冷处理后桉树POD活性、同工酶及基因转录变化分析

为了探讨过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性、同工酶及基因表达变化与桉树耐寒性间的相关性,选用耐寒性分别为弱、中、强的韦邓桉、邓恩桉和湘邓桉半年苗龄树苗作材料,先26℃培养两周,再5℃冷处理24 h后,剪取叶片检测3种桉树POD活性,同工酶酶谱和4个POD基因的转录变化。韦邓桉冷处理前后的POD活性无显著性差异,但冷处理后,分子量较大的同工酶表达量降低,分子量较小的同工酶表达量升高。冷处理后,邓恩桉POD活性显著降低,各条同工酶活性均有下降;湘邓桉POD活性升高明显,除L4和L5含量略有下降外,其他酶带活性均有增加。设26℃下相同树种的同种基因表达量为1,冷处理后,韦邓桉的POD1和POD2的表达略有下降,POD3和POD4的表达量分别升高到常温下的1.31和1.92倍;邓恩桉的POD1表达量没有改变,但POD2、POD3和POD4的表达量分别降低到常温下的0.44、0.66和0.66倍;湘邓桉的POD1、POD2、POD3和POD4的表达均有显著降低,分别为常温下的0.79、0.29、0.19和0.20倍。结果表明:冷处理后,POD2、POD3和POD4基因的表达变化与桉树抗寒性呈负相关关系。本研究可为桉树耐寒品种的选育提供参考。     

甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。     

湿加松及亲本DNA甲基化和表观遗传分析

DNA甲基化对基因表达具有重要的调控作用。本研究采用甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)技术对11个不同湿地松×洪都拉斯加勒比松子代及亲本进行甲基化和表观遗传分析。结果表明内侧胞嘧啶的甲基化为湿加松及亲本DNA甲基化主要模式,其中8个杂交组合内侧胞嘧啶的甲基化相对高于亲本中值,不同组合后代之间在CCGG位点胞嘧啶的甲基化水平上存在差异,但差异不显著。进一步分析表明内侧胞嘧啶甲基化与湿加松生长性状表型值及杂种优势值呈负相关关系,但相关关系不显著;与生长性状特殊配合力呈正相关关系,其中与胸径特殊配合力相关关系显著。本研究为湿加松杂种优势与表观遗传分析提供参考。     

转录组分析不同砧木对嫁接烤烟抗青枯病的影响

为研究不同砧木对烟草嫁接苗抗病性的影响,明确抗病材料云烟87(Y87)作为砧木提高接穗红大金元(HD)对青枯病抗性的机理,采用劈接加生料带缠绕法以易感青枯病品种HD作为接穗,以HD和Y87作为砧木,分别构建HD/HD和HD/Y87嫁接烤烟苗,然后测量HD/HD和HD/Y87保护性酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化,最后利用高通量测序技术和Illumina HiSeqTM 4000测序平台,提取5株HD/HD或HD/Y87 mRNA,反转录构建总cDNA文库,测序,过滤低质量Reads后,用TopHat2比对参考基因组,用Cufflinks和DESeq软件获得基因表达量和差异表达基因。结果发现,不同取样时间HD/Y87 PAL活性均显著高于HD/HD,4个样品分别得到48 414 474～48 697 874条Clean Reads和38 272～40 938条基因,但HD/Y87发生选择性剪切事件数高于HD/HD;比较HD/Y87和HD/HD两组间基因表达量,得到3 904条差异基因,其中3 096条基因上调,808条基因下调;在上调基因中有参与木质素合成的3条编码苯丙氨酸解氨酶基因, 5条Myb家族转录因子基因, 5条编码多酚氧化酶基因;还有2条病程相关蛋白基因和3条相应的ERF转录因子基因等。这些结果表明,Y87作为砧木能够提高接穗HD PAL活性和多种抗性基因(包含木质素、多酚及病程相关蛋白)表达量,从而提高接穗红大金元对青枯病等病害抗性。     

