甘蓝型油菜扩展蛋白家族的全基因组鉴定及其对缺硼胁迫响应的差异分析（英文）

以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)硼高效品种‘青油10号’和硼低效品种‘Westar 10’为研究对象,采用生物信息学分析、转录组测序和实时荧光定量PCR技术,鉴定其基因组中扩展蛋白的家族成员,并对该基因家族响应缺硼胁迫的表达差异进行分析。结果显示,甘蓝型油菜基因组中包含109个扩展蛋白,可分为4个亚家族,包括:79个扩展蛋白A(Bna EXPAs)、21个扩展蛋白B(Bna EXPBs)、5个类扩展蛋白A(Bna EXLAs)和4个类扩展蛋白B(Bna EXLBs)。同一亚家族中的扩展蛋白具有相对保守的基因结构和蛋白质基序组成。这些扩展蛋白基因分布在19条染色体上,其中10个位于硼高效QTL区间内。转录组测序分析结果表明,缺硼胁迫时‘青油10号’的根、幼叶和老叶中分别有40、18和30个扩展蛋白基因显著上调或下调表达;而‘Westar10’中分别有27、24和41个扩展蛋白基因显著上调或下调表达。其中‘青油10号’根中的Bna C04.EXPA6a,幼叶中的Bna A09.EXPA5以及老叶中的Bna A09.EXPA16、Bna C04.EXPA3、Bna Cnn.EXPA5b和Bna A03.EXPA8基因的表达水平均显著高于‘Westar10’。研究结果说明甘蓝型油菜基因组中扩展蛋白基因家族数量庞大,其中高、低效品种间和不同硼水平中差异表达的扩展蛋白可能在甘蓝型油菜低硼适应性中发挥重要作用。     

甘蓝型油菜MAP70基因家族全基因组鉴定与表达分析

采用生物信息学方法,从甘蓝型油菜（Brassica napus L.）基因组数据库中筛选鉴定MAP70s基因家族成员,对鉴定得到的BnaMAP70s基因家族成员的序列特征进行生物信息学分析,同时利用qRT-PCR方法分析该基因家族成员在不耐渍和强耐渍甘蓝型油菜品种幼苗中的基因表达水平。结果显示,本研究共鉴定得到19个BnaMAP70基因家族成员,分布在11条染色体上,可分为5个亚家族。BnaMAP70s启动子的上游存在厌氧胁迫、响应植物激素等相关元件,表明BnaMAP70s可能参与植株生长发育和渍水胁迫调控;转录水平存在品种特异性、植株部位特异性、时间特异性。q RT-PCR分析结果表明,BnaMAP70-1和BnaMAP70-4在渍水胁迫下出现表达差异,说明这两个基因受渍水胁迫的调控。     

不同甘蓝型油菜品种之间硼效率差异与柱层析性糖的关系（简报）

利用DEAE柱层析法研究不同硼效率甘蓝型油菜品种中柱层析性糖与硼效率关系的结果表明,硼高效品种含有较高的柱层析性糖,F1代中柱层析性糖则居于硼高效品种和硼低效品种之间。柱层析性糖和硼形态存在着密切关系,特别是半束缚态硼,影响着硼形态的转变,从而影响硼效率。     

甘蓝型油菜DH缺瓣变异株的无性繁殖及缺瓣特性

经游离小孢子培养并加倍获得的甘蓝型油菜 95Z192的DH植株群体中的 1株缺瓣变异株 ,于盛花期取其幼嫩花序轴进行无性繁殖后 ,得到 10个株系的 12 2个植株。移栽于大田 ,于初花期逐株统计主花序上每朵花缺瓣的结果显示 ,此种变异株的缺瓣性状可稳定遗传 ,但单株之间缺瓣比率有明显差异     

