多位点序列分析揭示我国16SrI组植原体不同株系间遗传变异和系统发育关系（英文）

【目的】16SrI组植原体对我国作物和生态植物危害严重。目前植原体尚不能分离培养,对于我国植原体不同株系间遗传变异和种群结构尚不清晰,通过多位点序列分析(MLSA)揭示我国不同地区16SrI组不同植原体株系的遗传多样性及其地理分布特征,比较不同植原体株系间不同持家基因的变异程度,为我国不同植原体株系的检测、分类鉴定和系统发育研究提供一定的参考方法和依据。【方法】应用rp,tuf,secA,secY,ipt,dnaK,fusA,gyrB,pyrG和rpoB共10个持家基因序列,结合16S rDNA序列,以全基因序列已完成的洋葱黄化植原体(OY-M)、翠菊黄化丛枝植原体(AYWB)、澳大利亚葡萄黄化植原体(CPA)、草莓致死黄化植原体(SLY)和苹果簇生植原体(CPM)共5种植原体株系为参照,分析我国10个省(市)苦楝丛枝、莴苣黄化、桑萎缩、泡桐丛枝和长春花绿变植原体株系(共18株)的遗传变异规律和系统发育关系,通过多重序列比对分析不同基因片段的序列多态性和变异程度。【结果】我国18株苦楝丛枝、莴苣黄化、桑萎缩、泡桐丛枝和长春花绿变植原体株系的rp,tuf,secA,secY,ipt,dnaK,fusA,gyrB,pyrG和rpoB多位点序列共有15种序列类型,从而揭示16SrI组不同植原体株系间丰富的遗传多样性。基于rp等10个基因多位点序列分析可将16SrI-B、D亚组的不同植原体株系清晰地分开。10株苦楝丛枝植原体株系与2株桑萎缩植原体株系系统发育关系最近,多位点序列分析可将这2种基于16S rDNA序列难以区分的植原体株系清晰地区分。10株苦楝丛枝植原体株系分为4个进化枝,其多位点序列存在8种序列类型,这4个分枝与植原体株系的地理分布关系密切。与我国长春花绿变和泡桐丛枝植原体株系相比,福建三明2株莴苣黄化植原体株系与日本洋葱黄化植原体株系OY-M系统发育关系较近。在已检测分析的植原体不同基因序列片段中,dnaK基因序列片段的变异水平最高。【结论】多位点序列分析可做为一种对植原体鉴定、区分以及株系遗传多样性全面检测的有效、可靠方法。在以后的研究中该方法可广泛应用于深入探讨植原体不同组间或亚组间株系的遗传变异和系统发育关系。     

4种植物病害植原体病原质粒全序列测定及分子特征

根据已发表植原体质粒序列设计引物,经2次PCR扩增,获得大小不同的2段DNA片段,测序后拼接得到4种完整的环状质粒,分别是桑树萎缩植原体濮阳株系质粒(pMDPy)、长春花绿变植原体海南株系质粒(pPeVHn)、泡桐丛枝植原体山东株系质粒(pPaWBG33D)及苦楝丛枝植原体福清株系质粒(pCWBFq-2),其中pMDPy为首次测定,其质粒全长分别为3 833,3 943,3 843和3 913 bp,4种质粒皆编码5种蛋白,ORF1和ORF5分别编码复制相关蛋白(RepA)和单链DNA结合蛋白(SSB),ORF2-4编码未知功能蛋白.4种质粒序列的非编码区分析表明,ORF1和ORF2之间的非编码区存在启动子和核糖体结合位点.将4种植原体质粒全序列与GenBank中登录的植原体质粒进行序列相似性比对和系统进化分析,结果表明这4种质粒与其他16Sr Ⅰ组的质粒聚为一个大的分支,与16S rDNA系统发育树基本一致.这可为进一步深入了解不同植原体质粒的结构与功能、寄主专化性和质粒基因变异及进化奠定基础,也可为基于多基因分类鉴定提供新的理论依据.     

竹子捕光叶绿素a/b结合蛋白基因全长的克隆和序列分析

采用RT-PCR技术与RACE技术,从绿竹中克隆到捕光叶绿素a/b结合蛋白基因全长cDNA,命名为cab-BO1(GenBank登记号:EF061137).该基因长1 102 bp,从第64～861 bp含有1个开放阅读框,编码265个氨基酸.cab-BO1编码的氨基酸中第64～232位包括典型的捕光叶绿素a/b结合蛋白功能域,第9～11位为蛋白激酶C的磷酸化位点,第27～52位为泛素结构功能域信号,第55～58位为酪氨酸激酶(CK2)磷酸化位点.序列相似性分析结果表明:cab-BO1 DNA序列和编码的氨基酸序列与玉米、小果野蕉、小麦、水稻等的cab基因及其氨基酸序列的相似性分别在85%和89%以上,显示了cab家族基因在进化过程中的保守性.     

