苹果属无融合生殖SERK1基因的克隆与生物信息学分析

[目的]为探讨苹果属植物无融合生殖分子机制。[方法]以苹果属平邑甜茶及杂种后代33#为试材,以苹果基因组CDS序列设计引物,通过PCR扩增技术克隆出SERK同源基因的cDNA全长序列,命名为MhSERK1和MhdSERK1(GenBank登录号JQ231273和JQ231272),利用实时定量RTqPCR的方法检测了这两个基因在平邑甜茶和杂种后代各组织和器官中的表达模式。[结果]序列分析显示MhSERK1和MhdSERK1编码区序列全长为1 899 bp和1 881 bp,分别编码632和626个氨基酸,其氨基酸序列与其他植物的SERK1同源基因所编码的氨基酸同源性都在80%以上,特别是与葡萄科龙眼品种同源性最高,高达92.56%,与模式植物拟南芥、烟草等植物的SERK同源基因都具有很高的同源性。实时定量PCR结果表明,在平邑甜茶和杂种后代不同组织、花器官中SERK1基因的表达量存在差异,其中在子房中的表达量最高,在营养生长的组织中表达量很低,在平邑甜茶花蕾期的子房中表达量最高。[结论]推测该基因在平邑甜茶和杂种后代的生殖发育过程中可能发挥重要作用。     

平榛ChWRKY28基因克隆及表达模式分析

[目的]研究平榛ChWRKY28基因序列特征及其在不同非生物胁迫下的表达规律.[方法]以平榛为试材,采用RACE-PCR方法进行基因克隆;利用实时荧光定量PCR方法检测基因在不同组织及不同非生物胁迫下的表达模式.[结果]表明:克隆得到的WRKY基因,全长1 342 bp,基因内部包含1个长963 bp的完整开放阅读框,编码320个氨基酸残基,命名为ChWRKY28.构建的系统发育树表明:该序列与拟南芥AtWRKY28及杨树PtrWRKY93的关系最近,相似性分别为49%和60%.基因表达分析表明:ChWRKY28在雄花序、雌花芽及茎中均有表达,但在茎部(皮)中的表达量高于雄花序和雌花芽中的表达量,具有组织表达特异性;低温、干旱及盐胁迫均能诱导ChWRKY28基因的表达,但受诱导程度存在差异.亚细胞定位分析结果表明:ChWRKY28蛋白分布在细胞核内,是一个核蛋白.[结论]推测ChWRKY28基因可能参与植物响应非生物胁迫的信号转导过程.     

荔波连蕊茶肌动蛋白基因全长cDNA的克隆及其表达分析

根据植物肌动蛋白(Actin)基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属植物荔波连蕊茶幼嫩茎段为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 631 bp的Actin基因全长cDNA序列,命名为ClActin1(GenBank登录号KF366912)。序列分析表明,ClActin1开放阅读框(ORF)为1 134 bp,编码377个氨基酸,5’非编码区90 bp,3’非编码区407 bp。预测的ClActin1蛋白分子量为41.69 kD,理论等电点为5.31,具有Actin超基因家族的保守结构域和肌动蛋白家族特有的特征信号序列。ClActin1与GenBank中收录的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在82%以上,氨基酸序列的相似性在97%以上。与其它植物肌动蛋白比较并构建系统进化树,结果显示山茶肌动蛋白与茶树和杨树的肌动蛋白的亲缘关系最为密切。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在荔波边蕊茶不同组织器官及不同发育时期的表达量稳定,表明ClActin1基因可作为内参基因。     

松材线虫Bxpel2基因的克隆及RNA干扰载体构建

[目的]为了构建松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)果胶酶Bxpel2基因干扰载体.[方法]通过Trizol 法提取松材线虫总RNA,反转录合成cDNA,设计带T₇启动子的果胶酶Bxpel2基因引物,以cDNA为模板扩增出果胶酶Bxpel2基因片段,连接到RNA干扰载体,再以干扰载体为模板,PCR扩增出目的片段后进行测序鉴定,合成果胶酶Bxpel2基因双链RNA(dsRNA),采用RT-PCR检测松材线虫Bxpel2基因干扰后的表达情况.[结果]表明:1)提取的松材线虫总RNA完整性好,无降解;2)成功克隆出松材线虫果胶酶Bxpel2基因片段(790 bp)并将其连接至pMD19-T载体;3)以RNA干扰载体为模板合成dsRNA,浓度分别为1.313 mg·mL^-1和1.152 mg·mL^-1;4)RT-PCR结果显示,松材线虫经过dsRNA干扰后,Bxpel2基因表达基本受到抑制.[结论]成功构建松材线虫果胶酶Bxpel2基因干扰载体,为进一步研究Bxpel2基因在松材线虫致病过程中的作用和功能奠定了良好的基础.     