剑麻苯丙氨酸裂解酶基因的鉴定及表达分析

剑麻是热带地区重要的纤维作物,但其分子生物学研究基础薄弱,纤维发育机制尚未明确。苯丙氨酸裂解酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)是纤维重要组分木质素生物合成的起始酶,近年来转录组测序技术快速发展,使开展剑麻PAL基因相关研究更为便利。本文根据已报道转录组数据成功鉴定出2个含完整编码序列的剑麻PAL基因,其在剑麻叶片发育过程中的表达模式与前人报道的PAL在纤维发育过程中的活性变化规律一致,表明其与木质素生物合成密切相关。遗传进化分析结果显示,剑麻和番麻PAL基因进化关系更近,选择压力分析结果显示,剑麻和番麻PAL基因序列选择压力一致且高于太匮龙舌兰PAL基因,这一现象可能由剑麻和番麻纤维性状的趋同进化引起。此外,剑麻PAL基因在铜铅胁迫后差异表达不显著,其可能在重金属胁迫后受到转录后调控。值得一提的是,在烟草疫霉侵染后,剑麻PAL基因表达水平上调倍数较高,其可能同时参与苯丙烷类代谢途径中抗病相关次生代谢产物的合成和细胞壁介导的免疫机制。因此开展剑麻PAL基因功能解析可加深对剑麻纤维发育机制和抗病机制的理解,对培育高产、优质、多抗剑麻新品种具有重要意义。     

萝卜雄性不育系及其保持系几种酶活性研究

本文利用多代纯合的不育性稳定的萝卜雄性不育系A1、A5为材料,以其相应的保持系B1、B5为对照,对POD、SOD、PAL及淀粉酶的活性进行了分析比较.结果表明,萝卜雄性不育性的表现仅与花蕾的POD和淀粉酶活性的增强有关,而与SOD及PAL活性无关.同时,在叶片中,以上酶的活性在不育系和保持系间差异不明显.认为萝卜雄性不育性的基因可能仅在生殖器官中表达,而对营养器官无影响.     

NtMYB4a基因对烟草多酚类物质合成的影响

为了解NtMYB4a基因的表达是否与烟草多酚化合物的合成有关,本研究以NtMYB4a过表达和CRISPR/Cas9敲除植株及其野生型植株为试验材料,采用实时荧光定量PCR技术分析NtMYB4a和多酚物质合成相关酶基因PAL、C4H、4CL、HCT的表达,使用HPLC方法测定烟叶中绿原酸、芦丁等8种多酚物质的含量,并进行相关性分析。结果表明,过表达NtMYB4a植株中,除花中的C4H外,茎、叶、花中PAL、C4H、4CL和HCT的表达量均极显著高于野生型,烟株茎、叶、花中绿原酸含量也显著增加;敲除NtMYB4a使烟株花、茎和叶中PAL、C4H、4CL和HCT的表达均下调,其中茎中PAL、HCT的表达极显著下调,使叶和花中的绿原酸、芦丁、槲皮素、莨菪亭含量均显著降低,茎中芦丁含量则显著增加,而山奈酚、芥子酸、对香豆酸和咖啡酸含量无显著性变化;NtMYB4a的表达量与绿原酸含量呈极显著正相关关系,与芦丁、莨菪亭、山奈酚、芥子酸、槲皮素、对香豆酸、咖啡酸含量无显著相关性。因此,NtMYB4基因对烟草绿原酸合成相关酶基因表达及绿原酸合成具有调控作用。本研究结果为进一步阐明烟叶中绿原酸形成的分子机制提供理论依据。     

小麦叶绿素缺失突变体Mt135的叶绿体基因差异表达分析

小麦叶绿素缺失突变体Mt135自交后代稳定表现绿株、条纹株和白化株3种类型, 其中条纹株白色组织和白化株的叶绿体数目和结构发生突变, 完全失去光合能力。为研究该突变体叶绿体基因表达与光合作用的关系, 采用实时荧光定量PCR技术, 分析了白化株和条纹株的叶绿体基因表达。在白化株中共检测到40个差异表达基因, 涉及4类功能(编码光反应相关蛋白、编码叶绿体内能量代谢相关酶、核糖体合成和tRNA合成), 包括18个上调表达和22个下调表达基因;在条纹株中共检测到13个上调表达基因, 其表达变化趋势与在白化株中一致。白化株的差异表达基因中, 编码光系统II、I结构蛋白的psb、psa及ycf等基因家族的基因表达量显著下调;多个编码核糖体蛋白大、小亚基的基因表达量改变, 尤其是核糖体蛋白小亚基编码基因rps14和23S rRNA的编码基因23S rDNA表达量显著下调。推测Mt135突变性状与参与光反应相关蛋白的编码基因、叶绿体内能量代谢相关酶的编码基因、核糖体合成相关基因以及tRNA合成相关基因表达量的改变密切相关。     

