植物干旱胁迫的信号通路及相关转录因子研究进展

植物对干旱环境的适应是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的交叉调控。其中,通过转录因子发挥的调控在植物的抗旱过程中起着至关重要的作用。目前参与植物干旱胁迫反应的转录因子主要有AP2/EREBP、MYB、NAC、bZIP和WRKY等。研究表明,单个转录因子可以激活或抑制大量下游靶基因的转录,而单一的靶基因又受到不同转录因子的调控,转录因子之间的串扰现象在植物干旱调控网络中普遍存在。该文总结了近年来国内外有关植物干旱胁迫响应中涉及的主要信号通路［ABA信号通路、Ca²⁺信号通路和促有丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)级联信号通路等］,并对以上5种转录因子的结构特点、分类以及它们对干旱胁迫的调控作用进行综述,同时对今后的研究方向进行了展望。     

六个品种花椰菜花球的营养成分分析与评价

为评价花椰菜(Brassica oleracea var. botrytis)的营养品质,测定了6个品种花球的10项营养指标,运用主成分分析和聚类分析方法对花椰菜品质进行综合评价。结果表明,6个品种的10项品质指标均存在不同程度的差异,变异幅度为12.22%~ 131.21%。维生素C (Vc)、总黄酮、总多酚、Fe、Ca、P、蛋白质含量间存在显著或极显著的关联性。系统聚类分析将6种花椰菜分为4类,黄色花椰菜‘209’、‘100’和‘217’各为1类,白色花椰菜‘210’、‘214’和‘218’聚为1类。主成分分析提取了花椰菜品质综合评价的3个主成分,获得6个营养评价指标：Vc、总黄酮、总多酚、Fe、Ca和P。通过建立评价函数模型: F= 0.5591Z₁+0.2189Z₂+0.1669Z₃,筛选出‘209’花椰菜的营养品质最高。这为挖掘及选育优良花椰菜品种提供了科学依据。     

南瓜5个品种果肉的挥发性成分分析

为了解南瓜（Cucurbita sp.）果实中的特征风味物质,采用顶空固相微萃取气质联用（HS-SPME-GC-MS）技术对5个品种（‘新美玉’、宝丰’、‘金磨盘’、‘健宝’和‘东升’）果肉的挥发性成分和含量进行测定并进行主成分分析。结果表明,从5个品种南瓜果肉中共检测出68种挥发性成分,以醇类、醛类和烃类为主,其中壬醛、正己醛、反,反-2,4-庚二烯醛、顺-壬-3-烯-1-醇和正己醇等化合物为南瓜果肉的主要风味物质。主成分分析表明,南瓜5个品种果肉的风味差异化合物主要有9种,其中十一醛和反-2-壬烯醛为‘健宝’和‘东升’的特征风味物质;1,9-壬二醇是‘宝丰’的标志性风味物质;‘金磨盘’和‘新美玉’因3-壬炔-1-醇相对含量较高而区别于其他品种。因此,特征挥发性物质为南瓜品种改良和品质评价提供参考。     

美洲南瓜转录组SSR信息分析及其分子标记开发

该文对美洲南瓜(Cucurbita pepo L.)开展转录组测序分析,共获得83 650条Unigene,利用MISA软件搜索1 Kb以上的15 356条Unigene,共检测出7 478个SSR位点,分布于5 786条Unigene中,出现频率为48.7%,平均分布距离为4.08 Kb。优势重复基序为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸,分别占总SSR的47.90%、20.57%和22.36%。二核苷酸重复基序中以AG/CT为优势重复基序,三核苷酸重复基序以AAG/CTT为主。利用Primer 3.0共设计出5 786对SSR引物。从114对有效扩增引物中随机选择50对引物,对28个美洲南瓜种质进行多态性验证分析,其中35对(占70%)引物表现稳定可重复的多态性。利用UPGMA作图,将28份供试材料分为2类。利用美洲南瓜转录组数据进行SSR标记开发能获得较高频率的SSR位点,且类型丰富,为美洲南瓜遗传多样性分析和遗传图谱构建提供更丰富可靠的标记选择。     