应用单拷贝核基因标记研究我国欧洲山杨自然居群的遗传多样性

[目的]对分布于我国新疆地区欧洲山杨自然居群的遗传多样性与遗传分化进行研究。[方法]对4个欧洲山杨自然居群共72个个体的6个单拷贝核基因标记(sing-copy nuclear markers)进行扩增与测序,并计算相应的遗传多样性和遗传分化参数。[结果]表明:比对后6个基因的长度在459 bp到747 bp之间,平均多态核苷酸位点个数为14,遗传多样性指数π和θ_w分别达到了0.004 8和0.004 4,基因多样性指数为0.73,以上结果表明欧洲山杨表现出较高的遗传多样性水平。Tajima中性检验结果均不显著,表明所用6个单拷贝核基因均符合中性进化假设。AMOVA分析表明89.72%的遗传变异存在于居群内,居群间的平均遗传分化指数F_st为0.10,居群间平均基因流(Nm)为3.235。[结论]高度异交,高碱基突变率及超长距离的基因流机制能够很好的解释我国新疆地区欧洲山杨表现出的较高的遗传多样性水平与较低水平的遗传分化。     

白蜡虫蜡酯合酶在昆虫细胞Sf9中的表达

[目的]本研究欲利用Bac-to-Bac表达系统,在Sf9细胞中表达WS.[方法]将WS编码序列克隆到质粒pFastBac^TMHT B后,转化大肠杆菌DH10Bac^TM,经抗性和蓝白斑筛选,获得重组杆粒rBacmid/EpelWS.将rBacmid/EpelWS转染Sf9细胞.[结果]免疫荧光标记检测表明:WS在受感染细胞的细胞质中表达.[结论]本研究成功表达了白蜡虫WS,为白蜡虫WS的生化特性研究奠定了基础.     

利用PMI选择标记进行杨树转基因体系的研究

[目的]利用不同于抗生素的PMI为选择标记基因的遗传转化体系,对杨树进行双抗虫基因(Bt和CpTI)的转基因研究.建立杨树以PMI为安全标记基因的转基因体系,为安全、高效的林木转基因育种研究提供实验依据.[方法]选择已有的转CpTI抗虫基因(利用Km^r选择标记获得)的美洲黑杨杂种优良无性系南林895杨(Populus ×euramericana ‘Nanlin895’)为受体材料,对杨树叶片、叶片分化芽、茎段生根的甘露糖敏感性等筛选优化,采用农杆菌介导的方法进行双抗虫基因的研究.[结果]较为适合的杨树叶片筛选培养基为:甘露糖8 g·L^-1和蔗糖22 g·L^-1;叶片分化芽筛选培养基为:甘露糖10 g·L^-1和蔗糖20 g·L^-1;茎段生根筛选培养基:甘露糖8 g·L^-1和蔗糖22 g·L^-1.在此基础上,获得了转Bt和CpTI双抗虫基因的植株8株.[结论]初步建立了以PMI为安全标记基因的杨树转基因体系:确定了PMI筛选的最适选择压,成功构建了含PMI选择标记基因的植物抗虫表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化最终获得了转双抗虫基因植株.     

