FaSPS1基因对草莓果实成熟调控的分子机理

该研究以草莓品种‘红颜’(Fragaria×ananassa‘Benihoppe’)为试材,分析了草莓果实发育不同阶段蔗糖磷酸合成酶基因(FaSPS1)的表达量变化,采用PCR方法克隆FaSPS1基因,构建带有报告基因的e-GFP植物表达载体,通过瞬时转基因方法转化草莓果实,采用观察绿色荧光和检测目的基因表达量的方法鉴定转基因植物,并分析FaSPS1基因超表达和反义表达后草莓果实的成熟发育以及与成熟相关的基因表达量变化,探究FaSPS1基因在果实成熟发育中的特殊作用,为深入了解草莓果实发育和成熟调控的分子机理提供思路。结果显示:(1)成功克隆得到FaSPS1基因(GenBank登录号AB267868.1);成功构建带有报告基因e-GFP的FaSPS1基因超表达载体和反义基因表达载体,通过瞬时转基因方法转化并经荧光和目的基因表达量检测的方法鉴定获得转FaSPS1基因草莓植株。(2)与空载对照和非转基因果实相比,FaSPS1基因过表达可促进草莓果实成熟,能够使草莓果实成熟期提前,且果实中蔗糖果糖含量升高;但反义表达后会抑制草莓果实成熟,果实中苹果酸含量升高。(3)基因超表达或者反义表达后,草莓果实成熟相关基因的表达量受到不同程度调控,其中糖代谢基因FaSPS2/3、FaSUT1,果实成软化基因FaEXP1、FaEXP3、FaXYL1以及激素代谢基因FaJAZ1、FaJAZ2、FaJAZ8、FaOPR3、FaPYL1、FaPYL8、FaPYL9、FaNCED1表达量变化最明显。研究推测,FaSPS1基因可能通过影响草莓果实中和成熟相关的糖代谢基因、果实软化基因以及激素代谢基因来调控草莓果实成熟。     

叶子花脱落酸生物合成关键酶基因NCED的克隆及调节开花功能初探

以叶子花品种‘大红宝巾’(Bougainvillea glabra‘Mrs Butt’)的2年生扦插苗为试验材料,克隆到了一个9-顺式-环氧类胡萝卜素双氧合酶(NCED)同源基因,并分析了内源脱落酸(ABA)含量及NCED活性等变化与该基因表达之间的内在联系,探讨ABA对促进叶子花开花的作用机理。结果表明:(1)外源50mg·L-1 ABA处理促进了叶子花开花,而与10μmol·L-1的去甲二氢愈创木酸(NDGA,ABA合成抑制剂)共处理可抑制这种效果。(2)外源ABA处理可诱导叶子花叶片中内源ABA含量和NCED含量与活性上升,这种诱导可被NDGA抑制。(3)克隆得到的NCED基因全长为2 380bp,其推定的编码蛋白包含618个氨基酸残基,与草莓中的FvNCED1同源性最高,命名为BgNCED1。(4)Real-time PCR结果显示,外源ABA处理显著诱导BgNCED1基因的表达,而10μmol·L-1的NDGA可显著抑制BgNCED1基因的诱导效果,这种表达模式与内源ABA含量及NCED活性等的变化趋势较为一致。研究认为,外源ABA可能通过诱导BgNCED1的表达,增强内源ABA的生物合成,进而促进叶子花从营养生长到生殖生长的转变,使其提前开花。     

外源蔗糖和ABA对草莓生物活性物质及抗氧化能力的影响

蔗糖和脱落酸是能有效促进草莓果实成熟的两种物质。本研究以"红颜"草莓为研究材料,分别用外源蔗糖、脱落酸和二者的混合液喷施浅绿期的草莓果实,拟探讨其在缩短草莓果实生长期的前提下,对草莓果实生长发育过程中主要生物活性物质含量和抗氧化能力的影响。结果表明,外施蔗糖、脱落酸及二者的混合液会显著加速草莓果实发育过程中花青素和类胡萝卜素的积累以及总酚、黄酮和抗氧化能力的下降,但不会影响成熟草莓果实的花青素、总酚含量和抗氧化能力。然而,蔗糖和混合处理以及蔗糖和ABA处理却能分别提高成熟草莓果实中的类胡萝卜素和抗坏血酸含量。综上所述,外施蔗糖、ABA及二者的混合液在有效缩短草莓果实的成熟期的前提下不会影响成熟草莓果实的主要生物活性物质含量和抗氧化能力。同时,对成熟草莓果实的类胡萝卜素和抗坏血酸含量的提高有积极作用。     

