水曲柳2个PLT转录因子基因的克隆及表达分析

为初步探究水曲柳根发育中PLT转录因子的基因功能及遗传调控机理,以水曲柳转录组数据为基础,参考拟南芥AtPLT2和AtPLT3基因序列,通过PCR技术从水曲柳中克隆了两个PLT转录因子基因,通过同源比对将它们命名为FmPLT2和FmPLT3,分别编码532和497个氨基酸残基。生物信息学分析表明,其相对分子质量分别为59和55kDa,等电点分别为5.98和5.79,均为亲水性不稳定蛋白,均含有2个AP2保守结构域。系统进化分析结果显示,其与同属木犀科的油橄榄OePLT2和OeOLT3转录因子的同源性最高,亲缘关系最近。亚细胞定位预测显示,FmPLT2和FmPLT3蛋白都主要集中于细胞核中。通过qRT-PCR技术分析FmPLT2和FmPLT3在不同组织部位及生根期间的表达情况,结果表明:FmPLT2和FmPLT3具有相似的组织特异性表达,在根中表达含量均最高,在叶中的表达含量均最低;FmPLT2在生根期间的表达量变化极为显著,21天时的表达量是0天时的32倍,但FmPLT3的表达量变化并不显著,表明FmPLT2不仅在根发育中起重要作用,还可能参与细胞增殖和生长等多个发育途径。     

棉花GhWRKY44基因的克隆与表达分析

该研究以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到的WRKY基因片段为探针,通过电子克隆结合RT-PCR技术,从高抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆到1个与抗枯萎病相关的WRKY转录因子基因GhWRKY44(GenBank登录号KJ801807)。序列分析表明,GhWRKY44基因开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,含有2个WRKY结构域及C2H2型锌指结构,属于棉花WRKY转录因子家族第Ⅰ类;系统进化分析显示,GhWRKY44基因与拟南芥AtWRKY44亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因表达特性,结果发现枯萎病菌诱导后,GhWRKY44基因在抗病品种中优势表达,随处理后时间的推移,其表达量呈先增加后降低再增加的变化趋势,处理后3h时GhWRKY44基因表达量达到最大;而在感病品种中,GhWRKY44基因表达水平明显低于抗病品种,对病原菌响应时间也晚于抗病品种,处理后6h时GhWRKY44基因表达量才达到最大。水杨酸和茉莉酸均能诱导GhWRKY44基因的表达,水杨酸诱导后,GhWRKY44基因表达量迅速增加,且其表达量一直维持在一个较高水平;而茉莉酸诱导后,GhWRKY44基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,且其表达水平明显低于水杨酸诱导。研究表明,GhWRKY44基因可能参与了棉花对病原菌和激素胁迫的应答反应。     

石榴PgUFGT基因克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE方法,从石榴(Punica granatum L.)果皮中克隆到一个类黄酮糖基转移酶(UFGT)基因(PgUFGT)全长cDNA序列(GenBank登录号为KF841620)。PgUFGT基因编码区1 476bp,编码491个氨基酸。PgUFGT蛋白具有保守PSPG基序、UDP-糖基转移酶家族结构域和UDP-葡萄糖醛酸基/葡萄糖基转移酶保守域(UDPGT),与其他植物UFGT蛋白一致性较高;系统进化树分析结果表明,PgUFGT属于类黄酮3-O-糖基转移酶类。荧光定量qRT-PCR结果表明,PgUFGT基因在‘红宝石’和‘水晶甜’2个石榴品种的发育期内具有不同的表达模式,PgUFGT在‘红宝石’石榴中有2个转录表达高峰,而在‘水晶甜’石榴中仅有1个表达高峰,表明PgUFGT可能在2个石榴品种中具有不同的催化作用。该研究结果为进一步研究石榴果实色泽形成的分子机制奠定了基础。     

