慈竹C3H基因克隆及其生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶(C3H)是调控植物木质素生物合成的关键酶,本文以慈竹为材料,利用RT-PCR技术克隆慈竹C3H基因,并对其进行生物信息学分析,为通过基因工程手段降低工业用竹木质素含量奠定基础。结果表明,该cDNA序列全长为1 581 bp,编码区为1 539 bp,编码512个氨基酸,蛋白分子量为58.33KD,等电点为9.09;氨基酸序列和结构分析显示C3H有一个保守区域,即P450结构域。系统进化分析表明,该基因与毛竹和水稻的C3H基因具有很高的同源性。慈竹与毛竹和水稻C3H基因编码蛋白为亲水性蛋白,这三种编码蛋白很可能定位在内质网(膜)上,其编码蛋白的二级结构及三级结构都含有丰富的α-螺旋和无规卷曲,β-转角和延伸链的含量较少,都含有2个相对保守的无序化区域。该基因已在GenBank上注册,基因序列登录号为JF693629,可能与慈竹木质素的生物合成有关。     

氮钾对慈竹纤维素和木质素动态积累的调控效应

以慈竹为材料,通过施用不同比例的氮、钾肥,研究其对慈竹木质素和纤维素分布和动态积累的调控效应,为慈竹优质栽培提供理论依据。研究结果表明,氮钾肥处理并没有改变木质素和纤维素动态积累趋势,不同处理的慈竹木质素的动态积累呈先上升后下降的趋势,而纤维素的动态积累呈上升的趋势;慈竹不同部位木质素和纤维素的分布呈下部＞中部＞上部的趋势。施用氮、钾肥可以降低慈竹木质素含量,降低幅度为1.05%~3.97%,提高纤维素含量,提高幅度为1.25%～3.36%。N、K肥和时间对慈竹木质素和纤维素含量总变异的贡献都是N×K＞N＞TIME＞K＞N×K×TIME＞N×TIME＞K×TIME。慈竹纤维素和木质素含量之间呈不明显的正相关关系（r=0.020 4）。     

GA3和IAA对慈竹综纤维和叶绿素含量动态积累的调控效应

以慈竹为材料,研究不同浓度和配比的GA3和IAA对综纤维和叶绿素含量动态积累的调控效应,为纸浆用竹的遗传改良研究提供理论依据。研究结果表明,GA3和IAA处理对慈竹综纤维动态积累调控作用具有差异。处理前30d内,GA350IAA200处理慈竹综纤维积累强度高于GA3200IAA50处理,40～50d时,则反之。GA3和IAA处理的综纤维最终水平明显高于空白对照,差异达极显著水平。GA3和IAA处理能提高慈竹叶绿素含量,GA3200IAA50处理慈竹叶绿素含量高于GA350IAA200处理。相关分析结果表明,叶绿素含量与综纤维含量间呈不显著正相关关系。     

梁山慈竹体细胞突变体No.30的SLAF-seq特异分子标记分析

梁山慈竹体细胞突变体No.30具有纤维素含量高、木质素含量高、纤维细胞长度长、纤维细胞长宽比大等特点,但由于梁山慈竹主要进行无性繁殖,不易获得纯合植株,突变体No.30的分子水平鉴定一直无法进行,严重阻碍了该突变体的推广利用。对梁山慈竹体细胞突变体No.30进行特异分子标记分析,并初步确定其性状变异来源。本研究利用SLAF-seq技术分别对突变体No.30以及同地区野生型梁山慈竹群体（CK）的基因组进行了简化基因组测序。经过了测序、建库、多态位点开发、特异多态性位点筛选等过程,最后对特异多态性位点筛选结果进行注释分析。结果发现突变体No.30的GC含量、纯合InDel数低于野生型梁山慈竹,而检测到的InDel总数以及杂合InDel数却高于野生群体。对SLAF-seq得到的InDel、SNP位点进行特异性筛选,获得了突变体No.30中稳定存在的特异InDel/SNP标签,包括特异C-T转换9381个、特异A-G转换9472个、特异InDel 329个。通过对这些特异SLAF标签进行注释,发现有6个特异SNP标签和1个特异InDel与纤维素合成相关,3个特异SNP标签与木质素合成相关,以及4个特异SNP标签和1个特异InDel与纤维细胞形态建成有关。这些结果表明突变体No.30在体细胞培养的过程中在基因组水平上发生了突变,并初步确定了其性状变异来源。但这些特异SLAF标签与突变体No.30在纤维素含量和木质素含量,以及纤维细胞发育等性状方面的相关性仍需进一步验证。     

