白菜PLD基因家族全基因组鉴定及对高温胁迫的响应

膜磷脂是产生胞内信号信使的重要来源,磷脂酶Ds(phospholipase D,PLDs)可以催化磷脂产生信号分子磷脂酸(phosphatidic acid, PA),从而响应不同胁迫信号。该研究利用生物信息学方法对白菜PLD基因家族的基因成员进行鉴定及结构域分析,并采用qRT PCR方法对不结球白菜的18个BrPLD基因的表达进行分析,以探讨不结球白菜的BrPLD基因家族对高温胁迫的响应机制。结果表明：(1)共鉴定到18个白菜PLD基因家族成员,其中有2个成员(BrPLD03和BrPLD09)的C2结构域被替换为PH/PX结构域,另有1个基因(BrPLD12)缺少了其N末端保守结构域,由信号肽代替。(2)根据编码蛋白结构域的不同,18个BrPLD基因分为3个亚类,分别为15个C2 BrPLD、2个PH/PX BrPLD和1个SP BrPLD;氨基酸理化性质分析发现,该基因家族编码蛋白多半为酸性蛋白;18个基因分布在除4号和7号之外的8条染色体,且呈现不均匀分布,并发现了BrPLDs蛋白Ca²⁺配位碱基的缺失。(3)qRT PCR检测发现,高温处理下不结球白菜的BrPLD基因的表达量发生明显变化,各基因在耐热和热敏品种中的表达具有差异。(4)对BrPLD基因家族不同功能顺式响应元件的预测发现,所有家族基因含有光应答有关的作用元件,9个基因含有与低温有关的顺式元件,10个基因含有调控干旱相关元件,18个基因均未预测到热胁迫相关顺式响应元件。     

植物异源多倍体进化中基因表达的变化

多倍化是植物物种进化的主要动力, 异源多倍体植物在形成早期发生着快速的基因表达变化。本文概述了异源多倍体植物中基因表达变化的特点, 包括基因的沉默、激活和部分同源基因表达水平的变化, 探讨了基因表达变化的分子机制和生物学意义, 并对研究中的问题进行了分析和展望。     

鸭儿芹羟基肉桂酸转移酶基因的克隆及其对不同温度的响应

以贵州省野生鸭儿芹为研究对象,用RT-PCR克隆获得与木质素合成有关的羟基肉桂酸转移酶基因(CjHCT),并分析CjHCT基因对不同温度的响应,探索人工栽培鸭儿芹的适宜温度。结果表明:(1)CjHCT基因开放阅读框长度为1 290bp,编码429个氨基酸;蛋白质分子质量为47.58kD,等电点为6.67;进化树分析表明,CjHCT与茄科植物的HCT亲缘关系最近。(2)荧光定量PCR分析显示,CjHCT基因在贵州鸭儿芹根、叶柄、叶及花不同组织中的表达具有组织特异性,且在根中CjHCT基因的表达量最高,而在叶中表达量最低,花与叶中该基因表达量相近。(3)对鸭儿芹生长过程中主要面临的4种不同温度(10℃、18℃、30℃和38℃)分别处理0、0.5、1、2、4、8、12、24h,荧光定量PCR检测显示,CjHCT基因的表达量(以0h处理作为对照,表达量为1)在高温(30℃和38℃)处理下于0.5h时最高,其中30℃处理的CjHCT基因表达量高于38℃处理;在低温(10℃和18℃)下鸭儿芹CjHCT基因表达量于12h时最高,其中10℃处理0.5h时CjHCT基因较对照表现为下调;高温(30℃和38℃)下CjHCT基因表达量峰值比低温(10℃和18℃)下表达量峰值高,而且峰值出现的时间也较早。该实验意义在于初步研究发现低温栽培鸭儿芹能抑制CjHCT基因的表达,为人工栽培鸭儿芹温度调控提供了参考。     

