苦荞鼠李糖基转移酶FtF3GT1基因的克隆与转化毛状根研究

苦荞中的黄酮类化合物具有很高的药用价值和保健功能。以苦荞川荞1号为材料,克隆出FtF3GT1基因,其CDS全长为1 401bp,编码467个氨基酸。系统发育分析表明,FtF3GT1与甜荞中的FeUF7GT蛋白亲缘关系最近。组织特异性表达分析结果表明,FtF3GT1基因在各个组织中均有表达,在根部最低,在茎部最高;MeJA处理苦荞和转pCAMBIA3301:FtF3GT1pro::GUS毛状根中发现,FtF3GT1基因的表达量以及GUS的活性明显受MeJA诱导;转过表达FtF3GT1基因毛状根中,总黄酮含量明显升高,推测FtF3GT1基因可促进黄酮类物质的合成。     

无毒基因在稻瘟病菌株007中的克隆鉴定及表达分析

为了能明确稻瘟病国际标准菌株race 007中包含的无毒基因及其可能的主效无毒基因,本研究设计5个常见的无毒基因特异性引物进行克隆鉴定,并分别检测液体培养条件下和侵染水稻过程中race 007菌株中5个无毒基因的表达情况。本研究发现,稻瘟病菌株race 007中含有PWL2、AvrPiz-t、Avr-pik、Avr-pita、ACE1 5个无毒基因,克隆鉴定的结果表明这5个无毒基因的变异不大。相比较于液体培养条件下,在侵染水稻的过程中,PWL2表达上调,ACE1、AvrPiz-t、Avr-Pik表达基本不变,而Avr-Pita基因表达出现了下调。因此PWL2基因表达变化较为显著,本研究进一步对PWL2启动子区域进行分析,结果表明该PWL2基因启动子区域存在着一些顺式作用元件来影响PWL2基因的表达。本研究表明,稻瘟病菌race 007含有5种常见的无毒基因且序列变异不大,而且PWL2基因的表达是受到调控并可能发挥主要的致病作用。     

苹果MdVQs基因响应SA、JA及斑点落叶病的表达分析

VQ家族是一类植物转录调控辅助因子,参与调节植物生长发育以及防御反应。本研究根据水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)以及已报道的苹果斑点落叶病菌(Alternaria alternata apple pathotype)处理下苹果不同组织的转录组数据,采用Array、RT-qPCR和RNA-Seq检测和分析苹果品种‘Gala’的20个MdVQs基因的表达模式。Array结果表明,MdVQs基因在苹果各组织部位中都有高表达;RT-qPCR结果表明,多数MdVQs基因在早期响应激素信号,其中14个MdVQs基因受两种激素共同响应,MdVQ19只响应SA诱导表达,MdVQ5、MdVQ12、MdVQ16、MdVQ35、MdVQ47只响应JA且Md VQ47表达显著受抑制;RNA-Seq结果表明,MdVQs基因除在后期个别时间段下调表达外,其余时间段均上调表达,其中MdVQ21、MdVQ27、MdVQ42上调表达显著。MdVQs基因家族可能在响应SA、JA信号途径以及生物胁迫中存在潜在重要作用。该研究结果为深入解析MdVQs基因在苹果防卫生物胁迫中的功能提供参考。     

棉花GhTGA1与GhTGA9.2基因克隆及表达特征分析

为了揭示棉花GhTGA1与GhTGA9. 2基因的生物学功能,利用RT-PCR技术,从抗枯萎病棉花品种中棉所12号中克隆了TGA转录因子基因GhTGA1与GhTGA9. 2。生物信息学分析表明,2个基因开放阅读框(ORF)长分别为1 281,1461 bp,分别编码405,486个氨基酸。序列分析表明,2个基因均含有b ZIP和DOG1结构域,属于b ZIP亚家族TGA转录因子基因。利用实时荧光定量(qRT-PCR)技术进行表达特征分析表明,GhTGA1基因能被枯萎病菌、乙烯(ET)、茉莉酸(JA)诱导上调表达,水杨酸(SA)诱导后,在各处理时间点,该基因表达量均低于Mock,以上结果表明,GhTGA1基因可能通过参与乙烯(ET)和茉莉酸(JA)信号通路调控棉花对枯萎病的抗性;枯萎病处理后,GhTGA9. 2基因在各时间点表达量均低于Mock,呈下调表达,但能被激素(ET、JA、SA)诱导上调表达。结果表明,GhTGA9. 2基因可能通过激素(ET、JA、SA)途径参与胁迫应答,通过对GhTGA1与GhTGA9. 2基因表达特征分析为后续研究提供基础。     