FaPYL9基因调控草莓果实成熟的分子机理

该研究以草莓品种‘红颜’(Fragaria ananassa‘Benihoppe’)果实为试材,从红颜草莓果实中克隆得到1个ABA受体基因FaPYL9,该基因含有1个555bp核苷酸的开放阅读框,编码184个氨基酸序列,含有1个氨基酸保守区域PYR_PYL_RCAR_like。FaPYL9基因在草莓果实发育7个时期的表达量分析表明,随着草莓果实的成熟,FaPYL9基因的表达量迅速升高,并且在果实全红时表达量达到最高;干扰草莓果实中的FaPYL9基因,会延迟草莓果实成熟期3~5d,同时会降低与草莓果实着色相关的FaCHS和FaUFGT基因的表达量,并且果实中的蔗糖含量以及花青素含量也随之降低,ABA含量和果实硬度增加。研究表明,FaPYL9基因在草莓果实成熟发育过程中起重要作用,能促进草莓果实成熟。     

茉莉酸类物质在草莓果实发育中的作用及其分子机理分析

该研究以草莓‘红颜’(Fragaria ananassa Duch.‘Benihoppe’)为试材,于草莓花后15d采用注射法开始注射茉莉酸甲酯(MeJA,浓度为400μmol/L),分析MeJA对草莓果实发育进程的影响及其相关基因的表达,以揭示MeJA在草莓果实发育和成熟调控中的作用及其分子机理。结果表明:(1)MeJA处理草莓果实后,果实变红成熟期比对照显著提前,平均提前4d;(2)随着草莓果实发育成熟,MeJA处理的茉莉酸(JA)合成基因FaOPDA1的表达量迅速升高;(3)FaOPDA1基因在草莓果实中的超表达能够促进草莓果实提前成熟3~5d,且FaOPDA1基因的超表达能够诱导与草莓果实成熟相关的一系列基因的表达量升高,从而促进草莓果实提前成熟。     

外源脱落酸对桃果实着色及相关基因表达的影响

以‘美香’桃为试验材料,于果实着色前用1 000、500、300mg/L的脱落酸(ABA)溶液处理果实,研究了ABA处理促进桃果皮着色的效果以及对果皮花色素苷合成相关基因表达的影响。结果表明:ABA处理显著提高了成熟果实可溶性固形物含量和果皮花色素苷含量;明显改善了果实着色,且以1 000mg/L效果最为明显。ABA处理显著促进了查尔酮合成酶基因(CHS)和二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)的前期转录水平,同时促进了类黄酮葡萄糖苷转移酶基因(UFGT)和花色素合成酶基因(LDOX)表达高峰的前移。据此推测ABA可能参与了桃果实花色素苷合成的调控,对花色素苷合成具有促进作用。     

植物ASR基因研究进展

ASR(abscisic acid,stress,ripening-induced)基因是近年来从植物中发现的一类受ABA、胁迫和成熟诱导表达的基因,具有保守的ABA/WDS结构域。ASR基因不仅参与植物对干旱、高盐、低温以及脱落酸的胁迫应答,而且参与植物生命活动的许多过程,如果实发育、成熟和糖代谢等。本文综述了近年来国内外ASR基因的研究进展,主要包括ASR基因和蛋白结构特点、ASR基因家族的进化、ASR基因的表达及可能具有的功能,为植物ASR基因研究提供参考。     

植物ASR基因研究进展

ASR（abscisic acid,stress,ripening-induced）基因是近年来从植物中发现的一类受ABA、胁迫和成熟诱导表达的基因,具有保守的ABA/WDS结构域。ASR基因不仅参与植物对干旱、高盐、低温以及脱落酸的胁迫应答,而且参与植物生命活动的许多过程,如果实发育、成熟和糖代谢等。本文综述了近年来国内外ASR基因的研究进展,主要包括ASR基因和蛋白结构特点、ASR基因家族的进化、ASR基因的表达及可能具有的功能,为植物ASR基因研究提供参考。     

