龙眼体细胞胚胎发生过程中DlWUS的克隆与表达分析

以龙眼‘红核子’LC2悬浮细胞系诱导的胚性愈伤组织为基本材料,按照龙眼体细胞胚胎同步化方法诱导获得龙眼体胚不同阶段材料,并以龙眼体细胞胚胎发生不同阶段混合材料作为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术分离并克隆龙眼中编码同源异型结构域蛋白的转录因子WUSCHEL(简称DlWUS)的cDNA全长及DNA序列,并进行序列分析与表达分析。结果表明:DlWUS的cDNA全长1 110bp,开放阅读框(ORF)858bp,共编码285个氨基酸(GenBank登录号为KM017506),DlWUS的DNA包含2个内含子。序列分析表明,DlWUS是一个不稳定的亲水蛋白,不含信号肽,亚细胞定位于细胞核,具跨膜结构和Homeodomain超级家族的保守结构域以及WUS转录因子家族特有的WUS box和EAR-like结构域,推测该目的基因确实为WUS转录因子。系统进化分析显示,龙眼DlWUS与脐橙WUS归为一个分支,亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析结果表明,在龙眼体细胞胚胎发生整个过程中,DlWUS均有表达,但仅在球形胚时期表达量较高,说明DlWUS可能主要在球形胚阶段发挥作用,并且在一定浓度范围内,外源施加IAA和GA3能够促进DlWUS基因的表达,而外源施加SA则抑制DlWUS基因的表达。     

体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因(SERK)的研究进展

植物体内存在一个编码富亮氨酸重复受体蛋白激酶、与体细胞胚胎发生相关的类受体蛋白激酶基因(SERK)大家族,其在旱期胚胎、小孢子、成熟胚珠和维管组织中表达.文章从SERK的结构、编码的蛋白、基因表达、功能以及信号转导介绍了SERK的研究进展.     

植物体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶的生物学功能

体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases, SERKs)属于膜富亮氨酸重复序列受体类蛋白激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase, LRR-RLK)家族的第二亚类。SERK具有典型的胞外信号受体结构域、跨膜结构域和胞内激酶活性结构域, 研究发现SERKs在植物生命活动中承担着多个角色。文章简述了SERKs的典型结构域特征, 重点介绍该类蛋白在体细胞胚发生、生殖发育、激素感应和病理反应方面发挥的功能, 同时对该蛋白激酶的研究价值和应用前景进行了探讨。     

植物体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶的生物学功能

体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERKs)属于膜富亮氨酸重复序列受体类蛋白激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)家族的第二亚类。SERK具有典型的胞外信号受体结构域、跨膜结构域和胞内激酶活性结构域,研究发现SERKs在植物生命活动中承担着多个角色。文章简述了SERKs的典型结构域特征,重点介绍该类蛋白在体细胞胚发生、生殖发育、激素感应和病理反应方面发挥的功能,同时对该蛋白激酶的研究价值和应用前景进行了探讨。     

