不结球白菜BcMPK4基因的分离及表达

为了进一步探讨植物MAPKs(mitogen-activated protein kinases)在植物防卫中的作用,该研究从不结球白菜抗病品种‘苏州青’中克隆到一个抗核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)相关基因,命名为BcMPK4(DDBJ登录号AB557751)。该基因核苷酸序列全长1 334bp,编码373个氨基酸,与已克隆的MPK4基因有不同程度的相似性。系统进化树分析表明,该基因在不同物种之间具有保守性。基因组DNA杂交表明,BcMPK4可能属于一个较小的多基因家族,属组成型表达。实时定量PCR检测表明,核盘菌能够诱导不结球白菜BcMPK4基因的转录表达;BcMPK4基因在不结球白菜叶片中的表达特征说明它可能参与寄主对核盘菌的抗性。     

菜心组织培养技术初探

为建立菜心(Brassica campestris ssp.chinensis var.utilis)的快繁技术体系,以花药和子叶-子叶柄为外植体进行组织培养研究。结果表明,花药培养以选取未开放的花蕾为宜,且花柱略高于花瓣,此时小孢子多数处于单核靠边期。菜心花粉的萌发率不高,且秋冬季的花粉比夏季的萌发率高。菜心花药愈伤组织诱导培养基为:MS+1.0 mg L–1 KT+1.0 mg L–1 2,4-D+3%糖+6 g L–1琼脂+8%椰乳,不定芽诱导培养基为:MS+2.0 mg L–1 6-BA+0.5 mg L–1 NAA+1.0 g L–1活性炭+2%糖+6 g L–1琼脂或MS+2.0 mg L–1 ZT+0.5 mg L–1 IAA+0.5 g L–1 AgNO3+1.0 g L–1活性炭+2%糖+6 g L–1琼脂。花药培养的不定芽诱导率为36.7%,不定芽培养出现褐化现象,不能形成再生植株;而以子叶-子叶柄为外植体培养获得的植株再生率可达80%。     

不结球白菜细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达

从不结球白菜CMS新种质中分离得到的一个cDNA-AFLP差异片段,采用RT-PCR和RACE技术成功克隆了一个α-微管基因的cDNA全长序列,命名为TUBA2(DDBJ登录号为AB445012)。序列分析结果表明,该基因全长1 709 bp,最大开放阅读框为1 353 bp,编码450个氨基酸序列,与已公布的α-微管基因有较高的同源性。系统进化树分析发现,该基因在不同植物间具有高度保守性。Southern杂交表明TUBA2属于不结球白菜多基因家族的一个单一克隆基因。实时定量RT-PCR检测表明,该基因在不育系中的表达量显著低于保持系,同时在不同组织和细胞减数分裂不同时期该基因的表达量也存在明显差异。     

不结球白菜BcHSP70-1基因的克隆与进化及其表达分析

利用已报导的拟南芥和甘蓝型油菜同源基因序列设计克隆引物,从不结球白菜中克隆了BcHSP70-1基因。在BcHSP70-1基因测序后,对该基因编码蛋白质的理化性质、亚细胞定位和跨膜结构域等生物信息学分析结果表明,BcHSP70-1编码的蛋白质是亲水蛋白,定位在细胞质中,该基因ORF全长1 950bp,编码649个氨基酸,有1个内含子和2个外显子,内含子为324bp;对BcHSP70-1直系同源基因外显子和内含子比对分析显示,内含子的差异更显著。实时定量PCR表达分析表明,BcHSP70-1的表达量在不同耐热性的栽培种中有较大差异,在不耐热的不结球白菜品种(NHCC002)中未见该基因组成性表达;与38℃高温胁迫相比,4℃低温胁迫下诱导的BcHSP70-1表达量更高。     

