水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析（英文）

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT-PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示:(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT-PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

茉莉酸甲酯和水杨酸对西洋参愈伤组织生长和皂苷形成的影响CSCD

本文旨在探究不同诱导子对西洋参愈伤组织生长、相关酶活性及其人参皂苷含量的影响,在西洋参愈伤组织中,应用HPLC检测了添加诱导子茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)和水杨酸(salicylic acid,SA)后西洋参愈伤组织皂苷生物合成的变化。结果显示,MeJA抑制生长,但SA对其生长影响较小;2种诱导子均可以显著激活西洋参愈伤组织中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量;培养基中MeJA浓度为100μmol/L时,愈伤组织中总皂苷含量和产量均达到最大值,人参皂苷Rg_(1)、Re、Rb_(1)、Rc的含量最高,在SA诱导子试验组中,当SA浓度为300μmol/L时,西洋参愈伤组织中总皂苷含量和产量均达到最大值,人参皂苷Rb_(1)的含量最高。结果表明,在西洋参愈伤组织中添加适当浓度MeJA和SA诱导子会提高人参皂苷化合物含量,其中以MeJA诱导人参总皂苷的效果最好,同时也会影响西洋参愈伤组织的生长量。说明在培养过程中添加外源诱导子,有利于提高西洋参愈伤组织中皂苷含量。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示：(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

甜菜夜蛾和茉莉酸甲酯处理对棉花茉莉酸合成途径关键基因及萜类合酶基因表达的影响

本文以陆地棉(Gossypium hirsutum)‘石远321’为实验材料,采用实时荧光定量PCR技术,研究了经甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)取食诱导和茉莉酸甲酯(MeJA)处理的茉莉酸(JA)合成途径中关键基因及萜类合酶基因的时间表达模式。甜菜夜蛾取食陆地棉后,JA合成途径脂氧合酶基因(GhLOX1和GhLOX2)、丙二烯氧化物合酶基因(GhAOS)、丙二烯氧化物环化酶基因(GhAOC)随处理时间变化均有不同程度的上调表达,其中GhLOX2表达量上调最明显,处理后12和72h表达量分别上升64.4和118.7倍;5个萜类合酶基因GhTPS1、GhTPS2、GhTPS3、GhTPS4、GhTPS5随处理时间变化表达模式明显不同,GhTPS4和GhTPS5表达量明显升高。外源MeJA处理后,GhLOX2表达量急剧上升,变化最大;5个萜类合酶基因均受MeJA诱导表达,但表达量在处理后不同时间有明显差异,GhTPS4处理后各时间点的表达量均高于对照。这些结果表明JA合成途径的GhLOX2和萜类合酶基因GhTPS4是响应甜菜夜蛾取食诱导和MeJA处理最为重要的基因。     

青花菜萝卜硫素合成相关基因BoCYP83A1的克隆与表达分析

CYP83A1基因是萝卜硫素合成代谢中的关键基因,该试验以青花菜品种CDBY-10为材料,利用RACE和RT-PCR方法,获得BoCYP83A1基因的全长序列。该基因全长1 509bp,编码502个氨基酸,包含保守的P450结构域。通过实时荧光定量PCR分析了BoCYP83A1基因在不同品种、不同组织以及不同激素处理下的表达水平。系统进化树分析表明,BoCYP83A1与结球甘蓝亲缘关系最近。BoCYP83A1基因在不同品种间的组织特异性不同:在青花菜品种CDBY-10的根、茎、叶3个组织间表达水平差异较小,在品种CDBY-12中表现为茎叶根,在CDBY-14中则表现为根茎叶。MeJA及SA处理均能够引起BoCYP83A1基因表达量的变化:经MeJA处理后,BoCYP83A1基因表达量升高至对照的1.9倍,而后有少量下降;经SA处理后,BoCYP83A1基因表达水平迅速降低,在6h时降低至对照的0.1倍,而后逐渐回升至对照的表达水平。研究表明,BoCYP83A1基因在不同青花菜品种中的表达特性不同,其表达能够被MeJA和SA所调控。青花菜BoCYP83A1的克隆及鉴定为培育高萝卜硫素含量的青花菜新品种奠定了理论基础。     

