三七内切-β-1,4-葡聚糖酶基因PnCel1的表达及功能分析

内切-β-1,4-葡聚糖酶(endo-1,4-β-glucanases,EGases)广泛参与植物细胞壁的编辑,在组织伸长、果实成熟和脱落等过程中起重要作用。该研究采用RT-PCR方法,从三七(Panax notoginseng)中克隆了1个EGases基因(PnCel1),并对其进行表达和功能分析。结果显示:(1)外源茉莉酸甲酯、水杨酸、赤霉素、脱落酸和乙烯利处理显著诱导PnCel1的表达,而根腐病菌茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)以及交链格孢(Alternaria alternata)、木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)侵染三七后显著抑制PnCel1的表达。(2)亚细胞定位分析表明,PnCel1-GFP融合蛋白定位于洋葱表皮细胞的细胞壁中。(3)采用染色体步移技术克隆出PnCel1的启动子序列[(-1)~(-828)bp],进而成功构建PnCel1启动子驱动的β-葡萄糖醛酸酶植物表达载体(pBI121-PPnCel1-GUS)并转入烟草(Nicotiana tabacum L.),经PCR筛选鉴定获得阳性转基因烟草7株。(4)GUS活性检测结果表明,5种植物激素能诱导PnCel1的启动子活性,但茄腐镰刀菌等4种病原菌侵染明显降低了PnCel1启动子的转录活性,且PnCel1启动子受三七WRKY转录因子PnWRKY5/9/12/15/27的负调控。(5)PnCel1过表达转基因烟草与野生型烟草相比,对茄腐镰刀菌的易感性增加,木质素含量降低,表明PnCel1可能参与改变细胞壁的结构。研究表明,植物激素能上调三七根中PnCel1的表达,而病原菌侵染降低了PnCel1的表达水平,并抑制PPnCel1的活性,推测三七PnCel1可能通过改变细胞壁结构而增加三七对根腐病菌的易感性。     

葡萄病程相关蛋白1基因的克隆和表达分析

以葡萄品种‘左优红’组培苗叶片为材料,利用同源克隆法获得其病程相关蛋白1基因VvPR1的cDNA全长序列。扩增片段大小为486bp,编码161个氨基酸,分子量17.5kDa,等电点PI=8.69,含有6个保守半胱氨酸,4个allergenV5/Tpx-1related保守结构域。VvPR1与多种植物PR1高度同源。实时定量PCR检测结果表明VvPR1在葡萄叶片中相对表达量最高;霜霉病菌、低温、盐和干旱胁迫均可显著诱导其表达;水杨酸、脱落酸、茉莉酸、一氧化氮、过氧化氢和硫化氢等亦可诱导其大量表达,据此推测,VvPR1参与了多种生物胁迫和非生物胁迫过程。     

粗枝云杉病程相关蛋白基因PaPR10的克隆及表达分析

为了探究粗枝云杉(Picea asperata)病程相关蛋白PR10的核糖核酸酶活性,该研究以粗枝云杉一年生针叶为材料,以响应云杉落针病菌(Lophodermium piceae)侵染而显著上调的一个PR10基因(PaPR10)序列为研究对象,设计特异性引物,采用RT PCR技术克隆获得PaPR10基因的cDNA序列全长,使用生物信息学软件预测该基因编码蛋白的序列特征,将该基因进行原核表达和纯化,利用底物法检测纯化蛋白的核糖核酸酶活性,为解析PR10基因的抗菌活性机理奠定基础。结果表明：(1)成功克隆到PaPR10基因(GenBank登录号为OM743228)的ORF长456 bp,编码151个氨基酸序列,相对分子量为16.52 kD,理论等电点为5.73。(2)PaPR10蛋白无信号肽、不含跨膜区、定位在细胞质中,具有典型的病程相关蛋白Bet_v_1家族保守结构域和一个富含甘氨酸环(P Loop)的保守结构域,但PaPR10蛋白的P Loop结构域存在一个碱基突变;PaPR10蛋白与北美云杉等多种裸子植物和部分苔藓植物的PR10蛋白相似性较高。(3)IPTG诱导下,PaPR10蛋白以可溶性蛋白和包涵体的形式并存,且以终浓度为0.8 mmol/L的IPTG在30 ℃下诱导10 h时表达量最佳,但纯化后的PaPR10可溶性蛋白没有核糖核酸酶活性。研究发现,PaPR10蛋白不具备核糖核酸酶活性。     

