毛果杨nsLTP基因家族全基因组水平鉴定及其表达特性分析

植物非特异性脂质转移蛋白（non-specific lipid transfer proteins,nsLTP）是一类多基因家族编码碱性蛋白,负责脂肪酸体外结和与膜之间的磷脂转移,在植物生长发育和逆境胁迫响应中扮演着重要角色。目前为止,尚无模式植物毛果杨（Populus trichocarpa）nsLTP家族的研究报导。本研究从全基因组水平对PtrnsLTP家族成员的基因数量、亲缘关系、基因结构、编码蛋白保守基序等特性进行了分析,结果表明：PtrnsLTP家族共由39个基因组成,进化成5个亚家族,其中A亚族含有6个基因、B亚族含有2个、C亚族含有13个、D亚族含有3个、E亚族含有15个。PtrnsLTP家族包含7对旁系同源基因,其中1对大于1,6对Ka/Ks均远小于1,且这6对基因均处于同一个大的进化分支上,进化压力的不同导致基因间的功能出现了分化,编码蛋白均含有Motif 1和 Motif 2保守基序。利用qRT-PCR技术并结合杨树转录组数据对PtrnsLTP的组织表达与盐胁迫响应特性研究发现：各家族成员在毛果杨根、茎和叶中均有表达且经qRT-PCR技术验证后与网站预测结果基本吻合,有11、15和13个成员分别在根、茎和叶中有较高的表达,表明该基因家族参与了杨树不同组织的生长发育;NaCl胁迫下,该家族39个基因中分别有26个成员在根部、14个成员在叶部表达量随着胁迫时间的增加而升高,而32个基因在茎部表现为先升高后降低的趋势。本研究结果对于PtrnsLTP家族基因生物学功能的鉴定与盐胁迫响应基因资源的工作有着积极的推动作用。     

基于cas9/gRNA创制毛果杨PtrFLA31/34突变体

束状阿拉伯半乳聚糖蛋白（FLA）对植物生长发育都起着重要作用。基于生物信息学分析,我们识别毛果杨FLA家族有46个成员;进化分析显示毛果杨FLA家族分为A、B、C、D 4个亚族,且PtrFLA31和PtrFLA34处在进化树的一个小分支。半定量RT-PCR分析表明,PtrFLA31和PtrFLA34在毛果杨木质组织特异性、高水平表达。为了鉴定PtrFLA31和PtrFLA34在木材形成上的功能,我们用Cas9/gRNA技术敲除PtrFLA31/34,获得3株毛果杨fla31/34敲除双基因突变体材料。     

杨树HDA902基因在低温胁迫应答反应中的功能

组蛋白去乙酰化酶在植物非生物胁迫应答反应中具有重要的调控作用。利用RT-PCR的方法从毛果杨中克隆了组蛋白去乙酰化酶基因HDA902。利用农杆菌介导法将其遗传转化到烟草中,并对转基因植株进行低温耐受性分析。研究结果表明,HDA902在烟草中的表达显著提高了转基因株系对低温的耐受性。叶片NBT和DAB染色结果表明,在低温处理后转基因烟草比野生型烟草产生较少的活性氧。丙二醛和脯氨酸含量测定结果表明,在低温条件下,转基因烟草叶片的脯氨酸含量显著高于野生型烟草,而丙二醛含量显著低于野生型烟草。这些研究结果表明,HDA902参与低温胁迫应答反应,其过量表达提高了植株耐低温的能力。     

红松种源材质性状研究

对帽儿山地区17 年生26 个红松种源试验林进行了材质性状研究, 主要包括材质性状在不同种源间遗传变异情况以及从髓心到树皮径向变异模式研究。结果表明:红松各项材质在不同种源间均存在着极显著差异。各项材质均存在着一定的径向变异模式, 主要表现在:红松各种源的管胞长度、管胞直径、木材密度和晚材率总体趋势是从髓心向外呈迅速增加趋势, 而年轮宽从髓心向外呈递减趋势。本项研究为红松材性早期选择和预测提供依据。     

