茶树4CL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是茶树苯丙烷代谢途径的核心酶,是类黄酮和木质素生物合成的关键酶,对茶树抗胁迫及茶叶品质形成有重要作用。研究通过生物信息学分析,从‘黄棪’和‘铁观音’茶树中分别鉴定出8个和9个4CL基因家族成员,命名为HD-Cs4CL1～8和TGY-Cs4CL1～9。系统发育分析将其分为A和B两组,A组中第Ⅰ亚家族的HD-Cs4CL3、HD-Cs4CL7、TGY-Cs4CL2和第Ⅱ亚家族的HD-Cs4CL2、TGY-Cs4CL5可能分别参与木质素和类黄酮合成。启动子顺式元件分析表明4CL基因中存在大量与植物发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用元件。不同组织转录组数据分析表明,Cs4CL基因在茶树特定发育时期具有重要作用。实时荧光定量检测表明,HD-Cs4CL6和HD-Cs4CL8在GA、MeJA、ABA、低温和干旱处理下表达量均显著上调;HD-Cs4CL7在ABA处理和干旱处理下表达量上调,HD-Cs4CL2和HD-Cs4CL3在ABA处理下表达量上调。研究为进一步探究茶树4CL基因家族参与响应多种环境的生物学机制提供参考。     

砀山酥梨保护区引发的话题

不久前，笔者曾前往新建立的砀山酥梨种质资源保护区考察，感想颇多，并由此对于建立农田保护区的意义和作用有了更深刻的认识。安徽省砀山县位于皖、鲁、豫、苏四省交界的淮北平原上，是砀山酥梨的发源地和主产区，栽培历史已有２５００多年。砀山酥梨是我国梨中的一个优良品种。它的果大核小，黄亮透美，皮薄多汁，酥脆甘甜，品质极优，生食可清六腑之热，熟食可滋五脏之阴，历代中医名家称之为“果中甘露子，药中圣醍醐”，世人视之为珍果贡品。历史上由于黄河流经砀山６８７年（１１６８—１８５５），并多次泛滥改道，加上连年战乱，砀…     

七鳃鳗KCTD基因家族成员全基因组鉴定及进化分析

钾离子通道四聚化结构域(KCTD)蛋白基因家族是一个保守的基因家族,该家族成员的共同特征是具有一个含有BTB保守结构域的N-末端和一个可变的C-末端。KCTD基因的突变或不正常调控与人类多种疾病相关。七鳃鳗是现存最原始的脊椎动物,作为联系无脊椎动物和脊椎动物之间的桥梁,在生物进化研究中占有重要地位。本研究通过对海七鳃鳗(Petromyzon marinus)和日本七鳃鳗(Lethenteron japonicum)基因组和转录组数据分析,全面系统地鉴定了海七鳃鳗和日本七鳃鳗KCTD基因家族成员,并对其基因结构特征、蛋白保守基序和基因表达模式进行了分析。在海七鳃鳗和日本七鳃鳗中分别鉴定出13个和14个KCTD基因,基因长度和外显子数目在不同KCTD基因间变化很大,KCTD蛋白中4个基序保守性显著,大多数KCTD基因呈泛表达模式,并且在胚胎发育时期明显高表达。除七鳃鳗外,对12个无脊椎动物和脊椎动物代表物种KCTD基因家族成员进行了鉴定,并对KCTD基因家族成员的进化关系进行了分析。根据进化树聚类情况,将KCTD基因家族成员分为11个亚家族。进化分析结果显示,KCTD基因家族从低等的无脊椎动物线虫和果蝇到高等的人类都存在;线虫中仅有5个成员,果蝇中有8个成员,随着物种进化程度由低到高,KCTD家族成员数目呈现增加的趋势;从爬行类开始,脊椎动物KCTD基因数目稳定在24个左右。硬骨鱼类特有的全基因组复制事件影响鱼类KCTD基因数目。本研究结果不仅丰富了七鳃鳗KCTD基因家族信息,同时也对KCTD家族基因间的进化关系进行了探究,为深入研究该家族基因功能提供了一定的依据。     

Fuzzy—CRI法对砀山酥梨丰产树形结构的探讨

本文根据Fuzzy-CRI近似推理方法,建立了文中图1的Fuzzy推理系统模型,分别对现有不同类型砀山酥梨树形结构的丰产性能作定量研究,并从中得到了一种理想的树形结构模型．针对本文背景,给定了隶属函数与决策函数的表达形式,提出并讨论了一种新的Fuzzy蕴涵算子．     