野生华东葡萄脂类相关质体蛋白基因VpPAP1的克隆与表达

该研究以前期获得的葡萄cDNA全长文库为基础,采用RT-PCR技术克隆了中国野生华东葡萄‘白河-35-1’(Vitis pseudoreticulata‘Baihe-35-1’)相关质体蛋白基因,命名为VpPAP1(GenBank登录号JN624817)。序列分析表明,VpPAP1基因cDNA编码区全长为1 034bp,其中5′-UTR和3′-UTR区域分别为26bp和63bp,开放阅读框为945bp,编码314个氨基酸,分子量为34 169.37Da,等电点为7.76。葡萄叶片接种白粉菌[Uncinula necator(Schw.)Burr.]后,运用实时定量PCR技术分析VpPAP1基因的表达模式,结果表明VpPAP1基因受白粉菌诱导表达,在接种后24h达到峰值。该研究为进一步研究中国野生葡萄脂类相关质体蛋白基因的表达及其在葡萄白粉病互作中的功能分析提供了依据。     

丹参病程相关蛋白基因PR10的克隆与表达分析

病程相关蛋白(PR)的产生与积累是植物体应对生物或非生物胁迫的主要特征之一。该研究以人工培养的丹参幼苗为材料,通过分析丹参转录组数据,根据丹参病程相关蛋白基因PR10的序列设计特异性引物,采用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)从丹参中获得PR10基因的开放阅读框(ORF),命名为SmPR10-1(GenBank注册号KF877034),并进行原核表达和纯化。结果表明:(1)SmPR10-1基因ORF为477bp,编码158个氨基酸,其蛋白质分子质量为17.38kD。(2)通过蛋白结构预测、序列多重比对和构建进化树等生物信息学分析,发现SmPR10-1基因具有保守序列(G-X-G-G-X-G)和(K-A-X-E-X-Y),其编码蛋白与葡萄等双子叶植物中的PR10蛋白同源性较高。(3)经异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导,含有表达载体pET32a-SmPR10-1的大肠杆菌(Escherichia coli BL21)可诱导表达融合蛋白;对影响蛋白表达的4个因素优化结果表明,SmPR10-1蛋白的最佳表达条件为:IPTG终浓度0.4mmol/L、起始宿主菌密度A600为0.8、诱导温度30℃、诱导时间8h,并得到纯化的SmPR10-1蛋白。该结果为进一步研究SmPR10-1基因在丹参抗病方面的生物学功能和培育丹参抗病品种奠定了基础。     

菜豆病程相关蛋白基因在重金属胁迫下的表达分析

为探讨植物抗重金属的分子机理 ,差别筛选了 Hg Cl2 胁迫的菜豆 ( Phaseolus vulgaris L.)叶片 c DNA库 ,分离出一个重金属胁迫响应基因 Pv SR4克隆 .c DNA和氨基酸序列分析表明 Pv SR4编码一种细胞内病程相关蛋白 ,该蛋白具有 RNase活性 .Northern blot分析表明 Pv SR4基因在正常生长条件下的叶片中不表达 ,重金属 ( Hg、Cd、As、Zn和 Cu等 )和水杨酸能强烈地诱导其基因的表达 ,受伤也能促进该基因的转录 ,而热胁迫几乎没有调节作用 .推测 Pv SR4蛋白在诱导植物的抗逆性和抵抗重金属胁迫方面有重要作用     

Gibberella fujikuroi侵染果蔗叶片病程相关蛋白编码基因的表达分析

利用实时荧光定量RT-PCR,用梢腐病病原菌(Gibberella fujikuroi)侵染不同果蔗品种叶片,对病程相关蛋白编码基因SoSOD、SoCHIT、SoPOD与SoTPS6P的转录水平进行了分析。结果表明,果蔗的SoSOD、SoCHIT、SoPOD与SoTPS6P受到梢腐病病原菌的诱导表达,丰城紫皮、白鳝、福安与拔地拉果蔗叶片中它们的表达量较高,而在温岭、宁德与歪干担叶片中的表达量较低。这说明这些病程相关蛋白编码基因表达水平与不同果蔗品种的梢腐病抗病性存在一定的关联。     

