高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析

有研究表明,干旱、低温和盐等环境胁迫能够诱导LEA基因的表达。为了探索LEA基因家族在高粱响应外界刺激过程中起到的作用,本研究通过生物信息学的方法对LEA基因家族在高粱全基因组水平进行鉴定和分析,于高粱全基因组中共鉴定出35个基因家族成员,不均匀地分布于高粱8条染色体上,结合系统进化树和保守结构域分析结果,将高粱LEA基因家族成员分为7组。亲水性分析和结构无序性预测表明高粱LEA蛋白绝大多数为亲水性且结构无序。基因结构分析显示了各分组基因结构上的保守性。高粱LEA基因的启动子分析发现了一些与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。对激素和干旱胁迫下高粱LEA基因的表达分析发现外界胁迫能够诱导部分高粱LEA基因的表达。     

高粱SPL基因家族的鉴定及表达分析

Squamosa启动子结合类蛋白(SPL)基因家族编码一类植物特有的转录因子,其功能涉及作物遗传改良的许多方面,如产量、株型、抗逆性等,具有重要的实际应用价值。虽然SPL基因在很多作物中有广泛研究,但是在高粱中仍有待进一步探索。本研究通过生物信息学方法,利用同源序列法在高粱基因组水平对SPL基因家族进行分离和分析,共获得19个高粱SPL基因,并命名为SbSPL。高粱SbSPL家族基因不均匀地分布于高粱9条染色体上。通过系统进化树、保守结构域和基因结构等分析,将SbSPL基因家族成员分为5组,不同组的SbSPL基因在功能结构上具有保守性。此外,分析了SbSPL基因家族成员的启动子,发现SbSPL基因家族具有响应非生物胁迫相关信号转导的顺式作用元件。利用qRT-PCR技术,发现部分高粱SbSPL基因的表达受干旱胁迫诱导。这些结果揭示了SbSPL基因可能在高粱响应环境非生物胁迫过程中起到重要作用。     

“红颜”草莓原生质体制备及瞬时转化体系的建立

为探索“红颜”草莓悬浮细胞系原生质体提取的最优条件,并建立“红颜”草莓原生质体瞬时转化体系,以“红颜”草莓悬浮细胞为材料,对酶液组成、酶解温度、酶解方式进行研究。用PEG介导的瞬时转化法将标记基因GFP转化到“红颜”草莓原生质体中。结果显示：以“红颜”草莓悬浮细胞系作为分离材料,酶液组合为CPW中含有0.5%PVP+0.1%MES+1%纤维素酶+0.5%离析酶+0.01%半纤维素酶+0.9 mol/L甘露醇,在低速（50 r/min）恒温（31 ℃）震摇下进行酶解反应,酶解10 h时,达到“红颜”草莓原生质体最佳分离效果,每克鲜重产量可得原生质体6×10⁸ 个,活力值可达93.0%。PEG介导法成功将含有绿色荧光蛋白（green fluorescent protein, GFP）的植物表达载体转化“红颜”草莓悬浮细胞原生质体,转化效率达44%。通过实验筛选得到“红颜”草莓悬浮细胞原生质体的最佳制备条件,建立“红颜”草莓悬浮细胞原生质体的瞬时转化体系,为进一步开展“红颜”草莓功能基因及合成生物学研究奠定基础。     

GA与B9对马铃薯种薯生长发育的影响

马铃薯是全球第四大粮食作物,具有较高的经济价值。其中,马铃薯种薯是马铃薯育种和繁殖的重要研究部分,对马铃薯研究和应用具有重要的意义。为了探究赤霉素(Gibberellin,GA)与丁酰肼(B9)对马铃薯种薯生长发育的影响,采用不同浓度的赤霉素与丁酰肼进行正交实验,最后通过对马铃薯的株高、侧芽、叶片、种薯数量以及种薯淀粉含量的统计。结果显示,GA与B9同时添加对马铃薯种薯的生长发育有明显的影响,对种薯数量和质量的影响显著大于单方面施加GA或B9。其中添加0.5mg/L的GA与20-40 mg/L B9的培养基有助于形成叶片宽大,茎秆粗壮,种薯数量多,种薯淀粉含量高的马铃薯。     

CRISPR/Cas9系统在丝状真菌中的研究进展

丝状真菌(Filamentous fungi)是一种与人类生存密切相关的微生物,除了具有巨大的食用和药用价值外,还被广泛应用于工业开发。近年来,成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关系统(Clustered regulatory interspaced short palindromic repeats-associated protein 9,CRISPR/Cas9)以其设计简单、操作方便、精准定位、效率高等诸多优点在各个研究领域中迅速发展,并受到了国内外广泛关注,但由于某些真菌如烟曲霉中极低的同源重组率等,使得对其进行遗传操作相对困难,因而该技术在丝状真菌尤其是大型真菌中的应用鲜少。从CRISPR/Cas9技术入手,结合该技术在丝状真菌研究领域的最新应用和研究进展,对其在丝状真菌中实现编辑的各种机制做了详细介绍,并重点分析了其在各类已报道的模式真菌中的应用,旨在为更多真菌实现基因编辑提供参考。     

