基于长尖叶蔷薇与大花香水月季转录组数据的MLO unigenes生物信息学及表达分析

在对长尖叶蔷薇和大花香水月季转录组测序的基础上,利用生物信息学方法,从其转录组数据中共获得23条MLO unigenes并对其进行了分析。结果显示它们之间的氨基酸数量、碱基数、分子量差异较小,多数为疏水性蛋白,平均亲水系数为-0.157~0.190,富含亮氨酸和丝氨酸。亚细胞定位主要分布于质膜中,包含5~9个跨膜结构;二级结构主要由α-螺旋组成。其中,等电点小于7的仅有1条,2条蛋白具有信号肽。这23条MLO蛋白具有15个长度在15~50个氨基酸间的保守基序。它们的系统进化关系分析结果揭示了MLO基因在长尖叶蔷薇与大花香水月季间具有较高的同源性和保守性。将这23条unigenes与来自于月季和拟南芥的MLO基因进行聚类分析,确定了6条可能参与抗白粉病的候选基因,对这6条候选基因进一步分析发现仅有2条unigenes符合MLO型白粉病基因的典型结构特征。最后,通过q RT-PCR试验验证,结果表明:这2条候选基因的相对表达量,在受到白粉病菌侵染后呈积极上调趋势。上述研究结果表明这2条候选基因很可能参与了寄主—白粉病菌的互作过程。     

蔷薇科植物MLO蛋白家族的生物信息学分析

MLO基因家族是一类重要的植物抗病基因,MLO蛋白的突变体对白粉病真菌表现出广谱抗性,且能特异性调控细胞死亡,利用自发的细胞死亡来应答发育或非生物刺激。为了分析蔷薇科植物MLO蛋白的结构特征、系统进化及潜在功能,本研究利用生物信息学方法对在Gen Bank中已登录的来自于蔷薇科的7个物种共计82条具有完整ORF的MLO基因进行了分析。分析显示这82条蛋白的氨基酸数量、碱基数、分子量差异较小,平均亲水系数为-0.191~0.253,绝大多数具有内含子结构;亚细胞定位主要分布于质膜中,包含5~8个跨膜结构;共有15个保守基序,长度在15~50个氨基酸之间。其中,等电点小于7的仅有1条,6条蛋白具有信号肽。系统进化关系揭示了这些物种间具有较高的同源性和保守性;将其与其它物种中已鉴定的MLO基因进行聚类分析,筛选出32个可能与抗白粉病相关的候选基因;进一步序列比对分析,发现仅有17条基因具有MLO型白粉病基因所有的典型结构。因此,本研究表明,所选用的82条蔷薇科MLO基因中,仅有17条基因可能参与寄主-白粉病菌的互作过程。本研究为进一步研究蔷薇科及其他植物MLO基因的抗病遗传机制提供了一些参考依据。     

二倍体蔷薇FT基因序列多样性研究

以3个类群73个二倍体蔷薇属(Rosa)植物为材料,克隆获得其FLOWERING LOCUS T(FT)同源基因,并对该基因的编码区序列进行多态性分析以及多维尺度(MDS)聚类分析。结果显示,73个二倍体蔷薇植物的FT基因共检测到215个核苷酸多态性位点,其中包括214个SNP和1个缺失突变,平均185个碱基发生1次突变;氨基酸多态性分析结果显示共有35个氨基酸发生变异,平均379.6个氨基酸残基发生1次突变;突变位点统计分析结果发现39、258、426 bp位点是高频突变位点,其碱基由A或C突变为T。MDS聚类分析结果表明,3个类群FT基因编码区序列的碱基组内差异依次排序为:野生种月季组中国古老月季,氨基酸组内差异依次排序为:中国古老月季月季组野生种,推测中国古老月季在长期栽培驯化过程中,其FT基因可能经历了较强的人工选择压力,月季组的种和变种可能是古老月季的重要亲本来源。     

云南悬钩子蔷薇NBS-LRR类抗病基因同源克隆与分析

为研究云南野生蔷薇属中的NBS类抗病基因,根据已知抗病基因NBSLRR序列中的保守区域设计简并引物,利用RTPCR技术从云南悬钩子蔷薇中进行体外扩增,获得了对应区域的cDNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共得到4个含有NBSLRR保守结构域的抗病基因同源序列（RGAs）,分别命名为AC9、AC39、AC50和AC68。它们与已报道的11个NBS类抗病基因相应区段的氨基酸序列相似性为5.4%~79.2%,其中这4个RGAs片段与Mi、RPS2、Pib和RPM1基因聚为一类。表明这4条RGAs序列可进一步用作悬钩子蔷薇抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。     

云南普通野生稻遗传多样性和亲缘关系

野生稻(Oryza rufipogon)是稻属的重要组成部分, 具有许多优良性状, 是水稻遗传改良的天然基因库。本研究通过对形态学性状的观测, 及ISSR和RAPD UPGMA聚类分析, 将云南普通野生稻划分为4个类型, 即元江类型、景洪紫杆直立型、景洪绿杆直立型和景洪匍匐型。在供试材料中筛选到具有多态性的ISSR和RAPD引物各11个, ISSR引物扩增出多态带113条, 多态性条带比率(PPB)为82.26%, RAPD引物共扩增出多态性条带76条, PPB值为76.77%, 两种分子标记的分析结果呈极显著正相关(r = 0.951)。此外UPGMA聚类结果表明, 云南普通野生稻不同类型与其它地区普通野生稻之间的遗传亲缘关系差异明显。     