砀山酥梨不同程度缺铁叶片生长素抑制蛋白基因表达分析

以‘砀山酥梨’为材料,采用酶联免疫分析法(ELISA),测定叶片中内源IAA的含量.依据已构建的缺铁叶片SSH文库中生长素抑制蛋白(ARP)基因片段的序列信息,应用RACE技术克隆其cDNA全长,通过实时荧光定量(qRT-PCR)技术,分析ARP基因的相对表达量.结果表明:(1)ARP基因cDNA全长为707 bp,其中开放阅读框为351 bp,编码116个氨基酸,推测的蛋白质分子量为12.82 kD;该蛋白可能定位于微体,属于非分泌型、非跨膜蛋白类,并具有ARP基因家族的保守结构域.(2)在不同程度缺铁叶片中ARP基因的表达量存在差异,随着缺铁程度的增加,表达量显著升高,同时叶片中内源IAA含量逐渐降低.据此推测,ARP基因可能负反馈调节缺铁黄化叶片中IAA的水平,从而调控叶片的生长发育.     

砀山酥梨果实苯丙氨酸解氨酶基因cDNA克隆及序列分析

为了研究梨石细胞形成与木质素合成的关系,以砀山酥梨果实为材料,通过基于同源性的RT—PCR方法,克隆木质素合成途径中的关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因。同时利用基因数据库资料对克隆的PAL序列进行比较分析。结果表明,从砀山酥梨果实中克隆的PAL基因eDNA片段长度为585bp,推断其编码195个氨基酸序列。该序列包含与其它植物PAL相同的活性催化位点,经序列分析和同源性比对,该氨基酸序列与其它植物PAL氨基酸序列的同源性在90％以上。系统进化树分析表明,砀山酥梨PAL氨基酸序列与蔷薇科的甜樱桃PAL氨基酸序列聚类关系最近。     

砀山酥梨TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的转录因子家族之一,在植物生长和发育等多个过程起到重要作用。本研究利用生物信息学方法对砀山酥梨TCP基因家族成员、染色体定位、进化分析、亚组分类、保守域结构和保守元件进行了相关分析。结果显示,梨TCP基因家族含有34个成员;进化分析表明,根据进化树拓扑结构将其分为两类:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可被分为CYC/TB1和CIN两个小组。结构域分析表明,梨TCP基因家族TCP结构域高度保守;保守元件分析表明,梨TCP基因家族包含5个保守元件:元件1是TCP保守域;元件2为R结构域,元件3、4和5为功能尚未鉴定的结构域,所有梨TCP蛋白都含有元件1,ClassⅡ组中CYC/TB1小组包含特异元件2。以上结果将为今后揭示梨TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

长白落叶松群体4CL基因单核苷酸多态性分析

以黑龙江省林口县青山林场21年生长白落叶松（Larix olgensis Henry）异地保存种为材料,利用SNP标记方法和DNAMAN软件分析白刀山种源子代林的单核甘酸多态性情况。从分子水平证明长白落叶松具有丰富的遗传多样性,用4CL-A引物检测到178个SNP多态位点。共测序240条EST序列,测序成功193条,测序成功率为80.42%。本研究178个SNP变异中,有126个属于转换类型,占总变异的70.79%;有52个属于颠换类型,占总变异的29.21%,变异类型符合,转换∶颠换=7∶3。在转换类型中,A/G和C/T转换分别占37.08%和33.71%;颠换类型中G/C、A/C、A/T、和G/T分别在占7.87%、8.99%、7.87%和4.99%。但每个家系内的转换和颠换的比例相差较大,没有规律。转换和颠换的比例最大的是554号家系,其比值为7∶1,最小的家系是855号家系,其比值为3∶4。     

