文心兰FT同源基因的克隆及其表达分析

FT(Flowering Locus T)及其同源基因被认为是植物开花、花发育相关的重要基因。为了深入研究FT同源基因的功能以及文心兰开花的分子机理,该研究以文心兰品种‘金辉’为试验材料,基于转录组测序结果,克隆获得‘金辉’FT同源基因,命名为OnFT(GenBank登录号为MK967676)。OnFT基因编码区长度为537 bp,共编码178个氨基酸;生物信息学分析表明,该蛋白质分子量约为19.99 kD,可能是一种亲水性不稳定蛋白质,属于PEBP家族蛋白;基于FT的系统进化分析表明,文心兰与同科植物桃红蝴蝶兰的亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果显示,OnFT在文心兰不同组织的表达差异较大,在花中表达量最高,在根中几乎不表达;OnFT基因在幼嫩花芽中的表达量较低,并且在花的成熟过程中逐渐增加;OnFT基因在叶片和假鳞茎中的表达量随成熟度的增长均呈先上升后降低的变化趋势,在中苗期的叶片和抽芽期的假鳞茎中表达量较高。     

小鼠耳芥PEBP基因家族全基因组鉴定及表达分析

PEBP (phosphatidylethanolamine-binding protein)家族包含保守的磷脂酰乙醇胺结合蛋白结构域,其中FT和TFL1蛋白构成植物成花素–反成花素系统调控植物的开花时间和株型结构被广泛关注。小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)是早春短命植物,生长在古尔班通古特沙漠南缘荒漠地带,对环境具有较好的适应性。本研究对小鼠耳芥PEBP基因家族进行全基因组鉴定,发现其基因组包含11个PEBP基因(1个MFT、2个FT、2个TSF、2个TFL1、2个CEN和2个BFT),均由4个外显子与3个内含子组成。共线性分析表明,小鼠耳芥与拟南芥(A. thaliana)、琴叶拟南芥(A. lyrata) PEBP基因间存在11对共线性关系,PEBP家族在小鼠耳芥基因组中发生了明显的扩张,并且ApPEBP基因复制类型为全基因组复制/片段复制。组织表达分析发现ApMFT在种子中高表达,ApFT和ApBFT主要在花和果荚中表达,ApTFL1在茎尖中高表达,但ApCEN在根中高表达。进一步分析了6个ApPEBP基因在4种非生物胁迫下的表达特征,发现在10%PEG6000...     

月季品种‘绿萼’Rc AG基因启动子克隆及分析

月季品种‘绿萼’(Rosa chinensis‘Viridiflora’)是中国古老月季最宝贵资源之一,其花瓣、雄蕊及雌蕊均萼片化。本研究以花器官正常发育的月季品种‘月月粉’(R. chinensis‘Old Blush’)为对照,利用实时荧光定量PCR技术对RcAG基因在‘绿萼’花器官中的表达情况进行分析,阐明RcAG基因在‘绿萼’花器官发育中的作用。结果显示,RcAG基因在‘绿萼’中的表达明显下调。进一步克隆‘绿萼’和‘月月粉’的RcAG基因启动子,序列分析结果表明两个启动子均含有TATA、TATC-box和MBS等顺式作用元件,但在‘绿萼’RcAG基因启动子中发现了光响应元件MRE和昼夜节律调控元件Circadian,而光响应元件TCT-motif只在‘月月粉’RcAG基因启动子中被发现。同时,本研究采用重亚硫酸盐测序技术分析了‘绿萼’和‘月月粉’RcAG基因启动子甲基化的情况,发现‘绿萼’RcAG基因启动子区域中有4个CpG位点均发生甲基化,其甲基化程度远高于‘月月粉’。研究结果表明RcAG基因在‘绿萼’花器官中的下调表达可能与其启动子的顺式作用元件及甲基化修饰相关。     

