茶树原位转化方法的建立

解决茶树缺乏高效、稳定的遗传转化体系问题,建立了一种基于根癌农杆菌介导的茶树原位转化转基因方法,为茶树基因功能研究和种质创新奠定坚实的基础。以茶树品种‘铁观音’、‘白叶1号’和‘龙井43’的实生幼苗为受体材料,进行去顶芽和腋芽处理。利用根癌农杆菌菌液侵染实生苗伤口,通过抗性筛选获得再生芽,经分子生物学鉴定后,采用短穗扦插法获得茶树转基因植株。结果表明,再生芽中GUS(β-glucuronidase)和HYG(hygromycin)标记基因经多次PCR检测均为阳性,经测序验证PCR产物序列与标记基因序列一致。‘铁观音’、‘白叶1号’和‘龙井43’的转化率分别为8.14%、2.99%和2.53%。建立了不依赖茶树组织培养的原位转化转基因体系,具有操作简便、转化率高、成本低、试验周期短的特点。     

苋菜甜菜红素合成相关基因AmMYB1的克隆及表达分析

应用RACE技术,从‘大红’苋菜中克隆到1条MYB基因cDNA全长序列,命名为AmMYB1(登录号为KU557504)。AmMYB1基因开放阅读框为723bp,可编码240个氨基酸。其基因组序列与cDNA比对后显示,AmMYB1基因含有1个内含子。生物信息学分析表明,AmMYB1具有2个连续的MYB结构域,是一个典型的R2R3-MYB;同源分析显示,该基因编码的氨基酸序列与甜菜红素相关BvMYB1的一致性最高,达到54%。亚细胞定位结果显示,AmMYB1蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,AmMYB1基因在‘大红’苋菜叶片红色部位的表达量高于绿色部位;在甜菜红素含量高的叶和茎中表达量明显高于根;在光照条件下表达量高于遮光处理;在红叶品种中的表达量高于绿叶品种。研究结果表明,AmMYB1基因可能是苋菜甜菜红素合成途径中重要的正调控因子。     

橄榄CaICE1基因的克隆和表达分析

为了解橄榄(Canarium album)抗寒相关转录因子ICE1的调控功能,采用RT-PCR技术克隆了‘福榄1号’的ICE1,命名为CaICE1,并进行生物信息学、qRT-PCR表达模式和相关miRNA预测分析。结果表明,CaICE1 cDNA序列的开放阅读框长度为1 650 bp,可编码549个氨基酸(GenBank登录号MG459422)。Ca ICE1为不稳定亲水性蛋白质,含有跨膜结构、磷酸化位点以及HLH保守结构域,定位于细胞核,与枳的ICE1亲缘关系较近。CaICE1密码子偏好性较弱,AGA、AGG、TGG和CCA可能为其最优密码子群。CaICE1主要在橄榄花、种子和叶中大量表达,-3℃低温胁迫下CaICE1表达水平比常温显著上升。psRNAtarget预测结果表明,CaICE1可能是miR825、miR477、miR5658、miR1436和miR394等多个逆境响应miRNA的靶基因。因此,CaICE1可能在橄榄低温胁迫过程中发挥重要调控作用,且可能受miRNA的调控。     

猕猴桃POD基因的克隆和表达分析

为了解猕猴桃POD基因的表达调控功能,采用RT-PCR技术从‘米良1号’猕猴桃(Actinidiadeliciosa‘Miliang-1’)克隆了2个POD家族成员基因(AdPOD27和AdPOD64)。结果表明,AdPOD27和AdPOD64开放阅读框分别为984和957 bp,预测分别编码327和318个氨基酸,GenBank登录号分别为MF774100和MF774101。AdPOD27和AdPOD64为亲水性碱性蛋白,属于植物亚铁红素依赖Ⅲ型POD超家族成员,含有信号肽、跨膜螺旋结构和磷酸化位点,亚细胞定位预测分别定位于线粒体和细胞外。q RT-PCR结果表明,Ad POD27在脱落酸(ABA)和4℃处理时表达量急剧上升,而AdPOD64只在ABA处理时表达量显著提高。此外,AdPOD27表达量与POD活性、AdPOD64表达量均存在显著相关性。因此,AdPOD27和AdPOD64可能在猕猴桃果实软化、低温响应和ABA诱导等过程中发挥重要的调控功能。     

龙眼miR171家族进化特性及其表达分析

为了解龙眼miR171家族的进化特性及其功能,该研究以龙眼mRNA和miRNA数据库中获得的miR171家族7个前体序列(pre-miRNA)和9条成熟体序列为基础进行生物信息学预测和表达分析。mfold预测显示,premiR171家族成员均能形成典型二级结构,其最小折叠自由能(dG)介于-39.37~-55.13kal/mol,且家族成员中除pre-miR171-scaffold112和pre-miR171f-scaffold38外,其他成员包含的成熟序列与vvi-miR171a、ptc-miR171f以及ctr-miR171等成熟体完全匹配。NJ进化树分析发现,龙眼pre-miR171家族与柑橘、毛果杨具有较高相似性。psRNAtarget靶标预测显示,龙眼miR171家族的主要靶标为Scarecrow-like6,与其他植物的miR171靶标相同。实时荧光定量PCR分析表明,pre-miR171家族成员均在龙眼雄花中表达提高,而在果实中表达量降低。研究认为,龙眼miR171家族在进化过程中具有高度保守性,在龙眼生长发育过程中主要参与雄花形成。     