外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢的影响

以小桐子幼苗为材料,设置盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)和外源水杨酸处理(0~2.0mmol·L-1 SA)水培试验,通过检测幼苗叶片脯氨酸含量、脯氨酸代谢关键酶活性及相关代谢酶基因的表达水平,研究了外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢机理的影响。结果显示:(1)外源0.9mmol·L-1 SA处理可显著提高盐胁迫下小桐子幼苗的脯氨酸含量,上调脯氨酸合成关键酶Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)活性,以及上调JcP5CS和JcOAT基因的表达水平。(2)SA也显著抑制了脯氨酸降解酶ProDH的活性及JcProDH基因的表达水平。(3)SA处理还显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗的组织活力,降低了叶片电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量。研究发现,外源SA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸的降解途径来促进盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累;外源SA处理也可提高小桐子幼苗的耐盐性,且这种提高可能与SA诱导脯氨酸的积累密切相关。     

水稻Xa1基因启动子的克隆及功能分析

Xa1是一个能对日本白叶枯病优势小种(小种1号)产生专化性抗性的R基因,虽已有该基因克隆、表达和功能方面的研究,但对其表达调控分子机制还不很清楚。本研究利用Xa1启动子与GUS报告基因的转基因T1株系,研究了Xa1启动子的时空表达及对不同外源激素的应答特征。结果表明,Xa1启动子驱动的GUS基因在水稻根中的表达量明显高于茎和叶,且在根部的中柱区GUS的表达量明显高于周围组织;在外源MeJA作用下GUS的表达显著增强,在SA和ABA处理下也有一定程度的增强,这些结果暗示Xa1的抗病作用与其在根系中柱的组织特异性表达存在一定的相关性,MeJA对Xa1启动子的活性起重要的调控作用。     

水杨酸对干旱胁迫下西洋参不定根生化指标及药用成分含量的影响

为探讨西洋参不定根对干旱胁迫的应答机制及外源水杨酸(SA)对西洋参不定根抗旱性的影响，本研究使用质量分数为10%的PEG-6000模拟干旱胁迫预处理，然后添加不同浓度(0,10,40,80μmol/L)的外源SA,分别在处理2、4、6、8 d时检测西洋参不定根中抗氧化酶活性、渗透调节物质含量以及药用成分总黄酮、总皂苷、单体皂苷Rb1和Re的积累量，并检测人参皂苷生物合成途径中相关合成和调控基因的表达量。结果显示：(1)西洋参不定根中过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性以及游离脯氨酸含量均在80μmol/L SA处理4 d时出现峰值，而丙二醛(MDA)含量在40μmol/L SA处理4 d时达到峰值。(2)西洋参不定根中总黄酮的含量在80μmol/L SA处理6 d时达到最大值，总皂苷和单体皂苷Re含量在40μmol/L SA处理8 d时达到最大值，单体皂苷Rb1含量在40μmol/L的SA处理6 d时达到最大值。(3)Pq-HMGR和Pq-DS基因表达量在40μmol/L SA处理2 d时提高了3倍以上，Pq-CYP6H、Pq-D12H、Pq-3-O-UGT1和Pq-bHLH...     