‘砀山酥梨’黄化叶复绿过程中内源IAA含量及其信号转导基因的表达量分析

为探讨IAA在梨黄化叶复绿过程中的作用,以‘砀山酥梨’(Pyrus bretschneideri Rehd.)黄化植株与正常植株为试材,对生长期黄化植株叶面喷施0.2%FeSO_4溶液,于处理后第3、6、9、12天分别观察黄化叶复绿情况,取样测定黄化叶片复绿过程中各时期叶片与对照组(正常、黄化)叶片的Fe~(2+)含量、内源IAA含量、IAA相关信号转导基因相对表达量,并分析Fe~(2+)、IAA含量及相关基因表达量之间相关性。结果表明:(1)FeSO_4溶液处理可使梨黄化叶片复绿,且黄化叶面在处理后第3天开始出现复绿斑点,在处理后第6、9天时出现大范围的复绿斑块,第12天整叶复绿。(2)ELISA测定结果显示,对照组正常叶的内源IAA含量显著高于对照组黄化叶,FeSO_4处理后各个时期的复绿叶内IAA含量均显著高于对照组(正常叶和黄化叶)。(3)qRT-PCR结果显示,对照组黄化叶内AUX1.1/1.3、GH3.1/3.2/3.5、SAUR1/2/3/4、AUX/IAA1/2/3/7表达量均显著高于对照组正常叶,FeSO_4处理后其表达量大多较黄化叶显著减少;而对照组黄化叶内TIR1.1、GH3.3/3.4、AUX/IAA4/5/6表达量均显著低于对照组正常叶,FeSO_4处理后其各时期表达量均较黄化叶显著增加。(4)对照组黄化叶内ARF3/4/5/6/7/8/9/10/15/17/18/19/20/21/22/23表达量均显著低于正常叶,FeSO_4处理显著促进了ARF3/5/6/9/19/20/21/22/23的表达;而对照组黄化叶内ARF1/2/11/12/13/14表达量显著高于正常叶,FeSO_4处理则显著抑制了ARF1/2的表达。(5)相关性分析结果表明,FeSO_4处理后复绿叶内显著增加的Fe~(2+)含量主要与AUX/IAA5、AUX/IAA6表达量显著上调相关;而IAA含量的显著增加则与GH3.3表达量显著上调、与SAUR1/2表达量显著下调相关。两者之间相关网络图错综复杂,其简要途径为:Fe~(2+)→AUX/IAA5、AUX/IAA6→(ARF14)→ARF5→SAUR1、AUX/IAA1→SAUR2/TIR1.1/GH3.3→IAA。研究认为,IAA及其信号转导基因在FeSO_4所诱导的‘砀山酥梨’缺铁黄化叶复绿过程中可能发挥重要作用。     

砀山酥梨黑皮病发病程度与相关生理指标的关系

研究不同黑皮病发病程度的砀山酥梨果实与各个指标之间关系的结果表明,α-法尼烯含量与发病程度呈明显的正相关,共轭三烯含量在发病的果实中有一个阈值;总酚含量和多酚氧化酶（PPO）活性与发病程度也呈正相关;随着果实发病程度的加重,其过氧化物酶（POD）、过氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性也在逐渐递增,二苯基苦基肼（DPPH）自由基清除率在逐渐增大,表明其抗氧化活性在逐渐增强,同时丙二醛（MDA）含量和细胞膜透性也逐渐增大。     

莱阳茌梨果实褐变与多酚氧化酶及酚类物质区域化分布的关系

在气调贮藏中,莱阳在梨果心的组织褐变在时间上先于果肉,在程度上重于果肉。在果肉内中部3/5易褐变。褐变部位的不均一性与酚类物质在果实中分布的不均一密切相关,酚类物质含量越高,褐变越严重。层析法鉴定出绿原酸、桂皮酸、阿魏酸和咖啡酸,其中以绿原酸为多酚氧化酶的最适底物。酶法分离纯化了原生质体和液泡,表明酚类物质存在于液泡内,多酚氧化酶在细胞质中。     

香梨果实成熟衰老过程中4种内源激素的变化

以库尔勒香梨[白梨(PyrusbretschneideriRehd.)的变种]为材料,在果实生长发育、成熟衰老期间检测内源IAA、GA3、ABA、乙烯含量变化规律及其相互关系。结果表明果实发育初期IAA、GA3、ABA含量最高,有利于幼果坐果;CA3与ABA的比值变化对果实迅速膨大起关键作用;高浓度GA3对阻抑叶绿素分解起明显作用;果实成熟衰老期间,IAA含量与乙烯释放速率呈方向相同的变化;在此期间GA3含量变化与乙烯释放变化相反。     

Studies on the Relativity Between Chi Pear (Pyrus bretschneideri) Embryo Development and Its Flowering,Fruiting

The anthers of Chi pear overwinter in sporogenous tissue and form microsporocytes at the early or middle March. The microsporogenesis belongs to the simultaneous type. The mature pollen grain is a two-celled structure. The megasporocyte which belongs to the crassinucellate type is formed among the cells of the third layer at the top of nucellus during the end of March or at the early April. The development of embryo sac conforms to Polygonum type. In the Apirl, the fertilized egg starts its cross-division after the dormancy period and undergoes the following stages, such as the clavate proembryo, the global proembryo, the heart-shaped embryo and torpedo-shaped embryo stage. In the middle of July, the young embryo gets ripe gradually. The embryo development of Chi pear belongs to Chenopodiad type while the endosperm development of Chi pear belongs to Nuclear type. In Chi pear, there are stable relations in its microsporogenesis, megasporogenesis, its male, female gametophytes formation and its flower bud, flower morphological character. There is also a certain interrelation of development be- tween the fruit, the embryo and the endosperm.     

