桂花香气相关基因DXPS基因克隆及表达分析

本研究以四季桂花瓣和叶为材料,采用RT-PCR和RACE技术获得四季桂DXPS基因c DNA全长,并用凝胶定量软件Quanlity-One对四季桂不同季节花瓣和叶片及不同花期花瓣的半定量PCR产物的凝胶图像进行分析。结果表明,四季桂DXPS基因c DNA全长2 185 bp(Gen Bank登录号:KT099324),其中阅读框长1 926 bp,编码641个氨基酸,含有保守功能结构域TPP-DXS、TPP-PYR-DXS-TK-like及Transketolase-C;半定量PCR结果分析表明,四季桂DXPS基因表达量在花朵盛开期最高,花蕾期次之,衰弱期最低;在花瓣中的表达量要明显高于同时期在叶片中的表达量;在花瓣中,12月份DXPS基因的相对表达量最高,3月份次之,在6月份和9月份DXPS相对表达量较低。研究结果初步阐明了DXPS基因在四季桂开花过程中的表达模式,可为深入研究香气合成途径及开展花香植物的分子育种提供科学基础。     

高氰和低氰木薯生氰葡萄糖苷酶Linamarase基因的组织表达差异分析

旨在降低或去除木薯的生氰糖苷,获得安全无毒木薯新品种。本研究以高氰和低氰5 个品种的木薯为材料,通过RT-PCR 方法,研究了生氰葡萄糖苷酶基因Linamarase 在木薯中的表达情况。木薯Linamarase 基因只在地上部分表达;5 个木薯品种,包括低氰和高氰品种,在块根中也均未检测到Linamarase 基因的表达。在地上部分中,顶芽的表达量要远远大于茎和成熟叶片的表达量,而且低氰和高氰品种在顶芽的表达量基本相同,但是低氰品种茎及成熟叶片中Linamarase 的表达量比高氰品种相对较高。木薯生氰糖苷酶Linamarase 在不同木薯品种不同组织的表达情况的不同,可以为筛选安全无毒木薯品种提供一个参考。     

双色鸳鸯美人蕉中花青素合成关键基因的克隆与表达分析

本研究以双色鸳鸯美人蕉为试材,采用RT-PCR技术扩增查尔酮合成酶基因(CHS)及二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)序列,并利用RT-q PCR技术检测CHS、DFR及查尔酮异构酶基因(CHI)在双色鸳鸯美人蕉同一朵花不同颜色部位、不同发育时期的表达差异以及在不同花色美人蕉中的表达特性。结果显示:通过扩增分别获得了549 bp的CHS基因片段及570 bp的DFR基因片段,与红掌、百合等相应基因的同源性达70%~95%。基因表达分析表明,CHS及DFR在红色花瓣中的表达量高于黄色花瓣,CHI在黄色花瓣中的表达量高于红色花瓣;CHS与CHI在红色花瓣中随着发育表达量逐渐增大,在黄色花瓣随发育表达量呈先增加后减少的趋势;DFR在红色及黄色花瓣的发育后期表达量逐渐增大;在不同花色美人蕉花瓣中,这三个基因的表达模式各不相同。     

‘西伯利亚’百合转录组中油菜素甾醇合成基因及信号转导元件

油菜素甾醇(BRs)在植物生长发育的许多过程中都发挥着重要作用。为了获得百合中BR信号相关的基因信息,对‘西伯利亚’百合高通量测序的转录组数据进行分析,共在Nt,GO,KEGG,KOG和Nr数据库中注释到了94 345条unigene,5个数据库同时注释的基因为5 396条。在差异表达基因中筛选到参与BRs合成的基因DET2,CPD,DWF4,CYP90D1和CYP85A1,其中DWF4和CYP85A1在花药中表达量较高,DET2和CYP90D1在花瓣中表达量较高,CPD在叶片中表达量较高。同时,还筛选到了参与BR信号传导的5个基因,BRI1在叶片中的表达量低于花瓣和花药,而PP2A在叶片中的表达量高于花瓣和花药。BZR1在花瓣中的表达量最高。     