不结球白菜乙烯响应因子基因的克隆与表达分析

采用cDNA-AFLP技术,以不结球白菜雄蕊突变系‘苏白2号’及其保持系花蕾为实验材料,分离出1条编码乙烯响应转录因子的基因,命名为NhccERF1。结果显示:(1)序列分析表明,NhccERF1基因长807bp,编码268个氨基酸。(2)RT-PCR分析发现,花期NhccERF1基因在花瓣、雄蕊及花柱中表达量均显著高于保持系。(3)实时定量荧光PCR(qPCR)发现,蕾期喷施乙烯(ET)能促进NhccERF1基因的表达,外施AgNO3抑制该基因表达。研究推测NhccERF1基因可能在雄蕊变异中发挥重要作用。     

突变肠杆菌株NRS-1中5个草甘膦逆境应答基因的克隆与功能研究

【目的】微生物对草甘膦的抗性受复杂的遗传体系调控,涉及靶基因和大量相关调控基因。对肠杆菌属细菌NRS-1突变菌株在高浓度草甘膦逆境下的5个重要差异表达基因进行功能研究,以期深入了解非靶标基因在抗草甘膦微生物的作用特点,为发掘优异基因资源,服务抗草甘膦转基因生物育种提供参考。【方法】NRS-1的差异表达基因可能在蛋白质合成、代谢、细胞膜等水平发挥作用,保护细胞免受高浓度草甘膦逆境,因此分别选取易位酶延伸因子fus A、丁二酸脱氢酶sdh A、胸苷磷酸化酶deo A、鸟氨酸氨甲酰转移酶arg F、周质蛋白osm Y进行克隆,采用大肠杆菌原核表达、转化拟南芥实验研究其功能,并通过细菌双杂及KEGG pathway分析基因间互作特点。【结果】在明确5个基因结构特点基础上,通过大肠杆菌原核表达及转基因拟南芥鉴定,发现这5个基因及草甘膦的靶基因5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶基因aro A对提高2种生物的草甘膦耐性均有不同程度的作用,其中arg F、deo A的抗性较好,与aro A相当,表明在应对草甘膦逆境时,芳香族、含有胸腺嘧啶氨基酸及精氨酸的合成代谢通路可能起重要作用;利用基因互作与KEGG分析发现5个基因与靶基因aro A间形成复杂的调控网络,但无直接的蛋白互作。【结论】NRS-1的5个差异表达基因对草甘膦逆境具有抗性,arg F、deo A优于其他3个基因,其与靶基因aro A间表现复杂的基因互作关系。     

普通小麦99-2439中的白粉病抗性遗传

普通冬小麦品系99-2439在郑州连续4年对田间白粉菌(Blumeria graminis sp.tritici)表现高抗,但其抗性基因来源不清.通过染色体C-分带和IRS染色体特异性SCAR标记鉴定,表明它是一个小麦-黑麦(Triticum aestivum-Secale cereale)lBL/1RS异易位系.通过对中国春×99-2439杂交F2代分离群体抗性鉴定和1RS染色体臂检测结果分析,证明该抗病基因不在1RS染色体臂上.用单孢小麦白粉菌分离株对其抗性遗传进行研究,结果表明,99-2439的白粉病抗性由一对小种专化、隐性抗病基因控制.由于携带Pm5a的Hope/8Cc对中国的21个小麦白粉菌分离菌株均高度感病,而99-2439高抗混和白粉菌和5个单孢分离菌株,所以,99-2439所携带的抗白粉病基因不同于Pm5a.     

鸭儿芹肉桂酸4-羟化酶基因的克隆与不同温度下的表达分析

为研究鸭儿芹木质素合成相关基因,以贵州省野生鸭儿芹为研究对象,克隆到1条1 631bp长的肉桂酸4-羟化酶(C4H)基因(CjC4 H),并以鸭儿芹生长过程中主要面临的4种不同温度(10℃、18℃、30℃和38℃)处理0、0.5、1、2、4、8、12和24h,考察鸭儿芹木质素合成基因CjC4 H的表达情况,探讨鸭儿芹木质素合成基因受温度的调控关系,为鸭儿芹适宜生长温度的选择提供参考。开放阅读框(ORF)分析显示,CjC4 H基因的开放阅读框(ORF)长度为1 521bp,可编码506个氨基酸,蛋白分子质量为58.13kD,等电点为9.38。进化树分析表明,同科植物之间C4H进化上相对保守。实时定量PCR检测鸭儿芹中CjC4 H基因与温度的响应表达,结果表明38℃高温处理4h时,CjC4 H基因表达量远高于其他温度处理;而10℃和18℃相对低温处理,CjC4 H基因表达在24h时明显提高。     

