葡萄Alfin like转录因子家族的鉴定和表达分析

Alfin like (AL) 转录因子家族对高盐、低温、干旱等非生物胁迫反应具有重要的调控作用。该研究采用同源比对的方法检索鉴定葡萄AL转录因子家族基因、分析其生物信息学特性,并采用qRT PCR方法分析非生物胁迫下AL基因的表达特征,以探究葡萄AL基因在非生物逆境胁迫中的功能。 结果表明：(1)在葡萄中共鉴定出6个AL基因家族成员,分别命名为VvAL1~VvAL6,且6个成员分别分布在6条染色体上。(2)葡萄中AL转录因子具有高度保守的DUF3594结构域和PHD结构域,各家族成员均含有5个外显子和4个内含子;上游启动子区域分析发现大量植物激素与非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。(3)基因芯片表达模式分析显示,盐、干旱、ABA胁迫以及低温(5 ℃)处理均显著影响葡萄AL家族基因(VvAL1~VvAL6)的表达。(4)qRT PCR检测显示,不同胁迫处理下AL基因在葡萄叶片中的表达水平不同;ABA处理下葡萄AL转录因子家族基因表达量较对照均显著下调,但在PEG处理下差异不显著;在盐胁迫处理下,VvAL2、VvAL4、VvAL5基因的表达量均显著上调,分别是对照的23倍、8.5倍和10.5倍,而VvAL1和VvAL6基因的表达量均显著下调,分别是对照的33倍和25倍。研究发现,葡萄AL转录因子家族与植物激素和非生物胁迫密切相关,尤其是该家族基因强烈响应高盐胁迫。     

蔷薇科果树类受体激酶的研究进展

类受体激酶(receptor like kinase,RLK)参与调控植物几乎所有的生命活动,是植物生长发育和环境适应的“中央处理器”。该文对近年来国内外有关蔷薇科果树RLK基因鉴定、进化特征及其在各器官生长发育、非生物和生物逆境中的作用及调控机制等方面的研究进展进行了综述。蔷薇科果树基因组中存在数目庞大的RLKs,不同树种间的RLK数目和各亚家族成员数目都存在较大差异,而且蔷薇科果树RLK存在极为普遍的部分重复和串联重复现象,是导致家族成员迅速变化的重要原因。有研究发现,一些RLKs调控蔷薇科果树器官发育和对环境的适应性。在器官发育方面,LRR RLK亚家族成员调控根系发育,CrRLK1L、LysM RLK和LRR RLK亚家族部分成员参与调控果实发育,CrRLK1L亚家族成员参与调控花粉管发育,LRR RLK、LysM RLK、L LEC RLK和B Lectin RLK亚家族部分成员调控蔷薇科果树对生物逆境的适应。今后RLK功能研究可侧重于蔷薇科果树特色性状,通过提高目标基因的筛选和验证的效率,加速主效RLKs的筛选进程,并通过筛选主效RLKs诱导方式和加速分子育种进程等途径,将研究成果应用于实际生产。     

TTC染色鉴定葡萄抗寒性方法的优化与应用北大核心CSCD

以‘左山1号’、101-14、3309C、SO4、140R和‘黑比诺’等葡萄砧木和品种直径为0.5~0.7 cm的一年生枝条为材料,经低温梯度(0℃、-14℃、-19℃、-24℃、-29℃和-34℃)处理后,对TTC染色的温度和时间进行优化并观察统计葡萄枝条不同组织的存活情况,测定枝条的相对电导率,以及韧皮部和木质部的可溶性蛋白、游离脯氨酸、可溶性糖、淀粉含量和束缚水自由水比例(束自比)5个生理指标,分别用枝条纵切面染色面积、相对电导率拟合Logistic方程计算枝条的半致死温度(LT_(50))来评价枝条的抗寒性,同时通过隶属函数法综合评价枝条韧皮部和木质部抗寒性,并将3种方法的评价结果进行比较,以建立一种直观高效鉴定葡萄品种抗寒性的方法。结果表明:(1)依据低温胁迫下各品种葡萄砧木扦插枝条的萌芽率和生根率表现,其抗寒性由强到弱依次为‘左山1号’、101-14、3309C、SO4、140R和‘黑比诺’。(2)葡萄枝条TTC活力染色的最佳条件为pH=7.0,0.5%TTC-0.1 mol/L磷酸缓冲液在35℃下避光染色36 h。随着胁迫温度的降低,各品种枝条纵切面染色面积均逐渐降低,根据优化TTC法获得‘左山1号’、101-14、3309C、SO4、140R和‘黑比诺’枝条的LT_(50)分别为-31.38℃、-26.51℃、-26.10℃、-23.60℃、-23.33℃和-19.26℃。(3)随着胁迫温度的降低,各品种枝条的相对电导率逐渐增加,且‘黑比诺’的相对电导率基本保持最高、增幅最大(51.93%),而‘左山1号’的相对电导率始终最低、增幅最小(44.07%);根据相对电导率获得‘左山1号’、101-14、3309C、SO4、140R和‘黑比诺’枝条的LT_(50)分别为-30.02℃、-26.40℃、-25.75℃、-23.16℃、-21.13℃和-17.72℃。(4)通过5种生理指标进行枝条抗寒性隶属函数综合性评价结果显示,同一品种中韧皮部抗寒性强于木质部,同一部位不同品种的抗寒性表现为:‘左山1号’>101-14>3309C>SO4>140R>‘黑比诺’。研究发现,TTC染色法与电导法和综合隶属函数法获得的葡萄枝条抗寒力评价结果一致,也与枝条生长恢复鉴定结果一致;但与其他两种方法相比,TTC染色法能更加直观和有效地预测评估葡萄枝条的抗寒性。     