加勒比松种源/家系苗期选择研究

为了能够筛选出苗期表现优良的加勒比松家系和进行苗期选择研究,对9个种源92个加勒比松优株家系苗期生长指标进行测定,并采用巢式数据分析方法进行分析。在引种地和育苗地(造林地)间气候趋于一致的前提下,生长测定结果表明:苗高、地径和高径比3个苗期生长指标在种源和家系间均达显著性水平;发芽率在种源和家系间则未达显著水平。采用聚类分析法筛选出最优良家系为C65和C96,较优良家系为C2、C40、C41、C93和C97。     

干旱胁迫及复水对马铃薯糖代谢途径中基因表达影响的研究

为了明确干旱胁迫对马铃薯的损伤以及复水对其保护效果，利用高通量测序技术进行了马铃薯代谢途径中基因表达研究。试验采用盆栽法，设干旱处理（40%土壤相对含水量，DT）和干旱对照（保持土壤相对含水量为70%并持续14d,CK）、复水处理（土壤相对含水量40%维持14d后恢复至土壤相对含水量的70%,RT）和复水对照（土壤相对含水量保持在70%并维持21d,RCK），研究干旱胁迫与复水处理对马铃薯体内淀粉及糖代谢途径的影响。DT与CK处理相比，有655个基因表达发生显著变化，其中与淀粉及糖代谢途径相关的有13个基因，上调表达的有9个，下调表达的有4个，涉及的酶有11个；RT与RCK处理相比，差异表达基因有644个，与淀粉及糖代谢途径相关的有5个，上调表达的有3个，下调表达的有2个，涉及的酶有4个。干旱胁迫后，淀粉及糖代谢途径中13个基因表达发生变化，涉及代谢途径中11个酶，功能与糖基水解酶、蔗糖合酶、糖基转移酶、淀粉合酶和果胶酯酶相关。复水后，有5个基因表达仍呈显著差异，影响4个酶，发生差异表达的基因数和涉及酶的数量分别减少了8和7个，下降幅度较为明显。虽然不是完全修复，但整体修复效果较好，补...     

夏枯草苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是迷迭香酸合成途径中的关键酶之一,根据其他植物PAL基因的保守区域设计特异引物,利用3’-RACE-PCR技术,本研究首次从夏枯草中克隆得到了PAL基因的cDNA片段序列,命名为PvPAL,Gen-Bank登录号为JN65446。PvPAL基因cDNA片段长1 306 bp,其中编码区域为1 047 bp,编码349个氨基酸。蛋白质序列多重比较结果显示,PvPAL蛋白质序列与丹参、地黄、黄芩、藿香等植物的PAL蛋白质高度同源。PAL系统进化树分析结果表明,PvPAL与唇形科植物的PAL基因亲缘关系最近。组织表达分析结果显示,PvPAL基因在根、茎、叶中均表达,其中根中表达量最高。PvPAL基因的克隆为进一步研究夏枯草迷迭香酸合成的分子机制奠定了基础。     

小麦抗赤霉病性的生化研究及其机制的探讨

本研究测定了13个抗赤霉病有明显差异的小麦品种的病小花数、超氧化物歧化酶（SOD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，以及胆碱、总酚、水溶性蛋白、黄西酮和木质素的含量。结果表明：健株的SOD活性与小麦抗赤霉病性呈极显著正相关，与胆碱含量呈极显著负相关，可作为小麦遗传育种中抗病性鉴定的参考指标；接种24小时的PAL活性     