陆地棉叶片发育相关基因GhRH39克隆与功能分析

【目的】研究陆地棉DEAD-box RNA解旋酶基因GhRH39在叶片发育中的功能。【方法】借助生物信息学方法分析GhRH39的基因结构和进化关系,利用实时定量聚合酶链反应PCR (Quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析该基因在棉花不同组织和叶片不同发育时期的表达情况,利用病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing, VIGS)技术对该基因进行沉默。观察阳性植株表型,检测其光合色素含量变化,对阳性植株中叶绿体发育和光合色素合成相关基因进行表达量检测。【结果】Gh RH39编码620个氨基酸,且序列较为保守。qRT-PCR分析表明,该基因在根、茎、叶片、顶芽、花瓣、纤维中均有表达,在叶片中表达量较高,且在叶片中的表达量随着叶片发育进程而变化。利用VIGS技术成功降低了GhRH39的表达水平,基因沉默的阳性棉株出现失绿表型,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素3种光合色素含量均降低。阳性沉默棉株的叶绿体发育和光合色素合成相关基因表达量出现一定程度的下降。【结论】GhRH39基因影响棉花叶绿素和类胡萝卜素合成,同时影响叶绿体发育过程。     

一个与氰苷生物合成相关的植物CYP基因的克隆与表达分析

氰苷是由植物细胞色素P450单加氧酶(CYP)催化氨基酸生成的次生代谢产物,与植物的防御和抗逆境胁迫相关。为了获得蒜头果中与氰苷生物合成有关的CYP基因,本研究通过分析蒜头果转录组数据,从中分离并克隆得到1条细胞色素P450基因(命名为MoCYP79),并对其进行生物信息学分析及检测该基因在果实不同发育时期的具体表达情况。结果显示,MoCYP79基因的cDNA全长1632 bp,编码543个氨基酸;MoCYP79蛋白含有CYP家族的识别结构域血红素结合域(FSTGRRGC),且与巨桉(XP_010027351.1)、木薯(AAF27290.1,AAF27289.1)等植物CYP79蛋白聚在一支;MoCYP79基因在蒜头果花谢后的果实中表达量呈下降趋势,除发育3个月的果实外,该基因在其余的果实中的表达量均显著高于叶片,从大到小依次为花谢后的果实1个月>2个月>4个月3个月。本实验对研究蒜头果的对病虫害的防御、逆境胁迫的抵御及蒜头果中有效次生代谢产物的发掘具有重要的意义。     

新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白表达时空动态研究

 为研究新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白时空表达规律,2009年和2010年以中棉所43、GK62、GK19和sGK321等4个转Bt基因抗虫棉为试验材料,利用ELISA技术对其不同器官的Bt杀虫蛋白进行测定。结果表明：年度间不同转基因抗虫棉品种Bt 杀虫蛋白时空变化趋势基本一致,只是2年的Bt杀虫蛋白表达量不同,有些品种年度间差异明显;Bt杀虫蛋白含量因棉花器官的不同和棉花生育期的变化差异较大。各品种中Bt杀虫蛋白含量随棉花生育期的推进呈逐渐下降的趋势,以子叶期的子叶中的含量最高,子叶期、3叶期和7叶期的顶叶中的Bt杀虫蛋白含量明显高于现蕾期、开花期、结铃期和吐絮期的顶叶、蕾、花瓣和幼铃;棉蕾在现蕾期的Bt杀虫蛋白含量高于开花期和结铃期;花瓣在开花期的Bt杀虫蛋白含量高于结铃期。在现蕾期,顶叶中的Bt杀虫蛋白高于棉蕾;在开花期,棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于顶叶,后者又高于花瓣;在结铃期,嫩叶与棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于花瓣与幼铃。研究结果说明转Bt基因棉花Bt杀虫蛋白的表达水平受棉花器官种类、棉花生育期、棉花品种和种植年份的影响。     