芥蓝miR156a家族进化特性及表达分析

miRNA广泛参与植物的发育过程。芥蓝形态多样,叶片发育因品种而异。为了解miR156a家族的进化特性及其在芥蓝叶片发育中的表达模式。该研究对芥蓝miR156a成员及其前体pre miR156a成员进行生物信息学分析,比较不同品种芥蓝叶形的差异,并采用qRT PCR方法分析芥蓝不同组织部位中pre miR156a的表达水平、以及叶形相似的芥蓝品种‘翠宝’和‘改良香菇’中不同类型叶片的pre miR156a成员及其靶基因的表达水平。结果表明：(1)多序列比对和进化树分析发现芥蓝miR156a家族成员和pre miR156a 3p_1在进化过程中高度保守;二级结构预测发现pre miR156a每个成员均能形成茎环结构并包含2～3个miR156a成员序列;靶基因预测显示miR156a 5p和miR156a主要靶向SPL,而miR156a 3p_1则靶向CTPS等不同的基因。(2)‘翠宝’和‘改良香菇’芥蓝的叶形最为相似,qRT PCR分析显示,pre miR156a在‘翠宝’营养生长期的叶片中高度表达。(3)pre miR156a成员在‘翠宝’和‘改良香菇’不同类型叶片中差异表达,pre miR156a主要在成熟叶和菇叶中表达,而pre miR156a 3p_1和pre miR156a 5p在第一片真叶中表达量更高。(4)靶基因分析的结果在不同品种中呈现不同趋势,‘翠宝’成熟叶中SPL10/15高表达,SPL2表达量降低;‘改良香菇’中SPL10在成熟叶和菇叶中表达降低,SPL15在菇叶中高表达,SPL2在不同类型叶片中表达无差异。研究认为,miR156a成员及其靶基因SPL2/10/15可能参与调控芥蓝叶片发育,不同品种中作用的靶基因可能存在差异,从而导致了各品种芥蓝叶片发育的差异。     

秋石斛钙依赖蛋白激酶基因的克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinase,CDPK)在植物的生长发育及逆境胁迫方面发挥着重要作用。该研究以秋石斛品种‘水芙蓉’为试验材料,采用 RT PCR方法克隆钙依赖蛋白激酶基因,并对其进行生物信息学分析;采用qRT PCR方法对CDPKs基因在‘水芙蓉’不同组织及不同低温胁迫下的表达情况进行分析,为秋石斛CDPK基因的功能验证以及抗寒分子机制研究奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得了DenCDPK1(GenBank登录号为MZ322902)、DenCDPK2(GenBank登录号为MZ322903)、DenCDPK3(GenBank登录号为MZ322904)基因,序列长度依次为1 934、1 971和2 302 bp,分别编码534、541和536个氨基酸。 (2)序列一致性结果显示,DenCDPKs蛋白质与铁皮石斛相应CDPK蛋白质序列的一致性均高于97%,且DenCDPKs均存在STKc_CAMK结构域和4个EF hand结构域。(3)qRT PCR分析显示,DenCDPK1、DenCDPK2和DenCDPK3基因均在叶中高表达,分别在茎、花、茎中低表达;且‘水芙蓉’叶片中DenCDPK1和DenCDPK2的表达量高于其他3个供试品种;经8 ℃胁迫12 h后,叶片中DenCDPKs的表达量均显著高于对照组(25 ℃条件下),且DenCDPK3的表达量在0 ℃胁迫12 h时达到最高值。(4)常温(25 ℃)下‘水芙蓉’叶片中的相对电导率显著低于其他3个供试品种;经低温(8 ℃、0 ℃)胁迫12 h后,叶片中的相对电导率均显著高于对照组,且随温度的降低呈上升趋势。研究认为,DenCDPKs基因可能参与秋石斛低温胁迫的响应过程,特别是DenCDPK2可能在秋石斛抗寒过程中发挥着重要作用。     