甘蓝型油菜抗虫转基因植株及其抗性分析

通过油菜子叶外植体－农杆菌共培养法将苏云金杆菌杀虫蛋白基因导入甘蓝型油菜,获得抗虫的转基因植株。带有１￣２ｍｍ子叶柄的油菜子叶经农杆菌感染后,共培养２￣３天,然后转移到附加１５ｍｇ／Ｌ卡那霉素的ＭＳ选择培养基上筛选转化愈伤组织及不定芽。卡那霉素抗性苗相继在含２０￣５０ｍｇ／Ｌ卡那霉素的选择培养基上继代培养,再转移到含２５ｍｇ／Ｌ卡那霉素的生根培养基上诱导生根。以苏云金杆菌杀虫蛋白基因为探针,进行１     

甘蓝型油菜苗期生长阶段对NaCl胁迫的生理响应

以甘蓝型油菜自交系2205(强耐盐型)、487(中耐盐型)和1423(敏盐型)为材料,采用土培+水培方法于五叶期研究了0(无盐胁迫,CK)、60 mmol·L-1(低盐)、120 mmol·L-1(中低盐)、180 mmol·L-1(中盐)、240mmol·L-1(高盐)NaCl胁迫后的叶片MDA、可溶性糖、甜菜碱和叶绿素含量的变化特征,为油菜耐盐性评价提供理论依据。结果显示:(1)叶片MDA含量在低盐和中低盐胁迫下降低且显著低于CK,在中盐和高盐胁迫下显著升高,并以品系2205含量最低且升幅最小,品系1423最高且升幅最大。(2)叶片可溶性糖含量在低盐和中低盐胁迫下减少(但2205在中低盐胁迫下显著高于CK),在中盐和高盐胁迫下升高且显著高于CK,并以品系2205含量最高增幅最大且显著高于品系487和1423,品系1423含量最低且增幅最小。(3)叶片甜菜碱含量随NaCl浓度升高增加,品系2205和487在中低以上盐浓度胁迫下显著升高,品系1423仅在高盐胁迫下显著升高,并以品系2205含量最高且增幅最大,1423含量最低且增幅最小。(4)叶片叶绿素含量在低盐和中低盐胁迫下显著增加,且以2205叶片叶绿素含量最高且增幅最大,但在中盐和高盐胁迫下显著减少,并以品系1423含量最低且降幅最高。研究表明,120mmol·L-1以下NaCl胁迫对油菜苗期生长可能有促进作用,180mmol·L-1以上NaCl胁迫则有明显抑制作用,且NaCl浓度越高油菜受伤害越重;油菜苗期生长阶段,NaCl胁迫浓度在120~180mmol·L-1时各生理指标发生显著变化,可能是鉴定耐盐性强弱的适宜浓度;综合分析认为,品系2205具有强的耐盐性,品系1423耐盐性最差,这与之前萌芽期和幼苗期鉴定结果一致。     

甘蓝型油菜MADS-box基因家族的鉴定与系统进化分析

MADS-box基因家族参与调控开花时间、花器官分化、根系生长、分生组织分化、子房和配子发育、果实膨大及衰老等植物生长发育的重要过程。基于甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组测序数据,利用生物信息学方法对甘蓝型油菜MADS-box基因家族进行鉴定和注释及基因结构与系统进化分析。结果显示,在甘蓝型油菜中鉴定出307个MADS-box基因家族成员,根据进化关系可将其分为两大类型,I型(M-type)包含α、β、γ三个亚家族,II型(MIKC-type)包括MIKCC和MIKC*两个亚家族,MIKCC可进一步分为13个小类;甘蓝型油菜A基因组染色体上分布的MADS-box基因多于C基因组。在基因结构上,MIKC-type亚家族基因序列普遍比M-type长且含有较多的外显子;M-type亚家族蛋白序列中的motif数量为2–5个,MIKC-type亚家族蛋白序列中平均含有7个motif。拟南芥(Arabidopsis thaliana)与甘蓝型油菜MADS-box基因共线性分析结果显示,全基因组复制事件对MADS-box基因家族尤其是MIKC亚家族的扩张起重要作用;MIKC亚家族基因在进化过程中受到的选择压力约为M-type的2倍,这表明MIKC-type亚家族在进化过程中被选择性保留。     

