我国油莎豆栽培品系表型特征的相关性分析

油莎豆(Cyperus esculentus L.)起源于地中海北非地区,是一种在块茎器官中储藏油脂的特殊油料作物。为了在我国推广油莎豆的种植,急需对我国油莎豆品系的基本生物学特性进行研究。我们收集了国内油莎豆主要种植地的种质资源(品系),经过大田种植后,比较分析了品系间块茎和植株部分性状及其相关性。根据块茎的大小和形态,将这些栽培油莎豆品系归为3个基本类型,即长粒型、大粒型和圆粒型。在大田种植条件下,油莎豆各品系都极少开花,品系之间块茎芽点数和茎环数无显著性差异。但是这3个类型油莎豆在块茎含油量、叶片和植株形态、分蘖特性等方面具有很大差异。叶片长宽比与块茎高宽比显著正相关,但叶片形态与块茎含油量的相关性不显著。该研究结果可为油莎豆的大田种植和品种选育提供重要参考。     

不同刈割程度对油莎豆非结构性碳水化合物代谢及生物量的影响

为探讨不同留茬高度对油莎豆(Cyperus esculentus)非结构性碳水化合物代谢的影响,进一步明确不同留茬高度与油莎豆地上生物量的关系,并寻求最佳刈割高度,该研究以油莎豆为研究对象,测定6个留茬高度(10、20、30、40、50 cm和未刈割)油莎豆叶片生长生理参数、非结构性碳水化合物含量和地上生物量。结果显示:刈割对于油莎豆光合作用有刺激作用,刈割后油莎豆在第1–14天达到再生生长高峰期。留茬30cm油莎豆叶片可溶性糖含量(第7、21和28天)均高于其他处理,分别为9.22%、10.83%、9.07%,其淀粉含量(第14和21天)均高于其他处理,分别为4.88%和4.11%。留茬40 cm (第21、28天)蔗糖含量均高于其他处理,分别为7.88%和11.38%;其果糖含量(第14和21天)均高于其他处理,分别为5.29%和6.40%。刈割促进了留茬30和40cm油莎豆叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性的提高。留茬10cm抑制了油莎豆叶片蔗糖含量增加和相关酶活性。合计刈割时和收获时的饲草质量之和,留茬30cm油莎豆干草质量最高,为10 605.11kg·hm^-2     

植物细胞质膜离子通道研究进展

多种有机和无机离子作为重要的营养物质、渗透物质、辅酶和信号分子, 参与植物生殖、生长发育和逆境反应等多种生物学过程。离子通道是离子跨质膜和内膜运动的重要渠道和动态调控因子, 直接影响和调控细胞内离子浓度及亚细胞分布的动态变化。目前, 植物尤其是模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的多个离子通道家族被先后鉴定出来, 其中部分离子通道蛋白定位在细胞质膜上, 其基本生物学功能, 诸如蛋白结构、离子选择性和通透性、门控特点、活性调控机理以及不同离子通道之间的协同关系等均取得重要进展。该文概要介绍近年来植物细胞质膜离子通道方面的研究进展。     

油莎豆的组织培养和快速繁殖

1植物名称油莎豆(Cyperus esculentus L.var.sativus Boeck),又名油莎草、铁荸荠、地下板栗、地下核桃、人参果和人参豆。2材料类别块茎顶芽。3培养条件芽诱导培养基:(1)MS NAA1mg·L-1     

油莎豆PEPCase基因ppc的克隆及初步分析

[目的]油莎豆磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的分子克隆及初步分析。[方法]通过对Gen Bank中其他植物PEPCase基因进行同源性比对,设计简并性引物,用PCR法克隆获得PEPCase编码基因ppc的两个片段S1和S2。[结果]S1、S2片段长度分别为577 bp和190 bp,生物信息学分析表明,S1片段全部位于ppc基因第8外显子区域,S2片段包含ppc基因第8外显子3’端序列,第9外显子5’端序列以及它们之间的内含子区域。[结论]S1、S2片段长度分别为577 bp和190 bp。Blast比对结果表明,油莎豆ppc基因S1S2全长片段与Cyperus ustulatus(PEPC-C4-1)、Cyperus longus、Cyperus iria和Cyperus papyrus的同源性均为97%,与Cyperus rotundus同源性为96%。进化树分析结果表明,油莎豆ppc基因S1和S2片段与莎草属Cyperus ustulatus、Cyperus longus、Cyperus iria等的ppc基因的进化亲缘关系最近。     