石榴木质素合成相关基因PgMYB308的克隆和表达分析

该研究以‘红玉石籽’(Punica granatumcv.Hongyushizi)石榴为试验材料,采用RACE和RT-PCR方法,获得与木质素的合成相关基因PgMYB308。PgMYB308基因cDNA全长792bp,编码263个氨基酸。分子量为29.56kD,理论等电点为9.07。序列比对和功能域分析发现,PgMYB308包含R2和R3保守域,以及C1、C2、C4和锌指基序。系统进化树分析显示,PgMYB308与其他物种起源相同,而与桉树EgMYB308亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,PgMYB308在茎、叶和种子等组织中均有表达,其中茎中表达量最高,叶片中表达量最低;PgMYB308在‘突尼斯软籽’中表达最高,而在‘红玉石籽’和‘白玉石籽’中表达量较低;PgMYB308在‘红玉石籽’籽粒的不同时期均有表达,但在花后20d相对表达量最高,以后随发育进程呈现逐渐下降的趋势。     

桂花查尔酮异构酶OfCHI基因的克隆与表达分析

查尔酮异构酶CHI是花青素苷合成途径中的关键酶。为了解桂花花青苷的合成机理,该研究对3个桂花品种的花青苷含量进行了测定。结果显示:(1)‘橙红丹桂’花中的花青苷含量最高,‘金桂’和‘早银桂’中花青苷含量较低。(2)利用RACE和RT-PCR方法获得了桂花查尔酮异构酶基因(OfCHI)的全长cDNA序列1 069bp,该基因编码248个氨基酸,相对分子量为26.85kD,等电点为6.34。(3)多重序列比对显示,OfCHI与金花茶CnCHI、忍冬LjCHI、石榴PgCHI的相似性分别为68.13%、65.86%和63.53%,氨基酸序列中含有CHI蛋白的活性位点Thr47、Tyr108、Met115以及Ser192;系统进化树分析表明,OfCHI与其他物种起源相同,而与油橄榄OeCHI亲缘关系最近。(4)利用qRT-PCR对不同桂花品种、不同组织中OfCHI的表达量检测结果显示,OfCHI在‘橙红丹桂’花中表达量最高,在‘金桂’和‘早银桂’中表达量较低;OfCHI在‘橙红丹桂’、‘金桂’和‘早银桂’的花、茎、叶中均有表达,且表达趋势相同,均为叶中表达量最高。该研究为揭示桂花青素苷的合成机理奠定了理论基础,并为培育不同花色的桂花新品种提供了基因专利。     

苋菜甜菜红素合成相关基因AmMYB1的克隆及表达分析

应用RACE技术,从‘大红’苋菜中克隆到1条MYB基因cDNA全长序列,命名为AmMYB1(登录号为KU557504)。AmMYB1基因开放阅读框为723bp,可编码240个氨基酸。其基因组序列与cDNA比对后显示,AmMYB1基因含有1个内含子。生物信息学分析表明,AmMYB1具有2个连续的MYB结构域,是一个典型的R2R3-MYB;同源分析显示,该基因编码的氨基酸序列与甜菜红素相关BvMYB1的一致性最高,达到54%。亚细胞定位结果显示,AmMYB1蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,AmMYB1基因在‘大红’苋菜叶片红色部位的表达量高于绿色部位;在甜菜红素含量高的叶和茎中表达量明显高于根;在光照条件下表达量高于遮光处理;在红叶品种中的表达量高于绿叶品种。研究结果表明,AmMYB1基因可能是苋菜甜菜红素合成途径中重要的正调控因子。     

石榴4-香豆酸辅酶A连接酶基因的克隆和表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate-CoA ligase,4CL)是木质素合成途径的关键酶。该研究以‘红玉石籽’(Punica granatum cv.Hongyushizi)石榴为试验材料,采用RACE和RT-PCR方法获得4CL同源基因Pg4CL。Pg4CL基因cDNA全长2 121bp,编码544个氨基酸;序列比对和功能域分析发现,Pg4CL包含有2个保守域SSGTTGLPKGV和GEICIRG;系统进化树分析显示,Pg4CL与其他物种起源相同,而与赤桉Ec4CL亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,Pg4CL基因在叶、果皮、种皮和茎等组织中均有表达,其中果皮和叶片中表达量较高,种皮中表达量最低;Pg4CL基因在6个石榴品种的种皮中均有表达,其中在‘突尼斯软籽’中表达较高,‘会理软籽’表达量最低;Pg4CL基因在‘红玉石籽’籽粒的不同时期均有表达,在15~60d相对表达量逐步上升,并在60d时达到最高;75d以后表达量急剧下降,仅维持较低水平表达。     