核桃JrGA2ox基因的克隆、亚细胞定位及功能验证

【目的】GA2-oxidase(GA2ox)是赤霉素合成过程中起负调控作用的一种关键酶,能够催化有活性的赤霉素为无活性的赤霉素,从而对植物生长起到一定的抑制作用。本研究主要对核桃中赤霉素氧化酶基因JrGA2ox进行克隆及功能验证,有利于进一步探究核桃JrGA2ox基因在植物生长和发育过程中,尤其是在植物株高调控中的作用,从而助力于挖掘与利用核桃中更多的优质基因,培育出更多优良的核桃品种。【方法】采用PCR扩增技术,克隆获得核桃JrGA2ox基因的全长编码序列,进一步通过In-Fusion克隆技术构建具有强启动子的35S∷JrGA2ox∷GFP过表达载体;利用BLAST网络在线工具得到其他植物中的JrGA2ox同源氨基酸序列,并对其进行氨基酸同源序列比对和系统进化分析;其后,通过亚细胞定位揭示其发挥功能的场所,进一步利用农杆菌介导法将构建好的过表达载体转化到核桃体细胞胚中,获得JrGA2ox超表达的阳性转化植株,深入分析JrGA2ox基因的生物学特性。【结果】通过基因克隆,得到1条JrGA2ox开放阅读框,其全长为1 056 bp,共编码351个氨基酸,分子量为39.25 kDa。通过比对发现,该基因编码的蛋白序列含有保守2OG-FeII-Oxy蛋白结构域,具有GA2-氧化酶蛋白家族共同的结构特点,表明JrGA2ox属于GA2-氧化酶基因家族。氨基酸进化树比对分析结果显示,核桃JrGA2ox与毛白杨PtGA2ox聚为一个分支。且JrGA2ox蛋白与木本植物川桑MnGA2ox1、西洋梨PcGA2ox、桃PpGA2ox1及苹果MdGA2ox1蛋白序列同源性较高。烟草叶片表皮细胞亚细胞定位分析表明,JrGA2ox是定位于细胞核与细胞膜中的蛋白。对核桃体细胞胚进行基因遗传转化后经荧光检测及PCR验证表明,35S∷JrGA2ox∷GFP过表达载体被成功转入核桃体细胞胚中。阳性再生植株株高与对照苗相比具显著性差异,其平均株高为对照植株的1/2;且其株高与JrGA2ox基因表达量呈负相关。【结论】核桃JrGA2ox蛋白亚细胞定位于细胞核与细胞膜中。JrGA2ox基因调控核桃株高,主要起到负调节作用。阳性基因转化再生植株中JrGA2ox基因的表达量升高,并表现出明显的矮化特征。本研究结果可为进一步分析该基因在核桃生长发育过程中的作用提供技术参考,且为优良的矮化核桃品种选育奠定一定的基础。     

miR396在落叶松体细胞胚胎中的功能研究

[目的]探讨miR396在落叶松体细胞胚胎发生中的功能.以期该研究能为解决体胚发育中子叶畸形胚与生根率低的问题提供新的视角,同时也为进一步揭示体胚发育的分子调控网络做基础铺垫.[方法]构建pre-miR396超表达载体,通过农杆菌介导侵染,将pre-miR396转入落叶松胚性细胞中,筛选稳定抗性细胞系.在DNA与RNA水平上,对抗性细胞系进行的鉴定、检测,同时统计比对其与野生细胞系间发芽率、叶片数目以及生根率的差异.[结果]在抗性细胞系基因组中,扩增出HTP与miR396的特异性片段,且无农杆菌Virg基因片段.RNA表达水平上,抗性系pre-miR396与miR396表达皆增加,而靶基因LaGRFs的表达量下调.统计表明抗性系胚的发芽率、生根率、叶片数目畸形率分别为70.60%、0.60%、37%,而野生型分别为92.50%、10.55%、4%,抗性系胚的发芽率、生根率显著降低(Sig.=0.000),叶片数目畸形率显著增加(Sig.=0.000).[结论]miR396在落叶松体细胞胚胎发生过程中,可能通过负调节靶基因LaGRFs的表达或者通过LaGRFs影响与它相互作用的基因,参与体胚子叶原基细胞代谢,从而影响了子叶与叶片的发育;通过负调节LaGRFs或者其它与根部发育相关的靶基因,影响了根端分生区细胞的活动,参与调控根的发育.     

滇重楼种子内源激素含量与种胚长度和萌发的关系

[目的]通过研究滇重楼种子层积过程中不同阶段内源激素含量与种胚长度的动态变化情况来探讨种子休眠机理.[方法]应用酶联免疫吸附法测定不同阶段种子内激素含量.[结果]种子萌发过程中,脱落酸(ABA)含量由54.34 ng·g^-1·FW降至32.16 ng·g^-1·FW,赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZR)显著升高,吲哚乙酸(IAA)含量波动较大,但整体呈逐渐升高趋势,随层积时间延长,未萌发种子中ABA含量持续降低,GA含量与GA/ABA值持续升高,仍显著低于已萌动种子中激素含量(p<0.05);种子在层积42天后,种胚开始膨胀,胚率快速增加;相关性分析结果,内源激素含量及比值与种胚生长呈显著相关(p<0.05),其中,GA/ABA值对种胚生长的影响最大.[结论]种子萌发过程中仅ABA含量降低不足以解除滇重楼种子休眠,同期GA含量升高和GA/ABA值达到某一阈值时能有效的解除滇重楼种子的休眠和促进胚的发育;种子在层积40天左右后,由于各项激素的综合作用,滇重楼种子由休眠状态逐步转变为破除休眠状态和萌发状态.     

