小黑杨PsnHB13基因在烟草中的遗传转化与功能分析

克隆小黑杨HD-ZIP家族基因PsnHB13,对该基因进行生物信息学分析、过表达载体构建、烟草的遗传转化。结果表明小黑杨PsnHB13基因cDNA全长870 bp,编码289个氨基酸。成功构建植物过表达载体pROKⅡ-PsnHB13,并通过农杆菌介导的叶盘法将外源基因转入野生型烟草。检测结果显示PsnHB13已成功整合入烟草基因组中,并在mRNA水平表达。通过观察转基因烟草的生长,发现过表达PsnHB13基因的烟草与野生型相比出现叶面积变小、叶型变长,根系生长缓慢,花朵变小等明显表型。说明PsnHB13基因主要对烟草叶片、根系及花的生长发育起到负调控作用。本文为研究PsnHB13基因对杨树生长发育的影响提供理论基础。     

84K杨PagC3H3基因表达模式分析

木质素作为木材的主要组成成分,通常是由3种单体聚合而成,在其生物合成过程中,共有10个酶家族参与负责将苯丙胺酸转化为单体木质素,其中C3H是在对-香豆酰辅酶A（p-coumaroyl CoA）到咖啡酰辅酶A（caffeoyl CoA）的羟基化过程和G/S单体形成中的关键控制酶类,探究PagC3H3基因表达模式,对于进一步了解该基因功能具有重要意义。该研究通过定量PCR对PagC3H3基因的组织特异性表达进行分析;克隆得到了长度为2 035 bp的PagC3H3的启动子序列,预测含有多个顺式作用元件;同时,将获得的PagC3H3的启动子序列构建植物表达载体pBI121-PagC3H3pro：：GUS,进行拟南芥瞬时转化,结果显示PagC3H3基因在84K杨的根、中部茎节和基部茎节中的表达量较高;瞬时转化拟南芥,GUS染色表明：在下胚轴和根中GUS活性较强,由此推测PagC3H3基因在木质素合成过程中发挥作用。     

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。     

小型生物反应器内人参不定根的人参皂苷累积

对小型生物反应器(3~10 L)培养人参不定根的生长和人参皂苷(Rg1、Re、Rb1)的累积规律,以及蔗糖浓度、初始接种量对其生长和人参皂苷累积的影响进行研究。结果表明:小型生物反应器内人参不定根的最佳收获周期为7周。初始接种量和蔗糖浓度影响生物反应器内人参不定根的生长和人参皂苷的累积,20或40 g/L蔗糖对人参不定根的生长和人参皂苷的累积优于60 g/L蔗糖;5和10 L生物反应器内最佳初始接种量分别为15和30g,其不定根的生长量分别为9.29和19.17 g,人参皂苷含量分别为5.16和4.58 mg/g。生物反应器内培养7周的人参与栽培4年的人参相比,人参皂苷Rg1和Re含量相差不大,但栽培人参中Rb1的含量远高于生物反应器中所培养的人参不定根。     

84K杨4CL3/4CL5基因克隆及生物信息学分析

木质素是木材的重要组成成分,主要起机械支持、水分运输及防御病虫害等作用。4CL酶是控制木质素合成途径中的关键酶之一。利用PCR技术从84K杨幼叶cDNA中克隆得到Pag4CL3/4CL5基因,GenBank 登录号分别为MK183033（Pag4CL3）及MK183034（Pag4CL5）。利用生物信息学软件,对这两个基因的功能和特征进行分析。结果发现84K杨中4CL3/4CL5蛋白与毛果杨中4CL3/4CL5蛋白相似度高达97%;此外,均含有SSGTTGLPKGV和GEICIRG两个保守基序;亚细胞定位预测显示Pag4CL3/4CL5蛋白主要定位在内质网中,推测可能是一种膜蛋白;蛋白的亲水性预测Pag4CL3/4CL5均为亲水性蛋白。通过qRT-PCR分析Pag4CL3/4CL5在不同组织部位中的表达差异,结果发现Pag4CL3在叶及茎中表达量较高,在根和顶芽中表达量较低;Pag4CL5在叶及根中表达量较高,在茎和顶芽中表达量较低,两个同源基因表达具有组织部位的差异性。Pag4CL3和Pag4CL5可能在叶中共同行使功能,Pag4CL5主要在根中行使功能,Pag4CL3主要在茎中行使功能。     