月季‘绿萼’花器官发育相关microRNA的鉴定及分析

利用高通量测序技术,构建了中国古老月季‘绿萼’(Rosa chinensis ‘Viridiflora’)和‘月月粉’(R.chinensis‘Old Blush’)花蕾期的microRNA(miRNA)文库,并对其进行了测序和序列分析。结果显示,在‘绿萼’文库中,鉴定到已知的miRNA成熟体39个,miRNA前体42个;预测到新的miRNA成熟体56个,前体57个。在‘月月粉’文库中,鉴定到已知RNA成熟体39个,已知miRNA前体40个;预测到新的miRNA成熟体53个,前体57个。与‘月月粉’相比,‘绿萼’中差异表达的miRNA有31个,其中17个上调、14个下调。荧光定量PCR实验结果表明,miR156、miR398和miR535在2种月季的花蕾期表达上调,而miR167、miR172和miR396表达下调。进一步检测miR172和miR156在2种月季不同花器官中的表达差异,发现miR172在‘绿萼’的花瓣、雌、雄蕊中表达显著下调,提示miR172可能通过负调控其靶基因RcAP2的表达,在‘绿萼’花器官发育过程中起重要作用。     

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。     

梅花2个SVP基因的克隆与表达分析

SVP (SHORT VEGETATIVE PHASE)是MADS box家族一员,它能够整合多条开花途径的开花信号,调节植物由营养生长向生殖生长的转变。为了解梅花(Prunus mume Sieb. et Zucc.)成花转变过程的分子机理,该研究采用RT PCR方法从梅花‘长蕊绿萼’中克隆到2个SVP的同源基因,分别命名为PmSVP1和PmSVP2,并采用荧光定量PCR对2个基因的表达模式进行分析。序列分析表明,PmSVP1和PmSVP2的编码区长度分别为687 和672 bp,分别编码228和223氨基酸。系统进化结果显示,PmSVP1与拟南芥AtSVP以及一些木本植物SVP同源基因聚为一组,PmSVP2与马铃薯、乳浆大戟等草本植物中的SVP同源基因聚为一组。实时荧光定量分析表明,在成年梅花中,2个PmSVP基因主要在茎、叶和叶芽等营养器官中表达,且都在叶中表达量最高。在1月龄幼苗中,PmSVP1基因在根、茎、叶中都有表达,PmSVP2基因则没有任何表达;在梅花花芽分化过程中,PmSVP1和PmSVP2基因的表达量均呈现下调表达的趋势。研究推测,PmSVP1和PmSVP2基因可能参与调控梅花从营养生长向生殖生长的转变。     

日本晚樱PrseSHP基因的克隆与功能分析

采用同源克隆方法结合RACE技术,从日本晚樱(Prunus lannesiana)品种‘大岛樱’中克隆到花发育调控相关的PrseSHP基因(GenBank登录号为GU362645)。PrseSHP基因序列全长1 223bp,包含1个长741bp的完整开放阅读框,编码246个氨基酸和1个终止密码子。分子系统发生分析表明,PrseSHP属MADS-box转录因子的PLE/SHP进化系,并与蔷薇科植物的SHP同源蛋白聚于同一进化分支;蛋白序列比对显示,该转录因子拥有M、I、K和C共4个结构域,且其C末端结构域中包含高度保守的AGⅠ和Ⅱ基序。基因表达分析表明,PrseSHP基因主要在‘大岛樱’的花瓣、雄蕊、雌蕊和幼果等器官中表达,在花萼中仅能检测到微弱的转录信号,在幼叶中不表达,与其他植物SHP同源基因的表达模式有一定的差别。功能分析显示,转PrseSHP基因拟南芥植株明显比野生型拟南芥弱小,转基因拟南芥在6~8片莲座叶后即抽薹开花,时间较野生型拟南芥(14~17片莲座叶后抽薹开花)明显提前,证明异位表达的PrseSHP基因能促进拟南芥早花,其在花发育过程中可能参与调控植物开花。     