葡萄WRKY18基因的克隆及表达特性分析

以抗性品种‘左优红’组培苗为材料,克隆得到WRKY18基因,测序结果显示:VvWRKY18基因片段大小为954 bp,编码317个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示VvWRKY18蛋白分子量约为35.2416 k Da,等电点为8.22,不稳定系数为48.61,推测为不稳定蛋白;与已知的粳稻、高粱、毛果杨及拟南芥WRKY家族蛋白高度同源;亚细胞定位预测结果显示主要存在于细胞核中,属于第二类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR分析显示,VvWRKY18在葡萄不同组织中均有表达,在花中表达量最高;多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等诱导VvWRKY18上调表达,且在低温胁迫6 h时诱导表达量最高。另外,VvWRKY18受胁迫信号分子水杨酸、脱落酸、一氧化氮和过氧化氢诱导上调表达,且VvWRKY18在一氧化氮处理下的表达模式与低温诱导的类似,推测VvWRKY18可能通过调控一氧化氮信号分子代谢途径来调节葡萄对低温胁迫应答。     

水曲柳FmPHV基因克隆及在形成层愈伤组织中的表达分析

该研究通过基因克隆获得了水曲柳PHV基因,并命名为FmPHV。生物信息学分析表明,水曲柳FmPHV基因编码区全长为2 112 bp,包含有一个完整的开放阅读框,其编码了一个由703个氨基酸组成的蛋白。亚细胞定位预测其主要存在于叶绿体中,为稳定亲水蛋白。保守域及同源分析表明,FmPHV与油橄榄、芝麻和烟草等物种的同源蛋白保守结构域同源性高达99%。在低温4℃条件下,使用50 mg·L-1吲哚丁酸(IBA)溶液对水曲柳树皮进行处理,获得了水曲柳形成层细胞,并进一步诱导获得形成层愈伤组织。对FmPHV基因的时空表达模式进行分析表明,FmPHV基因6月表达量最高,同时FmPHV能在芽中高表达,通过树皮获得的不同来源的愈伤组织相互比较可知,FmPHV在来源为形成层分生组织形成层愈伤组织中的表达量显著高于其在其他来源的愈伤组织中的表达。此外,对水曲柳幼苗瞬时过表达FmPHV基因,对其所在通路关键基因的表达特征进行分析,FmPHV瞬时过表达后,生长素相关基因表达下降,细胞分裂素相关基因表达上升,有利于芽的分化。以上结果表明,揭示了水曲柳FmPHV在水曲柳植株生长过程中的表达模式以及FmPHV过表达对芽再生通路各关键基因的调控情况,为研究水曲柳FmPHV调控生长发育的分子机制以及其在生长素和细胞分裂素响应通路中发挥的作用奠定基础。     

新疆核桃WJ-CAD和ZJ-CAD基因克隆及时空表达表达分析

肉桂醇脱氢酶(CAD)是木质素生物合成中最后一步反应酶。本研究采用RT-PCR技术克隆露仁核桃WJ-CAD基因和硬壳完整核桃ZJ-CAD基因,研究CAD基因在硬壳完整和露仁核桃内果皮中发育过程中的表达特性。WJ-CAD基因cDNA序列含有788 bp ORF,编码258个氨基酸,分子量84.57 kD,理论等电点5.05;ZJ-CAD基因cDNA序列含有666 bp ORF,编码332个氨基酸,分子量81.93 kD,理论等电点5.09;对所编码的蛋白预测分析表明均属于FrmA超基因家族;实时荧光定量PCR结果表明,WJ-CAD基因的相对表达量整体呈现下降-上升-下降的趋势,ZJ-CAD基因的相对表达量整体均呈现上升-下降-上升-下降的趋势,2个基因均在花后65 d表达量达到最高峰,其后期表达量均较低,CAD基因在"温138"核桃内果皮中的表达量远低于同期"纸皮"的表达量。推测"温138"核桃露仁现象由于花后65 d后木质素合成量降低,导致缺乏木质素的积累或影响木质素单体的组成,从而造成内果皮发育不完整(露仁),初步证明CAD基因参与调控木质素合成,露仁现象可能由于硬核期缺乏木质素的积累。     