云南悬钩子蔷薇NBS LRR类抗病基因同源克隆与分析

为研究云南野生蔷薇属中的NBS类抗病基因,根据已知抗病基因NBS LRR序列中的保守区域设计简并引物,利用RT PCR技术从云南悬钩子蔷薇中进行体外扩增,获得了对应区域的cDNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共得到4个含有NBS LRR保守结构域的抗病基因同源序列(RGAs),分别命名为AC9、AC39、AC50和AC68。它们与已报道的11个NBS类抗病基因相应区段的氨基酸序列相似性为5.4%~79.2%,其中这4个RGAs片段与Mi、RPS2、Pib和RPM1基因聚为一类。表明这4条RGAs序列可进一步用作悬钩子蔷薇抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。     

月季‘绿萼’花器官发育相关microRNA的鉴定及分析

利用高通量测序技术,构建了中国古老月季‘绿萼’(Rosa chinensis ‘Viridiflora’)和‘月月粉’(R.chinensis‘Old Blush’)花蕾期的microRNA(miRNA)文库,并对其进行了测序和序列分析。结果显示,在‘绿萼’文库中,鉴定到已知的miRNA成熟体39个,miRNA前体42个;预测到新的miRNA成熟体56个,前体57个。在‘月月粉’文库中,鉴定到已知RNA成熟体39个,已知miRNA前体40个;预测到新的miRNA成熟体53个,前体57个。与‘月月粉’相比,‘绿萼’中差异表达的miRNA有31个,其中17个上调、14个下调。荧光定量PCR实验结果表明,miR156、miR398和miR535在2种月季的花蕾期表达上调,而miR167、miR172和miR396表达下调。进一步检测miR172和miR156在2种月季不同花器官中的表达差异,发现miR172在‘绿萼’的花瓣、雌、雄蕊中表达显著下调,提示miR172可能通过负调控其靶基因RcAP2的表达,在‘绿萼’花器官发育过程中起重要作用。     

基于差减cDNA文库EST信息的月季花香突变体SSR标记的开发

在前期月季花香突变体差减文库EST序列信息的工作基础上, 文章开发出新的与花香相关的SSR标记。从正反向差减文库391条EST中检索到10条含有10个SSR的序列, SSR的检出率为2.6%, EST-SSR的重复基元共搜索到10种。利用部分EST-SSRs序列设计了6对SSR引物, 以花香突变体‘往日情怀’及其野生型‘金银岛’DNA为模板, 对引物进行筛选, 5对引物有扩增条带, 其中3对引物有特异性扩增条带。同时利用这些可扩增的引物对典型芳香和无香两组月季栽培品种进行多态性检测, 发现这5对引物均显示多态性。表明所建立的SSR标记是一种可行而有效的方法。     

云南普通野生稻遗传多样性和亲缘关系

野生稻（Oryza rufipogon）是稻属的重要组成部分,具有许多优良性状,是水稻遗传改良的天然基因库。本研究通过对形态学性状的观测,及ISSR和RAPDUPGMA聚类分析,将云南普通野生稻划分为4个类型,即元江类型、景洪紫杆直立型、景洪绿杆直立型和景洪匍匐型。在供试材料中筛选到具有多态性的ISSR和RAPD引物各11个,ISSR引物扩增出多态带113条,多态性条带比率（PPB）为82．26％,RAPD引物共扩增出多态性条带76条,PPB值为76．77％,两种分子标记的分析结果呈极显著正相关（r=0.951）。此外UPGMA聚类结果表明,云南普通野生稻不同类型与其它地区普通野生稻之间的遗传亲缘关系差异明显。     

中甸刺玫的系统位置及杂交起源研究

中甸刺玫(Rosa praelucens Byhouwer)是云南特有的高山花卉和耐低温的月季种质资源,也是蔷薇属唯一有报道的10倍体的野生种。然而,中甸刺玫的系统位置存在较大争议,其起源也不清楚。本研究利用5S rDNA和4个叶绿体DNA(cpDNA)片段(psbA-atpH、rbcL、rpl16和trnL-F)来构建蔷薇属的系统关系,明确中甸刺玫的系统位置;通过与近缘物种的序列比对,推测中甸刺玫的原始亲本。结果表明:蔷薇属50个种(变种)的5S rDNA序列长度为498~573 bp,变异程度随物种表现出明显差异。cpDNA片段中psbA-trnH变异较大,4个片段联合分析的矩阵长2969 bp,其中变异位点153个。基于5S rDNA的分子系统树和4个cpDNA片段联合分析的分子系统树中,中甸刺玫均与桂味组的物种聚在一起,与小叶组的刺梨亲缘关系较远,其系统位置应从小叶组移至桂味组。中甸刺玫的十倍体起源很复杂,细梗蔷薇、华西蔷薇、尾萼蔷薇、西南蔷薇和西北蔷薇是与其关系最近的野生近缘种,其原始母本最可能是尾萼蔷薇、西南蔷薇和西北蔷薇的其中之一或共同母本,细梗蔷薇和华西蔷薇极可能是其父本,而尾萼蔷薇、西南蔷薇和西北蔷薇也可能以父本的身份参与了中甸刺玫的杂交物种形成。