龙眼胚性愈伤组织DRM1基因的克隆及其定位与表达分析

该研究以龙眼胚性愈伤组织的转录组数据为基础,对龙眼胚性愈伤组织DlDRM1基因进行克隆和生物学信息分析,并检测其在体胚发生过程中不同发育阶段、不同浓度的外源激素(2,4-D、IAA、KT)处理下及不同组织部位的表达,以揭示DlDRM1基因在龙眼体胚发生过程中的功能。结果表明:(1)从龙眼转录组unigene序列筛选获得龙眼结构域重排甲基化酶1基因(命名为DlDRM1)全长序列,并利用RT-PCR法从‘红核子’龙眼胚性愈伤组织中克隆获得DlDRM1基因的cDNA全长序列(GenBank登录号为KY990493);DlDRM1基因cDNA全长2 574bp,包括494bp的5′UTR,184bp的3′UTR,可编码包含631个氨基酸的蛋白质。(2)生物信息学分析显示,DlDRM1是一个不稳定的亲水蛋白,不含信号肽,不存在跨膜结构域,其分子式为C_(3104)H_(4839)N_(851)O_(984)S_(28);序列比对和系统进化分析表明,龙眼DlDRM1与脐橙DRM相似度最高(76.85%),二者亲缘关系也最为接近。(3)实时荧光定量PCR分析发现,DlDRM1在龙眼各组织器官中均有表达,且在果肉中表达量最高,其次是花蕾,在叶中的表达量最低;DlDRM1基因在非胚性愈伤组织中表达量最高,而且在非胚性愈伤向胚性愈伤转变过程中DlDRM1基因的表达量呈逐步下降趋势,说明DlDRM1基因与体胚胚性呈负相关关系,在龙眼体胚发生过程中可能发挥着重要的作用;一定浓度的IAA和2,4-D能够促进DlDRM1基因的表达,而KT则抑制DlDRM1的表达。(4)亚细胞定位结果表明,DlDRM1定位于细胞核和细胞膜上。     

铁皮石斛体细胞胚胎发生类受体激酶基因DoSERK的克隆和表达分析

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)中的体细胞胚胎发生类受体激酶基因DoSERK 的功能,在转录组测序数据的基础上克隆了DoSERK 的全长cDNA。结果表明,DoSERK 与其他植物的SERK 高度同源,编码633 个氨基酸。生物信息学分析表明,DoSERK蛋白为亲水蛋白并定位于质膜,具有1 个信号肽、1 个富脯氨酸区域、1 个跨膜区、5 个富亮氨酸重复序列以及1 个保守的蛋白激酶活性结构域,属于SERK 蛋白家族成员。系统进化树分析表明,DoSERK 与同为兰科植物的文心兰(Cyrtochilum loxense)以及卡特兰(Cattleya maxima)的SERK 亲缘关系最近。组织表达分析表明,DoSERK 在铁皮石斛中广泛表达,以幼嫩小苗根部的表达量最高。这些说明DoSERK 除了可能参与铁皮石斛体胚发生过程以外,还参与其他生长发育过程。     

龙眼生长素应答因子基因克隆及其在体胚中的表达分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR结合RACE法克隆生长素应答因子基因(auxin response fac-tor,即DL-ARF1),运用生物信息学方法对序列进行分析,并通过实时荧光定量PCR法研究其在龙眼体细胞胚胎发生过程中的表达。结果表明:DL-ARF1基因的mRNA全长序列为2 695bp(GenBank登录号GQ923778),包含2 046bp开放阅读框,163bp 5′非编码区(5′UTR),486bp 3′非编码区(3′UTR);推定的氨基酸序列含681个氨基酸,与其它植物ARF基因相似性达40%～81%。DL-ARF1基因可能属于转录抑制因子,在龙眼体胚的各阶段均有表达,整个变化趋势呈双峰形,在胚性愈伤Ⅱ(Stage 2)中的表达量最高。     

SERK基因家族的研究进展

体细胞胚发生相关类受体蛋白激酶(SERK)基因相继地在胡萝卜、拟南芥、水稻等多种植物中克隆和表达, 并被证实是植物界中广泛存在的结构保守基因家族。SERK基因不仅在胚性组织中表达, 还在非胚性组织中表达, 参与了植物胚胎发育、雄性发育、病害防御和信号传导等活动。     