柠条锦鸡儿CkLEA1基因克隆及表达分析

植物受到逆境胁迫后,大量逆境响应基因会被诱导表达,LEA蛋白编码基因就是与植物抗旱、抗冷等非生物胁迫密切相关的一类基因.从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制性削减杂交文库中筛选到了一条LEA蛋白编码基因并进行了克隆.序列比对与系统进化分析显示该基因属于LEA3基因家族成员,命名为CkLEA1(GenBank登录号是KC309408).克隆得到该基因gDNA长469bp,包含两个外显子和一个内含子;cDNA长357bp,包含300bp的开放阅读框,推导编码99个氨基酸的蛋白质.利用荧光定量PCR技术对CkLEA1基因在各种逆境胁迫条件的表达情况进行初步研究表明,CkLEA1受干旱、ABA、冷、热、盐和碱等处理不同程度地诱导,推测其与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫的机制有关.     

甘蓝型油菜水苏糖合成酶基因克隆及表达分析

以甘蓝型油菜品种‘德油5号’为试材,采用RT-PCR和RACE方法首次从油菜中获得水苏糖合成酶基因cDNA全长序列,命名为BnSTS,GenBank登录号为HQ285880.1。该cDNA全长3 210bp,包含一个长为2 619bp的开放阅读框,编码873个氨基酸。通过构建原核表达载体,成功表达出预期蛋白。同源性比对结果显示,该基因编码蛋白与拟南芥STS相似性最高为82.08%。荧光定量PCR结果显示,基因表达水平与油菜种子发育过程中水苏糖含量变化具有相关性,与种子脱水耐性的获得具有时间一致性。该基因可能在种子脱水耐性形成机制中具有一定的作用。     

水曲柳FmMUR5基因的克隆及表达模式的分析

在核苷糖合成途径中,尿苷二磷酸-阿拉伯吡喃糖变位酶（MUR5）可以催化UDP-阿拉伯吡喃糖和UDP-阿拉伯呋喃糖之间的相互转化。本研究分析了水曲柳FmMUR5基因的时空表达模式及其在非生物胁迫和植物激素诱导下的表达特征。结果表明,水曲柳FmMUR5编码区全长为1 080 bp,编码359个氨基酸。FmMUR5蛋白为稳定的亲水性蛋白,不存在信号肽和跨膜结构。FmMUR5基因与樟子松、大麦等物种的MUR5遗传距离比较近,说明它们亲缘关系比较近。FmMUR5基因在新生枝中表达最高,具有组织特异性,各个部位在八月份表达量相对较高。非生物胁迫和激素诱导下,FmMUR5基因的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不尽相同。在低温（4℃）、盐（NaCl）以及甘露醇3种非生物胁迫下,FmMUR5基因在处理1 h后表达量最高,分别为对照组的1.5、1.4和6.3倍;在4℃和甘露醇处理24 h后,FmMUR5基因表达量最低,而在盐（NaCl）处理12 h后表达量最低。FmMUR5基因在脱落酸（ABA）和生长素（IAA）处理1 h后表达量最高,分别为对照组的2.5和3.8倍,在赤霉素（GA）处理12 h后表达量最高,为对照组的1.1倍;而FmMUR5基因在脱落酸（ABA）处理24 h后表达量最低,在生长素（IAA）和赤霉素（GA）处理6 h后表达量最低。本研究结果表明FmMUR5基因参与非生物胁迫以及植物激素信号诱导。     

水曲柳花发育过程中AG、SOC1基因表达的qRT-PCR分析

以水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)不同时期的雌雄花为材料,应用实时荧光定量PCR技术,分析了18S rRNA、GAPDH、β-actin和TU 4个常用内参基因在水曲柳花中的表达情况。经NormFinder软件分析选择出TU作为内参基因,并对水曲柳中的开花相关基因AG和SOC1在开花不同时期的表达情况进行了分析,结果表明：在水曲柳花发育期间AG、SOC1表达量在雌雄花间存在差异,AG基因在雌花初期表达量最高,之后逐渐降低,到了成熟胚囊时AG表达量又有所增加;而在雄花中AG在减数分裂时最高为1.53。SOC1基因在雌花中的表达量低于雄花。这一研究结果为深入了解水曲柳花发育过程中相关基因的表达提供理论依据。     