小麦病程相关蛋白1基因的克隆及特性分析

利用RT－PCR技术,从被白粉菌诱导的小麦－簇毛麦6VS／6AL易位系中获得病程相关蛋白1（TaPr-1)cDNA克隆,该基因具有编码164氨基酸的开放阅读框,其中包含24个氨基酸构成的信号肽和140个氨基酸组成的成熟肽（MW为15.1kD),经蛋白结构比较分析,发现其与植物中已分离的多种PR1类蛋白具一定的同源性,Northern杂交显示,易位系易被诱导12小时左右,该基因转录物累积最多,其在抗病易位系和感病亲本扬5中表达水平有明显差异,Southern杂交表达在小麦基因组中该基因的拷贝数多于1个,且该基因在扬5和易位系中表现多态性,表明6VS上有可能携带基因。     

香蕉胁迫相关蛋白基因的克隆及其表达分析

通过随机克隆测序的方法从香蕉根系cDNA文库中获得胁迫相关蛋白基因,命名为MaSAP1(GenBank登录号为AGH14257.1)。扩增获得的cDNA序列与质粒OZ092的目的片段序列一致,表明MaSAP1是香蕉SAP基因编码框全长cDNA,包含一个510bp的最大开放阅读框,编码一个长169个氨基酸的蛋白质。蛋白质序列同源比对发现其含有完整的A20和AN1基序结构。系统进化树比对分析表明,MaSAP1与水稻和獐茅的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,MaSAP1基因在香蕉根和果实中的表达量较高,在茎中的表达量最低。实时荧光定量PCR分析表明MaSAP1响应激素的处理,同时也响应干旱、低温、高盐和枯萎病菌的侵染等胁迫。可见,MaSAP1基因在植物生长发育和植物响应逆境中具有重要作用。     

非洲菊微管相关蛋白基因GMAP65-1功能分析

微管相关蛋白在植物生长发育过程中发挥重要作用。利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增cDNA末端(RACE)技术对非洲菊(Gerbera hybrida)体内微管相关蛋白GMAP65-1基因进行了克隆, 获得的基因全长1 883 bp, 包含 1 740 bp的完整开放阅读框(ORF)。表达模式研究表明, 该基因在非洲菊幼嫩的根、叶及花中均有较高的表达, 且受到赤霉素(GA)诱导显著上调。构建GMAP65-1超表达载体, 经异源转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)后筛选获得纯合株系, 对纯合株系进行表型观察。结果表明, GMAP65-1超表达植株的叶片及花瓣面积增大, 暗示该基因参与叶片及花瓣的形态建成。研究结果为花卉分子育种提供了理论依据及基因资源。     

三七丛枝菌根（AM）的研究

研究发现,丛枝菌根真菌(AMF)能侵染三七根系并形成典型的丛枝菌根(AM),侵染率在12%～30%,但侵染强度较弱。从三七根际采集的10个土样中共分离出15种AMF,Glomus属11种,Acaulospora属4种,分别是瘤状无梗囊霉、刺无梗囊霉、孔窝无梗囊霉、细齿无梗囊霉、地球囊霉、明球囊霉、缩球囊霉、单孢球囊霉、近明球囊霉、地表球囊霉、小果球囊霉、摩西球囊霉、何氏球囊霉、晕环球囊霉和网状球囊霉。其中,地球囊霉是三七的优势种。因此,AMF是三七丰产栽培中的一种潜在应用价值的生物资源。     