文心兰铁氧还蛋白基因克隆定位及表达分析

采用RACE-PCR法,从‘小樱桃’文心兰中克隆到一个全长989bp的铁氧还蛋白基因cDNA序列,命名为OnFd(登录号KX461907)。OnFd基因开放阅读框长为465bp,预测可编码154个氨基酸;gDNA和cDNA序列比对结果显示OnFd基因不含内含子。生物信息学分析表明,OnFd具有1个典型的[2Fe-2S]结构域;同源分析显示,OnFd与玉米Fd3的相似度最高(64.29%)。蛋白亚细胞定位结果显示OnFd定位于叶绿体。实时荧光定量PCR检测发现:OnFd基因在花中表达量最高,其次是叶与根,在假鳞茎中表达量最低;接种病原菌研究显示,文心兰感染软腐病后,各个部位的OnFd基因表达量均呈上升趋势,尤其是接种部位假鳞茎在接种病原菌1d后表达量便表现出极显著上调,并且在5个感病阶段的表达量是健康植株的2.83~3.98倍。研究表明,OnFd基因可能在文心兰响应抗软腐病过程中具有重要作用。     

香蕉MaSNAT2基因的克隆与表达分析北大核心CSCD

5羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAT)是褪黑素合成过程中的关键酶之一。为揭示香蕉SNAT基因的功能,该研究对香蕉SNAT进行了全基因组鉴定,获得其中2个成员(MaSNAT1和MaSNAT2)并对它们进行克隆验证,结果发现仅MaSNAT2表达。对MaSNAT2进行了系列生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR技术研究其在MeJA、ABA、GA_(3)、褪黑素及低温处理下的表达模式。结果显示:(1)MaSNAT2基因CDS长度为741 bp,编码246个氨基酸;MaSNAT2蛋白定位于叶绿体,具有GNAT超家族典型保守Acetyltransf_7结构域;MaSNAT2二级结构主要由α螺旋、β折叠和无规则卷曲组成,三级结构与水稻OsSNAT相似度为81.60%。(2)MaSNAT2蛋白与小果野蕉SNAT相似度最高,亲缘关系最近;MaSNAT2启动子具有MeJA、ABA和GA_(3)等激素响应元件。(3)qRT-PCR结果显示,MaSNAT2基因的表达受ABA抑制;GA_(3)处理8 h和48 h后MaSNAT2表达量分别升高15.1倍和16.2倍;MeJA处理4 h后MaSNAT2表达量提高至5.2倍;褪黑素及低温处理能显著诱导MaSNAT2的表达。研究表明,MaSNAT2属于GNAT超家族,其表达受GA_(3)和MeJA诱导,受ABA抑制;该基因在香蕉响应低温胁迫过程中也发挥重要作用。     

非洲菊4个POD基因的克隆及表达分析

以‘玲珑’非洲菊为材料,利用RT PCR技术克隆获得4个POD基因,分别命名为GjPOD4、GjPOD5、GjPOD7和GjPOD42（GenBank登录号分别为MH708528、MH708531、MH708529和MH708530）。对这4个基因进行生物信息学分析,并分析在SA、干旱、低温胁迫和非洲菊根腐病病原菌胁迫下4个POD基因的表达模式以及POD活性的变化特征,为揭示非洲菊POD基因的功能以及抗性育种奠定基础。结果显示：（1）所克隆的4个POD基因的cDNA长度为966~1 005 bp,编码321~334个氨基酸;生物信息学分析发现,它们编码的蛋白均属于植物亚铁红素依赖Ⅲ型POD,含有保守结构域及Motif,含有信号肽、跨膜螺旋结构和磷酸化位点。（2）进化树分析结果表明,GjPOD4和GjPOD7与拟南芥AtPRX52、GjPOD5与AtPRX47、GjPOD42与AtPRX42亲缘关系较近。（3）SA、干旱、低温胁迫和非洲菊根腐病病原菌处理均可显著或极显著影响4个基因的表达以及POD活性,但GjPOD4与其他3个GjPOD基因的表达趋势存在一定的差异。（4）相关性分析显示,在不同器官中,GjPOD42的表达与POD活性均呈显著正相关关系（P<0.05）;在隐地疫霉处理下, 4个POD基因表达均极显著上调且与POD活性呈正相关关系。研究表明,所克隆的 4个POD基因在非洲菊抗逆防御过程中,尤其是在响应隐地疫霉侵染过程中发挥着重要作用,但GjPOD4与其他3个GjPOD存在一定的功能差异。