棉花不同茸毛性状近等基因系的选育与生理生化特性研究

为了培育具有抗病虫优良性状的棉花新品种,并对棉花多茸毛基因进行定位克隆,从棉花三元杂种后代中选育了绿叶无茸毛和绿叶多茸毛近等基因系。以该近等基因系为供试材料,测定了具有不同茸毛性状的棉株间光合速率、叶绿素含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及单宁含量的变化,通过光合生理与相关生化指标测定相结合,初步探讨棉花不同茸毛性状近等基因系材料间生理生化特性的差异,为今后选育具有优良性状的棉花新品种提供依据。结果表明,无茸毛与多茸毛棉花近等基因系的叶绿素a、b及总量的动态变化趋势基本一致,蕾期较高,花期、铃期降低;净光合速率变化趋势一致,二者均呈先上升后下降再上升的趋势,在铃期达到了顶峰。因此,光合速率与叶绿素含量变化趋势在近等基因系材料间差异不明显。无茸毛和多茸毛棉花纤维和种皮单宁含量变化具有相同的趋势,均为先升高再降低,纤维中的PAL活性多茸毛棉株逐渐下降,无茸毛棉株下降后再升高,而种皮中PAL活性上升至最高值后保值不变。PAL活性与单宁含量在材料间差异较大,绿叶多茸毛棉株高于绿叶无茸毛棉株。表明PAL活性和单宁含量与茸毛性状存在一定的相关关系。     

利用数字基因表达谱对小尾寒羊高繁性状相关基因的筛选研究

为了筛选小尾寒羊母羊FecBBFecBB型与FecB+FecB+型卵巢组织差异表达基因,探讨小尾寒羊品种内两者繁殖力差异的分子生物学机理。本实验利用数字基因表达谱技术分别检测了处于自然发情期的FecBBFecBB型与FecB+FecB+型小尾寒羊卵巢组织的基因表达情况,对两者卵巢组织基因表达谱进行了差异分析,并通过分子注释系统平台DAVID对差异表达基因进行了GO功能显著性富集类分析和Pathway显著性富集分析。结果表明：处于自然发情期FecBBFecBB型比FecB+FecB+型小尾寒羊卵巢组织差异表达基因为238条,主要涉及类固醇生物合成与代谢过程、甾醇生物合成与代谢过程、脂质运输与定位、泛素特异的蛋白酶活性、GTP酶调节活性和Ras蛋白信号转导调节等显著GO功能类和细胞内吞过程、Notch信号通路和嘧啶代谢等显著调控通路。结合已有文献报道,文章初步认为基因STAR、FLCN、TGFI1、INHA、INHBA与Notch信号通路可能是参与调控FecBBFecBB与FecB+FecB+小尾寒羊高低繁殖性状差异的重要基因和调控通路。     

大果水晶梨褐色果皮突变体木质素合成相关基因的组织特异性表达分析

为研究木质素合成相关基因(PAL1、PAL2、CAD、POD、4CL)在大果水晶梨褐色果皮突变体中的表达特性,并为研究梨褐色果皮形成机制奠定基础。按照RNA试剂盒法提取果皮、花、叶片、果肉、枝条韧皮部中总RNA;利用DNAMAN和Primer 5.0软件设计特异引物;使用实时荧光定量PCR技术研究基因的表达。结果表明,PAL1、PAL2、CAD、POD、4CL的最高相对表达量均出现在果皮中;果皮和果肉中POD的相对表达量极显著高于其他基因,花、叶片和枝条韧皮部中CAD的相对表达量极显著高于其他基因。综上所述,大果水晶梨褐色果皮突变体木质素合成相关的5个酶基因在果皮、果肉、叶片、花和枝条韧皮部中的表达具有明显的组织特异性,这些基因可能与大果水晶梨褐色果皮的形成关系密切。     

苯丙氨酸解氨酶基因家族在大豆中的时空表达研究

苯丙氨酸代谢途径是植物最重要的次生代谢途径之一,其下游产物包括异黄酮、植保素、木质素等多种次生代谢产物。苯丙氨酸解氨酶（PAL）是苯丙氨酸代谢途径的起始酶和关键酶。PAL基因家族包含8个基因,为了明晰这8个基因在大豆植株内的表达情况,通过实时定量PCR研究了PAL家族所有成员在大豆植株内的时空表达差异性。发现PAL基因家族总体的相对表达量在生殖生长时期高于营养生长时期,在叶片和子粒中相对表达量较高。PAL1-1、PAL2-1和PAL2-3基因在各部位相对表达量明显高于其他同家族基因,PAL1-1基因各时期稳定表达,PAL2-1和PAL2-3基因在生殖生长后期先后出现表达峰值。这些结果表明大豆PAL基因家族各成员的相对表达量在时间和空间上存在差异,具有一定时空表达特异性。     