外源脱落酸对富士苹果果实膨大后期光合产物向果实运输的影响

为了明确脱落酸(ABA)对苹果果实糖分积累的影响机理,本试验以5年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶为试材,采用¹³C同位素标记技术,研究在果实膨大后期用不同浓度(0、50、100和150 mg·L^-1)脱落酸溶液及氟啶酮(ABA生物合成抑制剂)处理果实对光合产物向果实运输及糖代谢的影响.结果表明: 随着ABA浓度的增加,糖代谢相关酶活性、蔗糖转运蛋白基因MdSUT1、MdSUT2.2和山梨醇转运蛋白基因MdSUT3相对表达量呈先升高后降低趋势,均以100 mg·L^-1ABA处理时最高.氟啶酮处理显著抑制了糖代谢酶活性和糖转运蛋白基因相对表达量.与其他处理相比,100 mg·L^-1ABA处理显著减少了叶片¹³C含量,增加了果实¹³C含量,提升了光合产物由叶片向果实的运输速率.表明外源ABA通过增强果实库强,促进更多的光合产物向果实运输,提高了成熟期果实可溶性糖含量.     

脱落酸和赤霉素对木枣果实成熟衰老和生理特性的影响

用不同浓度的外源激素脱落酸(abscisic acid,ABA)和赤霉素(gibberellic,GA3)分别处理木枣果实,研究外源ABA和GA3对木枣果实成熟衰老的影响。结果表明,枣果组织中,随着ABA处理浓度的增加,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量呈先升高后降低的趋势,而GA3处理则变化趋势相反;脯氨酸(Proline)含量随着ABA浓度的增加呈先缓慢升高后降低的趋势,而随GA3处理浓度增加呈直线下降趋势;维生素C(Vit C)含量随着ABA浓度的增加呈先急剧升高后快速降低的趋势,而GA3处理则呈相反趋势;过氧化氢酶(catalase,CAT)活性随着ABA浓度的增加呈先降低后升高的趋势,GA3处理则保持了较低水平状态。表明ABA与GA3作为信号分子对木枣果实成熟衰老的影响较为明显,其生理作用在多方面表现为相互制约或互为拮抗特征。     

番茄转录辅激活子基因LeMBF1在非生物胁迫中的抗性分析

为了研究番茄转录辅激活子基因LeMBF1在非生物胁迫中的作用,以LeMBF1超表达转基因番茄和野生型番茄组培苗为材料,对其进行高温、机械损伤、低温、H2O2、干旱和ABA等非生物胁迫处理.半定量RT-PCR分析表明,LeMBF1在根、幼叶、成熟叶片、花和果实的不同时期均有表达,但在幼叶中表达量最高,成熟叶片和果实中表达量较低.高温处理后,下游防卫反应基因HSP90、Apx2、Zat、PR1在超表达番茄植株中的表达量明显高于野生型番茄植株,并且LeMBF1超表达番茄植株存活率较高.机械损伤可以明显的诱导LeMBF1基因表达;H2O2、干旱、低温、和ABA处理后,对下游防卫基因的表达量有不同程度的影响.以上结果表明LeMBF1基因参与了多种植物非生物胁迫防御反应,并对提高番茄的抗性有一定的作用.     

脱落酸、胁迫、成熟诱导基因研究进展

近年来从植物中发现了越来越多的受脱落酸、胁迫、成熟诱导表达的基因,这些 ASR(Abscisic acid, Stress and Ripening inducible)基因参与植物对冷、渗透压、脱落酸处理的胁迫应答已被证实,该类基因也参与植物生命活动的许多方面如果实发育、成熟等．对 ASR 基因的克隆鉴定,以及该基因在胁迫应答和果实成熟方面的作用进行了综述．     

脱落酸对水稻种子萌发及相关基因表达的影响

植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)调控着植物发育过程中的许多重要事件。实验以水稻(嘉育948)种子为材料,通过3种不同的外源ABA处理方法,观察萌发过程中根和芽的生长变化。结果表明,外源ABA对水稻种子的萌发率没有明显的影响,而对种子萌发过程中根和芽的生长速率具有显著的抑制作用(1A3A和1N3A);外源ABA对种子萌发过程中的抑制作用可部分逆转和恢复(1A3N);种子在低浓度的ABA中浸泡1d后再萌发,对根的生长有轻微的促进(1A3N)。通过RT-PCR和Northern杂交分析了水稻促有丝分裂原蛋白激酶5(OsMAPK5)、水稻酪蛋白激酶I1(OsCKI1)和β-葡糖苷酶2(BGLU2)3个基因在水稻种子萌发过程中(1A3A)转录水平上的表达差异,发现ABA抑制了这3个基因的表达,同时也影响了它们在根和芽中的表达模式。     