黑粒青稞HvtUF3GT基因的克隆与表达分析

该研究以黑粒青稞品种‘黑老鸦’籽粒为材料,克隆了青稞类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因(HvtUF3GT),获得1 449 bp序列。HvtUF3GT基因包含一个1 434 bp开放阅读框,编码478个氨基酸,理论等电点为5.45,预测蛋白分子量为52 912.58 Da。蛋白质序列分析表明,HvtUF3GT为亲水性的不稳定酸性蛋白,且在C-末端具有一段典型的44个氨基酸PSPG box,在空间结构中含有β-α-β-α-βRossmann折叠结构,属于UDP糖基转移酶基因GT-B型超家族成员。进化树分析表明,HvtUF3GT与小麦族的大麦、乌拉尔图小麦、山羊草和二穗短柄草的糖基转移酶聚为一个分支,且与大麦的亲缘关系最近,与稻族的籼稻和短花稻的亲缘关系较远。半定量和定量PCR结果表明,在‘INB0N-7’蓝粒青稞和‘昆仑12号’白粒青稞的籽粒灌浆后期HvtUF3GT基因不表达,而在黑粒青稞和紫粒青稞中的表达强弱依次为‘黑老鸦’(黑粒)‘昆仑17号’(黑粒)‘达章紫’(紫粒)‘涅如姆扎’(紫粒)。研究推测,HvtUF3GT基因在青稞灌浆后期籽粒着色过程中发挥着重要作用。     

葡萄抗白粉病相关基因γVPE的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR技术,从抗病的中国野生华东葡萄‘白河-35-1’和感病的欧洲葡萄‘佳丽酿’中克隆了液泡加工酶基因(γVPE),分别命名为VpγVPE和VvCγVPE。克隆的2个γVPE基因cDNA长度均为1 624bp,ORF为1 482bp,编码493个氨基酸。氨基酸多序列对比分析发现,‘白河-35-1’、‘佳丽酿’、‘无核白’和‘黑比诺’葡萄中的γVPE基因底物结合口袋域的3个关键氨基酸之一的丝氨酸(Ser395)均变为丙氨酸(Ala),与其他植物的VPE基因底物口袋结合域有所不同。实时荧光定量PCR表明,在白粉菌诱导后的不同时期内,γVPE基因在感病葡萄和抗病葡萄中的表达模式不同,抗病株系中VpγVPE基因的表达量在诱导后的前期(4h和48h)和后期(168h)均有所增加,而感病株系中VvCγVPE基因在诱导后4h表达量最高,随后降低。γVPE基因在白粉菌诱导后不同时期内表达量的变化,表明γVPE基因在一定程度上与葡萄的抗性相关。研究结果为进一步揭示γVPE基因在抗病过程中的分子机理奠定了基础。     