龙眼体胚发生过程中DlAGO4基因的克隆及表达分析

该研究基于龙眼基因组数据库,采用RT-PCR技术,以‘红核子’品种龙眼松散型胚性愈伤组织cDNA为模板,进行龙眼胚性愈伤组织DlAGO4基因的克隆和生物信息学分析,并采用实时荧光定量技术分析其在龙眼体细胞胚胎发生不同阶段、不同组织部位、激素和非生物胁迫处理以及5-氮胞苷(5-azac)处理的表达模式。结果表明:(1)DlAGO4基因cDNA全长为3 425 bp,包含开放阅读框长度为2 781 bp,编码926个氨基酸。(2)生物信息学分析表明,DlAGO4蛋白为碱性亲水非分泌蛋白,含有AGO经典的保守结构域PAZ和Piwi,与克莱门柚CcAGO4的同源性最近,含有85个磷酸化位点和2个糖基化位点;亚细胞定位预测其最可能定位于细胞核;MicroRNA预测显示,DlAGO4基因受到4个miRNA靶向调控。(3)qRT-PCR结果表明,DlAGO4在龙眼球形胚阶段和种子中相对表达量最高;激动素、水杨酸、NaCl、甘露醇、PEG-4000和ABA处理均能促进DlAGO4基因的表达,而2,4-D和MeJA处理抑制其表达;不同浓度的5-azac处理1 d和3 d抑制DlAGO4的表达,但从处理第6天开始该基因呈上调表达,并于处理第12天相对表达量最高。研究认为,DlAGO4基因可能参与龙眼球形胚和种子的转录调控,且可能参与KT、SA的激素信号转导途径和NaCl、甘露醇、PEG-4000、ABA的逆境胁迫响应途径以及DNA甲基化调控机制。     

几个影响黄瓜子叶体细胞胚胎发生的因素

黄瓜品种“叶三旱”是体细胞胚胎发生的理想基因型 ;愈伤组织诱导阶段和胚胎发生阶段分别采用 9%和 6 %的蔗糖浓度 ,可促进体细胞胚胎发生 ;胚诱导培养基中添加 6 BA 0 .5mg·L-1,体细胞胚胎发生率较高 (达到 6 7.8% ) ;愈伤组织诱导阶段甘露醇与蔗糖配合使用 ,可提高体细胞胚胎发生率 (高达 82 .2 % )。     

海岛棉WUSCHEL基因(GbWUS)的克隆与表达模式分析

[目的]分离海岛棉的WUSCHEL基因(Gb WUS),检测Gb WUS基因在海岛棉体细胞胚发生过程中的表达模式。[方法]利用同源序列法结合RACE技术的策略克隆Gb WUS基因,通过半定量RT-PCR分析Gb WUS基因的表达模式。[结果]获得了全长1 011 bp的Gb WUS基因c DNA序列,包括870bp的开放阅读框(ORF),编码289个氨基酸。与来源于其他物种WUS同源基因的进化树分析表明,Gb WUS与雷蒙德氏棉WUS基因具有98%的同源性,而与其他物种来源的WUS同源基因有明显的种属特异性。Gb WUS基因在海岛棉的胚性愈伤组织中表达,而在非胚性愈伤、球型胚、子叶胚阶段的细胞中不表达。[结论]Gb WUS基因属于WUSCHEL/WOX家族,其mRNA在胚性愈伤组织中特异表达。     

海岛棉WOX9基因(GbWOX9)的克隆及表达模式分析

[目的]WOX9基因在植物的胚胎发育过程中发挥一定作用。[方法]根据已公布的雷蒙德氏棉WOX9基因序列的CDS设计一对引物,从海岛棉‘新海16’中克隆一个同源基因GbWOX9。通过实时荧光定量分析其在棉花体细胞胚不同阶段的表达模式。[结果]获得了1 038 bp的GbWOX9基因的开放阅读框(ORF),编码345个氨基酸,预测蛋白分子量约为38 264.54 k Da,等电点为6.7。通过结构域分析,发现GbWOX9中含有一个由65个氨基酸组成的保守同源异型结构域。系统进化树分析结果表明GbWOX9与亚洲棉Ga WOX9亲缘关系较近。亚细胞定位预测该基因可能定位于细胞核。qRT-PCR表明,GbWOX9基因的表达量在‘新海16’胚胎发育阶段的球形胚鱼雷胚心形胚胚性愈伤。[结论]根据相对表达量数值估算,GbWOX9在球形胚的表达量是鱼雷胚的1.3倍,是心形胚的3.1倍,是胚性愈伤的5.2倍。故该基因在‘新海16’体细胞胚阶段的球形胚中表达量最高。     