Cloning and RNAi construction of a LEAFY homologous gene from Populus tomentosa and preliminary study in tobacco

PtLFY, a LEAFY (LFY) gene, was cloned from Populus tomentosa (LM50) by PCR. Sequencing analysis indicated that PtLFY was 2 629 bp long, composed of three exons and two introns and encoded 378 amino acids. The splice donor sites and the splice acceptor sites were in identical positions to the LFY and its homologues. The amino acid sequence inferred was 68%-99% homologous to those of LFY and its homologues by blast analysis in GenBank. The Southern blot analysis indicated that there was a single copy of the PtLFY gene in genomic DNA of male and female P. tomentosa (LM50 and 5082). The pBI121-Ptalfy (reverse)-intron-Ptlfy-GUS-nos was constructed using RNA interference (RNAi) technique and verified by PCR and digestion identification and transformed into tobacco. Some transgenic tobacco plants were obtained by PCR and PCR-Southern identification. The growth was generally repressed in transgenic tobacco plants compared with wild-type ones and some phenotypic differences were observed. [Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 30371175) and Postdoctoral Foundation of China (Grant No. 2002032041)]     

Phytochemical and antifungal studies on Terminalia mollis and Terminalia brachystemma

Phytochemical investigation of the stem bark of Terminalia mollis afforded friedelin (1), catechin with epicatechin (2), gallocatechin with epigallocatechin (3) and 3-O-methylellagic acid 4'-O-α-rhamnopyranoside (4). Arjunolic acid with 2α, 3β, 23-trihydroxy-urs-12-en-28-oic acid (5), 2α-hydroxyursolic acid (6), gallic acid (7), chebulanin (8) and 2'-O-galloylvitexin (9) were isolated from the leaf. Chebulanin (8), betulinic acid (10), ursolic acid (11), catechin (12), isoorientin (13), orientin (14), isovitexin (15) and punicalagin (16) were isolated from Terminalia brachystemma leaf. The first full unambiguous NMR assignments for (4) and (8), and revised assignments for (9), are reported. Compound (16) showed good activity against three Candida species.     

角倍蚜及其寄主植物盐肤木游离氨基酸研究

[目的]明确角倍蚜、角倍与寄主盐肤木协同生长过程中游离氨基酸变化的营养关系。[方法]用全自动氨基酸分析仪Biochrom30+检测角倍发育初、中、后期的角倍蚜、角倍、有倍叶、无倍叶及无角倍盐肤木叶片(CK)的游离氨基酸含量,分析不同时期各试样游离氨基酸总量(FAA)、昆虫必需氨基酸总量(EAA)、昆虫必需氨基酸总量与检出物质总量比值(EAA/TAA)及几种游离氨基酸含量的变化。[结果]表明:不同时期各试样均检出32种游离氨基酸(包括17种蛋白氨基酸和15种非蛋白氨基酸),2种其他组分(不含氨),其中,游离氨基酸含量从大到小依次为角倍蚜(5.569)角倍(2.122)有倍叶(0.560)无倍叶(0.537)CK(-0.114)。从角倍生长初期至后期,角倍蚜体内必需氨基酸总量呈递增变化,而其他材料EAA/TAA变化幅度从大到小依次为CK(1.73%)有倍叶(0.52%)=无倍叶(0.52%)角倍(0.43%)角倍蚜(0.02%),但角倍蚜EAA/TAA稳定为(27.91±0.01)%,角倍蚜对寄主盐肤木叶片EAA/TAA的变化幅度有显著减缓影响。在角倍生长发育期间,角倍蚜体内精氨酸和苯丙氨酸含量均增加2.93倍;而寄主植物组织中脯氨酸含量发生变化,增幅大小为角倍(0.028)有倍叶(0.003)无倍叶(-0.001)CK(-0.018)。[结论]角倍蚜取食盐肤木不会改变寄主盐肤木叶片中游离氨基酸组分,但可使其游离氨基酸含量增加;在角倍生长过程中,盐肤木植株游离氨基酸总量与角倍蚜个体数量和角倍体积的增加趋势基本一致,反映了角倍蚜取食与盐肤木防御之间的平衡。     