白菜型油菜CBF基因克隆及功能分析

利用RACE技术从‘陇油6号’油菜中克隆得到1个新的CBF(C-repeat binding factor)基因(GenBank登录号为KP974691),全长1 000bp,其中包括5′-UTR 114bp,3′-UTR 241bp,开放阅读框645bp,编码215个氨基酸,推测的蛋白质分子量23.8kD,理论等电点为4.86。在氨基酸序列水平上,该基因与多种植物具有较高的一致性,其中与萝卜、紫茎泽兰、卷果涩荠和拟南芥的一致性分别为93.5%、83.7%、81.0%、79.0%。实时荧光定量PCR分析表明,CBF基因在油菜的茎、叶和下胚轴中均有表达,没有组织特异性;该基因表达受低温、ABA、H2O2诱导,MAPKK抑制剂U0126预处理12h再经低温、ABA、H2O2诱导,与单独处理结果相比,CBF基因表达明显降低,表明该基因在油菜适应低温、ABA、H2O2胁迫过程中发挥作用。     

钙、水杨酸和壳聚糖复配处理对小白菜抗盐性的诱导

以小白菜(Brassica campestris ssp.chinensis L.)为对象,采用根际施用结合叶面喷洒的方法,研究CaCl2、壳聚糖(chitosan,CTS)和水杨酸(salicylic acid,SA)两两复配及三元复配对小白菜盐胁迫逆境的诱抗作用。结果表明:SA,CTS,CaCl2复配施用均能显著降低盐胁迫下小白菜的盐害指数,降低小白菜叶片的丙二醛(MDA)含量,增强过氧化物酶(POD)活性,提高叶绿素含量。各处理以CTS+CaCl2复配施用对小白菜的诱导抗盐效果最好,对小白菜生长的促进作用最显著。SA,CTS,CaCl2三元复配的效果不如二元复配效果好,复配后存在一定的拮抗作用。     

白菜OguCMS相关MYB家族新基因BcMYBogu的克隆与特征分析

为研究CMS核质互作的分子机理, 将甘蓝型油菜(Brassica napus L.)和白菜(B. campestris L. ssp. chinensis Makino)杂交并连续回交6代获得白菜OguCMS, 在与保持系花药细胞学比较的基础上, 运用cDNA-AFLP筛选得到白菜OguCMS早、中期花蕾提早表达的MYB-like差异片断, 利用RACE克隆得到该片断的cDNA全长, 命名为BcMYBogu(GenBank 登录号: EF127861), 对其氨基酸序列和表达特征进行研究。结果表明, 白菜OguCMS绒毡层在四分体后增生, 高度液泡化, 导致小孢子花粉外壁异常, 细胞质同外壁分离并降解; 花药变白; BcMYBogu具有典型的MYB DNA结合域—W残基和SH[AL]QKY[RF]基序; 系统进化分析显示BcMYBogu与AtMYB26, AtMYB32和AtMYB4等聚类在同一分枝; RT-PCR分析表明BcMYBogu在莲座叶、花茎和花蕾中均有表达, 但在OguCMS花蕾中表达量显著上升。由此推测BcMYBogu是一个新的与白菜OguCMS相关的MYB家族新成员。     

Characterization and functional analysis of a novel PCP gene BcMF5 from Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino)

Brassica campestris Male Fertile 5 (BcMF5), a novel member of the pollen coat protein class A (PCP-A) gene family, was identified from Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino (Chinese cabbage-pak-choi). Temporal and spatial expression analysis showed that BcMF5 is a late-expressed PCP gene related to the process of determining pollen fertility. Functional analysis by hairpin RNA (hpRNA)-mediated RNA interference also showed that the expression of BcMF5 is inhibited, which resulted in the low germination ability of the pollen and also in an abnormality of the pollen exemplified by a collapsed germination furrow. This demonstrates that the expression of BcMF5 is closely related to the tapetum. Further, the expression profile of the BcMF5 promoter in Arabidopsis was also analyzed. This analysis indicated that the BcMF5 promoter began expression in the early stage of anther development and drove high levels of glucuronidase (GUS) expression in anthers, pollen, and the pollen tube in the late stage of pollen development, but did not drive any expression in petals, sepals, or pistils. Together with the functional analysis, the hypothesis that BcMF5 may have a sporophytic or gametophytic expression pattern is presented.     

