中国樱桃CBF/DREB转录因子PpcCBF的克隆与表达分析

低温诱导中国樱桃(Prunus pseudocerasus)花芽休眠解除是一个非常复杂的过程。研究花芽响应低温的分子生物学机制将是揭示这一问题的关键。CBF/DREB转录因子在植物低温响应过程中发挥着重要作用。为此,本研究从"短柄"樱桃中克隆了一个CBF/DREB转录因子,命名为PpcC BF。生物信息学分析表明,Ppc CBF基因的开放阅读框为720 bp,编码239个氨基酸。Ppc CBF具有典型的CBF/DREB转录因子的结构特征,AP2结合域高度保守,聚类分析发现李属植物CBF/DREB转录因子亲缘关系较近。实时定量表达分析发现,Ppc CBF受低温诱导表达,且不依赖ABA。在花芽休眠解除过程中,随着低温积累而表达上调,休眠解除临界期之后下调表达,与花芽休眠解除具有极大相关性。     

巴西橡胶树HbbZIP40转录因子基因的克隆与分析

bZIP转录因子普遍存在于真核生物中,参于多种生物学过程。为分析橡胶树bZIP转录因子的结构功能,本研究克隆了1个bZIP基因家族成员,命名为HbbZIP40(登录号:KY807075)。该基因属于bZIP转录因子基因家族A亚族,全长1 110 bp,包含一个长为900 bp的完整开放读码框,含bZIP结构域,是bZIP基因家族成员。q RT-PCR技术检测分析发现,HbbZIP40在草甘膦和干旱处理下显著上调表达,推测HbbZIP40与橡胶树干旱、草甘膦药害胁迫相关。研究橡胶树bZIP转录因子,对弄清其在橡胶树抗逆机制中的作用与机制具有重要意义。     

茶树细胞周期蛋白基因的克隆与表达

以茶树萌动芽为材料,采用SMART-RACE PCR技术从茶树萌动芽中获得了茶树细胞周期蛋白基因的全长cDNA序列(命名为CsCYC1),并用实时定量PCR方法(qRT- PCR)研究了该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同阶段的表达模式.结果显示:(1)该基因全长1956 bp,包含1320 bp的开放阅读框(ORF),编码439个氨基酸残基.(2) CsCYC1预测分子量为49.35 kD,具有细胞周期蛋白家族典型的保守cyclin-box结构域和三维结构.(3)系统进化分析结果表明,CsCYC1的氨基酸序列与葡萄、蓖麻、毛果杨、琴叶鼠耳芥、拟南芥等的相似性分别为77％、74％、72％、68％和67％.(4)实时荧光定量PCR分析显示,CsCYC1基因在茶树越冬芽休眠期的表达量远低于恢复生长期,在萌发期表达量最高,说明该基因与茶树越冬芽休眠的解除关系密切.     

南方砂梨返花过程中内源激素含量变化及其与秋季返花的关系

为探讨花芽内源激素含量变化与返花的关系,以砂梨品种‘丰水’、‘翠冠’为材料,研究了砂梨采果后返花过程中花芽内源激素(IAA、GA3、ABA)含量变化,以及早期落叶和秋季返花特征。结果表明:(1)在采果后至返花过程中,两个品种梨花芽中内源激素IAA和GA3含量都呈逐渐缓慢下降趋势;花芽ABA含量的动态变化成升-降-升的"S"曲线。(2)花芽返花受3种激素的动态平衡控制,花芽IAA/ABA、GA3/ABA和(IAA+GA3)/ABA值变化趋势均呈相似的"S"形曲线,IAA/ABA、GA3/ABA和(IAA+GA3)/ABA值增加,花芽返花;比值降低,花芽逐渐步入休眠期。(3)砂梨的落叶率与返花率呈极显著正相关关系,花芽中IAA/ABA比值与砂梨落叶率和返花率相关系数分别为0.805、0.774,相关性均达到显著水平。研究认为,梨返花与早期落叶密切相关,受花芽内源激素IAA、GA3、ABA动态平衡控制;早期落叶降低了花芽中ABA的含量,从而使花芽内生长促进型激素占主导地位,阻止自然休眠的花芽进入休眠或促使进入浅休眠部分花芽解除休眠,所以出现秋季返花现象。     