葡萄BRX基因家族生物信息学分析

BRX基因家族是一类植物特有的转录因子家族,在拟南芥中参与调节根细胞的增殖与伸长。利用生物信息学方法对葡萄基因组中存在的BRX基因家族进行了电子克隆,并对其进行了基因组的定位、蛋白质的结构、理化性质、二级结构及亚细胞定位的预测与分析,并对其与其它植物进化的亲缘关系进行了研究。基因组定位结果发现:葡萄基因组中6个BRX基因集中分布在3条染色体上,其中Vv BRX1和Vv BRX2分布在第2条染色体上,Vv BRX3和Vv BRX4分布在第9条染色体上,Vv BRX5和Vv BRX6分布在第11条染色体上;编码蛋白的氨基酸数目为360~560个,Vv BRX5的相对分子量(61 884.4)和理论等电点(9.38)均最大,而Vv BRX1的相对分子量(40 239.1)和理论等电点(6.23)均最小。研究显示,不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间存在一定的差异,但都为疏水性蛋白;α-螺旋和无规则卷曲为6个BRX氨基酸序列的主要组成部分;均不存在跨膜域及信号肽。基因结构分析表明,6个BRX基因都含有外显子和内含子结构。亚细胞定位分析表明:6个Vv BRX基因均定位于细胞核。系统进化分析结果表明,Vv BRX1、Vv BRX2基因与胡杨的亲缘关系最近,相似性达96%;Vv BRX3、Vv BRX4与蓖麻、麻疯树、柑橘、可可、大豆聚为一类,说明其进化关系较近;Vv BRX5与其它Vv BRX基因明显分开;Vv BRX6基因与莲的亲缘关系最近。试验结果为葡萄BRX基因家族的克隆和功能分析奠定了一定的研究基础。     

外源ALA对干旱胁迫下山定子叶片叶绿素荧光特性及抗性生理指标的影响

以两年生山定子(Malus baccata(L.)Borkh)盆栽苗为材料,正常浇水为对照,控水条件下喷施不同浓度(0、25、50、75、100mg/L)5-氨基乙酰丙酸(ALA),测定各持续干旱胁迫时期(第0、4、8、12天)叶片的抗旱生理指标及光合荧光参数,研究ALA对干旱胁迫下山定子叶绿素荧光和抗逆生理生化特性的影响及其调节机制。结果显示:(1)持续干旱胁迫条件下,外源ALA处理使得山定子叶片渗透调节物质(SS、SP、Pro)含量增加,抗氧化酶(SOD、POD、APX)活性升高,丙二醛(MDA)积累减少。(2)ALA处理增大了干旱胁迫下山定子叶片的气孔开度,促进叶绿素的合成,并对干旱引起的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光量子效率(YⅡ)、光化学淬灭系数(qP)及光合电子传递速率(ETR)的减小,以及PSⅡ调节性能量耗散的量子产额(Y_(NPQ))、非调节性能量耗散的量子产额(Y_(NO))和非光化学淬灭系数(NPQ/4)的增大有明显的缓解作用。研究认为,外喷ALA能够有效缓解干旱胁迫对山定子生理代谢功能的损伤,但干旱胁迫条件下山定子对不同浓度ALA响应程度不尽相同,其中以75mg/L的ALA处理效果较为理想。     

