云南松苗木生长与生物量的相关性及通径分析

为了解云南松苗木生长对生物量的影响程度和相对重要性,以采自云南省昆明市宜良县禄丰村林场种子培育的2年生云南松苗木为材料,对苗高、地径、主根长、侧根长、针叶长和侧根数6个生长性状及各组分生物量进行测定,运用相关性分析和逐步回归分析剔除了对生物量影响不大的性状,在此基础上采用通径分析方法研究了云南松苗木生长性状指标与生物量指标间的关系。结果表明：云南松苗木生长性状和生物量之间均呈现极显著的正相关关系。各生长性状对生物量均有直接或间接的正向效应,直接影响云南松苗木生物量的优势因素为地径和苗高,针叶长、侧根长和主根长对生物量的影响也起正向效应。各生长性状对生物量的直接效应均较大,而通过其他性状的间接效应均较小,其中侧根长通过其他性状对生物量产生的间接影响最大。依据相关性分析和通径分析,建立了云南松各组分生物量与生长性状之间的数学模型,可用于云南松苗期生物量的估测。     

云南松SSR-PCR反应体系的建立与优化

为了建立适宜云南松SSR-PCR的反应体系和扩增程序,利用近缘种火炬松的引物,采用正交设计L16(45)对云南松SSR-PCR反应体系的5因素(Taq酶、Mg2+、模板DNA、dNTP、引物)在4个水平上进行优化,筛选出各反应因素的最佳水平,建立了适于云南松的SSR反应体系.在10μL的反应体系中,模板DNA的用量为30.0 ng,Taq DNA聚合酶的用量为1.0 U,Mg2+的浓度为2.0 mmol/L,dNTPs浓度为0.4 mmol/L,引物的浓度为0.2 μmol/L.扩增程序为:94℃预变性4 min;94℃变性45 s,48℃退火30 s,72℃延伸30 s,30个循环;72℃延长10 min,4℃保存.最后利用1个居群对该体系进行稳定性验证,结果可用于云南松SSR标记的研究.     

长爪栘[木衣]叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

长爪栘[木衣](Docynia longiunguis Q. Luo&J. L. Liu)是我国特有的栘[木衣]属植物,具有较高的食药用价值。对其叶绿体基因组进行分析,有助于阐明栘[木衣]属内的系统发育关系,为长爪栘[木衣]资源的开发利用及进一步研究奠定基础。结合其近缘种云南栘[木衣]叶绿体基因组数据,在进行全序列比对后,对其系统发育、密码子偏好性等进行分析。长爪栘[木衣]叶绿体基因组序列总长为158914bp(GenBank登录号为MW367027),总GC含量为36.7%,其中大的单拷贝区(large single-copy, LSC)长度为87 020 bp,小的单拷贝区(small single-copy, SSC)长度为19 156 bp,反向重复区(inverted repeats, IRs)长度为26 369 bp。共注释了102个功能性基因,包括72个蛋白编码基因、26个编码tRNA基因和4个编码rRNA基因。构建系统发育树的最佳模型为TVM+F+R2。系统发育分析结果表明,长爪栘[木衣]与栘[木衣](Docynia indica (Wall.) Dcne.)聚为一支,栘[木衣]属物种与苹果属(Malus)聚为一支。对长爪栘[木衣]及近缘种叶绿体基因组序列进行比对分析,trnY (GUA)-psbD、ndhC-trnV (UAC)、accD-psaI、psbZ-trnFM (CAU)和ndhF-trnL等区域的变异较大,核酸多样性分析则表明有11处Pi值>0.01的高变区域,且都位于LSC区及SSC区。除长爪栘[木衣]外,其他序列中均有trnH基因位于IRs/LSC区交界处且都没有越过边界。密码子偏好分析显示,长爪栘[木衣]叶绿体基因中异亮氨酸的密码子编码数量最多,达到了1 205个。长爪栘[木衣]与山荆子(Malusbaccata(L.)Borkh.)、三叶海棠(Malussieboldii(Regel)Rehd.)、湖北海棠(Malus hupehensis (Pamp.) Rehd.)及木瓜(Chaenomeles sinensis (Thouin) Koehne)的亲缘关系最近;其叶绿体基因密码子更偏好于使用A/T结尾;长爪栘[木衣]叶绿体基因组与其他蔷薇科植物叶绿体基因组在4个边界区域基因分布显示出较大差异,与同属的云南栘[木衣]及栘[木衣]叶绿体基因组差异相对较小。长爪栘[木衣]叶绿体基因组的组装注释、系统发育分析及序列比对分析,为该物种的资源鉴定、开发和利用提供了理论依据。     