GmSbh1在大豆种子发育、响应高温高湿和激素诱导中的表达分析

GmSbh1(L13663)是大豆中被克隆的第一个同源异型盒(homeobox,HB)基因。该类基因在调控植物生长发育、响应逆境胁迫和激素诱导等方面发挥重要作用。本研究采用q RT-PCR技术,分析GmSbh1基因在大豆不同组织器官、叶片与种子发育、种子萌发以及响应高温高湿胁迫和激素诱导中的表达模式。结果表明,GmSbh1基因在大豆种子中的表达量高于幼苗,子叶和胚中的表达高于种皮,幼苗下胚轴、真叶和根中的表达量很低。大豆种子发育成熟过程中GmSbh1表达量逐渐上升,生理成熟期(R7期)表达量显著增加,完熟期(R8期)表达量最高;种子萌发过程中GmSbh1表达量呈先升后降趋势,吸胀24~48 h表达量上升,随后下降;随着大豆叶片的发育和衰老,GmSbh1表达呈先升后降趋势,功能叶期表达量最高。高温高湿胁迫后大豆种子中的GmSbh1表达量上升,胁迫48 h后上升的幅度显著增大;与对照相比,不抗田间劣变品种宁镇1号显著上调表达,抗性品种湘豆3号下调表达。100μmol/L ABA、100μmol/L Me JA、100μmol/L GA3和20μmol/L IAA处理宁镇1号1 h后,GmSbh1的表达量显著升高,随着处里时间的延长,表达量降低;同样浓度的几种激素处里湘豆3号后,GmSbh1表达变化的规律不明显。以上结果表明,GmSbh1基因可能参与大豆种子与叶片的发育,响应高温高湿胁迫和激素诱导。     

利用农杆菌介导法将查尔酮合酶基因导入大岩桐

本项研究通过植物基因工程技术,以改变花色为目的,对花卉进行遗传改良,以期产生新的花色品种,来改变现有花卉花色单一、品种缺乏的现状,丰富我市花卉品种资源。在应用转基因技术进行定向改良花色的研究中用的最多也最成功的基因就是:查尔酮合酶基因。查尔酮合酶(Chalconesynthase,CHS)是花色素合成途径中的一个关键酶,它在植物中表达的量可能影响花的颜色。本项目以查尔酮合酶(Chalconesyn-thase,CHS)基因作为目的基因,以大岩桐为研究对象。具体从矮牵牛(Petuniahybrida)特定发育阶段的花瓣的cDNA中,克隆到查尔酮合酶基因CHSA,进行质粒的重组后,插入到含有花椰菜花叶病毒CaMV35S启动子的植物中间表达载体中pBI121中,转化农杆菌LBA4404。通过农杆菌介导法(之叶盘法)遗传转化大岩桐,具体过程如下:农杆菌LBA4404pBI121chsA的培养→农杆菌与大岩桐叶盘共培养→脱菌筛选→抗性芽的扩繁与继代培养→抗性株的生根筛选→移栽成活。经过研究,成功地得到大岩桐转化植株,其中8个株系的转基因植株经PCR检测呈阳性,证明外源基因已整合进入受体植物。有一株玫红品系植株的花瓣上出现了白色的不规则斑点。     

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。     

Analysis of carotenogenic gene expression in petals and leaves of carnation (Dianthus caryophyllus L.)

Carnation (Dianthus caryophyllus L.) belongs to the family Caryophyllaceae in the order Caryophyllales. Plants in this order do not accumulate carotenoids in petals. To understand how carotenoid accumulation is controlled in carnation petals, we analysed the expression of genes related to carotenoid accumulation. Petals at an early stage of development accumulated small amounts of carotenoids. As petals matured, their carotenoid content decreased to extremely low levels. In contrast, carnation leaves contained substantial amounts of carotenoids that are essential for photosynthesis. Most of the carotenogenic genes were expressed in petals at levels similar to those in leaves, and the expression levels of these genes increased during petal development. Genes encoding phytoene synthase and lycopene ε‐cyclase were exceptions. Their expression levels in petals were very low compared with those in leaves. Expression of the gene encoding carotenoid cleavage dioxygenase 4 was detected in neither leaves nor petals. These data suggest that the low levels of carotenoids in carnation petals are caused not by enzymatic degradation but rather by low rates of carotenoid biosynthesis.     

万寿菊玉米黄质环氧化酶TeZEP基因片段的克隆及分析

为了研究万寿菊中玉米黄质生物合成途径的关键酶基因,首先根据不同物种的ZEP基因进行序列比对找到保守区域设计简并引物,然后利用RT-PCR方法,以万寿菊花瓣总RNA为模板克隆万寿菊ZEP基因cDNA的片段,并进行序列分析。结果表明,万寿菊ZEP基因片段长度为1 058 bp,编码352个氨基酸残基,其序列与其他植物ZEP基因同源性最大为92%;其翻译产物属于亲水性蛋白;且结构域预测结果发现TeZEP基因编码的氨基酸序列含有一个NADB_Rossmann超家族和玉米黄质环氧化酶的特征性结构黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合位点。本研究成功克隆了万寿菊玉米黄质环氧化酶TeZEP基因片段并对其进行了序列分析,这为进一步研究该基因功能提供了依据,也为构建转基因植物和沉默基因植株以提高玉米黄质合成量提供了一定的参考。     