蓖麻GATA基因家族的鉴定和特征分析

GATA因子在植物中广泛参与了光响应调控、叶绿素合成以及碳、氮代谢等与作物产量息息相关的生物学过程。本研究基于蓖麻基因组信息,鉴定了19个蓖麻GATA家族成员,根据基因结构、蛋白结构和系统进化分析将其分为4个亚家族。理化性质分析发现GATA蛋白具有亲水性。基因和蛋白结构分析发现,蓖麻与拟南芥的GATA成员在结构上非常保守。利用高通量RNA-seq测序数据分析蓖麻GATA基因在各个组织中的表达情况,发现GATA基因主要在根和叶中表达,在种子中表达较低。进一步通过半定量RT-PCR技术检测GATA基因在黑暗下的表达情况,结果显示有三个GATA基因在黑暗处理后表达下调,预示着蓖麻GATA基因参与了光响应调控过程。这些信息为蓖麻GATA基因家族的功能分析和提高蓖麻产量提供了理论基础。     

假单胞菌中影响碳代谢的三种途径及其调控机制

当环境中存在多种生长介质时,微生物会利用自身的代谢调控系统优先选择最适碳源达到最佳的生长,同时抑制非优势碳源的利用,这种现象叫做碳代谢抑制。目前已知有CbrAB/Crc、CyoABCDE及PTSNtr三个系统参与假单胞菌中碳代谢抑制调控。其中CbrAB/Crc系统由双组份CbrA/CbrB、非编码sRNA以及RNA结合蛋白Crc组成,通过自由Crc的水平来调控非优势碳源代谢基因的转录。CyoABCDE系统由一些末端氧化酶构成,通过电子转移来调控非优势碳源代谢基因的表达。PTSNtr系统由PtsP、PtsO及PtsN三种蛋白组成,通过系统的磷酸化激活PtsN从而对代谢基因进行调控。本文将详细介绍了假单胞菌中三种碳代谢抑制调控系统的作用机制。     

植物光敏色素作用因子PIFs的生物学功能

光敏色素作用因子（phytochrome-interacting factors, PIFs）属于碱性-螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix, bHLH）转录因子家族中的一个亚家族成员, 其通过调控基因的表达, 在抑制种子发芽, 提高幼苗暗形态发生, 促进避荫反应等方面起作用。本综述通过对PIFs转录因子的生物学功能研究进展的总结, 为PIFs的进一步研究提供帮助。     

叉头框(Fox)转录因子家族的结构与功能

叉头框(forkheadbox,Fox)蛋白家族是一类DNA结合区具有翼状螺旋结构的转录因子,目前已有17个亚族。Fox蛋白不仅能作为典型的转录因子通过招募共激活因子等调节基因转录,有些还能直接同凝聚染色质结合参与其重构,协同其他转录因子参与转录调节。PI3K-Akt/PKB、TGFβ-Smad和MAPKinase等多条信号通路都可以影响Fox蛋白的磷酸化水平,从而调节其活性。Fox蛋白在胚胎发育、细胞周期调控、糖类和脂类代谢、生物老化和免疫调节等多种生物学过程中发挥作用。     

罗汉果几丁质酶基因家族的生物信息学分析

几丁质酶是一类在植物抵抗病原真菌等过程中具有重要作用的蛋白质,为探讨几丁质酶在罗汉果抗根结线虫病中的调控作用,本研究基于南方根结线虫侵染下的罗汉果幼苗根系的转录组测序结果,采用生物信息学技术对筛选到的15个罗汉果几丁质酶基因进行分析。结果表明,15个罗汉果几丁质相关蛋白基因编码的氨基酸序列其N段均有一段信号肽,亚细胞定位在胞外;分子量从27 kDa到37 KDa不等;多数为酸性蛋白。基于氨基酸保守结构域和系统发育关系分析,15个罗汉果几丁质酶分属于GH18和GH19两大家族中的3个组别(Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ)的成员,GH18家族成员三级结构预测具有典型的(α/β)_8桶状结构,而GH19家族成员三级结构预测只有α螺旋结构域。这些分析结果可为今后深入研究罗汉果几丁质酶的生物学功能和调控机制提供一定的理论依据,为罗汉果抗根结线虫病育种提供参考。     

干旱和ABA对同核异质冬小麦叶片蛋白的影响

利用双向凝胶电泳研究了冬小麦核质杂种NC4、NC37和它们的核供体丰抗13的3个品种幼苗在水分胁迫和外施ABA条件下叶片中蛋白质代谢的变化。结果表明水分胁迫可抑制3种小麦叶片中一些蛋白质合成,使蛋白数量减少,而在NC4、NC37两个核质杂种中有1个PI5.8、20kD的新合成蛋白点出现,根部外伤ABA也可诱导该蛋白合成,核供体丰抗13幼苗中,ABA可诱导合成该蛋白,而水分胁迫时该蛋白没有出现,表明该蛋白由核基因编码,而其表达可能由细胞质中与ABA有关的某种机制调控。     