人工合成甘蓝型油菜早期世代及其亲本对盐胁迫的生理响应

以白菜‘矮抗青’(基因组AA)和‘中花芥蓝’(基因组CC)及其人工合成异源四倍体甘蓝型油菜(AACC)的早期世代(F1~F4)为实验材料,采用水培方法分别比较它们在100、200mmol/L NaCl处理下的生理指标差异。结果表明:(1)在盐胁迫条件下,‘中花芥蓝’植株的生物量、脯氨酸和叶绿素含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性均最低,而相对电导率、MDA含量则最高。在100mmol/L NaCl处理下,F2代植株的生物量、叶绿素含量、SOD活性最大,MDA含量最低;在200mmol/L NaCl处理下,F4代的生物量、叶绿素含量、POD活性最大,MDA含量最低。研究发现,亲本‘矮抗青’的耐盐特性高于亲本‘中花芥蓝’,它们的杂种后代(异源四倍体)遗传了AA基因组的耐盐特性,从而比二倍体亲本具有更强的抵御盐胁迫的能力。     

甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析

ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。K_a/K_s值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。     

甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析

ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。K_a/K_s值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。     

模拟氮沉降对青藏高原地区油菜幼苗期生长和生理特性的影响

以甘蓝型油菜(青杂303)为研究材料,通过研究分析油菜幼苗期的生长和生理特性,旨在探讨油菜幼苗对青藏高原地区未来大气氮沉降的响应机制。实验以NH4NO3氮肥模拟大气氮沉降的NH4+、NO3-输入并分别喷施0、2.5、5.0 g/m2.a模拟青藏高原地区大气氮沉降增加的0倍、2倍、4倍背景。结果表明:施氮处理对油菜幼苗生长具有促进作用,油菜幼苗的地上部分干重、叶面积和株高等形态指标都发生了显著变化;随着施氮量增加油菜幼苗叶片的抗氧化酶活性增强,氮肥输入量为5.0 g/m2.a的处理组中,其幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性与对照的相比均具有极显著差异。因此,反映出青藏高原地区生态系统中植物生长受到有效氮的限制,在外界有效氮输入下,对植物生长发育具有促进作用。     

The importance of sampling immature leaves for the diagnosis of boron deficiency in oilseed rape (Brassica napus cv. Eureka)

Plant analysis can diagnose boron (B) deficiency when the standards used have been properly developed by establishing that a close relationship exists between B concentration in a plant part and its physiological function. The purpose of the present study was to demonstrate the importance of choosing the growing immature leaves for B deficiency diagnosis and for establishing critical B concentrations for the diagnosis of B deficiency in oilseed rape (Brassica napus). In Experiment 1, the plants were subject to seven levels of B supply using programmed nutrient addition, for the estimation of critical B concentrations in plant parts for shoot growth. In Experiment 2, the plants were treated with two levels of B supply in solution: 10 (+B) and 0 (-B) M B, for the estimation of functional B requirements for leaf elongation. The results showed that critical B concentrations varied amongst the plant parts sampled and decreased with leaf age. As B taken up by roots is largely phloem-immobile, B concentrations in mature leaves are physiologically irrelevant to plant B status at the time of sampling, giving rise to a significant over- or underestimation of the B requirement for plant growth. By contrast, a growing, immature leaf, in this case the youngest open leaf (YOL), was the most reliable plant part for B deficiency diagnosis. Critical B concentrations developed from both methods were comparable-i.e. 10–14 mg B kg^–1 dry matter in the YOL at vegetative growth stages up to stem elongation.     