龙眼UGD6基因克隆及其表达特性分析

该试验采用RT-PCR和RACE技术,对龙眼多糖合成的关键基因尿苷二磷酸-葡萄糖6-脱氢酶基因(DlUGD6)进行分离克隆、生物信息学分析和亚细胞定位研究,并采用qRT-PCR技术,对其在龙眼体细胞胚胎发生、合子胚发育及不同组织器官中的表达模式进行分析。结果表明:(1)DlUGD6基因的cDNA序列全长1 860bp,包含开放阅读框1 443bp,编码480个氨基酸(GenBank登录号KU198438);生物信息学分析显示,DlUGD6属于稳定的酸性亲水蛋白,不含信号肽,具有跨膜结构和3个典型的保守结构域,属于UDP-葡萄糖/GDP-甘露糖脱氢酶家族;进化树分析表明,DlUGD6与柑橘亲缘关系较近。(2)洋葱内表皮GFP荧光定位观察发现,DlUGD6定位于细胞质;qRT-PCR结果显示,DlUGD6在龙眼非胚性愈伤组织中表达量相对较高,且在其他体胚发育阶段也均有稳定表达;在合子胚发育中子叶胚形成后第8天(S3)和第24天(S7)时表达量最高,整体呈"W"型;在不同组织器官中,DlUGD6在花药和茎中的表达量最高,且整体上生殖器官中的表达水平高于营养器官。研究认为,DlUGD6基因可能参与龙眼生长发育各个阶段中细胞壁多糖合成。     

大蒜体细胞胚发生过程中内源激素含量及相关基因表达的变化特征

该研究以大蒜品种‘二水早’为材料,采用高效液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS),检测了大蒜体细胞胚发生过程中花序轴(EX)、愈伤组织(CA)、早期胚性愈伤组织(PC)、后期胚性愈伤组织(LC)和球形胚(GE)阶段的5种生长素及其类似物、4种细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)含量,结合激素合成和信号转导相关基因表达量的动态变化,探讨3类激素在大蒜体细胞胚发生中的调控作用,为大蒜体细胞胚发生的激素调控提供理论依据,也为进一步研究植物体细胞胚发生的分子机理奠定基础。结果表明:(1)在大蒜体细胞胚发生过程中,生长素及其类似物含量均呈现先升高后降低的变化趋势,且在PC阶段最高而在GE阶段最低;异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(tZ)和ABA在EX阶段含量最高,其余4个阶段的含量均显著低于EX阶段,而顺式玉米素(cZ)在CA和PC阶段含量较高,在GE阶段含量最低。(2)在PC阶段,IAA合成基因AsYUCCA1和AsTA1以及生长素外运载体基因AsABCB1的表达量升高;在LC阶段,生长素内运载体基因AsAUX1表达量升高,生长素应答基因AsARF1和AsARF2表达量降低,cZ合成基因AsLOG1在CA阶段表达量最高,细胞分裂素运输相关基因AsENT2和信号转导相关基因AsORR-A1、AsORR-A2在PC阶段表达量最高。(3)ABA合成限速酶基因AsNCED1和AsNCED2的表达量在大蒜体细胞胚发生的后4个阶段显著低于EX阶段,ABA信号转导相关基因AsPP2C表达量在PC阶段升高,AsABI1表达量在LC阶段升高,AsPYL1表达量在GE阶段升高。研究认为,在大蒜体细胞胚发生过程中,吲哚-3-甲醛(ICAld)、吲哚-3-丁酸(IBA)和cZ的积累有助于促进大蒜愈伤组织的形成,高水平的生长素及其类似物和低水平的IP、tZ有利于大蒜早期胚性愈伤组织的形成,而低水平的生长素及其类似物、CTK和ABA更利于大蒜球形胚的形成,表明激素合成相关基因可调控内源激素含量的变化,激素信号转导相关基因参与了大蒜体细胞胚的发生。     