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP71的克隆与表达分析

从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到了与逆境胁迫相关的bZIP（Basic Leucine Zipper Protein）基因ZmbZIP71。ZmbZIP71基因的开放阅读框为471 bp,编码156个氨基酸,相对分子量为17.59 kDa,等电点pI为9.24。ZmbZIP71蛋白包含真核生物中高度保守的bZIP结构域。ZmbZIP71基因编码区的基因组序列全长为1050 bp,包括2个外显子和1个内含子。利用实时荧光定量PCR方法分析ZmbZIP71基因在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,该基因在雄穗和雌穗中的表达量较高,并且受干旱、低温和ABA的胁迫诱导上调表达,在盐胁迫下下调表达。     

棉花抗枯萎病相关转录因子基因的克隆与表达

以枯萎病菌诱导棉花基因表达谱中获得的差异表达bZIP作为探针,采用电子克隆结合RT-PCR方法从棉花抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆了1个TGA转录因子基因,命名为GhTGA2.2。序列分析表明,该基因的cDNA全长1 356bp,编码451个氨基酸,预测分子量为50.04kD,等电点为5.85,含有保守的bZIP结构域。系统进化树分析表明,GhTGA2.2属于bZIP亚家族的TGA转录因子,与拟南芥AtTGA2、烟草NtTGA2.2亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,经枯萎病菌诱导后,GhTGA2.2基因在抗病品种中呈上调表达,随处理后时间的推移,其相对表达量呈先升高后降低的趋势,并于处理后24h表达量达到最大;水杨酸诱导后1h,GhTGA2.2基因相对表达量迅速增加;茉莉酸和乙烯诱导后GhTGA2.2基因的相对表达量明显降低,呈下调表达。研究推测,GhTGA2.2基因可能通过水杨酸信号传导途径参与对枯萎病菌的防御反应。     

低温诱导大百合鳞茎休眠解除与酚类代谢关系

大百合(Cardiocrinum giganteum)为多年生球根药食同源植物,其鳞茎具有典型的生理休眠特性,而低温是百合鳞茎解除休眠的重要环境因子。为揭示大百合鳞茎休眠解除的分子机制,该研究对4℃低温处理0、30和60d的鳞茎分别进行代谢组和转录组分析。结果表明,鳞茎休眠的解除与酚类物质的代谢相关,酚类物质的降解有利于解除休眠,其中苯丙氨酸解氨酶基因(PALs)在此过程中可能起主要作用。同时,bHLH、bZIP、MYB和MADS等转录因子家族成员均与酚类代谢物显著相关,且参与解除休眠。共表达分析证实PAL、CAD和POD是酚类代谢重要的调控基因,MYB4、MYB114和ICE1参与了酚类代谢调控网络,其中ICE1可能是连接温度信号和酚类代谢的关键因素。这些转录因子与酚类物质的共同作用可能对鳞茎打破休眠具有重要作用。     

蕙兰CyfaSTK基因的克隆与表达分析

采用同源克隆的方法,从蕙兰(Cymbidium faberi Rolfe)花芽中克隆获得CyfaSTK基因的cDNA序列,并对其进行生物信息学分析及基因表达分析。结果显示,该基因全长843 bp,其中开放阅读框(ORF)长705 bp,共编码234个氨基酸和1个终止密码子。同源蛋白序列比对及分子系统发育分析结果表明,CyfaSTK蛋白属于D类MADS-box转录因子STK-like进化系,含有MADS、I、K和C等4个结构域,其C末端转录激活区含有2个保守的基元:AG motifⅠ和AG motifⅡ,此外,还具有一个在天门冬目植物中相对保守的基元MD motif。基因表达的组织特异性分析结果显示:蕙兰CyfaSTK基因在花萼、花瓣、唇瓣、药帽、子房中均有表达,但在叶片中不表达,其中在子房中的表达量与其他组织相比,差异达到极显著水平; CyfaSTK在花芽经过休眠后的萌动期表达量最高,且在开花当天该基因表达量有上升趋势。研究结果表明CyfaSTK基因不仅参与调控蕙兰花器官的发育过程,且对子房及合蕊柱的正常发育具有重要作用。     

蓖麻RcbZIP11基因克隆及表达特性研究

为探究蓖麻bZIP(basic leucine zipper)基因在响应非生物胁迫应答过程中的作用,研究基于蓖麻转录组数据,克隆到1条在低温胁迫下显著上调表达的bZIP基因,并将其命名为RcbZIP11(GenBank No. OQ506490)。RcbZIP11基因的编码区序列全长492 bp,其推导163个氨基酸,预测是1个亲水性蛋白质,具有保守的bZIP＿plant＿GBF1结构域。蛋白质的多序列对比显示,RcbZIP11蛋白质在进化过程中相对保守,进化树分析显示RcbZIP11与麻风树JcbZIP11蛋白质亲缘关系最近。亚细胞定位显示RcbZIP11蛋白质定位于细胞核,并成功克隆出RcbZIP11启动子序列,预测结果显示,该区域拥有光响应元件、逆境响应类元件和激素诱导类元件。RcbZIP11基因在蓖麻不同组织(真叶、子叶、茎和根)中均有表达,在子叶中相对表达量最高;且该基因在逆境胁迫下(干旱、盐、低温和ABA)的根和真叶中其相对表达量均高于0 h,说明RcbZIP11基因积极地参与蓖麻的非生物胁迫响应。综上,研究为进一步探究RcbZIP11基因在蓖麻逆境条件生长过程中的功能奠定...     