梨DREB基因家族全基因组鉴定及分析

本研究为鉴定梨DREB基因,分析其生理特性和结构,并研究DREB蛋白的相互作用以及在不同逆境中的表达差异,通过生物信息学方法,对梨DREB转录因子进行了鉴定与分析。如利用本地BLAST、Pfam等搜索、鉴定DREB蛋白;采用Protparam、Signal P、SPOMA、MEME数据库、DNAMAN、MEGA6.0等对蛋白进行结构特性和进化关系分析;基于String数据库对DREB蛋白进行功能互作分析;并运用拟南芥Illumia RNA-Seq数据进行同源表达分析。从梨全基因组中鉴定了60个DREB基因,通过与拟南芥DREB基因聚类分析,共分为6个亚组(A1~A6)。编码的氨基酸残基数在99~496个之间,平均含有250个氨基酸残基,整体呈弱酸性。系统分析了Pbr DREBs蛋白的保守基序和基因结构,发现这些Pbr DREBs蛋白都含有一个典型的AP2/ERF结构域,这个结构域含有55个左右的氨基酸残基,大部分以YRG保守元件开始,到RAYD保守元件终止。对Pbr DREBs蛋白之间的功能联系网络进行了系统的研究,发现DREB转录因子在梨的生长发育过程及其多种逆境反应的信号转导中发挥着重要作用,且在逆境调控中各亚组成员之间也可能存在交叉作用,其中,A1亚组即CBF转录因子在蛋白质相互调控中起重要作用。并利用同源拟南芥RNASeq数据对Pbr DREBs蛋白进行了低温、干旱等非生物胁迫下的同源分析,表明DREB蛋白在多种胁迫中都起到了重要作用。初步鉴定出的梨60个DREB基因在功能、结构、特性等方面与拟南芥及其它已报道的物种DREB基因相似,并在低温、干旱等逆境中起到重要作用。     

枣AP2/EREBP转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

AP2/EREBP类转录因子为植物所特有的一类转录因子,参与了植物的发育和胁迫途径。本研究利用枣的全基因组数据库,通过生物信息学手段鉴定枣的AP2/EREBP家族的全部成员,并分析AP2/EREBP转录因子家族保守域特点与功能及表达情况,为枣的遗传改良抗性育种提供理论依据。利用在线软件EBI、TAIR、Hmmer3.0、SMART、Pfam、MEME、ProtParam、SOPMA、SignalP4.1Sever和String网站,以及ClustalX2、BioEdit、MEGA6.0、MapInspect软件,对枣的AP2/EREBP转录因子家族的类型、结构域、系谱进化、序列元件、蛋白理化性质及二级结构、信号肽分析、基因定位、基因芯片表达和蛋白功能联系预测进行了分析。分析表明,枣全基因组中有127条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族:AP2、RAV、DREB及ERF,各家族成员数分别为:17、6、50及54。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚族。生物信息学分析表明,AP2/EREBP家族蛋白均为亲水性蛋白、非分泌型蛋白,且该家族蛋白富含酸性氨基酸;基因定位表明,该家族基因在12条染色体上呈不均匀分布,有染色存在串联复制现象;对127个枣AP2/EREBP蛋白之间的功能联系网络进行了系统预测,分析预测了相关基因的功能和多个基因间的联系;基因芯片表达表明,AP2/EREBP转录因子在低温、高温、光照、遮阴、紫外线、UV敏感处理及外源ABA处理条件下均能被诱导表达,且在根、叶、花和果4个器官中均有显著性表达。枣AP2/EREBP基因家族结构高度保守,对外界胁迫有显著性表达,可能在枣的生长发育及其在枣的多种生理反应信号转导中发挥着重要作用,且各家族成员之间在植物生长发育过程和胁迫响应及激素信号转导途径具有交叉作用。     

