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。     

芥蓝SPL基因家族鉴定及表达分析北大核心CSCD

SPL存在于所有绿色植物中,在植物生长发育及叶片形成中起着重要的作用。该研究以‘改良香菇’芥蓝为材料,采用生物信息学方法,对芥蓝SPL家族(BoSPL)进行全基因组鉴定及分析;采用PCR技术克隆BoSPL3-1、BoSPL10-2和BoSPL11-2基因,并对芥蓝不同生长时期及不同组织部位进行定量分析,为揭示‘改良香菇’芥蓝叶片发育过程的分子机制以及培育芥蓝新品种奠定基础。结果表明:(1)BoSPL家族共有31个成员,编码区蛋白质氨基酸长度在157~1028 aa之间,BoSPL蛋白质的氨基酸均没有信号肽,属于非分泌蛋白;亚细胞定位预测结果显示,所有的BoSPL家族成员均有定位在细胞核上,少数成员有定位在液泡、叶绿体和细胞质中;BoSPL家族基因包含内含子数量为1~9个,所有成员均包含SBP保守结构域;系统进化分析显示,BoSPL可以分为8个进化群亚组,各群基因数量不等,且BoSPL进化关系与AtSPL相似。(2)成功克隆到BoSPL3-1、BoSPL10-2和BoSPL11-2基因,并成功构建pCAMBIA1302-35S-BoSPL3-1-GFP、pCAMBIA1302-35S-BoSPL10-2-GFP和pCAMBIA1302-35S-BoSPL11-2-GFP重组质粒,经根癌农杆菌GV3101介导瞬时转化烟草下表皮细胞,激光共聚焦显微镜检测表明,BoSPL3-1、BoSPL10-2和BoSPL11-2均定位在细胞核中,与预测结果一致。(3)qRT-PCR分析显示,BoSPL3-1、BoSPL10-2和BoSPL11-2在‘改良香菇’芥蓝叶片中相对表达量均较高,但3个基因在叶肉中的相对表达量无明显差异,而BoSPL10-2在花状变形叶中却显著高表达,推测其可能与花状变形叶形成相关。     

芥蓝miR172家族成员进化特性比较及时空表达分析

为了明确植物miR172家族成员的进化特性及其在不同组织部位的表达情况,该研究以芥蓝miR172a家族为例,通过芥蓝miR172a成熟体序列比对、前体(pre-miRNA)二级结构预测、系统发育进化树构建、靶基因预测及实时荧光定量等手段,对芥蓝miR172a和miR172b基因家族的进化特性及其在芥蓝不同组织部位中的表达规律进行分析。结果显示:(1)芥蓝miR172家族存在20个成熟体成员,通过比对发现20条序列都存在一个重叠区域,该区域中ACTAGATC 8个碱基高度保守,并且在芥蓝pre-miR172的3′和5′端均能形成成熟体。(2)mfold预测结果显示,miR172a家族5个前体成员的最小折叠自由能在-54.55~-78.60kal/mol之间,均能自发形成典型、稳定的茎环二级结构。(3)系统发育进化树显示,芥蓝miR172a家族的前体成员具有一定的保守性和多样性,并与番木瓜pre-miR172a亲缘关系较近。(4)靶基因预测发现芥蓝miR172a共有13个不同靶标基因,多个成员也可以作用于相同靶标基因。(5)实时荧光定量PCR显示,芥蓝pre-miR172a和pre-miR172b家族不同成员在不同组织部位表达量差异显著,10个成员在9个组织部位中的表达各不相同。其中,芥蓝pre-miR172a-1、pre-miR172a-2、premiR172a-3和pre-miR172b在芥蓝荚中大量表达;pre-miR172b-5p和pre-miR172b-5p-2在芥蓝花中大量表达。研究表明,miR172在芥蓝花和荚的发育过程中起着重要的作用。     

不同光质光周期对樱桃萝卜生长发育及营养品质的影响

光质和光周期可以调节植物生长过程中肉质根等地下贮藏器官的形成。该试验以‘昆优2号’樱桃萝卜为试验材料,以白光(W)为对照,研究8R2B、5R5B、2R8B红蓝光配比光质(红蓝光比例分别为8∶2、5∶5、2∶8)与8L/16D、12L/12D、16L/8D光周期(光照/黑暗分别为8 h/16 h、12 h/12 h、16 h/8 h)组合对樱桃萝卜生长发育和营养品质的影响,筛选适合樱桃萝卜生长的光质光周期组合。结果表明:长光照(16L/8D)W、8R2B处理对樱桃萝卜叶片生长、肉质根大小、根冠比都有显著的促进作用,长光照W有利于樱桃萝卜更快形成膨大的肉质根;长光照W、8R2B处理下的樱桃萝卜肉质根多酚含量、抗氧化能力差异不大;长光照W利于樱桃萝卜肉质根可溶性糖、可溶性蛋白积累,长光照8R2B有利于肉质根可溶性蛋白积累。研究发现,适当的光质和光周期组合可显著促进樱桃萝卜叶片生长、肉质根膨大以及根中营养物质的积累,从而获得良好的长势和营养品质,并以长光照(16L/8D即光照/黑暗为16 h/8 h)白光组合最佳。