3种外源诱导剂预处理对甜瓜抗病特征及其Fom 2和CHT基因表达的影响

该研究选用水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、Ca~(2+)、无菌水(对照)作为外源预处理诱导剂,以抗、感枯萎病甜瓜品种为材料,分别于诱导预处理2d后接种甜瓜枯萎菌,并于接种5、7、9d时观察发病情况,进行病情调查;在接种后1、3、5、7、9d取甜瓜叶片,分析抗病甜瓜(MR-1)和感病甜瓜(M1-15)叶片中甜瓜抗枯萎病基因(Fom-2)、几丁质酶基因(CHT)的表达变化,以探寻提高防治甜瓜枯萎病菌侵染的技术途径。结果显示:(1)外源MeJA和SA预处理接种后2品种的病情指数显著低于对照,但Ca~(2+)处理后的病情指数与对照无显著差异。(2)经外源诱导预处理接种后,MR-1和M1-15品种叶片的Fom-2和CHT基因均出现差异表达,但Ca~(2+)诱导其上调表达的效果微弱。(3)经SA、MeJA诱导预处理接种后,2品种叶片的Fom-2和CHT基因表达总体均显著高于对照;Fom-2基因的表达抗病甜瓜MR-1分别在接种后5d、7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15则均在接种9d时达到峰值;CHT基因的表达抗病甜瓜MR-1则均在接种后7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15分别在接种后7d、9d时达到峰值。(4)Ca~(2+)处理对抗、感甜瓜叶片的Fom-2和CHT基因的表达均无显著影响。(5)相关分析表明,经SA、MeJA诱导预处理接种后,甜瓜枯萎病病情指数与Fom-2和CHT基因表达量有显著的相关性;而Ca~(2+)处理效果不显著。研究表明:SA、MeJA通过诱导Fom-2、CHT基因上调表达,进而使甜瓜的抗病性提高,而Ca~(2+)处理对两基因表达和甜瓜抗病性均无显著影响。     

巨桉EgrWAT1基因克隆和功能初步分析

为探究WALLS ARE THIN (WAT1)在木本植物中木材形成以及响应胁迫中的作用,利用生物信息学工具进行分析,并以巨桉（Eucalyptus grandis）为材料克隆EgrWAT1S及其另一转录本EgrWAT1L,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)探究其在不同组织、节间以及响应胁迫时的表达模式。结果表明：EgrWAT1S在韧皮部表达量较高,而EgrWAT1L主要表达在根部。在茉莉酸甲酯（MeJA）、水杨酸（SA）处理和盐胁迫以及缺磷、缺硼处理时,其表达存在着明显不同的模式,在MeJA、SA处理时甚至存在着相反的表达模式。这些结果表明EgrWAT1L基因可能通过转录调控来影响EgrWAT1S表达和进一步的蛋白翻译来响应激素和胁迫处理。为进一步研究WAT1基因在巨桉生长发育过程中的作用和调控方式提供基础,也为将来桉树的分子育种提供可能。     

走马胎叶片营养成分分析及栽培年限差异比较

走马胎为西南地区常用中药材,被广泛用于食物蒸炖、药浴等日常保健。近年来走马胎叶片被开发成代泡茶,有效拓宽了应用途径。为了明确走马胎叶片营养价值,该研究采用国标方法分别对不同栽培年限走马胎叶片的矿质元素、一般营养、氨基酸及活性成分进行了分析和评价。结果表明：(1)走马胎叶片含有非常丰富的矿质营养,并符合高钾低钠型保健食品特征。1年生植株叶片矿质元素含量最高,其中磷(P)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)显著高于2～4年生植株(P<0.05)。(2)走马胎叶片的一般营养和氨基酸含量较高,且随栽培年限不同存在明显差异;4年生植株叶片维生素C、总糖和氨基酸含量显著高于1～3年植株(P<0.05)。(3)走马胎叶片含有丰富的酚类和皂苷类物质,黄酮类物质含量较低,其中1年生总皂苷和4年生总酚含量均显著高于其他栽培年限的植株叶片(P<0.05)。综上研究表明,与常用果蔬及茶叶相比,走马胎叶片营养价值较高,其中1年生的植株叶片中矿质营养和皂苷类物质的总含量最高,4年生的植株叶片中一般营养(除脂肪外)、氨基酸及酚类物质的总含量最高,具有较好的开发利用前景。     

The Response of Physiological Characteristics,Expression of OSC Genes,and Accumulation of Triterpenoids in <Emphasis Type="Italic">Betula platyphylla</Emphasis> Sukto MeJA and SA Treatment