毛白杨PtTFL1.1和PtTFL1.2基因的克隆和表达模式分析

以毛白杨为材料,利用同源基因克隆法设计引物,分别以毛白杨基因组DNA和RNA为模板,分离克隆了毛白杨中TFL1(TERMINAL FLOWER 1)基因两个成员,分别命名为PtTFL1.1和PtTFL1.2。序列分析发现,PtTFL1.1序列全长976 bp,编码区长度为525 bp,可编码 174个氨基酸;PtTFL1.2序列全长1 090 bp,编码区长度为522 bp,可编码173个氨基酸。二者都包含4个外显子和3个内含子,具有TFL1的典型保守的PEBP结构域,所推测的氨基酸序列具有TFL1特异关键的His88(H)和Asp141(D)氨基酸残基。同源蛋白比对结果显示,PtTFL1.1和PtTFL1.2与拟南芥、葡萄、柑橘、苹果等物种中的TFL1蛋白同源性都在80%以上。系统进化分析表明,PtTFL1.1和PtTFL1.2都属于FT/TFL1家族中的TFL1亚家族。荧光定量PCR实验表明,PtTFL1.1和PtTFL1.2的表达模式存在差异,PtTFL1.1在茎中的表达量要高于根和叶,在不同生长时期的花芽中,随着季节光照时间的递减,表达量呈现明显下降趋势,推测毛白杨中PtTFL1.1能通过响应日照长短,参与调控开花的光周期途径,PtTFL1.1可能是花的诱导初期主要的开花调控子;而PtTFL1.2在根茎叶以及各个时期的花芽中表达量都极低,且未检测到差异性变化。这些研究有助于探索TFL1在毛白杨花发育以及开花调控过程的重要作用,也将为后期深入研究毛白杨成花调控的分子机制奠定一定基础。     

文心兰COL基因的分离及其表达分析

CONSTANS(CO)及CONSTANS-like(COL)基因在光周期调控植物开花中起到重要的作用。该研究以文心兰(Oncidium)品种‘金辉’为材料,分离了CO同源基因OnCOL2及另外2个COL基因(OnCOL8和OnCOL9),它们分别编码326、411和291个氨基酸;生物信息分析预测它们均定位于细胞核;OnCOL2、OnCOL8有2个锌指B-box结构域和1个CCT结构域,而OnCOL9缺少B-box结构域。多序列比对及进化树分析结果表明,所有COL蛋白可划分为3组,OnCOL2与OnCOL8、OnCOL9分到了2个不同组中。OnCOL2与建兰(Cymbidium ensifolium)CeCOL(90.77%)高度相似;OnCOL8与OnCOL9在进化关系上更为接近,分别与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtCOL9和AtCOL10关系最近,它们在B-box和CCT结构域都极为保守。表达分析结果表明OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9分别在花、根和假鳞茎中表达量最高,在叶片中的表达呈周期性变化趋势,且在长、短日照条件下表达的峰值及时间均存在差异,在花芽分化时期的叶片中表达量均显著上调。研究表明,OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9基因均受到生物钟和日长调节,在光周期途径中,可能通过上调它们的表达以促进文心兰花芽的形成。该研究结果为进一步研究基因功能及光周期调控文心兰开花机制奠定了基础。     

矮牵牛PhUGT74E2基因的克隆及对逆境胁迫的响应

糖基化转移酶(UGTs)能够维持植物体内的激素平衡,广泛参与植物的生长发育及逆境胁迫应答。该研究从矮牵牛(Petunia hybrida var. Mitchel diploid)中克隆了UGT74E2的同源基因PhUGT74E2及其启动子序列,并分析了序列特征和蛋白结构特点,同时采用qRT-PCR对该基因在不同组织、不同逆境胁迫下的转录水平进行了检测,以探讨矮牵牛UGT74E2基因的功能,为揭示其调控矮牵牛抗逆性的分子机制奠定基础。结果显示:(1)成功克隆获得矮牵牛UGT74E2基因全长序列,命名为PhUGT74E2。(2)PhUGT74E2基因cDNA全长1 986 bp,包含一个1 347 bp开放阅读框,编码448个氨基酸;其蛋白分子式为C_(2278)H_(3544)N_(586)O_(676)S_(18),分子量为50.53 kDa,等电点为5.18;PhUGT74E2无信号肽和跨膜域,主要定位于叶绿体;同时克隆了PhUGT74E2基因上游2 083 bp启动子序列,该序列中含有脱落酸、赤霉素、光及逆境等响应元件。(3)系统进化树分析显示,PhUGT74E2与其他物种UGT74E2起源相同,而与烟草NtUGT74E2的亲缘关系最近。(4)荧光定量PCR分析表明,PhUGT74E2基因在叶片、茎、根、叶腋和顶端5个组织中均有表达,其中叶腋中的表达量最高,而茎和根中的表达量最低;PEG6000模拟干旱处理及NaCl处理均引起了PhUGT74E2表达水平的显著上调,且随着时间的延长表达水平相应增加,说明PhUGT74E2能够参与矮牵牛对干旱及盐胁迫的响应。     