三七转录因子PnWRKY1对三七皂苷生物合成的影响

该研究以野生型三七为材料,采用同源克隆的方法,获得三七转录因子PnWRKY1基因,运用农杆菌转化法构建转基因细胞系,通过测定转基因细胞系中的总皂苷含量以及重要单体皂苷的含量,并采用qRT-PCR分析皂苷合成途径中相关基因的表达情况,为三七皂苷生物合成高效调控策略的建立提供理论依据。结果显示:(1)转录因子PnWRKY1长度为810bp,编码269个氨基酸。(2)成功构建PnWRKY1过表达载体pCAMBIA2300sPnWRKY1,经农杆菌转化获得了6株具有卡那霉素抗性的转基因细胞系(T_1~T_6),对卡那霉素基因nptⅡ进行PCR检测表明,所有细胞系均有与预期大小一致的450bp特异性条带,说明成功获得了6株PnWRKY1过表达转基因细胞系。(3)6株转基因细胞系中的PnWRKY1表达水平均极显著高于野生型细胞系,其中表达量最高的T_3细胞系比野生型增加了5.36倍。(4)过表达PnWRKY1基因细胞系的总皂苷生物合成均得到显著提高,其中T_1~T_6中总皂苷含量分别为野生型细胞系的2.46、1.98、2.67、1.74、2.54和1.98倍;6株过表达PnWRKY1细胞系中的4种单体皂苷R1、Rg1、Re、Rb1的含量与野生型细胞系相比均有不同程度的提高,且T_3细胞系中的单体皂苷Re含量最高(37.81mg/g)。(5)与野生型细胞系(WT)相比,过表达PnWRKY1细胞系中三七皂苷合成途径中的关键酶基因PnDS、PnSS和PnSE的最高表达水平分别增加3.1、4.0和4.5倍。研究表明,转录因子PnWRKY1在三七细胞中的过表达可能参与调节皂苷生物合成部分重要酶基因的表达,且PnWRKY1可能通过调控三七皂苷生物合成途径中关键酶基因的表达间接影响三七皂苷的合成。     

三七皂苷类自毒物质降解细菌分离及其降解特性

三七是我国的名贵药材,但由于连作障碍发生严重,因此土壤中自毒物质的积累成为导致三七连作障碍发生的主要原因之一。生物降解土壤中的自毒物质是缓解连作障碍的有效措施,为筛选并利用降解菌使土壤中皂苷类自毒物质快速消减,该研究以皂苷类自毒物质为筛选靶标,采用富集和驯化策略,从连作三七根际土壤中分离、筛选三七皂苷类自毒物质降解细菌,结合16S rRNA基因测序对高活性菌株进行分类鉴定,并对筛选得到的高活性菌株SC3的降解特性进行了研究。结果表明:(1)从三七根际土壤中成功分离出8株潜在自毒物质降解细菌,初筛评价结果显示SC3菌株对三七总皂苷的降解率最高,达87.42%。(2)通过16S rRNA基因序列分析,编号SC3的高活性菌株被鉴定为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)细菌。(3)在相同培养条件下,菌株SC3对单体皂苷Rb₁的降解效果强于对Rg₁的降解。(4)在液体培养条件下,底物浓度、接种量和培养温度均会显著影响SC3菌株对单体皂苷Rb₁的降解效果。综上表明,采用富集和驯化策略可以有效筛选自毒物质降解细菌,SC3菌株具有消除连作土壤中皂苷类自毒物质的潜力。该研究结果为连作土壤修复提供了生物资源,并为今后深入研究皂苷降解机制提供了理论依据。     

三七表型变异及其对气候因子的响应

为了解三七(Panax notoginseng)表型变异的发生机理,结合地理信息系统和多元统计分析,研究了云南和广西的3年生栽培三七表型变异与气候因子的关系及性状间的内在联系。结果表明,三七的茎生物量、地下生物量和总生物量变异系数较大;地上生物量比和地下生物量比的变异系数较小。相关分析表明,表型变异受多种气候因子的共同影响,降水对三七表型变异的影响强于温度,不同季节降水量变化幅度是决定三七茎粗和叶面积的关键气候因子。三七地下生物量、总生物量随年均气温、年均降水量、最干月降水量的升高呈下降趋势,而随月均温变幅、昼夜温差与年温差比值的升高呈增加趋势。日照时数的增加使三七地上生物量比降低,并促进地下生物量和总生物量的积累。因此,随产地气候条件的变化,三七表现出较强的形态性状变异,可能是三七通过表型变异以适应异质生境。     