The pentacyclic triterpenoids from birch (Betula platyphylla suk) have broad pharmacological activities and can be potentially used for the development of anti-cancer and anti-AIDS drugs. In this study, we explored the effects of spraying 3-year-old white birch with different concentration of methyl jasmonate (MeJA) and salicylic acid (SA) on the expression of key genes in triterpenoid biosynthesis pathways and on the accumulation and physiological characteristics of triterpenoids in birch saplings. The results showed that spraying different concentration of MeJA and SA could obviously promote accumulation of total triterpenoids in 3-year-old white birch. The triterpenoid content in the stem bark was increased by 46.11 %, reaching 81.86 mg/g, after 1 day of treatment with 1 mmol·L^?1 MeJA (MJ2), and by 45.07 %, reaching 91.4 mg/g, after 14 days of treatment with 5 mmol·L^?1 SA (SA1). In addition, MeJA and SA treatment increased the contents of chlorophyll a and b, antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and catalase (CAT), as well as photosynthetic performance, and affected the content of soluble sugar and soluble protein in birch leaf. Fluorescence quantitative polymerase chain reaction (qPCR) results showed that MeJA and SA treatment deferentially enhanced the key gene expression of cycloartenol synthase (BPX and BPX2), lupeol synthase (BPW) and beta-amyrin synthase (BPY) in triterpenoid synthesis pathway in birch bark and leaves. The results showed that MeJA and SA induced triterpenoid synthesis of birch plant is closely related with not only the expression of key genes of triterpenoid synthesis pathway but also photosynthesis, anti-stress response and physiological indexes, suggesting that regulation of triterpenoid synthesis of birch by MeJA and SA may involve in more complex mechanisms at physiological and molecular levels.     

The expression of Spodoptera exigua P450 and UGT genes: tissue specificity and response to insecticides

Cytochrome P450 and UDP-glucosyltransferase (UGT) as phase I and phase II metabolism enzymes, respectively, play vital roles in the breakdown of endobiotics and xenobiotics. Insects can in crease the expression of detoxificatio n enzymes to cope with the stress from xenobiotics including insecticides. However, the molecular mechanisms for insecticide detoxification in Spodoptera exigua remain elusive, and the genes conferring insecticide metabolisms in this species are less well reported. In this study, 68 P450 and 32 UGT genes were identified. Phylogenetic analysis showed gene expansions in CYP3 and CYP4 clans of P450 genes and UGT33 family of this pest. P450 and UGT genes exhibited specific tissue expression patterns. Insecticide treatments in fat body cells of S. exigua revealed that the expression levels of P450 and UGT genes were significantly influenced by challenges of abamectin, lambda-cyhalothrin, chlorantraniliprole, metaflumizone and indoxacarb. Multiple genes for detoxification were affected in expression levels after insecticide exposures. The results demonstrated that lambda-cyhalothrin, chlorantraniliprole, metaflumizone and indoxacarb induced similar responses in the expression of P450 and UGT genes in fat body cells;eight P450 genes and four UGT genes were co-up-regulated significantly, and no or only a few CYP/UGT genes were down-regulated significantly by these four insecticides. However, abamectin triggered a distinct response for P450 and UGT gene expression;more P450 and UGT genes were down-regulated by abamectin than by the other four compounds. In con elusion, P450 and UGT genes from S. exigua were identified, and different responses to abamectin suggest a different mechanism for insecticide detoxification.     

龙眼WOX家族基因鉴定及在体胚发生早期的表达分析北大核心CSCD

为探究龙眼WUSCHEL相关的同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)家族基因的生物学功能与表达模式,该研究基于龙眼全基因组数据库对DlWOX家族成员进行鉴定与生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测验证其在龙眼体胚发生早期三个阶段以及在不同激素处理下的表达模式。结果表明:(1)共筛选出13个龙眼DlWOX家族成员,均为不稳定蛋白;亚细胞定位预测显示DlWOX定位于细胞核与细胞骨架上;进化树分析发现,DlWOX家族分为远古支、中间支和WUS(WUSCHEL基因是WOX家族中最先发现的基因)支。(2)基因结构分析发现,DlWOX内含子数在0~19个之间,其大部分的编码蛋白都含有基序motif1与motif2,部分成员含有特异的基序;DlWOX启动子顺式作用元件包含大量光与激素响应元件。(3)对DlWOX在龙眼不同组织部位及体胚发生早期的表达模式分析发现,该家族部分成员在龙眼叶片中高表达,DlWOX14.1、DlWOX14.2和DlWOX9A在胚性愈伤组织阶段(EC)高表达;qRT-PCR分析显示,大部分龙眼DlWOX家族成员响应茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA)的调控,除DlWOX6外,其余成员在GA与MeJA处理下均上调表达,其中DlWOX9A在GA和MEJA处理下表达量显著上调。研究发现,龙眼DlWOX9A转录组测序结果与qRT-PCR结果的表达量存在差异并且趋势也不完全相同,推测WOX家族在龙眼的整个体胚发生早期起着重要的作用,尤其是在GE阶段;龙眼DlWOX基因在进化过程中存在高度的保守性,部分DlWOX家族成员可能通过响应GA与MeJA激素在龙眼体胚发生过程中发挥作用。     