水稻稻瘟病菌诱导表达启动子OsQ16p的克隆与功能分析

qRT-PCR分析表明,日本晴OsQ16基因受稻瘟病菌诱导表达。利用PCR技术从日本晴基因组中克隆了该基因编码区5′端上游1 229 bp的启动子序列,命名为OsQ16p。用其取代pBI121中gus基因上游的CaMV35S启动子,构建重组表达载体pBIQ16p,经农杆菌介导转化日本晴,获得转基因植株。GUS组织化学染色和qRT-PCR分析表明: (1) gus基因在抗性愈伤组织和阳性转基因植株中均能表达; (2)转基因植株在接种稻瘟病菌后12 h,GUS表达量是处理前的2.7倍; (3)抗病相关信号分子水杨酸(salicylic acid,SA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)喷施转基因植株叶面后12 h,GUS表达量分别为处理前的3.1倍和3.5倍。以上结果表明,OsQ16p启动子具有启动活性,并明显受稻瘟病菌、MeJA和SA诱导表达。     

棉花精氨酸酶基因GhARG1 cDNA的克隆与表达分析

为了深入研究棉花精氨酸酶基因对非生物胁迫的响应以及生理功能,利用电子克隆和RT-PCR技术从棉花中获得了精氨酸酶ORF序列Gh ARG1,盐渍、PEG6000胁迫及ABA、SA和MeJA处理棉花幼苗,并原核表达棉花精氨酸酶基因。生物信息学分析表明,其ORF序列长度为1 023 bp,编码340个氨基酸,具有典型的精氨酸酶保守结构域。q RT-PCR技术分析表明,在叶片中该基因转录水平上受盐渍、PEG6000胁迫及ABA、SA处理的诱导,而对MeJA下调其表达。将Gh ARG1完整的编码序列融合到原核表达载体p Cold-TF中,经过IPTG诱导及SDS-PAGE检测表明,Gh ARG1编码产物的分子量约为37 ku,与预期相符。p Cold-Gh ARG1重组菌粗酶液中精氨酸酶活性是对照菌的6倍。研究表明,棉花内源性精氨酸酶基因Gh ARG1可能通过ABA、SA信号途径参与棉花对盐渍和干旱胁迫的响应,且其克隆表达产物具有精氨酸酶活性,为开展其生理功能研究奠定了基础。     

陆地棉SKS基因家族全基因组特征分析与GhSKS13抗黄萎病功能解析

鉴定陆地棉SKS基因家族成员，解析其演化规律，为棉花抗性育种提供新的候选基因。基于已公布的陆地棉遗传标准系TM-1基因组数据，以陆地棉品种中棉-14为试验材料。通过生物信息学对陆地棉SKS家族成员进行全基因组鉴定，并对其家族成员的染色体分布、进化关系、基因结构、共线性关系等进行预测分析。通过实时荧光定量聚合酶链式反应分析GhSKS13的表达模式，并利用病毒诱导的基因沉默技术初步探究陆地棉SKS13在棉花抵御大丽轮枝菌过程中的功能。共鉴定到48个陆地棉SKS基因，不均匀分布于陆地棉19条染色体上，聚类分析分为5个亚组，基因序列具有较高保守性，共线性关系分析显示，陆地棉SKS基因家族受到纯化选择。组织模式表达分析显示，GhSKS13在陆地棉根组织中优势表达，并且受大丽轮枝菌诱导显著上调表达。GhSKS13沉默植株对大丽轮枝菌抗性减弱，同时抑制病程相关基因GhPR1、GhPR2、GhPR3和GhPR5表达。大丽轮枝菌入侵GhSKS13沉默植株，其过氧化氢(H₂O₂)沉积明显低于对照，暗示GhSKS13促进活性氧(ROS)的形成。总之，明确了陆地棉S...     