PtrWRKY51基因的克隆及抗旱表达特性分析

为明确毛果杨WRKY家族成员PtrWRKY51基因功能,以Nisqually-1株系毛果杨为模板,克隆得到PtrWRKY51基因CDS序列。通过生物信息学分析,结合酵母自激活验证、亚细胞定位及模拟干旱胁迫下的实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对PtrWRKY51基因功能进行初步研究。结果表明：PtrWRKY51全长579 bp,编码 192 aa。生物信息学分析及亚细胞定位试验结果表明,PtrWRKY51蛋白为非跨膜碱性不稳定亲水蛋白,定位于细胞核,含有WRKY家族特有的保守结构域,是第IIc类WRKY转录因子;酵母自激活验证试验表明PtrWRKY51基因具有自激活活性;qRT-PCR分析表明,8% PEG6000模拟干旱胁迫下,该基因在胁迫12 h后茎部与叶部相对表达量达到最大值,根部则出现在24 h,研究可为PtrWRKY51抗逆及生物学功能进一步研究提供参考。     

毛果杨CNGC家族全基因组鉴定及胁迫响应分析

植物环核苷酸门控离子通道（cyclic nucleotide-gated channels,CNGC）家族具有多种生物学功能,尤其是在植物的生长发育及逆境胁迫响应中发挥着重要的作用。本研究通过生物信息学方法及qRT-PCR对PtrCNGC家族成员蛋白的基本理化性质与结构特征、系统发育、基因结构和保守基序、启动子顺式作用元件,以及基因表达模式进行分析。结果表明：在毛果杨（Populus trichocarpa）全基因组中共鉴定出19个PtrCNGC基因,PtrCNGC家族成员可分为4个亚群（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚群）,其中第Ⅳ亚群分为2个亚组（Ⅳa组和Ⅳb组）。PtrCNGC基因编码的蛋白均为碱性蛋白,此外,该家族仅有1个成员为疏水性蛋白,其余成员全部为亲水性蛋白。19个PtrCNGC不均匀地分布于毛果杨的11条染色体上,剩余8条染色体上没有成员分布。PtrCNGC家族包含7对同源基因且它们之间的K_a/K_s值均远小于1。PtrCNGC家族各亚群成员之间的基因结构、蛋白保守基序分布差异较小。启动子顺式作用元件预测分析发现,PtrCNGC基因序列启动子区域存在响应多种激素以及逆境胁迫相关的作用元件。qRT-PCR结果表明,PtrCNGC家族在不同组织中的表达具有特异性,在茎中的表达量较高,在根和叶中的表达量较低;在盐胁迫和干旱胁迫下,PtrCNGC家族同一分支上的多数成员表现出相似的表达模式。本研究结果为进一步研究毛果杨CNGC家族在非生物胁迫中的功能提供参考。     

刺五加体细胞胚发生研究进展

综述了国内外对刺五加体细胞胚发生研究的现状。分别对刺五加体细胞胚发生方式、体细胞胚发育相关生理生化变化（包括生长素极性运输、DNA甲基化和代谢途径调控）、体细胞胚生物反应器培养的研究现状进行了评述。     

拟南芥根毛功能基因AtGDPD-Like3关键氨基酸位点鉴定

AtGDPD-Like3是编码甘油磷酸二酯磷酸二酯酶（GDPD）类似基因,拟南芥该家族基因AtGDPD-Like3突变体shv3存在严重的根毛发育缺陷。为了鉴定AtGDPD-Like3关键氨基酸位点,我们构建S⁵³⁸A、V⁵⁵⁶A和D⁶²⁸A单点突变AtGDPD-Like3,分别转化atgdpdl3突变体并观察其恢复根毛缺陷程度。结果显示V⁵⁵⁶A、D⁶²⁸A位点突变AtGDPD-Like3完全恢复atgdpdl3根毛生长缺陷表型,但S⁵³⁸A突变AtGDPD-Like3只是部分恢复根毛缺陷。这些结果表明Ser⁵³⁸是AtGDPD-Like3较为关键的氨基酸位点,突变影响其蛋白质功能行使,同时暗示AtGDPD-Like3还存在其它的关键氨基酸位点。此研究结果为进一步探究AtGDPD-Like3蛋白功能行使的作用机制奠定了基础。