植物激素对不同烟草遗传瘤诱导的研究

通过观察烟草品种N.glauca、N.langsdorffii和杂种N.glauca×N.langsdorffii的形态差异,利用IAA、6-BA、ABA等不同激素处理杂种N.glauca×N.langsdorffii探究激素对于遗传瘤产生的影响。实验结果显示生长素能显著抑制实生幼苗的遗传瘤产生,而分裂素则明显促进遗传瘤的产生。本实验还首次从烟草N.glauca中诱导产生遗传瘤,这说明种间杂交并不是诱导产生遗传瘤的唯一因素。电镜扫描结果显示遗传瘤中的细胞分化很不规则,可能是由于细胞分化及细胞间协作失控引起的。     

白桦开花抑制因子BpFLC与BpSVP蛋白互作的结构域筛选与互作验证

为深入研究白桦开花抑制因子FLC与SVP的相互作用的分子机理。从重组质粒pGBKT7-BpFLC、pGBKT7-BpSVP分别克隆出6个BpFLC截短体（BpFLC1~6）和6个BpSVP截短体（BpSVP1~6）,分别编码MI、MIK、K、IKC、KC和C域。在酵母Y2HGold菌中,分别共转诱饵质粒pGBKT7-BpFLC1~6×pGADT7-BpSVP及pGBKT7-BpFLC×pGADT7-BpSVP1~6。酵母转化子Y2HGold［pGBKT7-BpFLC2~5×pGADT7-BpSVP］,可在选择性固体培养基TDO、QTO/A上生长,并在QDO/A/X上长出蓝色菌落,表明BpSVP能与截短体蛋白BpFLC2~5异源结合。此外酵母Y2HGold［pGBKT7-BpFLC×pGADT7-BpSVP2~5］也能同时激活报告基因AUR1-C、HIS3、ADE2、MEL1。进一步研究发现：Y2HGold［pGBKT7-BpFLC3×pGADT7-BpSVP3］存在相互作用,表明BpFLC的K域与BpSVP的K域能够异源结合,是介导BpFLC与BpVP蛋白互作的关键结构域。     

烟草类锌指基因NtZFL基因的功能分析

从烟草cDNA中分离出一个类锌指基因NtZFL,开放读码框321 bp,编码106个氨基。QRT-PCR分析表明MV、H₂O₂、ABA、冷胁迫处理都提高了NtZFL在烟草的表达,Northern blot分析表明该基因在烟草的不同组织中具有组织特异性,在幼叶和花中表达量较高。亚细胞定位表明NtZFL蛋白是定位在细胞壁中的蛋白。NtZFL基因启动子驱动GUS基因转烟草植株显示在幼苗中整株有表达,但在根部和叶脉处表达量较高。     

小黑杨PsnAP1-1及PsnAP1-2基因的克隆及原核表达分析

植物由营养生长向生殖生长的过程中,APETALA1(AP1)基因在其中起重要作用。我们采用RT-PCR方法克隆了2个杨树AP1同源基因全长cDNA,暂时命名为PsnAP1-1(GenBank No.KC866354)和PsnAP1-2(GenBank No.KC866355)。PsnAP1-1编码241个氨基酸,开放阅读框长度为726 bp,蛋白质分子量为28.1 kD,等电点为8.19;PsnAP1-2编码249个氨基酸,开放阅读框长度为750 bp,蛋白质分子量为28.7 kD,等电点为9.07。同源性分析表明,PsnAP1-1的核苷酸序列与拟南芥AP1同源基因的一致性为71%,而PsnAP1-2的同源性为67%。半定量RT-PCR分析表明,杨树PsnAP1-1和PsnAP1-2基因在根、茎、叶中均不表达,仅仅在花芽组织中表达。分别构建了原核表达质粒pET-PsnAP1-1和pET-PsnAP1-2,并转化大肠杆菌BL21,以IPTG诱导该融合蛋白体外表达,结合SDS-PAGE分析,证实这2个基因均表达了约35 kD的蛋白,该结果为深入研究AP1与其他MADS-box蛋白的互作机制及花分生组织的分子调控奠定了基础。     

一种简易高效提取多种植物纯净DNA的方法

植物组织中次生代谢产物较多,要从中快速提取高质量的DNA比较困难。本文利用一种改良的CTAB法,通过在裂解后直接添加RNase A去除RNA污染,然后再经过一系列的抽提、沉淀、洗涤,获得纯净的DNA。经用琼脂糖凝胶电泳及核酸检测仪检测总DNA的纯度、浓度及质量。以提取的DNA为模版,PCR能够获得清晰的目的条带。结果表明通过该法可以简易、快速、高通量的提取多种植物的纯净DNA,为后续的分子生物学分析奠定了技术基础。