2个芽变苹果品种枝条主要性状比较

短枝型芽变品种是中国苹果矮化密植栽培可以利用的重要种质资源,研究其形成的生理基础和相关基因,为进一步探索苹果短枝型芽变形成机理奠定基础。以枝条快速生长期的普通型品种‘烟富8号’和短枝型品种‘惠民短枝’叶片、茎与茎尖作为试验材料,测定枝条粗度和节间长度,采用HPLC法测定内源激素(IAA、GA3和ABA)和可溶性糖(葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨糖醇)含量,应用实时定量qRT-PCR技术比较分析激素相关基因在不同品种中的表达特性,为研究苹果枝条发育调控机理提供支撑。结果表明,‘烟富8号’的节间长度高出‘惠民短枝’1.2倍,而枝条粗度显著低于‘惠民短枝’;茎中的蔗糖和山梨糖醇含量分别显著高于‘惠民短枝’2.5倍和1.3倍,茎尖中的葡萄糖含量仅为‘惠民短枝’的0.3倍;茎和茎尖中的GA 3和IAA含量、TIR1和GA20ox基因的表达水平显著高于‘惠民短枝’,而ABA含量、SnRK2和PYL基因表达水平显著低于‘惠民短枝’;叶片中GA20ox基因的表达水平显著高于‘惠民短枝’。研究推测,较低浓度的GA3、IAA、蔗糖和山梨糖醇,及较高浓度的ABA和葡萄糖与短枝型苹果品种的形成密切相关。     

番茄LeRma1基因的克隆与表达

以番茄‘哈大粉801’为试材,利用RT-PCR技术,克隆得到1个E3泛素蛋白连接酶基因LeRma1（GenBank登录号XM_004243764.1）。对LeRma1基因进行序列分析,并对LeRma1基因在番茄植株的不同部位以及在非生物胁迫（干旱、盐、碱、高温、低温）下的表达和生理特性进行研究,为培育和改良番茄品种提供理论依据。结果表明：（1）序列分析显示,LeRma1基因的cDNA全长序列729 bp,编码242个氨基酸,分子量为27.05 kD,理论pI 7.97;同源分析显示,番茄LeRma1蛋白与马铃薯的一致性最高（91%）。（2）半定量PCR检测表明, LeRma1基因在番茄根、茎、叶、花、果实中均有表达,且表达差异不明显。（3）干旱胁迫下,LeRma1基因在番茄叶片中优势表达,而在整个干旱过程中根部的LeRma1基因表达量变化不明显;抗旱相关基因LEA、 DREB2A、ABI3在干旱胁迫过程中,番茄叶片中均有表达,且其表达量呈上升趋势,而在根部DREB2A、ABI3基因基本没有检测到。（4）干旱胁迫过程中,番茄植株中丙二醛（MDA）含量呈显著升高趋势,质膜系统严重损伤,体内保护酶（SOD、POD、CAT）活性上升,且根部活性总体明显高于叶片。（5）在非生物逆境（盐、碱、高温、低温）胁迫过程中,LeRma1基因在番茄叶片和根部的表达几乎都有增强的趋势,且在叶片中均是胁迫3 h后诱导起始增强表达。研究认为,LeRma1基因是一个受干旱胁迫诱导增强表达的基因,且在叶片中优势表达,说明LeRma1基因对植物耐受干旱胁迫所起的作用存在一定的组织差异性,而且LeRma1基因可能参与番茄的干旱应答及信号转导过程,在番茄抵抗其他非生物胁迫中LeRma1基因也可能具有一定的作用。