剥鳞和激素处理对大樱桃花芽休眠解除及内源激素变化的影响

采用高效液相色谱法(HPLC)分析了剥鳞与激素处理对大樱桃花芽休眠解除及内源生长素(IAA)、赤霉素(GAD、玉米素(ZT)和脱落酸(ABA)变化的影响。结果表明,花芽中的ABA主要分布于鳞片内,鳞片中的GA3和ZT含量远低于去鳞芽,也低于完整芽。剥鳞能明显增加休眠花芽中内源GA2和ZT的含量,降低ABA的含量,对IAA含量的影响不大。剥鳞降低了ABA／GA3、ABA／ZT的比值,使花芽向促进生长、抑制休眠的方向转化。同时,休眠前、后期剥鳞均能明显提高萌芽率,中期剥鳞效果不明显。剥鳞后施用外源激素随休眠时期不同而有不同的破眠效果,早期剥鳞GA3的效果最好,6-BA次之,IAA最差;中期破眠效果不如早期,GA。和6-BA没有明显差别;后期以6-BA效果最好,其次是GA3和IAA;3次处理中ABA均明显抑制花芽萌发。     

砂藓抗旱相关转录因子基因RcbZIP1的克隆与表达分析

bZIP转录因子是植物体内一类比较大的转录因子家族,在植物的生长发育以及抗逆反应中起着非常重要的作用。本研究成功从砂藓(Racomitrium canescens)中克隆得到一条bZIP转录因子基因的cDNA序列,命名为RcbZIP1。对RcbZIP1进行了表达载体构建和生物信息学分析,以及砂藓在复水和脱水处理中RcbZIP1的表达变化检测。结果表明,RcbZIP1的cDNA开放阅读框长1026bp;编码蛋白质的氨基酸数目为341,相对分质量约为37.52kD,理论等电点为7.14;不稳定指数为56.98,脂肪指数为73.43,总平均亲水性为-0.580,预测该蛋白为亲水性蛋白,不含有信号肽,可能定位于细胞核内。实时荧光定量PCR结果显示,RcbZIP1基因的表达量在复水过程中呈现先骤升后波动下降的变化趋势,在脱水处理时间达到一定长度时表现出骤升的变化,由此可初步推断bZIP1可能参与干旱胁迫应答。     

高温和单氰胺对油桃休眠花芽呼吸代谢的影响

以3年生盆栽‘曙光’油桃为材料,研究油桃自然休眠过程中50℃高温和单氰胺对花芽呼吸代谢的影响.结果表明:高温和单氰胺均可以打破油桃的自然休眠,导致休眠花芽呼吸代谢显著下降,其呼吸代谢的衰减可持续数小时.主要呼吸途径三羧酸循环(TCA)和磷酸戊糖途径(PPP)的运行均受到影响.未经破眠处理的花芽TCA和PPP均呈衰减趋势,而高温和单氰胺诱导了早期呼吸衰减结束后PPP的迅速活化.高温还表现出对TCA恢复的诱导,而单氰胺在96 h内未表现出这种作用.在高温和单氰胺打破自然休眠的机制中,呼吸衰减和随后出现的PPP活化可能是重要的组成部分.     

基于高通量测序的文冠果转录组分析

应用Illumina Hi-seqTM2000高通量测序技术对文冠果花芽进行转录组分析。共获得N50为1 180bp、平均长度为686bp的unigene 58 311条。与公共数据库Nr和Swiss-Prot同源性比较后发现37 047条unigene获得基因注释,另有21 264条unigene未被注释。利用COG数据库将unigene分成25类。通过GO分类和KEGG Pathway富集性分析,将unigene分别归类于55个GO term和128个代谢途径。此外,在9 794条unigene中共搜索到12 213个SSR位点,单核苷酸重复基元出现频率最高(34.95%),其次分别为二核苷酸(32.74%)和三核苷酸(28.64%)。在获得的unigene中发掘出涉及4个开花调控途径(光周期途径、春化途径、GA途径和自主途径)多个基因的同源序列。研究结果可在一定程度上解析文冠果花芽形态分化的分子调控模式与机制。     

