芥菜型油菜芥酸和廿碳烯酸的遗传

本试验研究了芥菜型油菜种子油中芥酸和廿碳烯酸含量的遗传。结果表明,芥菜型油菜芥酸含量 和廿碳烯酸含量的遗传行为与甘蓝型油菜十分相似。二者均受种子的胚基因型控制,与母体植株的基 因型无关。芥酸含盘受两对显性效应很小的加性基因控制,廿碳烯酸受两对具有重叠作用的显性基因 控制。低芥酸总是与低廿碳烯酸相联系。世代均值分析表明,芥酸符合加性显性模型,以加性效应为 主。廿碳烯酸不符合加显模型,但符合二基因互作模型,基因效应以显性作用为主。     

芥菜型油菜黄籽基因分子标记的开发

该研究在前期对‘吴旗黄芥’黄籽性状遗传图谱研究的基础上,利用白菜及拟南芥基因组信息,在芸薹属白菜A基因组BAC克隆KBrH105I15上设计了5对SCAR引物,在拟南芥第3染色体黄籽基因的同源区域At3g14120与At3g29615附近设计了6对IP引物,11对引物分别扩增F2群体(‘吴旗黄芥’ב武功褐芥’)的1 212个单株,开发与‘吴旗黄芥’黄籽基因更近的分子标记。结果表明:来自于白菜A基因组BAC克隆KBrH105I15上的Y12(Y12为共显性标记),以及来自于拟南芥第3染色体同源区域At3g24180的IP-6表现与‘吴旗黄芥’黄籽基因紧密连锁,其遗传距离分别为0.2和0.1cM,较之前最近的标记距离分别缩短0.3和0.2cM。这2个标记的开发对开展‘吴旗黄芥’黄籽基因的克隆奠定了基础。     

油菜离体培养与芥酸微量测定相结合的育种新技术 Ⅱ.芥菜型油菜花粉胚状体芥酸含量的变化

本文首次报道了芥菜型油菜(Brassica juncea)花粉胚状体群体规模的芥酸变化的研究结果,并与种子的芥酸变化进行了对比研究。在单个测定的91个花粉胚状体中发现,单个花粉胚状体之间芥酸含量的变化很大,约在30—52％之间;在单粒测定的68粒同一品种的种子中,芥酸含量的变化也不小,其变化范围为28—56％。测定由花粉胚状体衍生的次级胚状体及其经加倍后获得的纯合二倍体种子芥酸含量的变化,结果表明这种变化的主要原因是由基因型的差异所引起的。     

陕北黄芥芥酸含量的主基因+多基因遗传分析

以吴旗黄芥×长安芥菜组合的6个世代P1、P2、F1、B1、B2和F2群体为材料,利用植物数量性状主基因+多基因模型的多世代联合分析方法研究了该组合芥酸含量的遗传特征.结果表明:吴旗黄芥×长安芥菜组合芥酸含量受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因(E模型)控制.主基因效应中,加性效应大于显性效应,第一对主基因加性效应(da)和显性效应(ha)分别为-4.718 0和4.419 5;第二对主基因的加性效应(db)和显性效应(hb)分别-4.005 8和2.023 7;2对主基因对芥酸含量的贡献差异较大,第二对主基因加性和显性效应之和占第一对主基因加性和显性效应之和的65.98%;2对主基因间存在一定的互作效应(绝对值在0.338 7～3.694 1),其中第一对主基因显性×第二对主基因加性效应(jba)较大,为3.694 1.B1、B2和F2群体芥酸含量主基因遗传率分别为68.83%、44.76%和87.99%;多基因遗传率分别为20.29%、41.21%和0,F2代表现出较高的遗传力,可在早期世代对芥酸含量进行选择.     