沙眼衣原体LpxA基因克隆及生物信息学分析

[目的]克隆沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)LpxA基因并分析其生物学特性。[方法]根据Ct LpxA基因序列设计特异性引物,利用PCR扩增LpxA基因,并把LpxA基因连接到p MD18-T载体,挑取阳性克隆进行PCR和DNA测序验证。最后使用生物信息学软件分析LpxA蛋白的生物学性质。[结果]从Ct基因组中PCR扩增得到840 bp的Ct LpxA基因,该基因共编码280个氨基酸。LpxA蛋白无信号肽,定位在细菌细胞质。二级结构预测得知α-螺旋占19.6%,延伸链占32.8%,β-转角为11.4%,无规卷曲为36%。三级结构预测得知3个相同的LpxA分子组成同源三聚体。预测得知LpxA蛋白有11个B细胞表位。[结论]克隆得到Ct LpxA基因,并预测了其结构和功能。     

人CDC73基因编码蛋白的理化性质及功能研究

采用生物信息学方法对人CDC73 (cell division cycle 73)基因编码蛋白的理化性质、亲疏水性、跨膜区域、信号肽区域、二级结构、三级结构、蛋白质之间的相互作用、亚细胞定位进行预测分析。使用多种分析软件对人CDC73基因编码蛋白进行预测分析。研究可知,人CDC73基因属于抑癌基因,该基因编码一个由531个氨基酸组成的肿瘤抑制因子Parafibromin,其等电点为9.63,半衰期为30 h且在哺乳动物中高度保守;二级结构预测发现13个α螺旋和10个β折叠片层,三级结构预测结果的可靠性达69.01%,亚细胞定位主要分布于细胞质及细胞核。由本研究可知,人CDC73基因编码蛋白是一个存在核定位序列的不稳定亲水蛋白,在细胞内广泛分布并参与多种生命活动过程,且能够抑制肿瘤的产生。对人CDC73基因编码蛋白结构和功能的预测分析,可为其进一步的研究提供一定的理论依据,也为相关疾病的诊治提供新的思路。     

千里光β-微管蛋白基因结构与功能的生物信息学分析

β-微管蛋白是影响细胞新陈代谢和行使功能的重要结构物质,研究β-微管蛋白基因的序列信息对揭示其蛋白结构与功能具有重要指导意义。从千里光全长cDNA文库中分离得到β-微管蛋白基因,并采用生物信息学软件进行序列分析。结果显示,该基因长度为1750 bp,编码的蛋白质长度为448个氨基酸,与柚子β-微管蛋白的同源性最高,达96%;其蛋白质分子量为50.01 kD,理论等电点为4.83。β-微管蛋白二级结构主要组成为无规则卷曲结构和α螺旋结构;结构域分析发现该蛋白具有两个保守结构域;三级结构预测为相对稳固的类球形结构;信号肽分析将该蛋白主要定位于细胞质、过氧化物酶体、线粒体基质等亚细胞器位置。将该基因序列上传至GenBank所获得的登录号为KF887495。本实验结果为千里光β-微管蛋白的作用机制揭示和应用研究提供了基础数据,也为植物β-微管蛋白基因的分子研究提供了理论依据及基础资料。     

水分胁迫下山黧豆多胺代谢与β—N—草酰—L—α,β—二氨基丙酸？…

为了研究水分胁迫下山黧豆（Ｌａｔｈｙｒｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）叶片中多胺代谢与β－Ｎ－草酰－Ｌ－α,β－二氨基丙酸（ＯＤＡＰ）积累的相关关系,利用聚乙二醇（ＰＥＧ）对山黧豆幼苗进行水分胁迫处理,同时加入腐胺（Ｐｕｔ）,α－二氟甲基精氨酸（ＤＦＭＡ）和Ｐｕｔ＋ＤＦＭＡ。实验结果表明,随ＰＥＧ处理时间的延长,山黧豆幼苗叶片中Ｐｕｔ、亚精胺（Ｓｐｄ）和精胺（Ｓｐｍ）含量逐渐增加,特别是Ｓｐｍ含量增加     

独行菜LaAP2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

AP2/ERF是广泛存在于植物中一类重要的转录因子,调控一些参与非生物胁迫相关基因的表达,帮助植物提高逆境胁迫能力。为了深入探讨LaAP2在独行菜耐受低温萌发及幼苗耐受低温生长中的功能,该研究基于前期对独行菜(Lepidium apetalum)转录组数据库分析,克隆获得一个显著上调表达的AP2/ERF家族序列LaAP2。该基因cDNA全长为1 005 bp,编码氨基酸序列包含一个AP2和一个B3结构域,属于AP2/ERF转录因子RAV亚家族。推定的LaAP2蛋白分子量为37.744 67 kD,等电点为9.49。该蛋白氨基酸序列同亚麻荠、拟南芥、油菜等物种显示出较高同源性,系统进化分析结果表明与拟南芥亲缘关系较近。氨基酸序列分析预测表明,LaAP2基因所编码的蛋白不具备信号肽区段,无跨膜区,不属于分泌蛋白,可能为亲水性蛋白;定位于细胞质的可能性为56.5%,定位于细胞核的可能性为21.7%;其主要二级结构元件为无规则卷曲、延伸链、α-螺旋。Real-time PCR分析独行菜幼苗中LaAP2在低温4℃处理下的表达,显示LaAP2表达受低温胁迫呈先下降后升高趋势。这表明LaAP2在独行菜幼苗抵抗低温胁迫中起调控作用。     

