木薯SWEETs基因家族生物信息学及表达特性研究

SWEET (sugars will eventually be exported transporters)是植物中新发现的一类编码糖转运蛋白的基因,它在植物生长发育及糖代谢过程中发挥重要作用。该基因家族在木薯(Manihot esculenta)中尚未有详细的报道。本研究从Phytozome数据库获得了28个木薯SWEET候选基因并对其进行生物信息学分析,在华南124的木薯苗中通过荧光定量实验检测SWEET基因在旱胁迫下的表达水平。结果发现木薯SWEET基因被分为4簇,主要分布在第6条和第14条染色体上,编码234 aa与302 aa之间的氨基酸序列;木薯SWEET基因家族的表达在旱胁迫条件下发生了变化,其中明显上调的基因有9个,包括MeSWEET1b、MeSWEET2a、MeSWEET6、MeSWEET9a、MeSWEET9b、MeSWEET12、MeSWEET15a、MeSWEET15b和MeSWEET16c;而表达量明显下调的基因也有9个,为MeSWEET2b、MeSWEET3b、MeSWEET4、MeSWEET7、MeSWEET11、MeSWEET16a、MeSWEET16b、MeSWEET17a和MeSWEET17c。这些结果为进一步阐明SWEET基因家族在木薯中的功能提供理论依据。     

木薯高、低粉品种贮藏根生长关键期的生理生化特性比较

通过研究木薯Manihot esculenta高粉和低粉品种贮藏根在发育关键期(形成–膨大期)主要生理生化性质的差异及其动态变化，为木薯栽培管理和育种改良提供理论基础。对高粉木薯品种‘辐选01’(FX01)和‘Kasetsart 50’(KU50)以及低粉品种‘华南124’(SC124)和‘9I’于种植后120、130、140、151和165 d五个时期分别取贮藏根样品，测定淀粉、可溶性糖、脱落酸(ABA)、保护酶、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)等生理生化指标并分析变化规律。结果表明，可溶性糖含量在贮藏根皮层中始终高于淀粉储藏区；高粉品种中总可溶性糖含量在贮藏根膨大期快速增加，且表现出较高的抗氧化酶活性和较低的ROS及MDA含量；ABA含量呈现出高粉品种比低粉品种低的趋势。木薯低粉和高粉品种中可溶性糖的分布与其转运后合成淀粉的规律相一致，高粉品种中淀粉的积累速率始终高于低粉品种，其较高的抗氧化酶活性和较低的ROS及MDA含量有利于木薯贮藏根中淀粉的积累。     

山黧豆毒素ODAP的生物合成及与抗逆性关系研究进展

有关山黧豆毒素ODAP的生物合成途径的前体物和合成程序已经证实,但其关键合成酶尚未分离与鉴定,因而无法克隆相应基因和利用反义RNA技术以控制其生物合成。研究表明,利用相应的抑制剂控制ODAP生物合成前体物可降低ODAP的积累量。山黧豆中ODAP含量与其抗逆性之间密切相关,这与其能有效地清除山黧豆中·OH自由基有关,外源ODAP处理获同样效果。此外,因ODAP既是含氮化合物,又是游离氨基酸,极易溶于水,可在逆境胁迫下与脯氨酸和多胺一样大量而迅速地积累,推测它也可能作为细胞渗透调节物质和防脱水剂,并在氮代谢和能量代谢方面起重要作用。对今后该领域的重点研究方向也进行了探讨。     

木薯A20/AN1锌指蛋白基因的克隆及其预测性特征

A20/AN1锌指蛋白现已快速成为利用生物技术改良植物对非生物胁迫耐性的候选靶标基因,但是对该类蛋白在植物中功能大多出于预测分析。木薯被认为是一种抗逆性较强的作物,为了给木薯抗逆分子机制研究提供线索,本研究从木薯中克隆一了个同时具有A20和AN1结构域的锌指蛋白基因Metip并进行了生物信息学分析。结果表明,Metip的c DNA编码区长为561 bp,推断编码的锌指蛋白Metip由186个氨基酸组成。Metip的分子量为20.17 k D;等电点为8.9;不稳定指数为40.78;脂肪指数56.18;亲水系数-0.529,由此推断Metip是一种不稳定的偏碱性的亲水蛋白;该蛋白无跨膜结构和信号肽,极有可能定位在细胞核。顺式作用元件分析发现具有7个与逆境胁迫应答有关的元件和10个光响应元件。木薯的Metip与拟南芥和水稻中的与非生物胁迫抗性相关的A20/AN1锌指蛋白具有演化亲缘关系。     

多选择标记植物表达载体的构建

具有多选择标记的植物基因表达载体有利于转基因植物研究中的转基因植株的筛选.本研究对植物基因表达载体pCAMBIA1301进行了改造,产生了1个具有可溶性的红移绿色荧光蛋白基因(smRS-GFP)、抗除草剂Basta、葡萄糖苷酸酶(GUS)及潮霉素(Hpt)的多选择标记的新的植物基因表达载体.运用这一表达载体的多选择标记可以有效降低检测和筛选转化植株时的假阳性率.此外,如此的基因表达载体也能满足实验室的不同筛选方法的需求.     