龙眼体胚CDC48基因的克隆、原核表达及其在体胚发生过程中的表达分析

为探讨龙眼(Dimocarpus longan)体胚CDC48基因的表达方式,采用RT-PCR和RACE方法,从龙眼胚性愈伤组织中克隆得到1条长度为2620 bp、含有完整开放阅读框的DlCDC48基因cDNA序列(GenBank登录号:EU606206)和长度为2418 bp的DNA序列(GenBank登录号:FJ590953)。DlCDC48编码1个含有805个氨基酸的蛋白质。DlCDC48基因不含内含子。生物信息学分析表明:DlCDC48蛋白为不具跨膜结构域的亲水性胞质蛋白,不具有信号肽,定位在细胞核;与其他植物的CDC48有较高的同源性。将DlCDC48基因构建成原核表达载体,经IPTG诱导表达了1个分子量约为89 kD的蛋白。利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术,DlCDC48在龙眼体胚发育过程中的各个阶段均有表达,其中球形胚时的表达量最低,胚性紧实球形结构阶段的表达量最高。这为进一步研究CDC48基因在植物体胚发生中的作用奠定基础。     

香果树体细胞胚胎发生过程中4种同工酶的研究

用非变性聚丙烯凝胶电泳技术对香果树体细胞胚胎发生及形态建成过程中过氧化物酶(POD)、酯酶(EST)、淀粉酶(AMY)和超氧化物歧化酶(SOD)4种同工酶进行分析.结果表明:香果树体细胞胚胎发生及形态建成过程中,POD、EST、AMY和SOD活性变化与胚性愈伤组织的诱导及体细胞胚的发生发育密切相关.非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织酶谱差异明显,胚性愈伤组织中EST和AMY同工酶酶带多且活性高,非胚性愈伤组织中缺乏EST和AMY同工酶表达,AMY同工酶可作为胚性细胞分化和发育的重要标志.香果树体细胞胚形态建成过程中,球形胚时期的AMY、POD、EST同_T酶活性最强,表明这一时期生理代谢旺盛,是体细胞胚形态建成的关键时期;POD、AMY和SOD 3种同工酶的酶谱及表达强弱在形态建成的不同时期呈现有规律的变化,可作为香果树体细胞胚发生发育特定时期的参考标记. 与胚性愈伤组织的诱导及体细胞胚的发生发育密切相关.非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织酶谱差异明显,胚性愈伤组织中EST和AMY同工酶酶带多且活性高,非胚性愈伤组织中缺乏EST和AMY同工酶表达,AMY同工酶町作为胚性细胞分化和发育的重要标志.香果树体细胞胚形态建成过程 ,球形胚时期的AMY、POD、EST同_T酶活性最强,表明这一时期生理代谢旺盛,是体细胞胚形态建成的关键时期;POD、AMY和SOD 3种同工酶的酶谱及表达强弱在形态建成的不同时期呈现有规律的变化,可作为香果树体细胞胚发生发育特定时期的参考标记. 与胚性愈伤组织的诱导及体细胞胚的发生发育密切相关.非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织     

盐肤木体细胞胚胎发生及植株再生

以盐肤木(Rhus chinensis Mill.)幼胚为外植体,研究不同植物生长调节剂组合对其愈伤组织诱导及体细胞胚胎发生的影响,以建立盐肤木体细胞胚胎发生及植株再生体系。结果表明,最适愈伤组织诱导培养基为MS+6-BA 0.2 mg/L+2,4-D 1.0 mg/L,诱导率为84.57%,诱导出的初代愈伤组织白色或淡黄色,质地疏松,表面光滑,为非胚性愈伤。初代愈伤组织转移到1/2 MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.5 mg/L培养基上培养1个月后,长出淡黄色质地紧密的胚性愈伤组织,诱导率高达100%,在此培养基上胚性愈伤组织增殖倍数为854.73%。所获得的胚性愈伤组织转接到1/2 MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖4%的培养基上培养1个月后可诱导体细胞胚胎发生,诱导率可达32.67%。诱导得到的体细胞胚胎经历球形胚、心形胚、鱼雷胚、子叶胚进一步分化发育成苗。无菌苗炼苗后栽种到泥炭土∶蛭石∶珍珠岩为2∶1∶1的生长基质上,能100%稳定成活。经过细胞学观察分析,体细胞胚的发育与合子胚相似。     