不结球白菜金属硫蛋白基因的克隆及表达分析

通过RACE技术,从不结球白菜抗病品种‘苏州青’叶片克隆到金属硫蛋白(metallothionein)基因的全长cDNA序列(BcMT2)。序列分析结果表明,BcMT2基因的cDNA全长为528 bp,其中开放阅读框长度为243 bp,共编码80个氨基酸,相对分子质量为8.02×10³ Da,理论等电点是4.61。氨基酸同源系统进化分析表明,不结球白菜BcMT2基因属于Ⅱ类植物MT2基因家族,且与同科植物的进化关系相近,其中与大白菜第5号染色体的基因(Bra029765)相似性最高(100%)。qRT PCR分析表明,BcMT2基因在不结球白菜叶中表达最强;霜霉病菌诱导后,BcMT2基因在抗病品种‘苏州青’中的表达量于48 h达到峰值,而在感病品种‘矮脚黄’中的表达量于72 h达到峰值;盐处理条件下,BcMT2基因在抗病品种‘苏州青’中的表达量于12 h达到峰值,而在感病品种‘矮脚黄’中的表达量于24 h达到峰值;ABA处理下,‘苏州青’中其表达量于24 h达到峰值,且在‘矮脚黄’中BcMT2基因的表达趋势与‘苏州青’类似;干旱处理条件下BcMT2基因的表达在两材料中均受到抑制。BcMT2原核表达分析发现,在37 ℃、1.0 mmol·L^-1IPTG诱导2、4 、6 h后,均检测到了一条蛋白分子质量约为8×10³ Da的表达特异条带,这与预期融合蛋白的相对分子质量的理论值8.02×10³ Da相符。研究表明,不结球白菜BcMT2基因在受到生物胁迫和非生物胁迫等逆境条件下均发挥着重要作用,且BcMT2在大肠杆菌中成功实现融合表达,为进一步进行蛋白水平和转基因功能研究奠定了基础,也为选育高产、优质的不结球白菜新品种提供重要的理论依据。     

茶树转录因子CsbHLH137基因鉴定及光合特性与生物钟响应分析

基于茶树基因组数据,该研究以茶树‘蒙山9号’cDNA为模板,采用PCR扩增技术,成功克隆得到开放阅读框（ORF）长度为1 023 bp,编码340个氨基酸的茶树bHLH家族转录因子基因,命名为CsbHLH137（登录号为OL332046）。蛋白序列特征分析表明,CsbHLH137转录因子含有HLH结合功能域,且bHLH蛋白功能之一为通过生物钟组成结构域调控对光的反应和相互作用。该蛋白有4个无序化区域,包含有20个磷酸化位点,相对分子量为38.59 kD,理论等电点为5.59,属于亲水性蛋白。CsbHLH137转录因子蛋白二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。对不同时间点的茶树叶片进行气孔开度分析和光合参数测定结果显示,与黑暗处理相比,光照处理在调节茶树叶片气孔宽度方面更为明显,光合参数G_s、C_i和T_r在白天波动较大,夜间维持较稳定状态。实时荧光定量PCR技术检测表明,茶树CsbHLH137转录因子基因在白天的表达量高且出现峰值,在夜间维持平稳的低表达水平。研究推测,茶树CsbHLH137转录因子基因为DELLA蛋白的应答基因...     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点。系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究, 加速耐冷品种的培育。耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA (丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定。耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育。黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等。黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制。黄瓜 耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCR18。今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种。