黄瓜CsPI基因的克隆及不同器官中的表达

MADS-box家族基因在植物花器官发育中具有重要的作用。本研究采用同源克隆技术,从黄瓜(Cucumis sativus L.)顶芽中克隆获得B类MADS-box基因Cs PI的cDNA序列。序列分析表明,Cs PI基因cDNA序列的完整开放阅读框(ORF)为636 bp,编码211个氨基酸,分子质量为24 904,理论等电点为8.42。蛋白质序列相似性比对和分子系统发生分析表明,CsPI聚类于PI进化支,其C末端包含保守的PI基序。葫芦科PI同源蛋白序列比较保守,其中CsPI与甜瓜的同源性最高,为98.6%。实时荧光定量PCR显示,Cs PI基因主要在花器官中的花瓣和雄蕊中表达。本研究为探析黄瓜花器官发育提供了一定理论基础。     

甜瓜SSR标记在葫芦科不同作物间的通用性分析

微卫星标记(SSR)在近缘物种间具有通用性,因其高效率、低成本可广泛用于跨物种间的遗传多样性分析、基因定位和图谱构建等。本试验基于甜瓜基因组测序结果开发了120对SSR标记,研究其在8种葫芦科作物间的通用性及作物内的多态性,并利用NTSYS软件分析37份不同瓜类作物材料间的遗传多样性。结果显示,114对标记均在甜瓜基因组中得到有效扩增,黄瓜中有108对标记有效扩增,通用性比率为94.7%,南瓜中能有效扩增标记最少,其通用性比率也达到了41.2%,在8种葫芦科作物间均通用的标记有29对;通过对通用性标记的多态性分析表明,甜瓜多态性比率最高为61.4%,西瓜、黄瓜、苦瓜、冬瓜、西葫芦、南瓜和丝瓜多态性比率分别为32.5%、14%、4.4%、8.8%、3.5%、13.2%和11.4%;不同作物间的平均遗传相似系数在0.70~0.83之间,其中甜瓜和黄瓜平均遗传相似系数较小,亲缘关系较近,西葫芦和南瓜间的平均遗传相似系数最小,亲缘关系最近。这些通用性标记将有利于提高葫芦科作物整体分子生物学研究水平。     

黄瓜CsAP2基因克隆及表达模式

本研究利用同源克隆方法从黄瓜(Cucumis sativus L.)顶芽中克隆获得APETALA2 (AP2)同源基因Cs AP2的cDNA序列。序列分析表明,CsAP2基因c DNA序列的完整开放阅读框(ORF)为1 452 bp,编码483个氨基酸,其分子质量为53 359,理论等电点为5.59。多序列比对和系统进化分析表明,CsAP2位于A类基因AP2分支,包含两个保守的AP2结构域。CsAP2与甜瓜CmAP2的同源性最高,为97.7%。CsAP2定位在细胞核。实时荧光定量PCR显示,CsAP2基因在营养器官中和四轮花器官中均有表达。     

Harpins蛋白防治黄瓜霜霉病机理研究 Ⅰ黄瓜接种Harpins蛋白后PAL酶活性的变化

通过分析棚室黄瓜在喷施不同浓度的Harpins蛋白后，叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化的规律，探讨了Harpins蛋白防治黄瓜霜霉病的机理，研究结果表明：黄瓜在喷施Harpins蛋白后不同时期PAL活性变化是不一样的，0.005g/L浓度的Harpins蛋白接种后，叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化的规律与空白对照无显著差异，0.015、0.045g/L浓度的Harpins蛋白接种后，叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化的规律与空白对照差异显著。黄瓜接种Harpins蛋白后PAL活性的变化，可作为一种生化指标来作为Harpins蛋白防治黄瓜霜霉病的一个证据。     

葫芦科作物果皮覆纹基因研究进展

葫芦科果皮覆纹是葫芦科作物最为重要的外观品质之一,在一定程度上会影响到消费者的购买需要,从而影响市场销量。目前葫芦科作物果皮覆纹遗传规律及基因定位已有相关报道,但仅有较少的相关基因被克隆到,不同作物间基因共线性分析有助于基因的精细定位及克隆。因此,本研究通过总结分析甜瓜、黄瓜、南瓜、西瓜在果皮覆纹基因遗传及基因定位结果,找到了果皮覆纹基因所在的染色体区段,进而对这些区段进行共线性分析,分析结果表明黄瓜1号染色体上的ist基因和5号染色体H基因的定位区段均与甜瓜2号染色体上5个QTL/基因(N, ntc2.1, SC2, Mt-2, CmSp-1)集中定位区段具有共线关系,同时与西瓜6号染色体上定位到的2个果皮覆纹QTL/基因(AT14-900, S)的定位区段也具有共线关系。本研究总结并分析了已定位的葫芦科主要作物果皮覆纹基因及其共线性关系,将有助于果皮覆纹基因的精细定位及克隆。     

