慈竹纤维素合酶BeCesA4的克隆及功能分析

非木造浆是解决国内纸浆短缺的重要手段。慈竹(Bambusa emeiensis)是我国非木造浆的主要原材料之一,提高慈竹中纤维素的含量能够有效提高竹类造浆的效率。通过前期对慈竹进行的转录组测序分析,挖掘出慈竹中一个与植物中纤维素合酶亚基A(cellulose synthase A,CesA)同源的基因,命名为BeCesA4。结果显示,克隆出的BeCesA4基因编码一个含有982个氨基酸的蛋白质,具备CesA家族的保守结构域;BeCesA4在慈竹快速生长的笋与茎中显著表达;过量表达该基因会使转基因植物出现生物量提升、纤维素含量升高和次生细胞壁加厚等现象。结果表明,BeCesA4的表达量与慈竹茎内纤维素的积累呈正相关。本研究结果为进一步揭示慈竹纤维素合成机制奠定了基础。     

SCoT分子标记在植物研究中的应用进展

SCo T是一种新型的目的基因分子标记,该标记不仅能获得与性状联系紧密的目的基因,而且能对性状进行跟踪,已被广泛应用于多种植物的研究。本文概述了SCo T标记的原理、引物设计方法及特点,并从PCR反应体系建立与优化、种质资源遗传多样性与亲缘关系分析、种质鉴定与指纹图谱构建、基因差异表达与分子遗传连锁图谱构建等方面总结了SCo T标记的应用进展。同时,对其存在的问题进行了讨论,并展望了该标记的发展应用前景。     

四川2种丛生竹木质素和纤维含量的研究

以四川4个地区2种丛生竹(慈竹和硬头黄)为研究对象,对其木质素和综纤维含量进行研究.结果表明,不同地区竹种间综纤维素含量差异显著;除青神地区外,其它几个地区木质素含量差异不大.纬度对木质素积累的作用因竹种而异,对慈竹木质素含量的作用呈极明显的正效应,对硬头黄的作用则呈不明显的正效应,对综纤维含量的影响不大.竹龄影响木质素和综纤维素含量的积累,对慈竹木质素和综纤维的积累呈显著的正效应,但对硬头黄的作用却不明显.研究认为,青神、长宁和绵阳地区的硬头黄以及长宁地区的慈竹是造纸的较好原料.     

慈竹C3H基因克隆及其生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶(C3H)是调控植物木质素生物合成的关键酶,本文以慈竹为材料,利用RT-PCR技术克隆慈竹C3H基因,并对其进行生物信息学分析,为通过基因工程手段降低工业用竹木质素含量奠定基础。结果表明,该cDNA序列全长为1 581 bp,编码区为1 539 bp,编码512个氨基酸,蛋白分子量为58.33KD,等电点为9.09;氨基酸序列和结构分析显示C3H有一个保守区域,即P450结构域。系统进化分析表明,该基因与毛竹和水稻的C3H基因具有很高的同源性。慈竹与毛竹和水稻C3H基因编码蛋白为亲水性蛋白,这三种编码蛋白很可能定位在内质网(膜)上,其编码蛋白的二级结构及三级结构都含有丰富的α-螺旋和无规卷曲,β-转角和延伸链的含量较少,都含有2个相对保守的无序化区域。该基因已在GenBank上注册,基因序列登录号为JF693629,可能与慈竹木质素的生物合成有关。     

GA3和IAA对慈竹综纤维和叶绿素含量动态积累的调控效应

以慈竹为材料,研究不同浓度和配比的GA3和IAA对综纤维和叶绿素含量动态积累的调控效应,为纸浆用竹的遗传改良研究提供理论依据。研究结果表明,GA3和IAA处理对慈竹综纤维动态积累调控作用具有差异。处理前30d内,GA350IAA200处理慈竹综纤维积累强度高于GA3200IAA50处理,40～50d时,则反之。GA3和IAA处理的综纤维最终水平明显高于空白对照,差异达极显著水平。GA3和IAA处理能提高慈竹叶绿素含量,GA3200IAA50处理慈竹叶绿素含量高于GA350IAA200处理。相关分析结果表明,叶绿素含量与综纤维含量间呈不显著正相关关系。     