Differential response of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars to low boron supply

Three experiments were carried out on an alluvial sandy loam (Udifluvent) at Tonglu, Zhejiang Province, P.R. China from 1992 to 1995, to determine the genotypic range in boron (B) efficiency of 16 oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars, to identify the B-efficient cultivars and to identify specific responses which can be utilised for selection in a breeding program. The 16 cultivars which included high-quality and conventional types differed significantly in survival, plant height, leaf area, shoot dry weight and seed yield; however, the ranking of the cultivars for their seed yield or other plant traits differed with B treatment. With severe B deficiency (CaCl2 extractable B < 0.26 mg/kg) and no boron applied, none of the cultivars exhibited significant B efficiency, with seed yield <300 kg/ha. With moderate B deficiency (CaCl2 extractable B 0.34 mg/kg or 0.17 kg B/ha applied), seed yield varied significantly among the cultivars from 397 to 1889 kg/ha in year 1 and from 616 to 1260 kg/ha in year 3. Zhongyou 821 and 92-13 were the most B-efficient and Wanyou 324, Huashuang 2 and Su 2051 were the most B-inefficient cultivars under moderate B deficiency. Significant differences were found among the cultivars in leaf B concentration; however, there was no close relationship between leaf B concentration and seed yield responses to B of oilseed cultivars. Of all the growth parameters measured, leaf area was the early indicator best correlated with subsequent seed yield and may be useful for evaluating the response of cultivars to low B supply. Contrary to current opinion, it was also found that high-quality oilseed rape cultivars were not all sensitive to low B supply nor were all conventional cultivars B-efficient.     

红火蚁Serpin家族基因鉴定及其在绿僵菌侵染下的表达模式分析

丝氨酸蛋白酶抑制剂（Serine protease inhibitor, Serpin）在昆虫Toll通路和PPO级联反应的防御机制中起着至关重要的作用。本研究利用现代生物信息学工具预测和分析了红火蚁Solenopsis invicta中Serpin家族的结构和功能多样性。染色体定位表明,红火蚁基因组中7个Serpin基因家族成员不均匀的分布在4条染色体上。结构域分析表明,SiSerpin蛋白具有Serpin基因的保守结构,即典型的反应中心环（Reactive central loop, RCL）结构与Serpin结构域,不同成员蛋白拥有多样化的基序。系统进化分析表明,红火蚁Serpin蛋白与其他的昆虫Serpin蛋白有较高亲缘关系,SiSerpin7与烟草天蛾Manduca sexta的Serpin3a亲缘关系最近,SiSerpin12与黄粉虫Tenebrio molitor Serpin55亲缘关系最近,SiSerpin13与烟草天蛾Serpin6亲缘关系最近,SiSerpin4与家蚕Serpin27亲缘关系最近。为了进一步明确红火蚁Serpin家族在绿僵菌Metarhizium侵染后的表达模式,用绿僵菌侵染不同体型的工蚁,荧光定量PCR（RT-qPCR）分析表明,红火蚁Serpin基因家族成员能在早期响应绿僵菌的侵染;除SiSerpin7基因外,大型和小型两种工蚁的表达模式存在较大的差异。结果表明红火蚁Serpin家族作为免疫调控蛋白,能够响应绿僵菌的侵染,且在红火蚁不同体型工蚁之间存在着不同的免疫调控模式。这些发现不仅为Serpins的功能分析提供了理论基础,而且有可能有助于绿僵菌作为一种有效的生防剂的开发。     

葡萄座腔菌Mcm基因家族全基因组鉴定及其对硫化物的响应特性

由葡萄座腔菌Botryosphaeria dothidea引起的轮纹病是严重威胁我国苹果产业健康持续发展的重要病害之一.前期研究表明,韭菜及其主要成分硫化物能显著致死病原菌并能高效防控该病的发生.为了明确微小染色体维持蛋白(Mcm)基因家族在葡萄座腔菌中的基本功能,在全基因组水平对葡萄座腔菌Mcm基因家族进行了鉴定,并...     

一个与甘蓝型油菜无花瓣性状基因连锁的RAPD标记

以无花瓣和有花瓣姊妹系油菜为材料,结合近等基因系法和集群分离法这两种分子标记策略．对184个RAPD随机引物进行筛选,得到了与控制花瓣性状基因紧密连锁的分子S352-580,并通过无花瓣品系和有花瓣品种对所得标记进行了验证。