红颜草莓叶盘再生及遗传转化体系的优化

草莓离体组织再生和遗传转化体系的研究对草莓分子育种至关重要。为了优化农杆菌介导草莓品种红颜(Fragaria×ananassa Duch.Benihoppe)的遗传转化体系,本研究以红颜草莓组培苗的离体叶盘作为试验材料,首先确定了其离体再生的最佳条件,对影响转化效率的因素进行优化,获得了稳定高效的再生及转化体系。结果表明,红颜草莓离体叶盘最佳暗培养时间为9 d,最佳愈伤诱导培养基为MS+TDZ(2. 0 mg/L)+IBA(0. 1 mg/L)+2,4-D(0. 1 mg/L),最佳愈伤分化培养基为MS+6-BA(0. 5 mg/L)+NAA(0. 1 mg/L),转化体系的最佳组合为预培养2 d、添加300μmol/L的AS、以OD600nm=0. 6的EHA105型的农杆菌浸染5 min、共培养5 d。经优化后的红颜草莓叶盘再生及遗传转化体系对该品种的进一步优化和选育有重要意义。     

蔗糖,GA与液体培养基对马铃薯块茎形成的影响

马铃薯是全球第四大粮食作物,粮菜兼用,有丰富的营养价值。马铃薯块茎是马铃薯最具经济价值的部分。马铃薯块茎形成的过程受多种调控途径的调控,其中最重要的是蔗糖途径和赤霉素(GA)途径。本实验设计蔗糖浓度,GA浓度和培养基类型3个因素的正交试验,通过对马铃薯的结薯时间,结薯数,马铃薯均重和大薯率的统计发现高浓度的蔗糖能够使马铃薯结薯提前,液体培养基能够增加马铃薯的薯重和大薯率。添加8%蔗糖和0.1 mg/L GA的液体MS培养基能够使马铃薯提前结薯并且得到的马铃薯数量多,薯重大。     

农杆菌介导双孢蘑菇AS2796转化体系的优化

双孢蘑菇Agaricus bisporus是一种药食皆宜的食用真菌,具有极高的经济价值,近年来在双孢蘑菇全基因组测序完成后,功能基因组学的研究逐步提上日程。其中,高效的遗传转化体系作为技术基础成为研究重点。农杆菌介导的遗传转化体系作为一种高效的功能基因组研究方法,在双孢蘑菇中已经得到了广泛的应用,但是仍然存在着效率较低的问题有待解决。为了提高双孢蘑菇的农杆菌转化效率,找到双孢蘑菇遗传转化的最优条件,本实验首先对双孢蘑菇的潮霉素抗性压力进行了筛选,结果显示20mg/L的潮霉素浓度可以抑制菌丝生长,而50mg/L的潮霉素浓度则可以完全抑制菌丝生长。其次,对农杆菌菌株、菌液浓度、乙酰丁香酮浓度、菌丝培养时间以及浸染时间做了L16（4 ⁵）的正交实验,通过对各因素影响的分析,得出对转化效率影响最大的因素为菌丝培养时间和农杆菌菌株,且当菌株为LBA4404、菌液浓度OD₆₀₀=0.8、乙酰丁香酮浓度为100μmol/L、菌丝培养时间为40d、浸染时间为10min时,农杆菌介导的双孢蘑菇遗传转化效率最高。     

高粱磷脂酶D基因家族的鉴定和表达分析

磷脂酶D（PLD）是植物生长和胁迫反应过程中参与膜磷脂分解代谢的关键酶。PLD编码基因在高等植物中构成了一个大的基因家族，但是仍未对高粱PLD基因家族进行深入研究。本研究中，通过全基因组分析，鉴定了15个PLD基因，并分成6个亚组，初步揭示了SbPLDs的基因结构、保守结构域、染色体定位和系统发育关系等信息。基因复制的研究表明，片段复制在高粱PLD基因家族的扩展中发挥了重要作用，SbPLDs在进化过程中经历了强烈的纯化选择。此外，转录组数据表明，受启动子区上游顺式元件调控的PLD家族基因可能在高粱的生长发育中发挥重要作用。通过real-time PCR分析，显示部分SbPLDs参与非生物胁迫和激素途径的潜力。亚细胞定位表明，高粱PLD蛋白在细胞质中富集，可能具有抗逆胁迫的功能。本研究为了解高粱PLD基因的特征提供了理论参考，为研究高粱PLD基因家族的进化提供了新的视角，也为阐明高粱PLD基因家族的功能提供了基础信息。     

高粱品种BTx623原生质体分离及瞬时表达体系的建立

高粱(Sorghum bicolor)是世界上仅次于小麦、水稻、玉米和大麦的重要粮食作物之一,虽然高粱基因组已经完成了测序,但是针对高粱测序品种BTx623,遗传转化方法的缺乏限制了高粱遗传育种和功能基因组研究的发展。而原生质体瞬时表达技术,则因为其高效、快速的特性,在功能基因组研究中具有重要的作用。为了在高粱品种BTx623中建立原生质体瞬时表达体系,本研究以BTx623幼苗为材料,对原生质体分离过程中的渗透压、酶液成分、酶解时间进行研究。结果表明:BTx623幼苗的原生质体分离过程中,最佳酶解液组成为1%纤维素酶、0. 25%离析酶、0. 6 mol/L甘露醇、10 mmol/L吗啉乙烷磺酸、1mmol/L CaCl_2、0. 1%小牛血清蛋白和5 mmol/Lβ-巯基乙醇,并获得了每毫升1×107个的高质量原生质体,所获原生质体活性在90%以上。之后利用PEG介导的转化方法,将含有35S::egfp的质粒导入到原生质体中,并通过荧光显微观察统计,遗传转化率达到(61. 31±3. 91)%。本研究通过优化高粱品种BTx623原生质体制备及瞬时转化的条件,成功建立了其原生质体瞬时表达体系,为进一步开展高粱品种BTx623功能基因组的研究奠定了基础。