白及丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)基因的序列分析

丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）是植物细胞光合作用和一碳代谢的关键酶之一,研究SHMT基因的序列信息对揭示其蛋白结构与功能具有重要指导意义。从白及转录组数据库中分离得到SHMT基因（NCBI登录号：MG544187）,运用生物信息学软件对该基因进行序列分析。结果显示：该基因长度为1 953 bp,编码的蛋白质长度为471aa、分子量为51.861 06 kD、理论等电点为7.17,SHMT二级结构主要由无规则卷曲结构和α螺旋结构组成,核苷酸和氨基酸序列与铁皮石斛SHMT相似性最高,达93%,结构域分析发现该蛋白具有高度保守结构域,三级结构预测为四聚体结构,跨膜区及信号肽分析发现该蛋白无跨膜区及信号肽,亚细胞定位分析发现该蛋白主要位于细胞质、叶绿体亚细胞器位置。本分析结果为白及SHMT的应用研究提供了基础数据,也为植物SHMT基因的分子研究提供了理论依据及基础资料。     

植物HD-Zip转录因子的生物学功能

HD-Zip转录因子属于Homeobox蛋白家族, 是植物特异转录因子, 由高度保守的HD(Homeodomain)结构域和Leu zipper(Zip)元件组成, 前者与DNA特异结合, 后者介导蛋白二聚体的形成。HD-Zip转录因子家族包括4个亚家族(HD-Zip Ⅰ-Ⅳ), 其成员通过与其他蛋白互作、参与激素介导的信号途径, 从而调控植物生长发育、光形态建成、花发育、果实发育和植物对逆境应答等生物学过程。文章对近几年关于植物HD-Zip转录因子参与上述生物学功能方面的研究进行了综述, 以期对新功能基因的挖掘和应用研究以及HD-Zip调控机制的阐明奠定基础。     

蒺藜苜蓿糖基转移酶基因SMALL AND EMERALD1的克隆和功能研究

类黄酮代谢对于植物生长发育和植物-环境互作至关重要,其中糖基转移酶介导的糖基化修饰在类黄酮代谢中发挥着重要作用。为了研究蒺藜苜蓿中糖基转移酶的生物学功能,通过定向筛选蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库,获得了一类植株矮小、叶片深绿的突变体small and emerald1 (se1)。通过基因表型连锁性分析成功克隆了SE1基因,该基因编码1个糖基转移酶,与拟南芥中调控类黄酮生物合成的AtUGT84A1氨基酸同源性为52.8%。对野生型和se1突变体叶片的类黄酮含量进行测定发现类黄酮总量在se1突变体中显著降低(P<0.01)。进一步研究发现在se1突变体中类黄酮合成途径关键基因CHS、F3H和F3’H表达水平下降。亚细胞定位显示SE1可能在细胞质和细胞核中发挥生物学功能。研究表明糖基转移酶基因SE1可能参与蒺藜苜蓿类黄酮合成代谢调控,进而影响其生长发育。此外,研究还发现SE1基因对于叶绿素合成可能具有负向调控作用。     

肉足鞭毛类原生动物中宿主－共生体系统的研究

目前已在20多种变形虫和70多种鞭毛虫中发现细菌内共生体。大部分细菌内共生体位于宿主细胞质共生泡中,仅少数鞭毛虫的内共生体位于核质中。变形虫-细菌共生系统形成后,共生体影响宿主细胞基因,对其基因缺陷产生互补作用。灰胞藻类鞭毛虫-蓝绿藻共生体系统的研究表明,叶绿体起源于一种原始的共生蓝细菌。锥体亚目鞭毛虫细胞质内普遍含有双心体,该共生体可能是由来自波豆亚目的锥体类鞭毛虫遗传的。作者推测,继续研究鞭毛虫和原核生物共生关系起源的基本阶段,可阐明原生动物的共生系统起源的基本原则,并为真核细胞起源的理论提供进一步的证据;深入研究变形虫-细菌共生系统,可在遗传精细结构和代谢调节的进化方面为真核细胞内共生起源的理论提供分子水平上的证据。