葫芦科瓜类作物分子遗传图谱研究进展

黄瓜、甜瓜和西瓜是重要的葫芦科瓜类作物,构建高密度的葫芦科瓜类分子遗传图谱研究将有助于提高瓜类作物的育种水平。近年来,AFLP、RAPD和SSR等分子标记技术的运用,加速了瓜类作物分子遗传图谱的构建。然而,与番茄、拟南芥的图谱研究相比,目前瓜类作物的遗传图谱密度还不够饱和,不能覆盖整个基因组。今后需要增加更多种类的分子标记和进行图谱整合工作,以获得高密度的遗传图谱,加速标记辅助育种进程。     

Harpins蛋白防治黄瓜霜霉病机理研究I黄瓜接种Harpins蛋白后PAL酶活性的变化

通过分析棚室黄瓜在喷施不同浓度的Harpins蛋白后,叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性变化的规律,探讨了Harpins蛋白防治黄瓜霜霉病的机理,研究结果表明：黄瓜在喷施Harpins蛋白后不同时期PAL活性变化是不一样的,0.005g/L浓度的Harpins蛋白接种后,叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性变化的规律与空白对照无显著差异,0.015、0.045g/L浓度的Harpins蛋白接种后,叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性变化的规律与空白对照差异显著.黄瓜接种Harpins蛋白后PAL活性的变化,可作为一种生化指标来作为Harpins蛋白防治黄瓜霜霉病的一个证据.     

台湾金线莲和福建金线莲苯丙氨酸解氨酶的拷贝数分析

基于台湾金线莲(Anoectochilus roxburghii, A.formosanus)和福建金线莲(Anoectochilus formosanus,A.roxburghii)转录组测序,两种金线莲苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase)基因Unigene序列被获取。以Unigene序列设计引物,扩增金线莲PAL基因的探针片段,再通过Southern杂交确定苯丙氨酸解氨酶的拷贝数。结果表明,两种金线莲苯丙氨酸解氨酶基因均为三拷贝,本研究结果为金线莲基因克隆、表达以及分子机制研究提供参考。     

紫苏苯丙氨酸解氨酶基因片段克隆及序列分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase,PAL）是迷迭香酸合成途径中苯丙氨酸支路的关键酶,它催化苯丙氨酸生成肉桂酸,完成该支路第一步反应。本实验利用同源克隆方法成功克隆了紫苏PAL基因cDNA片段,命名为PerPAL-1（GenBank登录号：HQ388347.1）,该片段长399 bp,编码133个氨基酸。通过氨基酸序列比对分析,发现其氨基酸序列与丹参和藿香PAL该片段的同源性分别高达96%和95%。PAL系统进化树表明PerPAL-1与唇形科植物的PAL亲缘关系最近。PerPAL-1基因在叶中表达最强,根中次之,而在茎中表达最弱。     

葫芦科14-3-3(GRF)基因家族的鉴定及进化分析

14-3-3蛋白是植物中一类高度保守的蛋白家族,因其特异识别并结合靶蛋白的磷酸化位点而广泛参与植物生长发育和逆境胁迫响应过程。为系统地了解14-3-3(GRF)基因家族在葫芦科作物中的基本特征和进化关系,本研究利用生物信息学从葫芦科7个物种基因组内共鉴定出83个14-3-3(GRF)基因,其中西瓜中有10个、甜瓜中9个、黄瓜中10个、瓠瓜中9个,3个南瓜属物种基因组各15个。理化特性表明14-3-3(GRF)蛋白的分子量约为30 k D,且大都为酸性氨基酸(pI<7.0)。相对于西瓜、甜瓜、黄瓜和瓠瓜,基因组复制事件是3个南瓜属物种内14-3-3(GRF)基因数目增多的主要原因。进化分析显示,葫芦科14-3-3(GRF)基因家族可进一步被划分为ε类和非ε类亚组,且后者的基因结构(外显子数目,内含子相位)较为保守。本研究结果首次完成了14-3-3(GRF)基因家族在葫芦科作物的鉴定、基因结构、基因家族扩增、共线性及进化分析,为更深入研究该家族基因的生物学功能提供参考。     

青花菜BoMYB基因的克隆与序列分析

通过培养青花菜幼苗并提取DNA,以所得DNA为模板克隆青花菜MYB基因,并对该基因进行测序。测序后,利用生物信息学手段进行序列分析,包括寻找同源序列、同源序列蛋白质翻译比对、分析翻译所得蛋白质的理化性质和二级结构,预测结构域和构建系统发育树。从青花菜中克隆得到的BoMYB基因,其编码263个氨基酸,蛋白序列中具有2个SANT结构域。对比在拟南芥中的研究推测,该基因可能在渗透胁迫响应中起作用。系统发育分析结果表明,BoMYB与欧洲油菜的MYB聚为一组,它们与拟南芥的MYB处于不同分支。对BoMYB基因的克隆与序列进行分析,为探究青花菜MYB基因的表达、功能及抗逆机理研究奠定了基础。     

棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的生物信息学分析

【目的】苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢的关键酶,对调节植物生长和抗逆有重要作用。从全基因组层次了解棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的进化和功能,可为相关研究提供数据支撑。【方法】利用HMMER和BLASTP从棉花基因组筛选苯丙氨酸解氨酶基因家族,利用MEGA-X进行进化分析,利用MCScanX进行共线性分析,并利用NCBI SRA的数据进行表达分析。【结果】本研究分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中筛选到12、13、7、8个苯丙氨酸解氨酶基因,依据进化分析和共线性关系数据,我们推测四种棉花的二倍体祖先起初应有6个苯丙氨酸解氨酶基因。顺式作用元件分析结果表明,苯丙氨酸解氨酶基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。苯丙氨酸解氨酶的蛋白序列具有保守的基序。陆地棉的12个苯丙氨酸解氨酶在低温、高温、盐和PEG胁迫下有不同的表达方式。【结论】本研究明确了苯丙氨酸解氨酶在棉花基因组中的数量、理化性质、进化和表达特征,为苯丙氨酸解氨酶的深入研究提供了参考。     

棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的生物信息学分析

【目的】苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢的关键酶,对调节植物生长和抗逆有重要作用。从全基因组层次了解棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的进化和功能,可为相关研究提供数据支撑。【方法】利用HMMER和BLASTP从棉花基因组筛选苯丙氨酸解氨酶基因家族,利用MEGA-X进行进化分析,利用MCScanX进行共线性分析,并利用NCBI SRA的数据进行表达分析。【结果】本研究分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中筛选到12、13、7、8个苯丙氨酸解氨酶基因,依据进化分析和共线性关系数据,我们推测四种棉花的二倍体祖先起初应有6个苯丙氨酸解氨酶基因。顺式作用元件分析结果表明,苯丙氨酸解氨酶基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。苯丙氨酸解氨酶的蛋白序列具有保守的基序。陆地棉的12个苯丙氨酸解氨酶在低温、高温、盐和PEG胁迫下有不同的表达方式。【结论】本研究明确了苯丙氨酸解氨酶在棉花基因组中的数量、理化性质、进化和表达特征,为苯丙氨酸解氨酶的深入研究提供了参考。     

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。     

马泡瓜叶绿体基因组测序

马泡瓜(Cucumis melo L. var. agrestis Naud.)葫芦科甜瓜属植物,种子富含油脂,可榨取优质食用油,还可为医药和食品工业提供原料。本研究首次开展了马泡瓜叶绿体基因组测序工作。结果表明：马泡瓜叶绿体基因组与普通甜瓜近似,物种聚类分析表明与甜瓜、蛇瓜、越瓜最为接近。本研究可以为育种提供理论参考。     

小麦铝胁迫相关基因的研究进展

铝胁迫是世界范围内酸性土壤中抑制作物生长的主要因素。铝胁迫能够抑制细胞伸长和细胞分裂,导致根部发育迟缓并伴随着水分和营养吸收的降低。目前,铝胁迫对谷物尤其是小麦、黑麦等的影响进行了一系列遗传分析研究。在铝胁迫处理的Warigal小麦（Al敏感品种）中发现了7个wali基因,分别为wali1,wali2,wali3,wali4,wali5,wali6和wali7。wali1编码植物类金属硫蛋白,与拟南芥、大豆、豌豆、野生猴面花、玉米和大麦等植物金属硫蛋白同源;wali2编码的蛋白与数据库中的其他序列没有明显的同源性;wali3,wali5和wali6编码的蛋白是丝氨酸蛋白酶抑制剂Bowman-Birk家族的成员,具有该家族的保守结构域;wali4编码的蛋白与苯丙氨酸解氨酶（PAL）同源;wali7与玉米、水稻的茎部特异性基因具有较高同源性,编码的蛋白是Gn_AT_II家族的一个成员。随后,在Victory小麦（Al敏感品种）分离出β-1,3-葡聚糖酶和fimbrin-like细胞骨架蛋白基因;在Atlas 66小麦（Al敏感品种）筛选出4个铝调控基因war4.2、war5.2、war7.2和war13.2,序列比对显示四个基因分别与过氧化物酶、半胱氨酸酶、苯丙氨酸解氨酶和草酸氧化酶同源。铝胁迫影响了植物生命活动的方方面面,植物也进化出了许多措施来对抗铝胁迫。此文主要就小麦铝胁迫相关蛋白的基本结构特征、生物学功能、表达调控以及最新研究进展进行综述。     