水曲柳S6K基因的生物信息学及胁迫和激素下的表达分析

以所获取的水曲柳FmS6K基因（FmS6K1和FmS6K2）为对象,解析其核苷酸序列及其所编码蛋白质的基本信息,探索非生物胁迫和植物激素条件下基因的表达特征。结果表明,FmS6K1和FmS6K2基因长度分别为1 583和1 796 bp,分别编码480和483个氨基酸,二者均含有完整的开放阅读框。FmS6K1为两性蛋白,FmS6K2是亲水蛋白,二者均不含有信号肽。低温（4℃）和盐（NaCl）胁迫均影响FmS6K1和FmS6K2基因的表达,水曲柳根、茎、叶中的FmS6K1和FmS6K2基因对盐更加敏感,FmS6K2基因比FmS6K1基因对低温和盐胁迫的响应更为敏感;外源ABA、GA和IAA均能够影响FmS6K1和FmS6K2基因的表达,FmS6K1在水曲柳根、茎、叶中对外源的IAA响应更大;水曲柳根茎叶中FmS6K2基因均对外源ABA处理有显著上调应答,对外源GA的响应主要在根中,但对IAA的应答主要在茎和叶片中。上述结果表明FmS6K基因在调控植物生长发育和适应逆境胁迫方面扮演重要角色。     

水曲柳FmABI5基因非生物胁迫及信号诱导的表达模式分析

ABI5（abscisic acid-insensitive 5）蛋白是一个响应ABA信号的碱性亮氨酸拉链类（basic leucine zipper,bZIP）转录因子。揭示了水曲柳FmABI5在非生物胁迫下的表达特征,为该基因在水曲柳中代谢调控功能的研究奠定基础。获得了水曲柳ABI5基因的全长,命名为FmABI5,应用生物信息学软件分析了水曲柳FmABI5基因的分子结构特征,利用PEG、低温（4℃）及盐（NaCl）进行非生物胁迫处理,利用脱落酸（ABA）和赤霉素（GA₃）进行信号诱导,分析FmABI5的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 455 bp,含有完整的开放阅读框,编码484个氨基酸。FmABI5为不稳定类亲水性蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,α-螺旋、延伸链、无规则卷曲分布于整个蛋白。分子进化分析结果表明,水曲柳FmABI5基因与芝麻的遗传距离较近,说明其亲缘关系较近;与马铃薯、潘那利番茄、水茄与甜椒的遗传距离较远,说明其亲缘关系较远。非生物胁迫结果表明,FmABI5基因表达水平随非生物胁迫处理时间不同而上下波动,但在处理6、48和72 h后,FmABI5基因对3种非生物胁迫处理都上调表达,说明FmABI5基因对非生物胁迫具有响应。信号诱导结果表明,外源的ABA与GA共同调节了FmABI5基因的表达。     

水曲柳节律基因LHY启动子的克隆和功能分析

以水曲柳基因组DNA为模板,用Site Finding-PCR法扩增得到节律基因LHY（late elongated hypocotyl）启动子序列,长度为1 360 bp。PLACE启动子预测工具分析表明,序列中含有转录必备的TATA box、CAAT box以及一些非生物胁迫和激素响应元件等。构建植物GFP瞬时表达载体p PXGFP-P-LHY,农杆菌介导转化烟草叶片和白桦悬浮细胞,GFP检测结果表明,LHY启动子能够启动GFP基因在烟草和白桦细胞中表达,且对非生物胁迫（低温、高温、盐）产生响应;构建植物GUS报告基因整合表达载体p PCXGUS-P-LHY,农杆菌介导法瞬时转化烟草,GUS染色结果表明,LHY启动子的活性具有不同程度的时空特性。     