矮牵牛DFR-A基因的克隆与表达分析

通过分离矮牵牛DFR-A基因,研究其在不同部位的表达规律和酶活性变化,为花色素苷合成的结构基因分离及其他研究奠定基础。基于已公布的矮牵牛DFR序列,直接从矮牵牛花瓣中分离了DFRA基因序列,利用实时荧光定量PCR技术研究其在不同器官中的表达特性,同时测定了不同器官中的DFR酶活性。（1）矮牵牛DFR-A基因cDNA序列为1473 bp,该基因最大开放阅读框为1143 bp,编码380个氨基酸。（2）DFR-A基因在矮牵牛各种器官中均有表达,但不同组织中表达量存在差异,在花药中的表达量最高,其次是初开和盛开花瓣中,各期花蕾中的表达量都较低,而在叶中表达量最低。（3）DFR酶在叶片及花药中几乎无活性。在初开花瓣中达到最高峰。（4）除花药以外的部位,DFR酶活性与DFR mRNA浓度存在线性相关性。矮牵牛DFR酶活性主要受转录调控,活性在初开花瓣中最高。     

Methyl jasmonate treatment promotes flower opening of cut Eustoma by inducing cell wall loosening proteins in petals

Establishing the technique for controlling the rate of cut flower opening is important to maintain appropriate cut flower supplies to meet consumer demand. Cut flowers of Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn. were held in a vase solution containing (±)-abscisic acid (ABA), 6-benzylaminopurine (BA), gibberellic acid-3 (GA), methyl jasmonate (MeJA) or 1-naphthaleneacetic acid (NAA) at 100 μM. MeJA accelerated flower opening. Only the timing of flowering was earlier, and there was no change in maximum flower diameter at the fully open stage. Expansin and xyloglucan endotransglycosylase/hydrolase (XTH), regarded as cell wall loosing proteins, participate in petal growth from bud stage to the fully open stage in Eustoma. MeJA also accelerated the expression of EgEXPA2, EgEXPA3 and EgXTH1 mRNA and the accumulation of expansin and XTH protein in petals. Meanwhile, the acceleration of both flower opening and expression of these genes was not observed by ABA, BA or GA treatment. It was proposed that early flower opening by JA treatment resulted from petal cell wall loosening by accelerated expression of expansin and XTH.     

向日葵PMADS2 LIKE基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因是调控花发育进程的关键转录因子。在向日葵中大量的花发育相关基因有待于发掘和鉴定。本研究以向日葵(Helianthus annuus)为材料克隆到了一个MADS-box新成员PMADS2 LIKE。序列分析结果显示该基因具有MADS-box家族典型的MIKC保守结构域;系统发育树分析发现该基因与拟南芥PI基因亲缘关系最近;q RT-PCR组织表达模式分析该基因仅在花和果实中表达,且在6个花器官中仅在雄蕊和花瓣表达;q RT-PCR定量分析表示该基因从开花前25 d一直表达到开花期,并且在开花前5 d表达量最高。研究结果表明,PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中具有一定的生物学功能。本研究的结果和推论为进一步探究向日葵PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中的生物学功能提供前期数据基础,为理清MADS-box基因在向日葵花发育中的调控网络提供线索。     

春兰AGAMOUS同源基因的克隆及表达分析

为深入探索春兰(Cymbidium goeringii)中C类MADS-box基因参与春兰花器官发育调控的分子机理,用同源克隆的方法从春兰花芽中分离出两个C类MADS-box基因CygoAG1与CygoAG2。在分析其序列结构的基础上,分别检测2者在春兰不同花器官中的表达差异。序列结构分析表明:CygoAG1序列全长为831bp,包含702 bp完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码233个氨基酸和1个终止密码子;CygoAG2基因cDNA序列全长996 bp,包含705 bp完整开放阅读框,编码234个氨基酸和1个终止密码子,2个基因编码的转录因子均包含保守的MADS、K-box结构域和AG基序。分子系统发生与进化树重建结果显示:春兰CygoAG1与CygoAG2与拟南芥MADS-box基因家族中AG (AGAMOUS)基因的同源性最高。实时荧光定量分析结果表明,春兰CygoAG1基因只在花粉团、合蕊柱和子房中表达,在其它花器官及营养器官叶片中不表达,其在子房中的表达量最高。CygoAG2基因在春兰的花器官如萼片、花瓣、唇瓣、花粉团、合蕊柱和子房中均有表达,但在营养器官叶片中不表达,其在合蕊柱(雌雄蕊合生结构)中的表达量最高。CygoAG1和CygoAG2基因在春兰花器官中的表达模式呈现一定的差异。     