欧李DAM5基因的克隆及表达分析

休眠相关MADS-box(DAM)基因在植物芽休眠诱导过程中发挥重要作用。该研究以欧李‘农大4号’不同阶段的芽为材料,利用PCR技术,克隆获得ChDAM基因。ChDAM基因全长705 bp,编码234个氨基酸。多序列比对与结构域分析发现,ChDAM基因编码的蛋白具有典型的MADS-box结构域和K-box结构域,其氨基酸序列与桃的DAM5蛋白相似性较高。启动子分析发现,ChDAM5基因的表达可能会受到低温和脱落酸的调控。实时荧光定量PCR分析发现,ChDAM5基因的表达随着休眠诱导进程逐渐升高。研究推测,ChDAM基因在诱导欧李芽休眠中发挥关键作用,为后续深入的代谢途径研究奠定了基础。     

桃花芽自然休眠期间水孔蛋白基因的转录表达

以10年生大田栽培及3年生盆栽曙光油桃花芽为试材,利用荧光定量PCR测定了油桃休眠及休眠解除期间(2009年9月15日-2010年1月15日)曙光油桃水孔蛋白基因δTIP1、PIP1;1的表达量,以及低温胁迫下的转录表达.结果表明:在油桃休眠及休眠解除期间,曙光油桃PIP1;1的转录水平呈现持续增高趋势,且1月的高水平表达使水分通过液泡膜和细胞质膜流出,减少了芽体水分含量,阻止细胞内冰晶的形成,从而抵御冻害;可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量均达到最高,防止细胞的脱水伤害.低温处理2周后高水平表达说明PIP1;1为冷诱导基因.δTIP1的转录水平在休眠期间呈现波动性变化,至休眠解除时大幅度增高,这可能与休眠解除时,其上调表达被休眠解除信号及植物活性的增强所诱导有关.低温处理2周后,其表达没有升高,说明δTIP1并非冷诱导基因.     

芒果SEPALAATA基因的克隆与表达分析

以芒果品种‘吕宋’(Mangifera indica L.Carabao)为试材,利用同源克隆和RACE技术从花序中获得了1个芒果SEPALAATA(SEP)基因cDNA全长,命名为MSEP1(GenBank中登录号为KP702299)。MSEP1基因的cDNA全长为921bp,包含一个长度为726bp开放阅读框,编码241个氨基酸,蛋白质相对分子质量为27.7kD,理论等电点为5.79。序列比对和系统进化树分析表明,MSEP1具有保守的MADS-box及半保守的K区,属于MADS-box家族的SEP亚家族。器官特异性表达分析表明,MSEP1基因在芒果根、茎中表达量较低,在叶片、花芽中表达量较高,而在花序中表达量最高。研究推测,MSEP1基因可能在芒果生殖生长中发挥重要作用。     

中国水仙NtAP1基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)幼嫩花芽中分离得到1个与花发育相关的MADS-box基因,将其命名为NtAP1(GenBank登录号为JN704304)。该基因全长1 155bp,含有1个762bp的开放阅读框,编码253个氨基酸。系统进化分析表明,该基因属于AP1-like基因。半定量RT-PCR分析表明,该基因在水仙品种‘金盏银台’和‘玉玲珑’的花瓣、副冠、雄蕊和雌蕊中均有表达,且在雌蕊中的表达量最高。研究认为,该实验分离出的NtAP1基因在‘玉玲珑’重瓣的形成过程中没有发挥重要的作用。     

梨黑斑病抗病相关基因PpEMS1的克隆与分析

克隆梨抗病相关基因,并对其在梨黑斑病抗病防御中的作用进行初步分析。基于同源基因克隆方法从"黄冠梨"中克隆获得一个预测为受体样蛋白激"酶EMS1的基因,暂命名为PpEMS1。利用生物信息学、Southern Blot、亚细胞定位和实时荧光定量PCR技术对该基因进行分析。结果表明,该基因CDS全长3 894 bp,编码1 296个氨基酸,开放阅读框3 891 bp。Southern Blot分析表明,在"黄冠梨"、"黄花梨"、"翠玉梨"中,该基因都以单拷贝形式存在,在"爱宕梨"中以多拷贝形式存在。亚细胞定位结果显示,融合蛋白在细胞膜和细胞核均有表达。荧光定量PCR分析表明,接种黑斑病菌1、2、3、4、5、6、7和8 d后,在"黄花梨"和"爱宕梨"中该基因表达均呈现先上升后下降的趋势。推测该基因可能与梨黑斑病抗性相关。