莱芜猪和杜洛克猪不同部位肌肉H-FABP基因差异表达

为研究不同品种猪不同部位肌肉H-FABP基因表达差异,探讨莱芜猪肌内脂肪沉积的分子机理,本试验选择体重100 kg莱芜猪10头、杜洛克5头,采用荧光定量RT-PCR法测定H-FABP基因在莱芜猪和杜洛克猪背最长肌和半膜肌中的表达量.品种间背最长肌和半膜肌H-FABP基因mRMA的表达差异虽未达到显著水平,但莱芜猪背最长肌和半膜肌H-FABP基因的表达水平均高于杜洛克猪.莱芜猪和杜洛克猪背最长肌与半膜肌间H-FABP基因表达量差异显著(P<0.05).莱芜猪和杜洛克猪H-FABP基因mRNA表达量与肌内脂肪含量显著相关.     

水稻OsCAT3敲除植株的差异表达基因分析

为了进一步研究OsCAT3的分子机制及分子调控网络,利用基因芯片对WT和OsCAT3_(crispr)幼苗进行了全基因组分析。本研究利用CRISPR/cas9技术敲除过氧化氢酶基因OsCAT3,获得的转基因植株OsCAT3_(crispr)。利用基因芯片技术分析发现,转基因植株OsCAT3_(crispr)中差异表达基因共8 812个,其中4 580个表达上调,4 232个表达下调。对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析发现,差异基因在毒素代谢以及光合作用相关的途径中显著富集,表明水稻过氧化氢酶基因OsCAT3可能与毒素代谢和光合作用途径有关。本试验对OsCAT3_(crispr)进行基因芯片分析得到了大量的差异基因,对深入了解过氧化氢酶基因调控机制有重要的意义。     

转hpa1Xm基因烟草后代的分子检测及苗期生理生化指标测定

本研究以野生型三生烟(Nicotiana tabacum cv.Xanthi nc.)及T_2、T_3代转hpa Xm(即hpa1Xm)基因烟草和转hpa Xm N-端缺失突变体(标记为hpa Xm△LP)烟草为试材,对目标基因的整合表达、叶绿素含量及防御酶活性进行检测。结果表明,卡那霉素抗性筛选、PCR及RT-PCR检测证明,外源目的基因hpa Xm和hpa Xm△LP整合到烟草基因组中,在转录水平上正常表达,且两个世代中稳定遗传。叶绿素含量测定中,转基因烟草含量显著高于野生型植株,同种转基因植株T_2代含量显著高于T_3代,而转hpa Xm基因烟草的总叶绿素含量比转hpa Xm△LP基因烟草的高,无显著性差异。防御酶活性的测定,表明转基因烟草的PAL、POD和PPO活性皆显著高于野生型植株;而转hpa Xm基因烟草的PAL和POD活性显著高于转hpa Xm△LP基因烟草;同品种转基因烟草中,T_2代PAL活性显著高于T_3代。说明hpa1Xm基因在烟草中表达能显著提高其叶绿素含量及抗病防御酶活性水平,且不同世代的转基因烟草之间表现有所差异。初步探索了hpa Xm的功能、遗传稳定性及信号肽类似序列对hpa Xm的表达及功能的影响。     

荒漠绿洲区棉花幼苗耐寒生理特性及其评价指标分析

通过测定不同耐寒性的棉花幼苗在4℃冷害胁迫下的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)含量等,分析相对生理指标随胁迫时间在耐寒基因型间的响应,建立棉花幼苗耐寒性鉴定的简捷、有效的评价生理指标体系。结果表明,相对CAT活性、相对MDA含量、相对SP含量和相对SS含量随冷害时间在不同耐寒基因型棉花幼苗间变化有差异;冷害第3 d的相对生理指标与棉苗的冷害指数显著相关,其相对SS含量和相对MDA含量对棉苗的耐寒性强弱有直接影响,而且受其它生理指标的间接影响较小。通过回归分析筛选出了3个与棉花幼苗耐寒性密切相关的生理因子指标:相对MDA含量,相对CAT活性和相对SP含量,建立了耐寒性评价数学模型。