其次为α-螺旋。(5)保守基序分析结果表明中华猕猴桃的16个WOX蛋白成员均含有motif1。(6)系统进化分析结果表明中华猕猴桃与菠萝的亲缘关系最近,与番茄的亲缘关系最远。(7)在中华猕猴桃果实成熟过程中不同时期的转录组分析结果表明其WOX基因家族中4个成员Achn131681、Achn145561、Achn336591、Achn362451基因在授粉后20、120、127 d表达含量都较高,其他12个WOX基因成员表达含量低甚至不表达。该研究为进一步研究中华猕猴桃WOX转录因子在其生长发育过程中的分子机理提供了一定的参考依据。     

原始小球藻AP2转录因子的生物信息学分析

为了揭示原始小球藻AP2基因家族编码蛋白的理化特性、分子功能和遗传进化特征,该文对原始小球藻AP2基因家族的蛋白成员进行了详细的生物信息学预测和分析,并利用PrtoParam、Pfam 3.20、Protscale等在线工具分析了原始小球藻AP2家族所包含的8个蛋白成员。结果表明:该家族成员含有的氨基酸数为247(XP_011395646.1)到715(XP_011401904.1),理论等电点最大为9.39(XP_011396011.1)、最小为5.81(XP_011398158.1); 家族中各个成员所含有的保守结构域的位置和数量都各不相同; 所有蛋白成员均无信号肽,均不包含跨膜螺旋,不具有跨膜区域; 蛋白成员中最大亲水性值为-3.222(XP_011398158.1),最大疏水性值为2.333(XP_011401904.1),且所有成员的平均亲疏水性值均小于0; 成员中有多个磷酸化位点值远超标准值0.5,最大磷酸化位点值为0.998; 该基因家族的蛋白成员二级结构的组分含量从大到小排序均为无规则卷曲>α-螺旋>延伸链>β-转角,推测α-螺旋和无规则卷曲是其二级结构的主要方式,延伸链和β-转角则分散在所有蛋白成员的氨基酸链中; 所有成员的三级结构分析中均能观察到α-螺旋、β-折叠、β-转角以及N端和C端; 系统进化分析结果表明,在其余15个物种中,与原始小球藻亲缘关系最远的是金牛介球菌(Ostreococcus tauri),亲缘关系最接近的是小球藻(Chlorella variabilis NC64A)和螺旋孢子虫(Helicosporidium),较接近的是苦参3号(Picochlorum sp. SENEW3)。该研究较系统地分析了原始小球藻AP2蛋白家族的理化特性、保守基序及系统进化关系,为进一步研究原始小球藻AP2转录因子功能和互作关系提供一定参考依据。     

中粒咖啡WRKY基因家族的生物信息学分析

WRKY转录因子是植物信号网络中不可缺少的部分,作为植物中最大的转录因子家族之一,在植物的多种应激反应中发挥着重要作用。该文利用生物信息学方法对中粒咖啡WRKY蛋白家族的理化特性及其分子进化进行了详细分析。结果表明:(1)CcWRKY蛋白氨基酸数量在103～994个之间,均无信号肽,推测其为非分泌性蛋白; 其二级结构以无规则卷曲为最主要的结构元件,三级结构主要分为6类,其中以CcWRKY15、CcWRKY25、CcWRKY37和CcWRKY42为主要成员的D类结构最稳定。(2)保守结构域及进化树分析结果显示,中粒咖啡WRKY基因家族含有49个成员,其中的10个成员归为WRKY第Ⅰ家族,34个成员归为WRKY第Ⅱ家族,5个成员归为WRKY第Ⅲ家族。(3)中粒咖啡 WRKY47基因与其他物种的系统进化分析结果显示,WRKY47与烟草亲缘关系最近,与非洲油棕(Elaeis guineensis)亲缘关系最远,说明WRKY47蛋白在生物进化过程中比较保守。该研究结果可为中粒咖啡WRKY基因家族分子功能的深层次研究提供一定的借鉴作用,对进一步探究中粒咖啡WRKY基因的功能、进化以及分子育种具有重要意义。     

不同SSR标记检测技术及其在花生栽培种遗传多样性分析中的应用

以85份花生栽培种为材料,分别应用银染法和荧光检测法检测9对SSR引物的扩增产物。比较结果显示,荧光检测法具有灵敏度高、检测结果准确、效率高等优点。聚类分析表明,银染法与荧光检测法分别能够区分74个、82个花生品种,并分别聚成8个、9个类群;荧光检测法的聚类结果虽然反映的品种间遗传多样性较低,但与品种类型、产地及其亲缘关系相关程度更高,表明荧光检测数据更精确、可靠。遗传多样性分析发现,地方品种的遗传多样性指数最高,其次为多粒型育成品种,表明我国地方品种和多粒型育成品种蕴藏了丰富的优异性状,有利于对其挖掘和利用。