云南栘[木衣]MADS-box基因家族鉴定与表达分析

MADS-box基因家族是一类重要的转录因子家族,在调控植物的生长发育、信号传导等过程中发挥着重要作用。为研究云南栘[木衣][Docynia delavayi(Franch.)Schneid.]MADS-box基因家族的特征及其在种子不同萌发时期的表达情况,本研究以云南栘[木衣]不同萌发时期的种苗为材料,在转录组测序的基础上利用生物信息学方法从云南栘[木衣]转录组数据库中筛选MADS-box转录因子,分析其理化性质、蛋白保守基序、系统进化及表达模式,并采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)实验验证云南栘[木衣]MADS-box基因家族成员在种子不同萌发时期的表达情况。在云南栘[木衣]转录组数据中共鉴定出81个MADS-box转录因子,其编码的氨基酸序列分子量分布范围在6211.34–173512.77 Da之间,等电点介于5.21−10.97之间。系统进化分析显示,81个云南栘[木衣]MADS-box基因可分为15个亚组,其中DdMADS27、DdMADS42、DdMADS45、DdMADS46、DdMADS53、DdMADS61、DdMADS76、DdMADS77和DdMADS79可能参与对云南栘[木衣]胚珠的发育调控。结合云南栘[木衣]种子转录组数据与qRT-PCR实验分析发现,DdMADS25和DdMADS42可能参与调控种子发育,DdMADS37和DdMADS38可能对种子休眠有负调控作用。前人报道中MIKC*亚组多参与调控花器官发育,本研究首次发现MIKC*亚组的转录因子在种子萌发前期具有较高表达量,由此推测MIKC*亚组在种子萌发过程中起到调控作用。为验证该推测准确性,挑选了MIKC*亚组的DdMADS60和DdMADS75进行qRT-PCR实验,实验结果与转录组测序的表达趋势一致。本研究可为进一步从分子进化角度研究云南栘[木衣]MADS-box基因家族的生物学功能提供参考。     

基于高通量测序的怒江红山茶微卫星位点特征分析

以怒江红山茶叶片为材料,采用Illumina Hiseq 2000平台测序,共获得140 996条无冗余的序列,进行SSR位点搜索后,得到32 696个SSR位点,出现频率为23.2%。所搜索的SSR以二核苷酸重复类型最多,三核苷酸和单核苷酸次之,四、五、六核苷酸重复类型较少（<1%）。单核苷酸重复类型中以A/T基元较丰富（10.92%）;二核苷酸中AG/CT基元出现频率最大,达到49.72%,AT/AT基元和AC/GT基元所占比例相差不多,而CG/CG基元所占比例最少,为0.07%;三核苷酸重复类型中AAG/CTT最多,ACC/GGT、ATC/ATG和AGG/CCT基元次之,CCG/GGC、ACT/AGT和ACG/CGT基元较低,都小于1%;四、五、六核苷酸类型中各重复基元均较少。在怒江红山茶转录组中,微卫星的数量随着对应的重复类型、重复次数的增加而降低,也随重复区段碱基长度的增加而降低。     

苹果DREB转录因子家族全基因组鉴定与分析

DREB转录因子属于AP2/ERF转录因子家族,能够与DRE/CRT顺式作用元件特异性结合,调控与逆境应答基因的表达,因而在植物应对低温、干旱、高盐等逆境胁迫中发挥重要作用。该研究利用苹果全基因组数据,通过生物信息学手段鉴定苹果DREB转录因子家族成员,并分析DREB转录因子家族保守域特点与功能及表达情况。结果表明:从苹果全基因组中共鉴定出60个DREB转录因子家族成员,与拟南芥和水稻相比基本一致,通过引入拟南芥DREB基因进行系统发生分析,进一步可以将其细分为6个亚组;结构域和保守元件分析表明,DREB基因家族含有一个AP2保守结构域;染色体定位表明,苹果DREB基因分布于11条染色体上,部分基因存在串联复制现象;基因结构分析显示,该亚家族基因不含内含子。利用同源拟南芥RNA-Seq数据分析结果表明,DREB转录因子家族对低温、ABA调节等非生物胁迫具有调控作用,同时在DREB亚家族中每个亚组响应不同的非生物胁迫;通过分析DREB基因在不同组织中的表达情况,结果显示DREB基因在植物根部中的表达量最强,其次是叶。