辣椒MLO基因家族鉴定及表达分析

MLO基因是植物中特有的一类抗病负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。运用生物信息学方法,在辣椒基因组中鉴定出17条候选MLO基因序列。其分子量范围187~593kDa,等电点范围6.65~9.7。结构分析发现,辣椒MLO基因具有较多内含子,并且差异性较大。发现辣椒MLO基因有20个基序,分布较均匀且排列顺序一致。进化分析发现,单子叶和双子叶MLO基因在进化上有差异,与辣椒关系最近的是茄科的番茄。表达分析显示,辣椒MLO基因具有表达特异性。Capana01g003047在脱落酸诱导下,显著上调表达。Capana05g002411对脱落酸和疫病具有抵抗作用,在其诱导下上调表达。Capana08g000223同样在疫病胁迫下上调表达。     

普通菜豆中烟草水杨酸结合蛋白2同源基因的鉴定及表达特征分析

水杨酸(salicylic acid, SA)能够诱导植物产生系统抗病性反应, 而水杨酸结合蛋白2 (salicylic acid binding protein 2, SABP2)是植物细胞内调控水杨酸水平的重要酯酶。本研究利用生物信息学方法在普通菜豆中搜索到7个烟草水杨酸结合蛋白2的同源基因, 命名为PvMES1~PvMES7。分别在2个菜豆感病品种(白刀豆和BRB130)和2个抗病品种(黑芸豆和260205)中接种尖镰孢菌FOP-DM01菌株(Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli isolate, FOP-DM01)后, 检测寄主根组织中水解水杨酰甲酯(methyl salicylate, MeSA)活性和游离SA含量的变化, 并利用荧光定量PCR技术分析7个PvMES基因表达量变化。结果表明, PvMES1、PvMES3、PvMES4、PvMES5和PvMES6的转录表达受FOP-DM01菌株诱导均呈现不同程度的升高, 其中黑芸豆中PvMES5基因和260205中PvMES1基因表达量变化最显著, 接种3 d后分别升高至0 d表达量的7.6倍和5.6倍。此外, 黑芸豆和260205根中水杨酰甲酯酯酶(methyl salicylate esterase, MES)活性显著提升, 游离SA含量也相应升高, 激活寄主内SA介导的相关防御反应。本研究结果可以为普通菜豆镰孢菌枯萎病抗病分子育种和抗病机理研究提供理论基础。     

甜菜TIFY基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

TIFY转录因子对植物体生长发育和胁迫响应有重要调控作用,本研究目的在于鉴定分析甜菜(Beta vulgaris L.)中的TIFY转录因子。试验以甜菜基因组数据为基础,利用生物信息学技术在全基因组水平鉴定并分析甜菜TIFY家族成员。结果表明：甜菜中共有21条TIFY基因,基因间序列相似性较低;共线性分析发现只有BvTIFY15与BvTIFY18之间存在基因复制事件;BvTIFY转录因子家族包括2个TIFY蛋白、8个JAZ蛋白、6个ZML蛋白、5个PPD蛋白;蛋白互作预测发现,JAZ家族成员对JA信号有重要的调控作用。本研究对BvTIFY基因的结构与功能进行分析,发掘出甜菜根中应答盐胁迫基因BvTIFY13与BvTIFY15,为后续BvTIFY基因的功能研究提供一定理论基础。     

防御信号途径在B型烟粉虱取食烟草诱导抗蚜防御中的作用

B型烟粉虱取食能够诱导烟草产生对烟蚜的抗性反应,为了明确水杨酸和茉莉酸防御信号途径与烟粉虱诱导抗蚜防御之间的关系,采用生化分析、实时定量PCR、蚜虫生物活性测定等方法比较了烟粉虱若虫取食对烟草水杨酸、茉莉酸含量、通路下游防御基因表达水平的影响及外源水杨酸、茉莉酸对烟蚜生长发育的影响。结果显示：烟粉虱侵染能够显著激活水杨酸防御途径,在取食15天后,水杨酸水平较对照升高1.40倍,水杨酸下游防御基因PR-1a及PR-2a分别较对照升高3.22和0.74倍;然而烟粉虱侵染后烟草叶片茉莉酸含量与对照相比无显著变化,JA下游防御基因PI-II和TPI的转录水平分别较对照降低73.91%和56.73%。生测结果显示,外源施用水杨酸对烟蚜的存活率和相对平均生长率具有显著不利影响。烟草叶片施用1 mmol/L水杨酸后,蚜虫的存活率及相对生长率分别较对照降低43.2%和11.54%;然而喷施茉莉酸甲酯对蚜虫的生长发育无不利影响。上述结果表明,水杨酸介导的防御应答在B型烟粉虱取食诱导烟草的抗蚜防御中起重要作用。     

