甘蓝自交不亲和相关转录因子BosiPA1 蛋白基因的克隆与表达分析

 通过自交不亲和甘蓝‘A1’自花授粉1 h 和未授粉柱头蛋白质表达谱的对比,鉴定出1 个受 自花授粉诱导上调表达的蛋白,通过PCR 技术获取了其编码序列,命名为BosiPA1 蛋白,其基因全长为 3 730 bp,具有1 个1 092 bp 的完整编码框（KF314579）。BosiPA1 由6 个外显子、5 个内含子组成,编码 363 个氨基酸。序列分析表明BosiPA1 蛋白具有典型的basic helix-loop-helix（bHLH）功能域,在SCR、SRK、 Exo70A1 基因的ATG 上游启动子序列中存在可以被bHLH 功能区识别并结合的E-box（CANNTG）序列。 在分子进化上甘蓝BosiPA1与AtbHLH128 距离最近,与AtHEC1/2/3 和TgGBOF-1 处在同一个分支。RT-PCR 检测表明甘蓝BosiPA1 基因在花瓣、萼片、花粉、柱头和叶片中均有表达;荧光定量PCR 分析表明BosiPA1 基因在自花授粉10 min、30 min、1 h 的柱头中呈逐渐上升趋势。上述结果说明BosiPA1 与bHLH 的进化 分支较早,可能是一个参与甘蓝多器官发育的自交不亲和相关的转录因子。     

甘蓝自交不亲和性相关基因BoPLL的克隆、定位与表达分析

对高度自交不亲和甘蓝柱头进行自花授粉和异花授粉处理后,取柱头进行蛋白质表达谱的比较研究,获得一种受自花授粉诱导下调表达,异花授粉诱导上调表达的蛋白,命名为BoPLL。进一步分析转录组数据发现,BoPLL在自花授粉0 ~ 30 min上调表达,30 ~ 60 min下调表达,而在异花授粉0 ~ 60 min一直上调表达。克隆获得cDNA为1 212 bp,编码含403个氨基酸残基的蛋白质BoPLL。序列分析发现BoPLL含有高度保守的PASTA结构域和CMM-10结构域、中度保守的PbH1结构域、低度保守的HYDRO结构域,说明该蛋白是典型的PLL家族蛋白。染色体定位结果表明,该基因与自交不亲和性相关基因不连锁。进化分析表明,甘蓝BoPLL与拟南芥AtPLL亲缘关系最近,与苜蓿MtPLL亲缘关系较远。RT-PCR发现,BoPLL在甘蓝花粉和柱头中表达,且柱头中的表达量明显低于花粉,在叶片、花蕾、萼片和花瓣中均没有检测到表达信号。荧光定量PCR结果显示,BoPLL在自花授粉和异花授粉15 ~ 60 min的表达变化趋势与转录组分析结果基本一致。根据上述结果推测BoPLL可能是一种参与甘蓝自交不亲和反应过程的基因。     

黄瓜转录因子CsCBF3 的克隆及表达分析

利用RT-PCR 技术从黄瓜中克隆了植物低温信号转导途径中的关键转录因子C-repeat-Binding
Factor3，将其命名为CsCBF3，GenBank 登录号为JQ900769。CsCBF3 基因开放阅读框全长为615 bp，
编码204 个氨基酸。进化树分析表明，CsCBF3 隶属于CBF 基因家族，与葡萄CBF3 蛋白亲缘关系最近，
而与黑麦草、水稻CBF3 蛋白亲缘关系较远。生物信息学分析结果表明，CsCBF3 编码的蛋白包含保守的
AP2 DNA 结合域，N 端的核定位信号区和C 端的酸性氨基酸富集区，且该蛋白中的一些磷酸化位点及二
级结构在与DNA 互作过程中发挥重要作用。荧光定量PCR 检测结果显示低温可诱导CsCBF3 的表达，且
其表达量在迅速达到峰值后又降低，说明CsCBF3 是一个快速响应基因，推测其在黄瓜耐冷过程中起着重
要的作用。     