诱导二倍体和同源四倍体白菜细胞质雄性不育系不定芽培养基的筛选

以二倍体和四倍体白菜细胞质雄性不育系的子叶为外植体,采用正交设计研究TDZ(0.1、0.5、1.0 mg·L-1)、NAA(0.1、0.5、0.8 mg·L-1)和AgNO3(0、5、10mg·L-1)三因素三水平诱导不定芽的结果表明:二倍体的不定芽再生优化培养基为MS 1.0 mg·L-1TDZ 0.8mg·L-1NAA 5 mg·L-1AgNO3(其再生率为80.7%),三因素影响的顺序为:NAA＞AgNO3＞TDZ;四倍体的不定芽再生优化培养基为MS 0.5 mg·L-1 TDZ 0.5 mg·L-1 NAA 10 mg·L-1 AgNO3(再生率为83.3%),三因素影响的顺序为:AgNO3＞NAA＞TDZ.后者所需TDZ/IAA的比值低于前者.     

不结球白菜PR4蛋白基因的克隆与诱导表达分析

从不结球白菜抗病品种‘苏州青’中克隆到一个受SA和病原菌诱导的病程相关蛋白4(PR4)基因,命名为BcPR4(DDBJ登录号:AB325873),该基因核苷酸序列全长593 bp,编码140个氨基酸,与其它植物的PR4蛋白基因具有较高的相似性。系统进化树分析表明,该基因在不同物种之间具有保守性。基因组DNA杂交表明BcPR4属于多基因家族。实时定量PCR(qPCR)检测表明,SA和Peronospora parasitica均能诱导不结球白菜BcPR4转录表达,BcPR4在不结球白菜叶片中的表达特征说明它可能参与寄主对病原菌的抗性。     

大白菜新型细胞质雄性不育系6w-9605A的育性鉴定和花药败育的细胞学观察

采用石蜡切片技术,研究了大白菜(Brassica campestris L.ssp.pekinensis)细胞质雄性不育系6w-9605A及其保持系6w-9605B的花药发育过程的细胞形态学特征,确定不育系花药败育时期及方式,并对不育系6w-9605A进行花器官观察和育性鉴定.结果表明:保持系6w-9605B花药发育正常;不育系6w-9605A花药发育受阻于孢原分化时期,占总败育花药的66.7％,不形成花粉囊和花粉粒,属于无花粉囊型败育;另外33.3％的败育花药可形成花粉囊,小孢子均受阻于单核靠边期或者二胞期,败育特点为绒毡层细胞异常肥大,挤压小孢子,导致小孢子和绒毡层解体;6w-9605A的不育性稳定、彻底,不育株率和不育度均为100％.     

红菜薹雄性不育系花药败育的细胞形态学观察

采用石蜡切片技术,在光学显微镜下系统研究了红菜薹(Brassica campestris L.ssp．chinensis L.var．utilis TsenetLee．)波里马胞质雄性不育系(Polima CMS)、红菜薹萝卜胞质雄性不育系(Ogura CMS)及相应保持系花药发育过程的细胞形态学特征。观察结果表明：红菜薹Polima CMS花药发育受阻于孢原细胞阶段,不形成花粉,属无花粉型,此不育系花药不形成绒毡层和中层;而红菜薹Ogura CMS花药败育发生于小孢子母细胞期或四分体时期,表现为绒毡层细胞异常,挤压四分体,导致四分体和绒毡层同时解体而败育。     

油菜花粉发育相关基因RALFbn的克隆与表达分析

根据美国NCBI数据库中快速碱化因子(RALF)类基因序列的已知信息,克隆了油菜的快速碱化因子基因RALFbn,对其核酸序列及预测蛋白进行了生物信息学分析,并在油菜多种组织内观测其表达情况.结果表明:(1)经克隆获得油菜RALFbn基因的cDNA序列全长为510 bp,无内含子,编码79个氨基酸.(2)生物信息学分析发现,油菜RALFbn蛋白具有RALF类蛋白保守的“YIXY”区和4个保守的半胱氨酸残基,并且含有N豆蔻酰化位点、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、和酪氨酸激酶磷酸化位点等多个生物活性位点,说明该蛋白在油菜中潜在的生理调节能力较为活跃.(3) RT-PCR检测RALFbn基因在油菜生殖器官中的表达结果发现,RALFbn主要在油菜雄蕊中表达,而在雌蕊、花瓣和萼片中没有表达.提示RALFbn基因极可能与油菜雄蕊中花粉的发育相关.     