红麻海藻糖生物合成关键酶基因HcTPPJ的克隆及响应逆境的表达分析

Trehalose biosynthesis key enzyme gene TPP plays an important role in plant response to various abiotic stresses. In this study, in order to clarify the role of TPP gene in response to abiotic stress in kenaf, a specific primer was designed according to the sequence of CL541.contig2unigene, and the full-length cDNA sequence of TPP gene was obtained by PCR. Bioinformatics analysis showed that TPP had an open reading frame (ORF) length of 1128 bp, and encoded a protein containing 375 amino acids. The results of amino acid sequence consistency indicated that the agreement between the amino acid sequence of protein and that of TPPJ from other species was 71.18%, so the gene named as HcTPPJ. HcTPPJ was expressed in roots, stems and leaves. Under salt or drought stress, HcTPPJ was up-regulated significantly with the extension of stress treatment, indicating that the gene was involved in the response process of salt or drought stress in kenaf. Under the same conditions, HcNCED3 and HcAOC was significantly up-regulated, while the change of HcTPPJ expression was not obvious under ABA stress; HcTPPJ was significantly down-regulated, under the stress of MeJA for six hours. Therefore it was speculated that the HcTPPJ gene expression may be not regulated by the signal molecule of ABA, but negatively regulated by methyl jasmonate signal molecule. This study will lay a solid foundation for further elucidating the role of the gene in response to salt and drought stress in kenaf.     

甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因的鉴定及功能性研究

液泡是调控植物细胞分化、生长发育的重要部位, AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因调控植物液泡内外离子平衡、离子运输以及能量供应。本研究利用功能已知的拟南芥AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因为参考序列在甘蓝型油菜全基因组数据库、NCBI植物基因组注释数据库等鉴定并筛选出9个BnaAVP1、3个BnaVHA-a2和4个BnaVHA-a3,并分析基因拷贝数变异、分子特征、跨膜结构域、保守基序、染色体定位、系统进化树构建、蛋白二级结构及三维结构预测、高通量转录组测序等。发现甘蓝型油菜BnaAVP1和BnaVHA-a3的基因数量明显多于甘蓝和白菜;甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3蛋白属于由酸性氨基酸组成的稳定蛋白;系统进化选择能力的分析表明,甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3家族基因与甘蓝、白菜关系相近。转录组测序表明,低氮处理后,BnaAVP1s基因主要在地上部表达,且低氮3 h后地上部表达下调,低氮处理72 h根中表达量上调; BnaVHA-a2s和BnaVHA-a3s基因在地上部和根中均有表达, BnaVHA-a2s在低氮处理72 h后表达量基本呈上调趋势, BnaVHA-a3s在低氮3 h后基本呈下调趋势。低磷处理后,BnaAVP1s根中大部分基因表达上调,地上部表达基本无差异;BnaVHA-a2s表达基本无差异;BnaVHA-a3s地上部和根中均基本为上调趋势。该结果为进一步研究甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因生物学功能及AVP1、VHA-a2和VHA-a3蛋白水解ATP提供能量供植物代谢的分子机制奠定基础,为已知大量数据的其他物种家族基因生物信息学研究提供参考。     

玉米茉莉酸甲酯不敏感突变体的筛选

植物激素茉莉酸(jasmonic acid,JA)作为一种可以长距离运动的信号分子在植物对昆虫侵害的系统抗性中起核心调控作用。为了解析玉米JA信号途径及抗虫机制,本研究利用改进的玉米突变体的筛选方法,筛选与JA信号途径相关的突变体用于下一步的研究。将甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的玉米突变体库6118份种子分别置含有外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)的培养基中培养,通过观察玉米根系的生长情况,确定对MeJA的不同耐受性。当MeJA终浓度为50μmol L–1时,初步筛选到对MeJA不敏感的I级耐受性突变体61株;当MeJA终浓度分别为100μmol L–1和200μmol L–1时进行验证,得到的耐受性事件分别为37株和10株。对自交收获的子一代遗传性分析表明,这些突变体对MeJA表现出的耐受性具有可遗传性。筛选获得的对MeJA不敏感突变体可能与JA调控有关,是研究玉米JA信号途径的很好材料。     