甘蓝BoMLPKn1的克隆及其拟南芥同源基因AtAPK1b的功能研究

在克隆甘蓝BoMLPK编码序列过程中,获得BoMLPKf1/2编码序列和1个新的转录文本(命名为BoMLPKn1)。BoMLPKf1/2和BoMLPKn1的c DNA大小分别为1 215、1 233和1 257 bp,分别编码含404、410和418个氨基酸残基的多肽链。与BoMLPKf1/2相比,BoMLPKn1有两个插入序列,一个是在1 102～1 114 bp之间有12个碱基的插入,另一个是在1 152～1 182 bp之间有30个碱基的插入。BoMLPKf1/2定位在甘蓝3号染色体上,BoMLPKn1定位在4号染色体上。氨基酸序列比对发现,BoMLPKf1和BoMLPKn1的N端均含典型的豆蔻酰化基序,BoMLPKf2的N端含疏水结构域。3个转录文本均具有1个高度保守的Ser/Thr蛋白激酶结构域。RT-PCR检测发现自交不亲和甘蓝自花授粉15min后BoMLPKf2相对表达量急剧升高,BoMLPKf1和BoMLPKn1在自花授粉15 min后相对表达量无明显变化。亚细胞定位检测到BoMLPKn1定位在细胞膜上。利用CRISPR-Cas9植物编辑系统对BoMLPKn1拟南芥直系同源基因AtAPK1b基因组进行定点敲除,获得突变体植株。与野生型相比,突变体植株均能够正常开花结籽。结果表明MLPKn1基因在整个十字花科进化中是高度保守的,不参与自交不亲和反应,这与MLPKf1/2不同。     

结球甘蓝自花和异花授粉诱导的柱头转录组分析

分别以自花授粉30 min、异花授粉30 min和未授粉处理的甘蓝柱头进行Illumina HiSeq2000高通量转录组测序,分析自交不亲和性甘蓝自花授粉、异花授粉柱头与未授粉柱头中基因表达的差异。转录组测序共获得1.6 × 108对原始序列读取片段,总碱基数为2.38 × 1010 bp,与未授粉对照相比,自花、异花授粉后差异表达的基因分别有2 900个和2 328个,共有的差异表达基因1 904个。在差异表达基因背景和全部基因背景下,自花授粉较大比例的差异基因是细胞杀伤、胞外基质部分和核酸结合转录因子活性;异花授粉较大比例的差异基因是信号传递、胞外区域部分、结构分子活性和营养库活性。GO功能的显著性富集分析表明,自花授粉处理后特有的40个极显著的富集条目主要涉及糖跨膜转运活性、微管结合和钙调素依赖性蛋白激酶活性等。异花授粉特有的53个极显著的富集条目主要涉及法尼酸O–甲基转移酶的活性、微管负向运动和生长素跨膜运输等。自花授粉处理后特异差异表达的996个基因主要涉及钙离子结合、细胞骨架相关、茉莉酸和水杨酸代谢等生物过程,异花授粉处理后特异差异表达的424个基因主要涉及物质跨膜转运及脂质代谢。     

甘蓝BoPID基因的克隆与分析

在通过酵母双杂交文库获得了与钙响应蛋白BoSPx相互作用蛋白BoPID的基础上,对BoPID的编码基因进行了克隆、时空特异性表达分析及筛选与其互作的蛋白,以期为BoSPx通过BoPID参与自交不亲和性分子过程提供依据。结果表明,BoPID包含2个外显子和1个内含子,编码439个氨基酸。激酶磷酸化预测分析显示具有激酶活性;系统进化和共线性分析显示BoPID具有较强的植物种属特异性,与芜菁、拟南芥和甘蓝型油菜等十字花科植物聚类在一起,BoPID与AtPID在染色体水平上高度同源。组织特异性表达分析显示BoPID在柱头中的表达量高于花器官中的其他部位。荧光定量PCR分析表明BoPID在甘蓝柱头自花授粉15 min显著上调表达,而后下调表达。启动子元件分析发现BoPID含有ABA、IAA、脱落酸、茉莉酸、水杨酸和胁迫响应等多个应答元件。BoPID蛋白定位于细胞膜和细胞质中,可能是一种泊位于膜上并突触于胞质中的双栖蛋白。酵母双杂交和GST-Pulldown结果表明BoPID与BoCML12、BoCaM2、BoPIN1能够发生相互作用。BoPID可能是BoSPx与Bo CML12、BoCaM2之间相互作用的桥梁蛋白,共同通过生长素调节钙响应的方式参与了自交不亲和分子过程。     

结球甘蓝雌蕊调控转录因子SPT 基因的克隆 与序列分析

以结球甘蓝E1 为材料,提取花蕾总RNA,反转录cDNA。根据拟南芥SPT 基因设计引物,
采用同源克隆的方法从中克隆SPT 基因序列1 085 bp,开放阅读框1 062 bp。通过cDNA 推导得到的氨
基酸序列分析表明,BoSPT 编码353 个氨基酸残基,预测分子量为37.67 kD,pI 为6.83。经过EcoRⅠ和
KpnⅠ限制酶双酶切后,构建原核表达质粒pET43.1a-BoSPT 转化表达菌株E. coli Rosetta（ DE3）,通过
SDS-PAGE 检测该蛋白的表达。经Smart-embl 预测其具有bHLH 家族结构域,位于序列第173～221 位氨
基酸残基处。进化树表明结球甘蓝BoSPT 与拟南芥AtSPT 和筷子芥AlSPT 的亲缘关系较近。BoSPT 基因
的原核表达得到纯化的融合蛋白。     