酚酸类物质对三七幼苗的化感影响

该文研究了不同浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸、香草酸5种酚酸类物质对三七幼苗生长和生理的影响。结果表明:处理后,三七幼苗的苗高、根长、可溶性蛋白质含量、根系活力、CAT以及POD活性均有所降低。其中,阿魏酸各处理组幼苗的苗高及POD活性均显著降低,50、100 mg·L~(-1)的对香豆酸以及100 mg·L~(-1)的香草酸处理组幼苗苗高也分别比对照显著降低16.19%、16.67%和29.29%;对香豆酸、丁香酸以及对羟基苯甲酸各处理组幼苗根长均显著低于对照;香草酸处理组幼苗的根系活力也显著低于对照,且幼苗的CAT活性在10、50、100 mg·L~(-1)丁香酸、对羟基苯甲酸以及香草酸处理下也达到了显著降低水平。此外,1 mg·L~(-1)阿魏酸以及100 mg·L~(-1)香草酸处理组幼苗的叶绿素含量也均显著降低;中高浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸增加了三七幼苗的MDA含量,而香草酸在0.1、1、10、100 mg·L~(-1)浓度下显著降低幼苗的MDA含量;丁香酸、香草酸、对羟基苯甲酸以及中高浓度的对香豆酸增加了三七幼苗的SOD活性,且香草酸各处理组均达到了显著性水平。综上结果表明,5种酚酸类物质对三七幼苗均具有一定的化感抑制作用,但各酚酸物质的作用方式及强度并不完全一致,阿魏酸的化感影响较大,这为进一步研究三七的化感自毒作用提供了一定的理论参考。     

三七内生放线菌的分离及拮抗三七根腐病原活性研究

挖掘云南文山三七内生放线菌菌种资源以及对分离到的放线菌菌株进行三七根腐病病原菌的抗菌活性评价，为生物防治三七根腐病的发生、传播、有效治理及解决三七连作障碍和后续研究三七内生放线菌的代谢产物提供菌种资源。采用三种分离方法、六种分离培养基对文山两个产地三七全株植物进行内生放线菌分离，分离到的菌株通过16S rRNA基因扩增测序鉴定到属，通过琼脂扩散法对菌株发酵液进行抗菌活性初筛。共分离到56株内生放线菌，经形态特征初步排重后，选22株代表菌株进行16S rRNA基因扩增测序，并鉴定到属，其分属于链霉菌属(Streptomyces)、放线产孢菌属(Actinomycetospora)、拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)、黄英菌属(Yinghuangia)四个属。对23株菌株发酵液进行抗菌活性初筛，14株菌株(60.87%)具有不同程度的抗菌活性，其中菌株S004、S006、S014、S016、S022、S042、S047、S053对三七根腐病病原菌有较好的抗菌活性，具备进一步深入研究的价值。本研究初步探索出适合三七内生放线菌分离的分离方法，获得一批三七内生放线菌菌种资源，并筛选出8株对...     

二年生三七农艺和质量性状对环境光强的响应特征

为探究光照强度对二年生三七(Panax notoginseng)农艺性状和质量性状的影响,采用人工遮荫的方法,对三七植株的农艺性状、解剖结构、生物量和皂苷含量进行研究。结果表明,三七生物量积累以透光率为13.5%时最大;三七总皂苷含量在透光率9.2%时最高,透光率为13.5%时单株皂苷含量较大。当透光率降低,三七的叶片和茎部生物量增加;透光率增加时,三七通过增加叶片上表皮厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度和叶片厚度来减少光捕获。因此,在透光率为9.2%~13.5%时对三七的生长、生物量及皂苷的积累有促进作用。     

忽地笑LaSUVH1基因克隆与功能分析

为了深入探究忽地笑(Lycoris aurea)组蛋白赖氨酸甲基转移酶(histone lysine methyltransferase, HKMT)基因的功能,该研究根据前期转录组测序结果,采用RT PCR方法克隆得到一个组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因LaSUVH1。序列分结果表明, LaSUVH1基因的编码区(coding sequences, CDs)序列长2 007 bp,编码668个氨基酸残基;LaSUVH1蛋白不具有信号肽结构,无跨膜结构,为亲水性蛋白,含有SET、YDG/SRA、Pre SET和Post SET结构域;序列比对和系统进化树分析发现,LaSUVH1与芦笋AoSUVH1 like蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,LaSUVH1基因在忽地笑不同组织部位均有表达,且在叶中表达量最高。经潮霉素筛选成功获得3个反义过表达LaSUVH1的转基因拟南芥株系。进一步功能分析发现,反义过表达LaSUVH1促进了拟南芥幼苗侧根的发生,降低了拟南芥对NaCl的耐受性,增加了拟南芥种子萌发对脱落酸(ABA)的敏感性,表明LaSUVH1基因响应盐胁迫应答可能依赖ABA信号通路。