芥菜型油菜WRKY71转录因子基因家族的鉴定及表达分析

WRKY转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及逆境胁迫中起重要作用。该研究在芥菜型油菜基因组概览测序的基础上,采用RT PCR技术克隆了4个芥菜型油菜WRKY71s基因,分别命名为BjuWRKY71 1 4。生物信息学分析表明,BjuWRKY71 1 4基因开放阅读框（ORF）分别为822、840、834和855 bp,分别编码273、279、277和284个氨基酸,预测分子量和等电点分别为30.80、27.11、31.58、32.18 kD和7.75、9.08、8.35、7.76。系统进化树分析表明,BjuWRKY71 1 4与白菜WRKY71转录因子相似性最高。亚细胞定位预测分析结果显示,BjuWRKY71s蛋白均定位于细胞核。这4个基因分别定位到芥菜型油菜的A09、B04、A07和scaffold144上。qRT PCR结果表明,4个BjuWRKY71s基因在高盐、脱落酸和低温胁迫下都有响应。在盐胁迫下, BjuWRKY71 3的表达量呈持续上升趋势,而其他3个基因在6 h时表达量达到最大,然后降低;在ABA处理下,BjuWRKY71s基因于6 h时表达量最大,随后逐步降低;低温处理后,BjuWRKY71s基因受低温诱导都显著上调表达。BjuWRKY71 4在该研究的3个胁迫条件下响应最为敏感。研究结果为进一步探讨该基因家族对芥菜型油菜逆境调控机制奠定了基础。     

芥菜型油菜抗虫转基因植株及其后代株系的研究*

带有1～2mm子叶柄的芥菜型油菜子叶经农杆菌感染后,培养在附加10～20mg/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30～50mg/L卡那霉素的选择培养基上继代培养,再转移到含20mg/L卡那霉素的生根培养基上诱导生根。以苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因为探针,进行Southern blot分子杂交,得到阳性结果。PCR分析也证明外源基因整合到油菜基因组并稳定传递到后代。转基因植株的抗虫性和卡那霉素抗性在自交后代中得到保持,筛选得到纯合的转基因植株后代株系。     

芥菜型油菜抗虫转基因植株及其后代株系的研究

带有１ ～２ ｍ ｍ 子叶柄的芥菜型油菜子叶经农杆菌感染后,培养在附加１０ ～２０ ｍｇ／ Ｌ卡那霉素的 Ｍ Ｓ 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３０ ～５０ ｍ ｇ／ Ｌ 卡那霉素的选择培养基上继代培养,再转移到含２０ ｍｇ／ Ｌ 卡那霉素的生根培养基上诱导生根。以苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因为探针,进行 Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ 分子杂交,得到阳性结果。 Ｐ Ｃ Ｒ 分析也证明外源基因整合到油菜基因组并稳定传递到后代。转基因植株的抗虫性和卡那霉素抗性在自交后代中得到保持,筛选得到纯合的转基因植株后代株系     

基因Ⅰ、Ⅳ型戊型肝炎病毒高灵敏度通用引物的设计和初步应用

设计针对国内流行的戊型肝炎病毒(HEV)基因Ⅰ、Ⅳ型,在这两型序列的保守区域设计了一套RT-PCR引物——E引物,并将E引物与目前较常用的3对通用引物(Meng、ConORF1和ConORF2引物)比较了检测基因Ⅰ、Ⅳ型HEV的灵敏度。对基因Ⅰ型HEV,E引物能检出的稀释度为105,参考引物能检出的稀释度为10^2～10^4;对基因Ⅳ型HEV,E引物能检出的稀释度为10^2,参考引物能检出的稀释度为10^1～10^2。在17份HEV-IgM阳性血清中,E引物检出5份,检出率为29．4％;参考引物只能检出1份或2份,检出率最高为11．8％。E引物在33份HEV-IgM阳性的隐性感染血清中检出6份,阳性率18．2％;在79份HEV-IgM阳性的临床肝炎血清中检出36份,阳性率45．6％。以上结果初步表明,对于在国内流行的基因Ⅰ、Ⅳ型HEV,E引物的检测灵敏度要高于目前常用的通用引物。     