甘蓝一代杂种S 单元型的分布

利用SRK 基因激酶区的3 对特异性引物,对23 份甘蓝一代杂种进行PCR 扩增,经过克隆测
序、Blast 分析初步鉴定甘蓝一代杂种的S 单元型。结果表明：供试23 份材料中共出现了11 个S 单元型,
分别是S7、S16、S28、S35、S45、S57、S68 和未知的Sn 等8 个Ⅰ类S 单元型及S2、S5、S15 等3 个Ⅱ
类S 单元型。其中,Ⅱ类S 单元型的S5 出现频率最高,达到19.6%;其次为Ⅰ类S 单元型的S28,达到
17.4%。相比甘蓝类作物中存在的50 多个S 单元型而言,本试验材料涉及的S 单元型并不多,预示在遗传
育种中利用更多的S 单元型是十分必要的。     

大白菜BrAOP2 基因的遗传多样性及其与硫甙含量的相关性分析

以大白菜品种Chiifu 为试验材料, 采用RT-PCR 技术, 克隆了3 个硫甙合成关键基因
BrAOP2 基因的cDNA 序列（BrAOP2.1、BrAOP2.2、BrAOP2.3）。通过氨基酸同源性比对分析,BrAOP2.1
与BrAOP2.2 的同源性为78%,BrAOP2.1 与BrAOP2.3 的同源性为74%,BrAOP2.2 与BrAOP2.3 的同源
性为81%。通过32 份大白菜重测序数据分析了3 个BrAOP2 基因CDS 序列的遗传多样性,并对其与硫甙
含量的相关性进行了分析。结果表明：在32 份大白菜中共检测到7 种硫甙,其中4-戊烯基硫甙（GBN）
含量和2-羟基-3-丁烯基硫甙（PRO）含量较高,分别占总硫甙含量的23.99% 和23.16%。在BrAOP2.1
基因编码区检测到5 个变异位点,在BrAOP2.2 基因编码区检测到7 个变异位点,在BrAOP2.3 基因编码
区仅检测到1 个变异位点。其中BrAOP2.1 基因的A1051G 变异位点与PRO 含量极显著相关,BrAOP2.2
基因的A560G、C753T、A790G 和T927C 变异位点与PRO 含量显著相关,BrAOP2.2 基因的G825A 位点
与4-羟基-3-吲哚基甲基硫甙（4OH）含量显著相关。     

白菜S位点糖蛋白基因的克隆与表达分析

 以白菜自交不亲和系为材料，采用RT-PCR技术，用特异引物对SLG基因进行克隆，获得SLG基因cDNA序列长度为1 324 bp，命名为BcSLG。序列分析表明：所获得的白菜BcSLG基因cDNA序列包含一完整的编码框，编码432个氨基酸，含有12个保守的半胱氨酸残基和7个N-糖基化位点。序列比对和系统进化分析表明：BcSLG与其它植物的SLG基因氨基酸序列具有较高的同源性，与大白菜和甘蓝亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明：BcSLG基因在自交不亲和系的柱头中表达量最高，其次是花蕾，叶片中表达最低， 在自交亲和系的柱头、花蕾和叶片中相对表达较低。     

低氮胁迫下黄瓜钙依赖蛋白激酶基因的克隆及表达分析

在低氮胁迫下，以黄瓜品种津研4 号叶片为供试材料，以cDNA 为模板，依据黄瓜基因组数
据库中Csa002986 基因编码区全序列，应用Primer Premier 5.0 软件设计引物，克隆得到黄瓜钙依赖蛋白
激酶基因（calcium-dependent protein kinase，CDPK）。该基因全长1 584 bp，编码527 个氨基酸。预测
该基因编码的蛋白是一个稳定的亲水蛋白，无跨膜结构，无信号肽，存在蛋白激酶结合区、EF 手型钙结
合区、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点、N 酰基化位点等多个位点。CDPK 基因在不同氮浓度处理下黄瓜
各部位表达分析结果显示，在无氮条件下，CDPK 基因在茎尖表达量最高，其次为叶和茎；在低氮条件下，
CDPK 基因在茎中表达量最高，其次为茎尖和叶；在正常及高氮条件下，CDPK 基因在茎尖表达量最高，
其次为茎和叶。CDPK 基因在叶中的表达模式分析结果显示，在无氮及低氮胁迫下CDPK 基因表达量增加，
随着氮浓度的降低，CDPK 基因的表达量增加并明显高于对照；在高氮胁迫条件下，CDPK 基因的表达量
低于对照。     