Down-regulation of prostate specific antigen in LNCaP cells by flavonoids from the pollen of Brassica napus L.

The pollen of Brassica napus L. has been used in China to treat benign prostatic hyperplasia (BPH) for over decades. In this study, the pollen of Brassica napus L. was extracted successively with chloroform, ethyl acetate and ethanol. The ethyl acetate extract showed strong activity in decreasing the secretion of prostate specific antigen (PSA) in LNCaP cells as compared to two other extracts, measured by ELISA with finasteride as positive control in the assay. Five flavonoids were subsequently isolated from the active extract using bioassay-guided fractionation. They were Naringenin (1); Luteolin (2); Kaempferol (3); Kaempferol 3-(3-E-p-coumaroyl-alpha-L-rhamnopyranoside) (4); and Kaempferol 3-(2,3-di-E-p-coumaroyl-alpha-L-rhamnopyranoside) (5). All these compounds inhibited PSA secretion significantly, with IC50 values in the range of 5-50 microM. Compounds 2, 4 and 5 showed moderate cytotoxicity to LNCaP cells within the active concentration range, while compounds 1 and 3 showed no cytotoxicity. Further studies on the mechanism action of these compounds were performed by evaluating their activation of estrogen receptor (ER) and antagonistic activities on androgen receptor (AR) in cell-based reporter gene assays. All compounds described here were first isolated from the pollen of Brassica napus L.     

白菜小孢子发育相关基因BcMF3的分离及序列分析

利用cDNA-AFLP技术对‘矮脚黄’白菜(Brassica campestris L．ssp．chinensis Makinovar．communis Tsen et Lee cv,Aijiaohuang)雄性不育两系不育株系与可育株系的表达差异进行分析,结果以A18和T16引物为引物对在可育的中蕾和大蕾中筛选出一条474bp特异表达的差异条带BA18-T16,配合RACE方法扩增了该片段的3’和5’末端,获得了该基因的cDNA全长序列BcMF3。BcMF3全长2082bp,开放阅读框长度为1755bp,编码584个氨基酸。序列分析结果表明,BcMF3基因与油菜、大白菜和拟南芥的花药特异表达果胶甲酯酶(PME)基因具有较高的相似性,由此推定,BcMF3基因为白菜花药特异表达的果胶甲酯酶基因。     

大白菜胞质雄性不育系RC7及其保持系的细胞学和蕾期基因表达差异分析

以大白菜雄性不育材料RC7及其保持系B7为材料,通过对两材料花药发育过程进行细胞学观察,并利用cDNA-AFLP技术分析两材料花蕾的基因表达差异,以明确RC7发生雄性败育的时期和方式,为大白菜CMS的分子机理研究提供依据。结果显示:(1)细胞学观察发现,大白菜雄性不育材料RC7及其保持系B7的小孢子母细胞减数分裂属同时型,小孢子在四分体中的排列属四面体型,保持系B7花药的绒毡层属于腺质型;不育材料RC7在四分体时期绒毡层细胞内出现大的液泡,呈现败育征兆,单核期绒毡层解体,中层退化,小孢子核开始解体、败育,属于单核花粉败育型。(2)对两材料蕾期基因的cDNA-AFLP差显比较分析表明,共获得了23条阳性差异片段,其中在不育系RC7花蕾中特异表达的有8条,在保持系B7花蕾中特异表达有10条,两系中共有条带5条。(3)对不育系中特异表达的8条谱带进行Blast搜索发现,H1与拟南芥光合反应蛋白基因有较高的一致性,H26与拟南芥钙调磷酸酶类磷酸酯酶家族蛋白质的部分序列存在90%的一致性,属于细胞信号转导基因;对来自保持系的10条谱带的差异片段功能以及一致性进行比对分类发现,它们包括糖代谢基因、蛋白质的合成与运输基因、乙烯诱导基因、电子传递和能量途径基因、未知或假定蛋白等。研究表明,大白菜雄性不育材料RC7可能是由于绒毡层细胞液泡化和径向肥大,小孢子受挤压后破裂降解,不能形成正常的成熟花粉粒而败育;乙烯诱导基因(H29)在保持系中特异表达,在不育系中沉默,表明不育系中缺乏乙烯相关基因。