山鸡椒1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原异构酶 DXR基因的克隆和SNP分析

在转录组测序结果分析基础上,以山鸡椒cDNA 为模板,克隆得到山鸡椒1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原异构酶DXR 基因cDNA 全长,以山鸡椒基因组DNA 为模板,设计引物、扩增拼接后获得山鸡椒DXR 基因全长,命名为LcDXR。序列分析表明,LcDXR cDNA 全长为1 501 bp,5'非编码区长34 bp,3'非编码区长53 bp,开放阅读框长1 413 bp,预测编码含有470个氨基酸残基的蛋白质,等电点为6.62,分子量为51.12 kD。LcDXR 基因全长为12 601 bp,其中外显子12 个,内含子11 个。对来自10个种源的LcDXR 基因编码区单核苷酸变异位点进行分析表明:在cDNA 区间内共发现10 个SNP(single nucleotide polymorphism)位点,其中有4 个单核苷酸变异导致了所编码的氨基酸的改变,为了分析氨基酸突变导致的蛋白质精细结构的变化,利用Swiss-PDB Viewer 模拟4 个突变位点氨基酸残基的替换。其中江西安远(AY)的突变Lys119Thr 引起了氢键的变化,推测可能对酶的活性产生影响。研究结果为深入研究山鸡椒脱氧木酮糖5-磷酸还原异构酶的活性和功能奠定了基础,同时为山鸡椒遗传育种提供理论依据。     

思茅松1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)基因的克隆及功能分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中的第一个酶,也是限速酶。本文根据思茅松(Pinus kesiya var. langbianensis(A. Chev.) Gaussen)树皮转录组数据分析结果,获得思茅松DXS基因片段,然后根据获得的基因片段设计特异引物,运用RT-PCR和RACE技术从思茅松树皮中克隆得到完整的DXS基因(PkDXS1)。PkDXS1基因的cDNA全长序列2888 bp,含有1个2223 bp的开放阅读框(ORF),编码740个氨基酸,该基因推断的蛋白与赤松(Pinus densiflora Siebold & Zucc)DXS蛋白的相似性为99%,与欧洲云杉(Picea abies(L.) H. Karst.)DXS的相似性为97%;经氨基酸序列比对,推断思茅松DXS具有高等植物DXS酶特有的叶绿体转运肽,二磷酸硫胺结合位点和转酮醇酶结构域。半定量RT-PCR检测表明树皮的创伤促进DXS基因的表达。     

Isolation and sequence analysis of a Dof protein gene (PtDof1) in Populus

Both cDNA and DNA clones of PtDof1 (GenBank Accession No. FJ402844 and FJ402845) were isolated from plants grown in tissue culture of Populus tomentosa. The DNA sequence is 1597 bp including two exons and one intron. The cDNA is 969 bp in length with a 765 bp open reading frame which is capable of encoding 255 amino acids. The deduced amino acids sequence of the PtDof1 protein shares 65%, 56% and 55% identity with Vitis vinifera (CAO48618), Nicotiana tabacum (CAA08755) and Glycine max (ABI16022) Dof protein by blast analysis in GenBank. Phylogenic analysis suggests PtDof1 gene could belong to the Dof gene family. PtDof1 protein contains an unusual conserved single zinc finger with the pattern of C-X2-C-X21-C-X2-C, which may play a functional role in tissue-specific expression and possibly the auxin response of endogenous plant genes.     

金花茶查尔酮异构酶基因全长克隆与表达的初步研究

利用RT-PCR和RACE技术,从我国珍稀濒危植物金花茶花瓣中获得了查尔酮异构酶(Chalcone isomerase,CHI)基因的cDNA全长,命名为Cn-CHI,GenBank登录号HQ269805.1。碱基序列分析表明,Cn-CHI基因全长953 bp,包含56 bp的5’非翻译区、204 bp的3’ 非翻译区和一个长为693 bp编码230个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列比对分析表明,Cn-CHI基因编码蛋白与蔷薇科、杜鹃花科、茄科等植物的CHI蛋白同源性都在75%以上,与山茶科山茶属茶树CHI蛋白同源性高达99%。相对荧光定量PCR分析表明,Cn-CHI基因在金花茶花蕾发育过程中呈现先急剧上升后平缓下降的趋势;在花器官的不同部位中,Cn-CHI基因表达量最高的是雌蕊,其次是雄蕊,在萼片和花瓣中的表达量较低且相差不大。