甘蓝型油菜BnCYP79B1基因的克隆与表达

硫苷是十字花科植物的一种次生代谢产物,其合成途径受细胞色素P450的CYP79家族蛋白的调控,该实验采用同源克隆技术在甘蓝型油菜中克隆到了CYP79B1基因,命名为BnCYP79B1(GenBank登录号为JX535391.1)。BnCYP79B1基因cDNA全长1 625bp,编码一个含有541个氨基酸、理论等电点为8.88。序列对比结果显示,BnCYP79B1与花椰菜CYP79B1在DNA序列上的相似性为98.83%,推测蛋白氨基酸序列的相似性为99.26%。通过不同时期不同部位BnCYP79B1基因表达量的分析,发现BnCYP79B1基因在高秆高硫苷品系的根中表达量较高,而对矮秆高硫苷品系则是叶中表达量较高。在BnCYP79B1表达总量上,高秆品系较矮秆品系高,高硫苷品系较低硫苷品系高。     

甘蓝型油菜BnFLA基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从甘蓝型油菜中获得了1个类成束阿拉伯半乳聚糖蛋白基因(FLA),命名为BnFLA。BnFLA基因开放阅读框长为1 200bp,编码399个氨基酸,分子量为42 885.9Da,等电点为6.37。预测的BnFLA蛋白包含N-端信号肽、2个AGP-like结构域、2个fasciclin-like结构域和C-端GPI-anchor序列。系统进化分析表明BnFLA氨基酸序列与BrFLA17和AtFLA2进化关系较近,一致性分别为98%和87%。qRT-PCR分析表明,BnFLA基因在油菜各组织均有表达,并以下胚轴中表达量最高,其次为子叶,茎秆中表达最少;BnFLA基因的表达受到GA3、BR、IAA、ABA和NaCl的诱导,但受6-BA、蔗糖、低温和PEG抑制。研究认为,油菜中BnFLA基因可能参与激素信号转导途径和非生物胁迫应答。     

芥菜WOX基因家族的全基因组鉴定与分析

WUSCHEL相关-同源盒(WUSCHEL related-homeobox, WOX)基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程中发挥重要作用。本研究利用芥菜(Brassica juncea)基因组数据,通过HUMMER、Smart等软件进行检索筛选,共鉴定出51个WOX基因家族成员。利用Expasy在线软件对这些家族成员的蛋白质分子量、氨基酸序列长度、等电点等进行分析,并利用生物信息学软件对芥菜WOX基因家族进化关系、保守区域、基因结构等进行系统性分析,将芥菜WOX基因家族分为古老支、中间支和WUS支/现代支3个亚家族。结构分析表明,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性,而不同亚家族之间呈现一定的多样性。51个WOX基因不均匀分布于芥菜18条染色体上,这些基因的启动子大多含有响应光、激素和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)分析发现,芥菜WOX基因的表达具有时空特异性,其中B...     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

Hairpin-RNA mediated silencing of endogenous FAD2 gene combined with heterologous expression of Crambe abyssinica FAE gene causes an increase in the level of erucic acid in transgenic Brassica carinata seeds

The 3′-UTR of the FAD2 gene from Brassica carinata was cloned by PCR and used to prepare an intron-spliced hairpin RNA (ihpRNA) construct. Compared to that of the wild type (WT) background, this construct, when expressed in B. carinata, resulted in a high degree of FAD2 gene silencing accompanied by strong increases of up to 16 and 10% in oleic acid and erucic acid proportions, respectively. The increase in 18:1 was accompanied by a concomitant proportional reduction in 18:2. A second construct containing ihpRNA targeted to the endogenous FAD2 gene in addition to the heterologous Crambe abyssinica FAE gene under the control of seed specific napin promoter, was used to transform B. carinata. This approach resulted in an even greater increase in erucic acid proportions, by up to 16% in T₁ segregating seeds as compared to that of the WT control. To our knowledge, this is currently the highest accumulation of erucic acid achieved in B. carinata seeds using transgenic approaches, making it an increasingly-attractive alternative to high erucic B. napus cultivars as an industrial oil crop. Database: The nucleotide sequence reported in this paper has been submitted to the EMBL/GenBank under accession number DQ250814.     