结球甘蓝叶片卷曲过程中6个生长素相关基因的克隆与表达分析

生长素在结球甘蓝球叶向上、向内自然卷曲的过程中发挥着重要的调控作用。为挖掘重要的影响结球甘蓝叶片卷曲的生长素相关基因,通过对结球甘蓝莲座期叶片与结球期叶片的转录组进行对比分析,筛选出6个显著差异表达的生长素相关基因,分别为调控生长素动态平衡的Bo ILL6、Bo ASA1基因,控制极性运输的Bo SF21、Bo PIN4基因,参与信号转导的Bo ARF8、Bo GH3.5基因。对上述6个基因进行同源克隆,分别获得全长c DNA序列,序列分析发现6个基因均含有生长素相关的结构域。分子进化树分析发现各基因与芜菁的对应基因遗传关系最近,拟南芥次之。荧光定量PCR检测结果显示,Bo ILL6、Bo ASA1与Bo SF21的表达量变化最为显著,结球期叶片相对莲座期叶片的表达量差异均高达12倍以上,变化趋势与转录组数据分析结果基本一致,说明这3个基因可能与结球甘蓝叶片的卷曲发育密切相关。     

甘蓝自交不亲和信号传导中SRK 结合蛋白基因THL1 的克隆与序列分析

 采用PCR 和RT-PCR 技术, 从甘蓝基因组和柱头总RNA 中扩增获得了719 bp 的硫氧还蛋白(THL1) 的全长基因序列和430 bp 的cDNA 序列。序列分析首次表明, 克隆的THL1 基因全序列有两个内含子, cDNA 序列编码117 个氨基酸。     

转MLPK反义基因对甘蓝自交不亲和性的影响

对反义MLPK基因在甘蓝柱头特异启动子SLR的驱动下,通过农杆菌介导转化法将其导入高度自交不亲和甘蓝材料‘TF’。转基因甘蓝T0代植株定量PCR分析结果显示,不同的转MLPK反义基因单株内源MLPK mRNA积累量具有明显差异,其中转基因植株花期柱头内源MLPK mRNA积累量明显低于野生型对照。花粉原位萌发的荧光显微镜观察结果显示,转基因甘蓝植株花期自交后,吸附在柱头上的花粉粒大量萌发,且穿过柱头的花粉管明显增加,并导致花期自交结籽数上升,转基因植株花期和蕾期自交亲和指数均明显高于野生型对照植株。结果表明,下调MLPK基因表达能部分打破甘蓝自交不亲和,提高其花期自交结籽能力。     

羽衣甘蓝甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的克隆及序列分析

以羽衣甘蓝品种白孔雀为试验材料,通过同源克隆和RACE 方法从低温诱导的羽衣甘蓝幼苗中分离得到了羽衣甘蓝甘油-3-磷酸酰基转移酶（glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT）基因的全基因序列,采用生物学软件对该序列 进行生物信 息学分析。结果表明：该基因全长1 558 bp,推测其编码451 个氨 基酸,并命名为BaGPAT。序列分析发现,羽衣甘蓝BaGPAT 基因推导的氨基酸与已知其他植物GPAT 基因序列有54%～85% 的相似性。聚类分析结果显示：羽衣甘蓝GPAT（BaGPAT）基因与拟南芥和宽叶独行菜GPAT 基因亲缘关系较近。     

不同贮藏温度对青花菜穴盘苗质量的影响

为了研究不同贮藏温度对青花菜贮藏期间幼苗质量以及定植后幼苗生长发育的影响,以优秀为试材,分别在11、16、21℃条件下贮藏0、2、4、6d,筛选出与定植后幼苗心叶生长速度相关的形态指标。结果表明:贮藏温度为11℃的处理幼苗形态指标保持良好,第1片真叶单位面积叶绿素含量相对较高,定植后幼苗心叶生长速度较快。相关性分析结果表明,贮藏期幼苗壮苗指数与定植后植株生长恢复能力的相关系数最高,可作为评价青花菜幼苗贮藏质量的一项指标;通径分析结果表明,复合指标"第1片真叶单位面积叶绿素含量、壮苗指数、比叶重"能够很好地反映青花菜幼苗短期贮藏后的生长恢复能力。     

结球甘蓝春化相关基因VIN3反义植物表达载体构建及转化

以pBI121植物表达载体和BoVIN3-1基因片段为基础,构建结球甘蓝春化相关基因VIN3反义植物表达载体。将BoVIN3-1基因片段反向插入355启动子与GUS基因之间的限制性酶切位点XbaⅠ和SmaⅠ中,构建含反义BoVIN3-1基因的工程质粒pBI35S-BoVIN3-1。通过花蕾微量注射法转化结球甘蓝,获得9株转化植株。PCR检测结果表明,其中5株为阳性植株,阳性株率55.6%。经春化处理的转反义基因植株与对照相比,春化一定程度被推迟。半定量RT-PCR检测结果表明,转化植株在进行低温处理后仍有该基因少量表达,并随春化处理时间的延长转录水平升高,在第50天时表达量达到最高。