陆地棉苯丙氨酸解氨酶家族基因的鉴定及分析

苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢途径的关键酶,与植物抗病性密切相关。黄萎病是棉花的第一大病害。虽然陆地棉的基因组测序已经完成,但是对其苯丙氨酸解氨酶家族基因还缺乏系统深入的研究。本研究利用生物信息学和Realtime RT-PCR方法,鉴定了陆地棉TM-1中苯丙氨酸解氨酶家族基因以及它们的染色体定位,基因结构,进化关系和组织表达特征。TM-1基因组中共有13个苯丙氨酸解氨酶家族基因,其氨基酸长度介于697~723,分布在12条染色体上,仅A4上有2个相距440 kb的PAL基因,其他染色体上仅有1个PAL基因。另外,在基因结构上仅GhPAL4没有内含子,其余基因都含有1个内含子。13个苯丙氨酸解氨酶家族基因在进化上分为4组,其中第一组含有8个基因。利用EST数据库分析发现,位于6号染色体上的2个基因在所有检测的组织中不表达。Realtime RT-PCR表明位于1、4、9、10、11号染色体上的10个基因能表达,表达量最高的是位于1号染色体上的GhPAL1和GhPAL8。而其他3个未扩增出。分析能扩增出的10个基因在黄萎菌诱导前后抗感材料中的表达,表明GhPAL1和GhPAL8在抗病材料中的本底表达量是感病材料的8倍,并且黄萎菌诱导后,基因的表达量增加2倍。这2个基因可能在抗黄萎病中起重要作用。进一步证明PAL基因在抗黄萎病中的重要作用,并为后续该类基因的抗性研究提供借鉴。     

黄瓜CsCAT3基因逆境胁迫表达及转拟南芥耐盐性分析

过氧化氢酶(catalase,CAT)是生物防御体系的关键酶之一,可促进体内的H_2O_2分解为H_2O和O_2。过氧化氢酶由CAT基因编码,目前已在一系列物种中得到克隆。黄瓜是葫芦科重要蔬菜作物,对CAT酶的功能还知之甚少。为了探讨黄瓜过氧化氢酶的功能,本实验以华北型黄瓜9930为实验材料,应用荧光定量PCR方法分析了黄瓜CsCAT3基因在NaCl、高温和低温等逆境胁迫下表达量的变化;并构建该基因的过量表达载体,用农杆菌介导将CsCAT3基因转化拟南芥,对转基因拟南芥植株进行了耐盐能力分析。结果表明:(1)在NaCl、高温和低温胁迫下CsCAT3基因被诱导增强表达,在NaCl和高温处理6 h后,表达量分别为对照的11.72倍和10.84倍;在冷处理6 h后,其表达量为对照的6.8倍;其中以200 Na Cl增强表达最为明显。(2)过量表达CsCAT3基因的拟南芥转基因植株在200 mmol/L NaCl处理条件下,其耐盐能力明显增强。     

黄瓜NRT3基因的鉴定和特征分析

旨在探讨黄瓜NRT3基因的遗传进化和功能,为进一步研究黄瓜NRT3基因的功能提供依据。利用生物信息学方法,从黄瓜基因组中鉴定出2个NRT3基因,并对这些基因的基因组分布、结构、遗传进化和顺式元件进行了系统分析。结果显示,黄瓜的NRT3两个基因均位于1号染色体,具有1个或者2个外显子,分别与拟南芥的NRT3.1或者NRT3.2直系同源。NRT3在瓜类作物间编码蛋白的序列非常保守,它们都具有数个植物激素和逆境应答元件,而且黄瓜和甜瓜的直系同源NRT3基因的顺式调控元件存在较大差异。本研究为进一步研究黄瓜NRT3的遗传进化和功能提供了线索。     

西瓜鸟氨酸氨甲酰转移酶基因克隆及原核表达

从西瓜叶片中克隆瓜氨酸合成途径的关键酶鸟氨酸氨甲酰转移酶(OCT)基因。OCT基因由1 137个碱基组成,编码378个氨基酸,蛋白分子量约为41.8 k D,等电点为8.61。氨基酸序列比对分析表明,西瓜OCT与香瓜和黄瓜等物种的OCT基因同源性较高,分别为93%和92%;进化树分析发现,西瓜与黄瓜亲缘关系最近,而与狭刀豆亲缘关系最远。构建p ET-30a-OCT原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导和SDS-PAGE检测,表达的融合蛋白与预期蛋白大小相符合。本研究为进一步研究其酶学特性和瓜氨酸合成代谢中的作用提供技术支持。