植物气孔发育的分子调控机制

气孔是陆生植物表皮上可以调节的小孔,也是植物进行气体交换的主要通道。气孔不仅对植物的光合作用起着非常关键的作用,而且对全球的碳循环和水循环具有重要的影响。气孔分布和形态结构在单、双子叶植物间也有较大的差异,这些差异因植物种类不同影响着气孔发育的精细调控。本文综述了调控气孔前体细胞命运的分子网络、细胞极性分裂和表观遗传机制,归纳了外界环境信号通过与内源信号通路互作介导气孔发育的过程,提出了气孔发育基于多水平控制的气孔发育模型。     

新疆白鲜的组织培养及快速繁殖

1植物名称新疆白鲜(Dictamnus angustifolius),又名狭叶白鲜.凭证标本藏于石河子大学标本室(SHI). 2材料类别无菌苗的顶芽和茎段. 3培养条件 (1)诱导种子萌发的培养基:1/2MS;(2)诱导丛生芽的培养基:MS 6-BA 1.0 mg·L-1(单位下同 NAA 0.1;(3)增殖培养基:MS 6-BA 1.5 NAA 0.1:(4)生根培养基:MS IBA 0.5.上述培养基均附加0.7%琼脂粉、3%蔗糖,pH 5.8.培养温度为24～28℃,光照度1000 lx,光照时间14 h·d-1.     

微紫青霉菌(Penicillium janthinellum)P-type ATPase及金属硫蛋白相关基因的克隆

本研究以高抗多种重金属盐的微紫青霉菌(Penicillium janthinellum)菌株GXCR为材料构建基因组fosmid文库。其插入片段集中在36～50kb,含13348个克隆,重组率为100%,大约覆盖了GXCR基因组的14.83倍。基于序列特异性和简并引物,利用PCR扩增分析了与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)重金属盐抗性相关的CRS5和CUP2基因;基于兼并引物和序列特异性引物,利用PCR扩增分析了GXCR的P-type ATPase基因。通过菌落原位杂交和Southern blot鉴定了一个含铜转运P-type ATPase基因的阳性fosmid克隆,经亚克隆测序分析表明该基因与棒曲霉(Aspergillus clavatus菌株)NRRL1的P-type copper ATPase相似性达97%。没有筛选到与CRS5和CUP2基因同源的克隆,说明GXCR中可能不存在与酿酒酵母CUP2和CRS5高度同源的MT基因,同时也暗示酵母与丝状真菌的重金属盐的抗性机制有本质上的差异或者独特性。     

一株降解生木薯淀粉的曲霉菌株的筛选、鉴定及其淀粉降解特性

本研究利用以生木薯淀粉为唯一碳源的筛选培养基,从腐烂木薯渣中分离筛选出一株可以降解生木薯淀粉的真菌菌株RSDF-7.根据RSDF-7形态和18S rDNA与28S rDNA之间的内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列分析的结果,初步认定该菌株为曲霉属.菌株RSDF-7的粗酶液对多种不同的生淀粉底物均有水解效果;在以大米和玉米淀粉为底物时,其生淀粉分解活力比较高,分别为42%和40%.菌株RSDF-7的粗酶液具有良好的低pH稳定性,对生木薯淀粉的最适作用温度为50℃,最适作用pH为4.5.在30 min的吸附后,RSDF-7的粗酶液对生木薯淀粉的吸附力高达60%.使用HPLC对粗酶液的酶解产物进行检测,结果发现酶解产物中仅存在葡萄糖,表明菌株RSDF-7所产的生淀粉降解酶主要为糖化酶.扫描电镜观察结果发现,经RSDF-7粗酶液酶解后的生木薯粉颗粒破裂,形成空洞,说明RSDF-7粗酶液对生淀粉有较强的水解作用.可以预见,经纯化后的曲霉菌株RSDF-7生淀粉酶将来可以用于基于酶解的木薯淀粉转化.