春性甘蓝型油菜BnFY34基因的克隆及序列分析

春性甘蓝型油菜杂交种由于发育期较长,极大地限制了该油菜在高寒地区的推广。为了从春性特早熟甘蓝型油菜中筛选出苗期和蕾期差异表达的基因,该研究以春性特早熟甘蓝型油菜为材料,利用cDNA-AFLP技术筛选出1个春性特早熟甘蓝型油菜苗期特异表达的基因片段,并采用RACE技术成功分离克隆了该基因,命名为BnFY34。通过对该基因的测序和生物信息学分析,发现该基因序列大小为455 bp,包含完整的开放阅读框(ORF),编码一个由71个氨基酸残基组成的蛋白,推测的蛋白质分子量为8.04 kD,理论等电点为10.25,其三级结构中含有3个α螺旋,不含β折叠。同时,将BnFY34基因与甘蓝型油菜基因组序列进行比对,结果显示BnFY34基因位于C4染色体上,由3个外显子和2个内含子组成。另外,通过对该基因与其他植物同源基因的亲缘关系进行了分析,结果表明BnFY34基因与芸薹属植物属于同一亚族,并且与甘蓝型油菜中已报到的未诠释基因XM_013837282.1的相似度达100%,其功能有待进一步研究。该研究结果对春油菜产量和品质的早熟转基因育种具有重要意义。     

铯对印度芥菜幼苗生长的影响及其亚细胞分布和化学形态

以印度芥菜为材料,用含铯(Cs+)[8.24(CK),25,50,100,200mg·L~(-1)]的Hoagland营养液培养印度芥菜种子和幼苗,采用IMAGE-J软件测定根、茎长度,通过差速离心法、化学试剂提取法分别提取幼苗根、茎、叶各亚细胞组分及不同化学形态的Cs+,并用火焰原子分光光度计测定Cs+含量,分析Cs+对幼苗生长的影响及其亚细胞分布和化学形态,进而探讨Cs+对植物的伤害机理。结果显示:(1)Cs+对印度芥菜幼苗生长具有明显的抑制作用,根、茎的EC50(相对抑制率达到50%的Cs+浓度)分别为112.09和118.42mg·L~(-1);(2)各器官中Cs+的积累量总体表现为叶根茎;Cs+在印度芥菜中的亚细胞分布呈现为可溶性组分细胞壁组分细胞器组分,三者所占比例分别为52.86%~79.19%、20.81%~45.05%和1.43%~9.00%;(3)Cs+在印度芥菜各器官中主要以无机盐和水溶态赋存,两种形态根、茎、叶占比分别达到88.02%~92.20%、97.33%~100%和95.06%~100%。研究表明:印度芥菜积累过量的Cs+可抑制其根、茎生长,导致叶片枯萎,主要是因为Cs+在印度芥菜体内大部分以无机盐态和水溶态形式存在,使Cs+在植物体内具有较强迁移能力和毒理生物有效性,更易分布到重金属的毒性敏感区(如细胞器),导致细胞器受到功能性损伤,从而使植物表现出明显中毒症状。     