ABA、BA及DPI对高表达玉米C4pepc基因的水稻光合特性及叶绿素荧光特性的影响

为阐明水稻高表达玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(C4phosphoenolpyruvate carboxylase,C4pepc)出现高光效的分子机理,以盆栽转C4pepc水稻(PC)及野生型Kitaake(WT)为材料,花后7d茎吸入脱落酸(abscisic acid,ABA)、正丁醇(n-butanol,BA)及氯化二亚苯基碘(diphenyleneiodonium,DPI),考察其对叶片光合特性及酶活性等影响。结果表明:(1)与ABA处理不同,DPI和BA处理下PC的Pn均呈现先增加后下降的趋势,BA处理0.5h时Pn明显增加,原因主要是由于气孔导度的增加;(2)ABA、BA和DPI对Fv/Fm的影响不明显,与WT相比,PC的qP下降少;(3)BA处理后PC的PEPC活性降低了26%,而DPI处理则增加了48%。各处理并未对PEPC蛋白和基因的表达有影响。     

草莓FaWRKY70克隆与表达模式分析

【目的】深入解析WRKY70同源基因在草莓响应胁迫过程中的作用,为草莓分子育种提供新的基因资源。【方法】采用同源克隆法从草莓果实及叶片中克隆得到草莓WRKY70基因,利用生物信息学分析方法分析该基因理化性质、蛋白质结构、进化关系等,并结合qRT-PCR数据分析其表达模式。【结果】FaWRKY70基因全长为1 020 bp,编码339个氨基酸;比对得到的同源基因中,FaWRKY70与苹果、牡丹等同科物种氨基酸序列相似度较高,且同源基因大多与植物对生物和非生物胁迫的响应相关,暗示FaWRKY70可能参与草莓抵御胁迫的过程;FaWRKY70在草莓的花、果实、叶片、根、茎中均有表达,在花中表达量最高,果实中最低;在水杨酸处理后,FaWRKY70基因能够快速响应,表达量在3 h后达最高,随后逐渐降低。使用茉莉酸甲酯处理时FaWRKY70基因受诱导响应程度较小,整体呈现下调趋势。【结论】FaWRKY70能通过不同响应方式参与草莓生命活动及激素信号转导过程。     

百子莲脱水素基因ApY2SK2逆境应答模式及启动子调控功能研究

在百子莲胚性细胞中筛选到对超低温保存复合逆境具有积极响应的保护类蛋白脱水素(ApY_2SK_2),为探明ApY_2SK_2基因在复合逆境中的应答模式,该研究采用染色体步移技术克隆并分析了ApY_2SK_2编码基因上游1 200 bp的启动子序列。结果表明:(1)序列分析显示,该启动子含有多个与逆境和激素诱导相关的顺式调控元件;实时荧光定量PCR结果表明,ApY_2SK_2基因的表达具有组织特异性,在百子莲的叶和果中表达量较高,且在多种胁迫处理与ABA激素诱导下,其表达量显著升高。(2)成功构建了5个ApY_2SK_2启动子不同缺失片段驱动GUS基因的融合表达载体,经农杆菌转化、抗性筛选和PCR检测鉴定,获得T_3代纯和转基因拟南芥株系。(3) GUS组织化学染色结果显示,GUS基因在拟南芥幼苗全株、成年苗的叶、花和成熟果实中表达活性较强,但在未成熟果实中无明显表达;烟草瞬时表达结果显示,与对照组相比,在脱水胁迫和ABA处理下的ApY_2SK_2启动子不同缺失片段驱动GUS基因表达具有显著差异。(4)转基因拟南芥GUS活性测定结果显示,ApY_2SK_2启动子MBS元件和ABRE元件可响应干旱与渗透胁迫信号;ApY_2SK_2启动子LTR元件参与低温响应;ApY_2SK_2启动子-1 199～-262 bp区域包含多个串联的ABRE顺式调控元件(-373～-211 bp)对响应ABA信号具有主要调控作用。该研究结果揭示了ApY_2SK_2启动子的组织特异性,且启动子上的关键顺式调控元件对不同的胁迫和激素信号响应具有决定性调控作用。     