丝瓜苯丙氨酸解氨酶基因PAL克隆及表达分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase)是苯丙烷途径代谢的关键酶,在果蔬褐变中发挥着重要作用。为了探究丝瓜中PAL基因的功能,本研究以丝瓜果实为材料,采用RACE和RT-PCR技术从丝瓜果肉中分离获得丝瓜PAL基因,命名为Lc PAL,Gen Bank登录号为:KP341758。该基因全长2406 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),共2145个碱基;预测编码715个氨基酸,理论分子量(Mw)为77.69 k D,等电点(p I)为6.11,编码的蛋白与黄瓜和香瓜的同源蛋白相似性均在93%以上,显示其高度的保守性。系统进化树分析显示,丝瓜与同为葫芦科的黄瓜、香瓜的PAL蛋白的亲缘关系较近,聚为同一类。Motif Scan分析显示,Lc PAL编码的蛋白包含有PAL-HAL(60~525位)、PLN02457(8~715位)及phe_aml_yase(24~705位)3个保守结构域和1个酶活性中心序列(197~212位),属于典型的Lyase_I_Like超家族。Wolf Psort预测其亚细胞定位于叶绿体或内质网中。实时荧光定量PCR分析显示,Lc PAL基因在普通丝瓜果实、花、茎、叶和根中均有表达。Lc PAL在所选的8个丝瓜品种中表达存在一定差异,在普通丝瓜中的表达量均高于有棱丝瓜;在普通丝瓜品种闽丝3号鲜切及采后储藏褐变过程中,Lc PAL初期表达上调,后期表达量受到抑制,且与其酶活性的变化趋势基本一致。普通丝瓜Lc PAL表达与果肉褐变的发生过程高度相关,表明Lc PAL在普通丝瓜果肉褐变中发挥着作用。     

西葫芦NCED基因家族鉴定及其响应干旱胁迫分析

NCED基因家族成员在调节植物响应干旱胁迫中发挥着关键作用,该研究通过生物信息学技术分析NCED在西葫芦基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对10%PEG 6000模拟干旱、0.1 mmol·L-1ABA激素和自然干旱胁迫的响应,以解析NCED基因家族的生物学功能。结果表明:(1)从西葫芦全基因组中鉴定出6个NCED家族基因(CpNCED1~6),且6个基因均不含内含子、分别分布于西葫芦的1、10、12、14、19和20号共6条染色体上。(2)理化性质分析发现,CpNCED1~6蛋白长度为569~590 aa,理论分子量在62.64~65.54 kD之间。(3)蛋白保守元件分析显示,除CpNCED3蛋白在遗传进化过程中出现3个基序(motif 12、motif 13和motif 15)的缺失外,其余5个蛋白都有完整的16个motif保守基序,且分布在600个氨基酸以内,同时大部分NCED蛋白序列保守性较高。(4)顺式作用元件分析显示,西葫芦CpNCED1~6基因均含ABRE、W box、MBS、P-box、TCA-element、CGTCA-motif、TGA-element和TGA-box等潜在的干旱胁迫响应元件。(5)qRT-PCR分析表明,CpNCED1~6基因在西葫芦不同组织中的表达具有组织特异性,其中,CpNCED4和CpNCED1在茎中的表达量显著高于其他4个基因,CpNCED2、CpNCED4、CpNCED6在花中的表达显著高于其余3个基因且CpNCED2表达量最高,CpNCED1~6在果实和叶中的表达量均相对较低;与对照组相比,CpNCED1~6受模拟干旱、ABA激素和自然干旱胁迫均上调表达;伴随干旱胁迫的产生,叶片中脱落酸(ABA)含量逐渐升高,暗示CpNCEDs在西葫芦干旱胁迫响应与ABA的生物合成过程中发挥着正向调控作用。研究发现,6个CpNCED1~6基因与西葫芦干旱胁迫响应密切相关,且对西葫芦干旱胁迫的响应以及ABA生物合成具有重要作用,尤其以CpNCED2和CpNCED4基因的作用更为明显。     

西葫芦CpWRKY2基因的分离、鉴定及其对非生物胁迫分析

为了解西葫芦(Cucurbita pepo)的WRKY2的功能，通过转录组测序技术从叶片中分离到1条长度为1 071 bp的c DNA，并对其进行序列分析。结果表明，该序列包含1个840bp的开放读码框，预测编码279个氨基酸，与中国南瓜(Cucurbita moschata,XM＿023091218.1)的WRKY核苷酸序列相似性为98.51%，命名为CpWRKY2 (GenBank登录号:XM＿023676898.1)。CpWRKY2定位于细胞核内，CpWRKY2蛋白包含有1个保守的WRKY结构域(第201～267位)，206～266位为WRKY蛋白DNA结合区域，锌指结构域(第232～264位)为C2H2型，且含有1个保守RTGHARFRRAP (第76～86位)氨基酸序列，属于典型的Ⅱd亚类WRKY家族蛋白。CpWRKY2基因上游启动子区域(ATG前的1 513 bp的序列)含有ARE、ABRE、MBS、TCrichrepeat和W-box等可能的胁迫响应顺式作用调控元件。CpWRKY2具有组织表达特异性，在花中表达量最高，其次为根和茎，在叶片和果实中的表达量较低。经5℃、10...