Comparative study on vegetative,reproductive and qualitative traits of seven diploid and tetraploid watermelon lines

Seven tetraploid watermelon lines developed by colchicine treatments were compared with their diploid counterpart for plant, flower, fruit, seed and qualitative characteristics. Tetraploid genotypes attained statistically higher vine thickness (8.04 mm), leaf area (298.9 cm²) and chlorophyll content (55.6) while internode length and chlorophyll fluorescence was similar to their corresponding diploid. Both pistillate and staminate flower organs (pedicel, anther, ovary, stigma, petals) were larger in tetraploid plants; however, the percent increase in flower components varied across the tetraploid lines. Fruit weight and total sugar content (^∘Brix) in both ploidy fruits was similar. Rind thickness in fruits varied significantly and averaged 12.7 and 17.2 mm in diploid and tetraploid fruits, respectively. Tetraploid genotypes showed sterility, yielded lower number of seed per fruit (37.9), and tetraploid seed was larger and thicker than diploid seed. Overall β-carotene (0.89), lycopene (1.16), fructose (5.43%) and glucose (2.38%) contents were higher in tetraploid than diploid fruits.     

Isolation of flower color and shape mutations by gamma radiation of Chrysanthemum morifolium Ramat cv. Youka

We investigated the effect of radiation damage on in vitro mutation induction in chrysanthemum. White petals of chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat cv. Youka) were selected to induce mutation by gamma radiation. Calli produced were irradiated with gamma rays at 0, 10, 15 and 20 Gy. We found that the plants from the irradiated calli were different from control plants in number of leaves, leaf length & width, number of flowers, flower diameter, petiole diameter and petiole length after transplanting into the greenhouse for almost 70 days. Three mutants in flower color and shape were found in 15 Gy-treated plants. First type of mutant (M.1) has tubular petals. The second (M.2) and third (M.3) ones both have yellow flowers, while one of them has spooned shaped ray florets similar to the original cultivar and the other one has flat shaped florets. Semi-quantitative RT-PCR showed that most of carotenoid-biosynthesis related genes, except for violaxanthin deepoxidase (VDE) and lycopene ε-cyclase (LCYE), showed similar expression patterns in petals of the original ‘Youka’ and its mutants (M2 & M3). VDE and LCYE results showed high expression levels in M3 and M2 & M3 respectively, comparing with the control. On the other hand, expression patterns for VDE were similar in control and M2. These yellow mutants were maintained vegetatively and proved to be true-to-type in one successive generation. It can be concluded that gamma radiation with 15 Gy dose can be used for in vitro induction of flower color and shape mutations of chrysanthemum cv. Youka.     

超临界萃取万寿菊黄色素工艺参数的优化

以万寿菊中的黄色素为研究对象,对影响超临界CO2流体萃取万寿菊黄色素的萃取温度、萃取压力和萃取时间分别进行了单因素研究。通过响应面最终确定最佳萃取条件为:萃取温度为60℃,萃取压力为48.6MPa,萃取时间为180min。在此条件下,万寿菊黄色素的最高得率为8.44mg/g,验证试验值为8.41mg/g,与预测值相对误差为0.36%。因此响应面法可以优化超临界萃取万寿菊黄色素工艺条件。     

番茄红素的应用与发展

近年的研究表明,番茄红素是一种重要的类胡萝卜素,其功能在许多方面优于β-胡萝卜素。番茄红素不仅是一种天然食用色素,而且在有效预防各种疾病、防癌抗癌和抗衰老等方面,显示出其生物学功能作用。重点介绍了番茄红素的制备以及在生物学方面的应用情况,并对番茄红素的应用开发前景作出展望。