基于高通量测序的慈竹笋转录组分析与基因功能注释

慈竹是我国四川当地的优势丛生竹种之一,其纤维长度和质量较优异,是造纸、纺织等工业的良好原料。本文利用Illumina Hi SeqTM 2000平台,对10、50、100和150 cm高的慈竹笋进行转录组分析,共得到69.28 M条读长(Reads),经从头拼接、组装和聚类后得到111 137条非重复序列基因Unigene,其中共有63 094条注释到COG、GO、KEGG、Swiss-Prot和Nr数据库中。这些Unigene不仅具有一般的功能,如转录和信号转导等,还涉及到蔗糖转运与代谢、次级代谢产物及细胞壁的生物合成等方面。不同高度慈竹笋的纤维素合成酶基因存在差异表达,发现了可能调控慈竹生长发育以及纤维素和木质素生物合成的相关基因,为慈竹品种改良提供一定的理论基础。     

黄山药细胞培养初步研究

以黄山药叶片为外植体诱导愈伤组织,经多次继代培养筛选后进行细胞悬浮培养,研究了两种培养基对细胞生长动态的影响以及4种培养参数对细胞生长量的影响。结果表明,培养在含6-BA1 mg/L和2,4-D1 mg/L的MS液体培养基中的细胞生长效果较好,培养20 d左右可达最高生长点。较适宜的培养条件为:接种量0.8~1.0 g/100 mL;培养温度24℃~27℃;pH 5.2~5.8;蔗糖用量20~40 g/L;继代培养周期15~20 d。     

2个慈竹bZIP基因的克隆、生物信息学分析及其诱导表达

从慈竹笋转录组数据库中筛选并克隆出2个bZIP基因（BebZIP2和BebZIP6）进行生物信息学分析。分析结果表明,它们编码序列长度分别为504和720 bp,编码167个和239个氨基酸,BebZIP2和BebZIP6属于bZIP相关蛋白,与水稻OsbZIP52/RISBZ5蛋白聚在一枝。组织表达分析表明,这2个慈竹BebZIP基因在慈竹笋、茎、展开叶和未展开叶等部位均有表达,属于组成型表达,同一基因在不同组织中的表达量差异较大,表达量的大小为未展开叶 > 展开叶 > 茎 > 笋。对慈竹幼苗进行ABA、NaCl和PEG6000非生物胁迫处理,结果表明,BebZIP2和BebZIP6对盐、干旱和ABA胁迫均具有不同程度的响应。     

四川2种丛生竹理化特性及纤维形态研究

以四川不同地区两种丛生竹—慈竹和梁山慈竹为研究对象,通过测定纤维素和木质素含量以及纤维形态,对其变异规律进行研究。结果表明,同一地区不同竹种间纤维素和木质素含量差异显著,同一竹种不同地区间纤维素和木质素含量、纤维长度、宽度和纤维长宽比因地域差异而异,且与竹龄有关。从纸浆用竹和纤维原料综合考虑,竹海地区的慈竹（纤维素含量在45%左右,木质素含量低于28%）、梁山慈竹（纤维素含量在50%以上,木质素含量低于20%）比较适合竹浆造纸。     

GA3和IAA对慈竹木质素生物合成相关酶活性调控及与木质素含量和S/G的关系

以慈竹为材料,通过叶面喷洒赤霉素（GA₃）和吲哚乙酸（IAA）,研究GA₃和IAA对慈竹木质素生物合成相关酶活性调控效应,以及相关酶活性与木质素含量和S/G比值的关系,为慈竹优质栽培和遗传改良提供理论依据。结果表明,GA-350IAA200处理对4CL酶活性具有促进作用;而GA-3200IAA50在处理后50天时对4CL酶活性起到明显的抑制作用,而且改变了4CL酶活性的动态变化趋势。GA₃和IAA对慈竹CAD酶活性具有促进作用;对PAL酶活性具有明显的抑制作用。相关分析结果表明,经过GA₃和IAA处理后,4CL酶活性与木质素含量和S/G比值呈不显著的负相关关系;PAL酶活性与木质素含量呈不显著的正相关关系;CAD酶活性与木质素含量和S/G比值呈不显著的正相关或负相关关系。结论,GA₃和IAA对慈竹木质素生物合成相关酶活性具有调控效应,而且这种调控作用与GA₃和IAA的浓度和配比有关。     

GA3和IAA对慈竹综纤维和叶绿素含量动态积累的调控效应

以慈竹为材料,研究不同浓度和配比的GA₃和IAA对综纤维和叶绿素含量动态积累的调控效应,为纸浆用竹的遗传改良研究提供理论依据。研究结果表明, GA₃和IAA处理对慈竹综纤维动态积累调控作用具有差异。处理前30 d内,GA₃50IAA200处理慈竹综纤维积累强度高于GA₃200IAA50处理,40~50 d时,则反之。GA₃和IAA处理的综纤维最终水平明显高于空白对照,差异达极显著水平。GA₃和IAA处理能提高慈竹叶绿素含量,GA₃200IAA50处理慈竹叶绿素含量高于GA₃50IAA200处理。相关分析结果表明,叶绿素含量与综纤维含量间呈不显著正相关关系。