Elicitation of anthocyanin production in callus cultures of <Emphasis Type="Italic">Daucus carota</Emphasis> and the involvement of methyl jasmonate and salicylic acid

The effect of methyl jasmonate (MeJA) and salicylic acid (SA) on the anthocyanin accumulation, endogenous titres of polyamines and ethylene production in callus cultures of Daucus carota were studied. The interaction of these signaling molecules with elicitors from Aspergillus niger was investigated and the involvement of MeJA was elucidated through the use of the jasmonic acid (JA) biosynthetic inhibitor ibuprofen. MeJA and SA were both found to stimulate the anthocyanin production in the callus cultures. The highest levels of anthocyanin was observed in the cultures treated with 200 μM SA 0.36 % and 0.01 μM MeJA 0.37 %. The MeJA and SA treatments were also found to result in higher activity of Ca²⁺ ATPase suggesting that the enhancement of anthocyanin by SA and MeJA could be mediated through the involvement of the calcium channel. The treatment of the callus cultures with SA was found to result in marginally higher titres of endogenous polyamines (PAs) whereas MeJA resulted in lower levels of PAs as compared to the control. The SA treatment was found to result in lower ethylene production and the treatment with MeJA stimulated the ethylene production. These results suggest that the stimulation of anthocyanin production by MeJA and SA in callus cultures of D. carota is not related to the ethylene production.     

茶树GRF基因家族的全基因组鉴定及表达分析

生长调控因子(growth regulating factor,GRF)是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育过程中起重要调控作用。该研究利用生物信息学的方法,从茶树基因组中鉴定获得11个CsGRF转录因子家族成员,且均具有完整的特征结构域QLQ和WRC。CsGRF家族成员含有3~6个外显子,基于系统进化关系将CsGRF家族分为6组,且与葡萄及猕猴桃GRF家族的亲缘关系更为接近。不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在生长活跃的茶树嫩梢部位高表达。上游启动子区域分析发现大量与植物发育、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,分别有10个和2个CsGRF成员在低温和干旱胁迫处理后呈现显著上调表达,其中CsGRF8和CsGRF11对2种非生物胁迫均有响应;并发现受ABA、MeJA和GA激素处理诱导分别有9个、3个和6个CsGRF基因的表达水平差异显著。研究表明,CsGRF基因家族在茶树生长发育过程及应激反应中起作用,推测CsGRF基因可能通过各种激素信号转导途径参与胁迫响应过程。     

乙烯对绞股蓝皂苷生物合成关键酶基因表达和皂苷含量的影响

以药食两用植物绞股蓝为材料,研究了植物激素乙烯对绞股蓝皂苷生物合成关键酶基因表达及皂苷含量的影响。该文采用荧光定量PCR技术,检测了乙烯利处理后绞股蓝不同器官中皂苷生物合成关键酶基因GpFPS、GpSS和GpSE的表达水平; 采用分光光度法及HPLC技术,测定了乙烯利处理对绞股蓝总皂苷和皂苷单体Rb₁、Rb₃和Rd含量的影响。结果表明:(1)外施乙烯利能够不同程度地上调GpFPS、GpSS和GpSE基因的表达水平,且3个基因的表达模式在不同器官间不同,而在同一器官中相似。(2)在乙烯利处理后3 d,所测各器官中的总皂苷含量与对照相比均有所上升,其中根、成熟叶和幼叶达到显著水平,但3个皂苷单体在不同器官中的增加或降低并不一致,以Rb₃含量最高。该结果为探索利用植物激素调控绞股蓝皂苷次生代谢提供了参考。