过表达TaJRL53基因提高了小麦赤霉病抗性

小麦——偃麦草杂种夭亡与不孕现象是多式多样的,表现在各个发育时期,概括可分为九种。其产生原因比较复杂,它受亲本遗传特性的制约,又受外界环境条件的影响,也因个体发育的年龄等而有变化。作者认为,采用以下四种方法配合使用,是克服小麦——偃麦草杂种夭亡与不孕的有效方法：1、在选择适合性强的杂交亲本的基础上,     

茉莉酸等3种因素刺激番茄LeWRKY1的表达特征分析

为了研究LeWRKY1参与植物抗逆反应的分子机理,采用实时荧光定量PCR技术研究了LeWRKY1在番茄灰霉菌（Botrytis cinerea）侵染、茉莉酸（jasmonic acid,JA）、水杨酸（salicylic acid,SA）刺激时的表达情况。结果表明：外源植物激素JA可诱导LeWRKY1的表达,而SA对其无明显诱导作用;番茄灰霉菌侵染可诱导LeWRKY1表达。LeWRKY1可能通过JA依赖而SA非依赖的信号途径参与番茄对番茄灰霉菌防御反应的应答。     

外源茉莉酸甲酯对UV-B胁迫下颠茄生物碱积累及TAs代谢途径调控的机制探究

In order to preliminarily explore the mechanism of TAs metabolic pathway in A. belladonna treated with exogenous methyl jasmone under UV-B stress, the effects on the contents of hyoscyamine and scopolamine, the upstream products in alkaloid synthesis, signal molecule and the expression level of key enzyme genes of secondary metabolism were studied under different concentrations of exogenous MeJA and different treatment time under using A. belladonna as materials. UV-B stress treatment significantly reduced the contents of hyoscyamine and scopolamine, inhibited the accumulation of precursors in the TAs synthesis pathway, which harmful to TAs synthesis. The content of TAs in A. belladonna increased to some extent, the contents of precursor amino acids (ornithine, arginine), polyamine content and key enzymes activities in the synthesis of putrescine in the secondary metabolic pathway all increased to some extent after treatment with the appropriate concentration of MeJA. The concentrations of signal molecule NO firstly increased and then decreased with the rising MeJA concentration, and reached the highest when MeJA concentration was 250 μmol L ^-1. The expression of key enzyme genes in TAs synthesis pathway showed that exogenous MeJA could increase the relative gene expression levels of TR I, PPAR, H6H to some extent. Those indicated that exogenous MeJA could induce the increase in the contents of upstream products in TAs synthesis by stimulating the burst of NO resulted in more precursor materials for the TAs synthesis pathway and affect the high expression of TR I, PPAR and H6H. It alleviated the inhibiton of UV-B stress on TAs of A. belladonna and increased the contents of hyoscyamine and scopolamine effectively. The results provided a theoretical basis for further studying the mechanism of exogenous elicitors to regulate the TAs secondary metabolic pathway of A. belladonn under stress, and effectively improved the stress resistance of A. belladonn and the accumulation of medicinal ingredients in actual production.     

花生AhPEPC1基因抑制表达的转基因后代转录组分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase,PEPC)是控制油料作物种子中蛋白质/油脂含量比率的一个关键酶。本研究检测了花生AhPEPC1基因抑制表达的转基因株系种子含油量,与非转基因花生相比,转基因花生种子含油量提高了5.7%～10.3%。利用转录组测序(RNA-Seq)技术分析花生中AhPEPC1基因的抑制表达是否影响其他基因的功能。结果表明,转录组分析筛选到110个基因差异表达,其中25个基因上调表达,85个基因表达下调。对110个差异表达基因进行了KEGG富集分析,其中有34个基因成功获得了KEGG注释,发现氨基酸的生物合成途径中有2个基因(Aradu.M0JX8,Aradu.FE0Z7)下调表达。利用荧光定量PCR分析了15个DEG(differential expressed gene)在非转基因对照和转基因花生种子中的表达情况,发现其趋势与转录组测序结果基本一致。研究结果可在一定程度上解析AhPEPC1基因调控花生种子含油量的分子机制。