苹果柠檬酸合酶3基因家族成员鉴定及表达分析

柠檬酸合酶(citrate synthase 3, CS3)是细胞代谢途径中的关键酶之一,其活性调节着生物体的物质和能量代谢过程。本研究旨在从苹果全基因组中鉴定CS3基因家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为研究苹果CS3基因的潜在功能提供理论基础。利用BLASTp基于GDR数据库鉴定苹果CS3家族成员,通过Pfam、SMART、MEGA5.0、clustalx.exe、ExPASy Proteomics Server、MEGAX、SOPMA、MEME和WoLF PSORT等软件分析CS3蛋白序列基本信息、亚细胞定位情况、结构域组成、系统进化关系以及染色体定位情况。利用酸含量的测定和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术检测苹果6个CS3的组织表达和诱导表达特性。苹果CS3基因家族包含6个成员,这些CS3蛋白包括473−608个不等的氨基酸残基,等电点分布在7.21−8.82。亚细胞定位结果显示CS3蛋白分别定位在线粒体和叶绿体。系统进化分析可将其分为3类,各亚家族基因数量分别为2个。染色体定位结果显示,CS3基因分布在苹果不同的染色体上。蛋白二级结构以a-螺旋为主,其次是无规则卷曲,b-转角所占比例最小。筛选的6个家族成员在不同苹果组织中均有表达,整体表达趋势从高到低依次为MdCS3.4相对表达含量最高,MdCS3.6次之,其他家族成员相对表达量依次为MdCS3.3>MdCS3.2>MdCS3.1>MdCS3.5。qRT-PCR结果显示,MdCS3.1和MdCS3.3基因在酸含量较低的‘成纪1号’果肉中相对表达量最高,酸含量较高的‘艾斯达’果肉中MdCS3.2和MdCS3.3基因相对表达量最高。因此,本研究对不同苹果品种中CS3基因相对表达量进行了检测,并分析了其在苹果果实酸合成过程中的作用。结果表明,CS3基因在不同苹果品种中的相对表达量存在差异,为后续研究苹果品质形成机制提供了参考。     

‘四季花’龙眼叶片和芽体碳水化合物含量变化与花芽分化相关性研究

为探讨‘四季花’龙眼芽体和叶片中碳水化合物含量变化与花芽分化的相关性,以5～6年生植株的秋梢为材料,结合花芽形态分化进程的显微观察,计算各时期花芽分化率,测定相应进程内叶片和芽体的可溶性总糖、蔗糖、果糖、还原糖和淀粉含量,统计叶片和芽体碳水化合物含量变化与花芽分化率的相关性。结果表明:秋梢花芽分化过程中,花芽分化率在花序主轴分化期达到最高;叶片和芽体在各分化时期的碳水化合物含量呈现显著性差异(P≤0.05);叶片淀粉含量变化呈显著的降低趋势,而芽体淀粉含量则呈反向趋势,反映出花芽分化期叶片与芽体碳水化合物的源库关系;与叶片相比,芽体中可溶性总糖、还原糖和蔗糖含量变化与花芽分化的相关度更高,所以测定芽体中某些碳水化合物含量即能反映出花芽分化的真实状况。     

特异性启动子调控甜瓜ACC氧化酶反义基因载体构建及对烟草的转化

以甜瓜ACC氧化酶反义基因抑制水果成熟过程中内源乙烯的合成为基础,建立甜瓜特异性启动子调控下ACC氧化酶反义基因表达载体。以pCB-ACO1载体为基础,进行平末端连接加入特异性启动子pCAM-ACO1-promoter,对转基因甜瓜表达载体的构建进行特异性启动子的研究,通过叶盘法转化的烟草经过PCR检测已转入含有特异性启动子promoter调控下ACC氧化酶反义基因表达载体,为下一阶段用该反义基因载体转化甜瓜栽培品种奠定基础。     

豌豆白化苗蛋白质双向电泳技术的建立

以豌豆白化苗为试验材料,分析了不同的蛋白质提取时间(4 h、8 h及过夜)和蛋白质上样量(500、1 000、2 000μg)对双向电泳蛋白质得率和等电聚焦效果的影响。结果表明,不同的蛋白提取时间和蛋白上样量对等电聚焦效果影响较大。适宜的豌豆白化苗提取时间应至少长于8 h,最好提取过夜,能裂解得到大量蛋白质;适宜的豌豆白化苗蛋白上样量为1 000μg,此条件下,双向电泳的分辨率最高,分离出的蛋白大多为小分子量功能性蛋白。     

2个芽变苹果品种枝条主要性状比较

短枝型芽变品种是中国苹果矮化密植栽培可以利用的重要种质资源,研究其形成的生理基础和相关基因,为进一步探索苹果短枝型芽变形成机理奠定基础。以枝条快速生长期的普通型品种‘烟富8号’和短枝型品种‘惠民短枝’叶片、茎与茎尖作为试验材料,测定枝条粗度和节间长度,采用HPLC法测定内源激素(IAA、GA3和ABA)和可溶性糖(葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨糖醇)含量,应用实时定量qRT-PCR技术比较分析激素相关基因在不同品种中的表达特性,为研究苹果枝条发育调控机理提供支撑。结果表明,‘烟富8号’的节间长度高出‘惠民短枝’1.2倍,而枝条粗度显著低于‘惠民短枝’;茎中的蔗糖和山梨糖醇含量分别显著高于‘惠民短枝’2.5倍和1.3倍,茎尖中的葡萄糖含量仅为‘惠民短枝’的0.3倍;茎和茎尖中的GA 3和IAA含量、TIR1和GA20ox基因的表达水平显著高于‘惠民短枝’,而ABA含量、SnRK2和PYL基因表达水平显著低于‘惠民短枝’;叶片中GA20ox基因的表达水平显著高于‘惠民短枝’。研究推测,较低浓度的GA3、IAA、蔗糖和山梨糖醇,及较高浓度的ABA和葡萄糖与短枝型苹果品种的形成密切相关。