光照对砀山酥梨果实发育过程中POD、PAL、PPO酶活性的影响研究

以40年生砀山酥梨为材料,用ZD-IA型照度计测定光照强度,用分光光度法测定POD、PAL、PPO等3种酶的活性;研究了光照强度对果实发育过程中POD、PAL、PPO等3种酶活性的影响。结果表明:(1)光照强度对POD、PAL、PPO等3种酶活性有显著的影响;(2)在光照充足的部位,POD、PAL酶活性较高,具体表现为高光强>中光强>弱光强>极弱光强,彼此间活性差异极显著(P<0.01);(3)PPO在光照充分的情况下,活性偏低,表现为高光强<中光强<弱光强<极弱光强,差异显著。     

梨自花与异花授粉后花粉胞内游离Ca2+分布的变化

利用低温荧光标记和激光共聚焦显微技术研究了砂梨自花与异花授粉后至花粉萌发期间花粉胞内游离Ca^2 分布的变化过程。结果表明亲和授粉后花粉萌发孔附近的Ca^2 浓度没有降低,但是随着授粉后时间的延长,萌发孔附近的Ca^2 梯度因花粉胞内游离Ca^2 浓度整体增大而消失,并又随后胞内游离Ca^2 浓度又不均匀下降,至萌发前在萌发孔附近的Ca^2 梯度又重新建立,而不亲和花粉则没有这种特征性的变化。研究还表明Ca^2 参与梨自交不亲和反应过程中花粉与柱头识别的初始反应和梨花粉的萌发过程。     

香梨杂种后代花粉发育类型及其花药的解剖学研究

对4个组合35个香梨F1代单株的花粉发育状况进行了考察,并结合花粉量调查对F1代群体的典型单株进行了花药解剖研究。结果表明:(1)香梨杂种后代的花粉发育类型大致可分为3种类型,即正常发育型、少粒空壳型和完全败育型,其中雄性不育类型(少粒空壳型和完全败育型)占到整个杂交后代株系的42.8%。(2)花药解剖观察显示导致花粉空粒化进而完全解体的主要原因是药壁组织的异常发育。推测梨的雄性不育性可能受1对纯合的隐性基因控制,人为杂交导致的基因重组使隐性基因纯合后在杂交后代中高频率表达;同时发现,其花粉发育也受环境影响,树体的营养状况可影响花粉的发育进程。     

鸭梨PbHCT3基因的克隆及表达分析

羟基肉桂酰CoA:莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(HCT)是植物绿原酸合成的关键酶之一.该研究以鸭梨为材料,采用同源基因克隆的方法,克隆出一个鸭梨的HCT基因,命名为PbHCT3.PbHCT3基因cDNA全长序列为1 731bp,基因编码序列长度为1 317bp,编码438个氨基酸,含有酰基转移酶的2个保守序列HHAAD和DFGWG及保守结构域MVVNVTVRES.实时荧光定量PCR分析表明:PbHCT3基因在幼果果皮、果肉、果心、幼叶及花蕾期花瓣中的表达量较高.随着鸭梨果实生长,果实中PbHCT3基因表达量逐渐降低.研究表明,PbHCT3基因与鸭梨幼嫩组织的生长发育有密切关系.     

Evolution of the 4‐coumarate:coenzyme A ligase (4CL) gene family: Conserved evolutionary pattern and two new gene classes in gymnosperms

Abstract The 4‐coumarate:coenzyme A ligase (4CL) is the branch point enzyme that channels the general phenylpropanoid metabolism into specific lignin and flavonoid biosynthesis branches. Genetic engineering experiments on the 4CL gene have been carried out in many species, but the precise functions of different gene members are still unresolved. To investigate the evolutionary relationships and functional differentiation of the 4CL gene family, we made a comprehensive evolutionary analysis of this gene family from 27 species representing the major lineages of land plants. The phylogenetic analysis indicates that both vascular and seed plant 4CL genes form monophyletic groups, and that three and two 4CL classes can be recognized in gymnosperms and angiosperms, respectively. The evolutionary rate and frequency of duplication of the 4CL gene family are much more conserved than that of the CAD/SAD (cinnamyl/sinapyl alcohol dehydrogenase) gene family, which catalyzes the last step in monolignol biosynthesis. This may be due to different selective pressures on these genes whose products catalyze different steps in the biosynthesis pathway. In addition, we found two new major classes of 4CL genes in gymnosperms.