高粱不同类型胚性和非胚性愈伤组织的生理生化差异

植物体细胞胚胎发生过程中伴随着复杂的生理生化变化,为进一步揭示胚性愈伤组织的再生潜力,该研究以高粱Sb19未成熟胚诱导产生的两种胚性愈伤组织和一种非胚性愈伤组织为材料,通过测定各愈伤组织中可溶性蛋白、游离脯氨酸和可溶性糖的含量,采用方差分析法对高粱体细胞胚胎发生过程中不同类型愈伤组织的生理生化指标进行了差异比较研究。结果表明:(1)高粱两种胚性愈伤组织中可溶性蛋白、游离脯氨酸和可溶性糖的含量均显著高于非胚性愈伤组织,表明胚性愈伤组织中的代谢活性高于非胚性愈伤组织,能够为体细胞胚胎发生提供更多的物质能量基础。(2)两种类型胚性愈伤组织之间生理生化差异显著,其中,Ⅱ型胚性愈伤组织中可溶性蛋白和游离脯氨酸含量均显著高于Ⅰ型胚性愈伤组织,相反,Ⅱ型胚性愈伤组织中可溶性糖含量显著低于Ⅰ型胚性愈伤组织,这种生理生化差异在一定程度上影响了后期的分化。该研究结果为愈伤组织的胚胎发生能力与生化代谢的关系提供理论依据。     

龙眼体胚发生相关未知蛋白DlUP-3基因的克隆与表达分析

在龙眼体胚发生早期的蛋白质组学研究中,发现1个体胚发生相关未知蛋白DlUP-3,通过简并引物结合RACE技术进行其基因全长序列克隆。结果显示:(1)克隆到的龙眼体胚发生相关未知蛋白基因DlUP-3的全长cDNA序列为1 681bp,开放阅读框由1 017个核苷酸组成,编码338个氨基酸(GenBank登录号为GQ167202)。(2)生物信息学分析发现,该基因推导蛋白分子量为36 854.2Da,pI为9.05;该蛋白为Ras蛋白质家族成员,具有ATP/GTP-binding site motif A(P-loop)结合位点和1个典型的Ras_like_GTPase superfamily组件,无典型信号肽结构,但有跨膜螺旋的亲水性蛋白;不规则卷曲是其最大量的结构元件,散布于整个蛋白质中。(3)实时荧光定量PCR分析显示,该基因在龙眼体胚发生过程中均有表达,其中以胚性愈伤组织阶段表达量最低,而球形胚阶段最高。研究表明,DlUP-3基因在龙眼体胚发生过程尤其是球形胚阶段有重要的作用,为进一步研究该基因在龙眼体胚发生过程中的功能奠定了基础。     

棉花EIN3/EIL家族基因序列分析及GhEIL3基因克隆

该研究以拟南芥AtEIN3基因为探针,从陆地棉TM-1全基因组测序数据库中筛选其同源序列,序列分析得到16条具有EIN3结构域的基因序列。对陆地棉EIN3/EIL家族基因的基因结构、系统进化、序列相似性及结构域分布情况进行分析,发现它们与拟南芥EIN3/EIL家族基因在N端具有较高相似度,其中15条基因序列包含5个保守结构,1条包含4个保守结构。在此基础上,采用RT-PCR方法从抗枯萎病的陆地棉品种‘中棉所12’中克隆得到一个新的EIN3/EIL家族基因,命名为GhEIL3(GenBank登录号为KY072936)。序列分析表明:GhEIL3基因开放阅读框长1 092bp,编码363个氨基酸,含有一个EIN3结构域。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,GhEIL3基因在枯萎病菌诱导后呈上调表达,诱导后1h其相对表达量达到最大值,推测GhEIL3基因可能参与棉花对枯萎病菌的防御反应。