北美鹅掌楸LtuFPPS1基因克隆与组织表达分析

法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPPS)是植物萜类物质合成前体法尼基焦磷酸(farnesyl pyrophosphate,FPP)的关键合成酶。为探究北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera)萜类合成途径的分子机制,该文利用北美鹅掌楸转录组数据,通过设计特异性引物,采用RACE技术克隆得到LtuFPPS1基因的全长序列并进行生物信息学分析。结果表明:(1) LtuFPPS1基因全长1 460 bp,开放阅读框(ORF)长1 056 bp,编码351个氨基酸,蛋白质分子量为40 589.45 D,等电点为5.19,不稳定系数为43.50,归类为不稳定蛋白; LtuFPPS1基因所编码的蛋白不含信号肽,定位于线粒体,是一种不稳定亲水性蛋白,具有类异戊二烯类化合物合酶的特征结构域,α-螺旋为其氨基酸序列的主要二级结构。(2)进化树和同源序列分析表明,北美鹅掌楸LtuFPPS1蛋白与乐昌含笑(Michelia chapensis)的FPPS蛋白的亲缘关系更近。(3)组织表达分析结果发现,LtuFPPS1基因在北美鹅掌楸雌蕊中的表达量最高,其高低顺序为雌蕊花芽茎雄蕊萼片叶片花瓣根,据此推测萜类代谢物在花器官中的合成相对较多。综上所述,LtuFPPS1基因为萜类合成酶基因,可为从分子生物学层面探究北美鹅掌楸萜类物质的合成提供一定的理论帮助。     

椰子脂肪酸积累及与FatB基因表达关系研究

为筛选控制椰子果实中低碳链脂肪酸积累的关键FatB基因,本研究以海南本地高种绿椰四个发育时期的果实为试验材料,参考国家标准GB/T2906-1982谷类、油料作物种子粗脂肪测定方法,用索氏提取法提取果肉脂肪酸,应用气质联用检测技术测定各发育时期脂肪酸含量及组分,同时应用qRT-PCR对椰子脂肪酸合成相关基因FatB1、FatB2及FatB3进行相对定量分析,明确各发育时期椰子果实脂肪酸积累与FatB基因表达量变化之间的关系。结果表明:(1)椰子油含9种脂肪酸成分,在椰子果实发育的早期(第6和第7个月),棕榈酸、硬脂酸和油酸的含量较高,月桂酸和肉豆蔻酸相对含量较低,通过实时荧光定量PCR发现,此时FatB1基因的相对表达量较高。(2)而在椰子果实发育的后期(第8和第9个月),棕榈酸、硬脂酸和油酸的相对含量迅速降低,月桂酸和肉豆蔻酸相对含量迅速升高,FatB2和FatB3基因的相对表达量较高,FatB1的表达量略有降低。该研究初步掌握了椰果各发育时期FatB基因表达量与脂肪酸成分间的变化趋势,该结果为将来筛选控制椰子果实中低碳链脂肪酸积累的关键FatB基因奠定基础,同时为椰子脂肪酸成分的分子改良提供理论依据。     

水稻OsMBF1c基因的克隆及表达分析

多蛋白桥联因子1(multi protein bridging factor 1, MBF1)在植物应对逆境胁迫中起着重要的作用,而对于水稻中MBF1是否参与重金属胁迫响应机制目前尚未见相关报道。为了揭示水稻MBF1家族与重金属胁迫的相关性及其潜在作用机制,该研究利用PCR技术克隆水稻OsMBF1c基因的全长编码序列,通过生物信息学对基因功能进行分析和预测,并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其在镉(Cd)胁迫下的表达特征。结果表明:(1)OsMBF1c的全长编码序列为468 bp,共编码155个氨基酸,相对分子量为16.154 kDa。(2)OsMBF1c与大麦TdMBF1a.1亲缘关系最近,具有光、厌氧等环境因子诱导相关的顺式调节元件。(3)重金属Cd可诱导OsMBF1c表达且在时间上和组织中的表达水平具有特异性,100 μmol·L^-1 Cd 处理1 h 后,地上部分OsMBF1c表达量明显上调,为对照组的7倍; 100 μmol·L^-1 Cd 胁迫处理6 h后,根部OsMBF1c表达量上调为对照组的3倍。该研究结果进一步完善了非生物胁迫下MBF1家族的生物学功能研究。