梁山慈竹体细胞突变体No.30的SLAF-seq特异分子标记分析

梁山慈竹体细胞突变体No.30具有纤维素含量高、木质素含量高、纤维细胞长度长、纤维细胞长宽比大等特点,但由于梁山慈竹主要进行无性繁殖,不易获得纯合植株,突变体No.30的分子水平鉴定一直无法进行,严重阻碍了该突变体的推广利用。对梁山慈竹体细胞突变体No.30进行特异分子标记分析,并初步确定其性状变异来源。本研究利用SLAF-seq技术分别对突变体No.30以及同地区野生型梁山慈竹群体（CK）的基因组进行了简化基因组测序。经过了测序、建库、多态位点开发、特异多态性位点筛选等过程,最后对特异多态性位点筛选结果进行注释分析。结果发现突变体No.30的GC含量、纯合InDel数低于野生型梁山慈竹,而检测到的InDel总数以及杂合InDel数却高于野生群体。对SLAF-seq得到的InDel、SNP位点进行特异性筛选,获得了突变体No.30中稳定存在的特异InDel/SNP标签,包括特异C-T转换9381个、特异A-G转换9472个、特异InDel 329个。通过对这些特异SLAF标签进行注释,发现有6个特异SNP标签和1个特异InDel与纤维素合成相关,3个特异SNP标签与木质素合成相关,以及4个特异SNP标签和1个特异InDel与纤维细胞形态建成有关。这些结果表明突变体No.30在体细胞培养的过程中在基因组水平上发生了突变,并初步确定了其性状变异来源。但这些特异SLAF标签与突变体No.30在纤维素含量和木质素含量,以及纤维细胞发育等性状方面的相关性仍需进一步验证。     

小麦组织培养和基因枪轰击影响因素探讨

本研究就基因枪法转化小麦过程中的组织培养和轰击参数等影响因素进行了探讨。结果表明 ,小麦幼胚是比幼穗或成熟胚更理想的转化受体。因供试小麦品种基因型不同 ,幼胚愈伤组织再生频率差异明显 ,辽 - 1 0为 7.84% ,91 B5 6 9为 1 3 .6 8% ,东农 7742为 5 4 .90 %。小麦本身对选择剂卡那霉素有较高的天然抗性 ,采用 G41 8对小麦幼胚愈伤组织进行筛选效果明显。G41 8的毒性作用有滞后特点 ,3个小麦品种对 G41 8的敏感性依次为辽 - 1 0 >91 B5 6 9>东农 7742。用 G41 8做选择剂筛选辽 - 1 0、91 B5 6 9和东农 7742抗性愈伤的适合浓度分别为2 5 mg/L、3 0 mg/L和 3 5 mg/L。此外 ,不同轰击参数影响金粉分布的范围和密度。轰击距离为 6 cm或 9cm时 ,内部金粉密度大而外围金粉密度小 ,差异极大。轰击距离为 1 2 cm时 ,内部和外围金粉密度差异小 ,均匀度好     

氮钾对慈竹纤维素和木质素动态积累的调控效应

以慈竹为材料,通过施用不同比例的氮、钾肥,研究其对慈竹木质素和纤维素分布和动态积累的调控效应,为慈竹优质栽培提供理论依据。研究结果表明,氮钾肥处理并没有改变木质素和纤维素动态积累趋势,不同处理的慈竹木质素的动态积累呈先上升后下降的趋势,而纤维素的动态积累呈上升的趋势;慈竹不同部位木质素和纤维素的分布呈下部＞中部＞上部的趋势。施用氮、钾肥可以降低慈竹木质素含量,降低幅度为1.05%~3.97%,提高纤维素含量,提高幅度为1.25%～3.36%。N、K肥和时间对慈竹木质素和纤维素含量总变异的贡献都是N×K＞N＞TIME＞K＞N×K×TIME＞N×TIME＞K×TIME。慈竹纤维素和木质素含量之间呈不明显的正相关关系（r=0.020 4）。     

毛竹扩展蛋白基因的鉴定及其表达分析

为全面了解毛竹中扩展蛋白的分子特征和表达模式,本研究利用生物信息学方法在毛竹基因组中共鉴定出43个扩展蛋白基因家族成员,属于4个亚家族（EXPA、EXPB、EXLA和EXLB）,分别包含18、17、7和1个成员,分布在37个Scaffold上。除PeEXPA1没有内含子和PeEXLB1含有11个内含子外,其它毛竹扩展蛋白基因的内含子为1~5个。毛竹扩展蛋白基因编码蛋白长度为91~508个氨基酸,所有的氨基酸都具有高频密码子,大部分蛋白为碱性亲水性蛋白。大部分毛竹扩展蛋白二级结构中β转角占比例最少,而β折叠占比例最大,各亚家族多数成员具有类似的三级结构。qRT-PCR结果表明,18个EXPA亚家族成员在不同组织表达存在明显差异,除PeEXPA2、PeEXPA6外其它基因表达的最高值均出现在叶片中,表明它们可能在叶片生长过程中发挥着重要作用。     

微生物法降解木质素的研究进展

生物质是代替石化资源生产能源和化学品的关键资源,木质素作为植物细胞壁的主要成分已经在很多行业中得到了广泛的应用。然而,由于木质素结构复杂且难以降解,成为生物质资源利用的最大障碍,因此,去除或者降解木质素是利用细胞壁中其他成分的关键步骤。许多行业使用有害化学物质降解木质素,严重危害了生态环境,自然界中木质素经常被包括真菌和细菌在内的微生物降解,因此,研究微生物降解木质素的机制为解决这一问题提供了可能性。本文讨论了木质素的化学组成成分,重点讨论了自然界降解木质素的微生物种类及其降解机制,包括各种真菌和细菌的木质素降解活性,描述了由各种微生物特别是白腐真菌、褐腐真菌和细菌产生的木质素降解酶,并展望了今后木质素生物降解的研究和应用的可能方向。