植物激素脱落酸受体的研究进展

脱落酸(abscisic acid, ABA)广泛参与植物生长发育的调控和对多种环境胁迫的适应性反应。有关ABA受体的研究已经在检测受体位置、纯化ABA特异性的结合蛋白和克隆ABA受体基因方面做出了许多重要的工作。最近相继发现一种RNA结合蛋白FCA和一种编码Mg离子螯合酶（Mg-chelatase）H亚基的CHLH作为两种不同的ABA受体分别调控植物的开花时间和介导种子萌发、幼苗生长及叶片的气孔运动。本文从实验策略的角度重点分析总结了研究脱落酸受体相对有效的途径与方法, 同时就有关的研究结果给予了评论和展望。     

FaMYB73调控草莓果实苹果酸合成的研究

苹果酸是草莓果实主要的有机酸之一,其含量的高低显著影响草莓果实的风味。该研究以‘红颜’草莓为试材,采用反转录(RT PCR)的方法克隆得到一个新的MYB转录因子——FaMYB73。该基因包含有756 bp的开放阅读框,编码252个氨基酸,预测其蛋白质分子量为27.6 kD,等电点为6.8。功能域分析表明,FaMYB73蛋白含有保守的R2R3结构域;亚细胞定位于细胞核中。实时荧光定量(qRT PCR)分析表明,FaMYB73基因在草莓各个组织均有表达,且在花和叶中的表达相对较高;在果实的白果期FaMYB73基因的表达量最高,且随着果实成熟,FaMYB73基因的表达下调,说明该基因的表达具有组织和时期特异性。高效液相色谱法(HPLC)检测结果发现,苹果酸含量在草莓果实发育期呈先上升后下降的趋势,且与FaMYB73基因的表达量呈正相关。草莓瞬时注射结果显示,FaMYB73过表达显著促进了苹果酸的积累,沉默则显著降低了苹果酸的含量。同时,获得了2个转FaMYB73基因烟草稳定表达株系,FaMYB73过量表达显著提高了烟草叶片中苹果酸的含量。研究表明,FaMYB73参与调控草莓果实中苹果酸的合成,为进一步研究其调控机制提供了理论依据。     

枸杞脱落酸生物合成关键酶基因NCED的克隆及表达分析

脱落酸(abscisic acid,ABA)对植物的生长发育具有独特的调控功能,并在植物适应逆境环境中发挥重要作用。9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是高等植物中ABA生物合成途径的一个关键酶。根据GenBank中的植物NCED基因的同源序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE技术从枸杞叶片中克隆到1个编码NCED的基因,命名为LbNCED。其cDNA全长为2316 bp,含有1个1824 bp的开放阅读框,编码1个含607氨基酸残基,分子量为67.38 kDa、等电点(pI)为6.43的假定蛋白,其氨基酸序列与番茄(Lycopersicon esculentum)和马铃薯(Solanum tuberosum)的同源性达90%,在N-末端具有1个含15个氨基酸的叶绿体转运肽。Southern杂交结果表明,该基因在枸杞基因组中以低拷贝形式存在。盐处理和脱水处理的枸杞叶片中LbNCED基因的表达与内源ABA的积累同步变化。     

SlCBL1基因调控番茄果实成熟发育的分子机理

以番茄(Solanum lycopersicum L.)品种‘Micro Tom’为试材,从其果实中克隆得到番茄类钙调磷酸酶B基因(Tomato Calcineurin B-Like gene,SlCBL1),构建其带有报告基因的e-GFP植物表达载体,分析番茄果实中SlCBL1基因超表达与成熟发育进程的相互关系。结果显示:(1)与对照非转基因植株以及转空载植株相比,转SlCBL1基因番茄中SlCBL1基因过量表达,而且能够使番茄果实成熟期提前3~5d,表明SlCBL1基因可促进番茄果实成熟。(2)番茄果实成熟相关基因的表达量也受到不同程度调控,其中番茄成熟过程中的色素合成基因、乙烯路径基因以及果实成熟相关转录因子都受到强烈的调控,与对照相比表达量分别上调5~10倍。研究表明,SlCBL1基因能够促进番茄果实成熟,而且通过影响色素合成基因以及果实成熟相关转录因子来调控番茄果实成熟。