水曲柳种子次生休眠的预防和解除

以解除休眠和经高温诱导产生次生休眠的水曲柳种子为材料,探讨预防和解除水曲柳种子次生休眠的方法。结果表明：GA3和乙烯利不能阻止已解除休眠水曲柳种子在25℃下萌发时诱导的次生休眠。干燥和短时间低温解除水曲柳种子次生休眠的效果不明显,较长时间（大于2周）的低温对解除水曲柳种子的次生休眠有一定的效果。综合来看,10^-3mol·L^-1的乙烯利或GA4＋7解除水曲柳种子次生休眠的效果较好。     

油菜BnHMGB2基因的克隆及表达分析

通过RACE技术从陇油6号油菜中克隆得到了一种新的BnHMGB2基因的cDNA,全长823 bp,其中包括438 bp的开放阅读框,131 bp的5′非翻译区（5′UTR）,253 bp的3′非翻译区（3′UTR）。与拟南芥AtHMGB2的同源性达到了87.4%,因此命名为BnHMGB2(GenBank登录号：JN807314)。该基因编码145个氨基酸的蛋白质,分子量15.9 KDa,等电点为5.63。实时荧光定量PCR结果表明该基因在油菜根、茎、叶、下胚轴均有表达,根中表达量最高。同时,该基因的表达受低温胁迫的诱导,表明该基因在油菜适应低温胁迫的过程中发挥作用。     

3种抗褐化剂影响水曲柳体胚发生的生理分析

水曲柳体胚发生过程中往往伴随褐化现象的产生,并且大多体胚生长在褐化的外植体上,为解析外植体褐化和体胚发生之间的联系,本研究通过在培养基中添加PVP（聚乙烯毗咯烷酮）、L-Glu（L-谷氨酸）和AgNO₃（硝酸银）,探究其对外植体褐化、体胚发生和生理生化的影响。研究结果表明：（1）低浓度（0.1、0.5 g·L^-1）PVP和100 mg·L^-1 L-Glu处理加剧了外植体褐化,但显著促进了体胚发生,并且体胚发生率高达60%以上（分别比对照组提高了6.59%、24.08%和22.88%）;（2）200 mg·L^-1 L-Glu处理有效降低了外植体褐化,褐化率为68.11%（相比对照组降低了5.83%）,但是体胚发生率降低,其发生率为46.32%（相较于对照组降低了22.8%）;（3）3种抗褐化剂处理后外植体细胞内的多酚氧化酶活性（PPO）和超氧化物歧化酶（SOD）活性均低于对照组,过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量均高于对照组。因此,研究表明低浓度的抗褐化剂可以促进体胚发生,在这个过程中涉及到POD活性升高和MDA含量增加。本研究为解析水曲柳体胚发生伴随外植体褐化的生物学机理以及水曲柳体胚高频发生提供理论依据。     

茶树硝酸盐转运蛋白基因的克隆和表达分析

硝酸盐转运蛋白（NRT）是植物吸收和利用硝态氮的一种关键蛋白。运用RACE技术从茶树中扩增出NRT基因的cDNA,并利用实时荧光定量PCR检测了CsNRT基因在不同茶树器官与品种之间的差异表达。结果表明：CsNRT基因的cDNA全长2 061 bp,开放阅读框为1 818 bp,编码含由605个氨基酸组成的蛋白质,GenBank登录号为KJ160503,属于NRT2基因家族。CsNRT为组成型基因,对不同处理的水培茶苗进行定量表达分析显示,该基因在根、茎、叶中都有表达,其中在根部的表达水平最高,1.0 mmol·L-1的NO3-可诱导其表达量上升7.53倍。不同茶树品种中CsNRT基因的表达也有较大差异,‘龙井长叶’和‘凫早2号’的表达量较高,前者强烈响应0.5和1.0 mmol·L-1 NO3-的诱导,后者的响应浓度为1.0和2.0mmol·L-1,而‘舒茶早’在各浓度下的表达差异不明显。