车桑子丛枝病的病原分子检测鉴定及风险分析

在攀枝花市米易县车桑子Dodonaea viscosa种植区调查丛枝病的发生情况。应用植原体16S rDNA基因的通用引物R16m F2/R16mRl和R16F2/R16R2对具有典型植原体侵染症状和无症车桑子进行检测,巢式PCR得到约1.2 kb的特异性片段,经过测序并在NCBI数据库进行比对,获得1条植原体特定的16S rDNA基因序列(DvWB-PZHMY1);将测得的序列与已报道的植原体序列进行同源性比对,并构建系统进化树,结果显示获得的植原体序列均聚类到16S rI-B亚组中。风险评估分析表明,车桑子丛枝病达到中度风险级别,应给予重视。     

枣蔗糖合成酶基因SS6的克隆及表达分析

蔗糖合成酶是蔗糖代谢的关键酶之一,它在调控果实品质和产量方面均有重大意义。为了探究ZjSS6基因在枣蔗糖合成代谢途径中的功能,文中基于枣的转录组测序数据,以中秋酥脆枣为试验材料,利用RACE技术克隆了枣SS6基因的全长cDNA序列,编码区长度为2 553 bp,编码850个氨基酸;该蛋白质的分子量为96.67 kDa,理论等电点为7.57。蛋白结构预测发现,该基因编码的蛋白含有蔗糖合成酶和糖基转移酶两个结构域。多序列比对和系统进化分析结果均表明,枣SS6与桑SS6的亲缘关系最近,其次是梅。实时荧光定量PCR表达分析结果显示,ZjSS6基因在枣各组织器官(果实、枣花、枣吊、叶片和根)中均有表达,其在幼果期枣果中的表达量最高,其次是绿果期枣果和枣吊,而在果实发育过程中其表达量呈整体下降趋势。     

基于nrDNA ITS序列的枣属植物亲缘关系分析

为了探讨枣属(Ziziphus Mill.)各种间的亲缘关系,以近缘属枳椇为外类群,用ClustalX2.1对枣属下31个种和1个外类群的ITS区进行了序列比对,利用MEGA软件中Kimura双参数模型计算种间遗传距离,并运用PAUP和MEGA等软件构建了系统发育树,结果表明:蜀枣、山枣和大果枣间、枣和酸枣间、毛脉枣、无瓣枣和褐果枣间的遗传距离较小,枣属内平均遗传距离为0.107;种间核苷酸序列相似性为83.4%,核苷酸中平均G+C含量为63.7%;系统发育树显示毛果枣、小果枣、Z.calophylla为1个进化枝,大果枣、山枣和蜀枣为1个进化枝,酸枣和枣为1个进化枝,毛脉枣、无瓣枣和褐果枣为1个进化枝,Z.parryi和Z.celata为单独一个进化枝,bootstrap支持率达99%~100%。     

杨树热激转录因子HsfAld的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次由小叶杨受热激胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一热激转录因子HsfAldcDNA克隆,测序结果表明克隆的PsHsfAld cDNA片段总长为2 036 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为1 449 bp,可编码长度为482个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在HSF DBD结构功能域与拟南芥AtHsfAld和水稻OsHsfAl蛋白的相似性分别为86.3%和87.4%.组织特异性Realtime-PCR结果显示,Ps HsfAld主要在杨树叶片和根部组织中高丰度表达.非生物胁迫、激素及糖诱导表达表明,PsHsfAld不仅受高温、干旱与盐诱导表达,还受到激素中GA3与ABA,及葡萄糖与蔗糖信号的上调表达.组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.7软件对小叶杨36株基因型个体的PsHsfAld序列进行比对和分析,共检测到207个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/16 bp,多样性指数π为0.007 72.在编码区域,共检测到69个SNP位点,其中37个为同义突变,31个为错义突变,1个为无义突变;非同义突变与同义突变的比率0.132＜1,推测在小叶杨物种演化过程中,纯化选择是该基因内同义SNP位点主要的进化驱动力.     

杨树ARGONAUTE基因的克隆及序列分析

作为RNA诱导沉默复合体的核心元件,Argonaute(AGO)蛋白在植物生长发育过程中发挥着重要作用。以欧美杨和美洲黑杨不定根cDNA为模板,采用RT-PCR技术分离得到PeAGO5和PdAGO5基因的cDNA克隆,测序和序列分析结果表明2个目的cDNA片段均为2809bp,基因内部含有完整的开放阅读框,可编码907个氨基酸,预测蛋白质分子量分别为102.31ku和102.34ku,理论等电点(pI)分别为9.34和9.7。所推导的2个氨基酸序列之间仅有7个差异位点,含有3个保守的结构域,DUF1785、PAZ和Piwi结构域。它们与拟南芥AtAGO5蛋白的相似性分别为64.8%和64.3%,故将其命名为PeAGO5和PdAGO5。系统进化分析发现,PeAGO5和PdAGO5,与拟南芥AtAGO1,AtAGO5和AtAGO10蛋白同属一个进化分支。此外,采用实时定量PCR技术检测PeAGO5基因在杨树硬枝插穗不定根发育过程中的表达模式,推测该基因参与不定根发育调控。     

油桐ALDH22A1和ALDH2C4基因克隆及其序列分析

为给油桐ALDH基因的结构与功能研究提供理论依据,以葡萄桐的近成熟种子为材料,根据油桐转录组测序结果设计引物,采用RT-PCR技术克隆了油桐ALDH22A1基因和ALDH2C4基因的全长cDNA序列。ALDH22A1的cDNA序列全长1 782 bp,编码593个氨基酸,该基因编码蛋白质的相对分子质量为65.60 kDa,理论等电点为6.62,蛋白二级结构以α螺旋为主,具有1个明显的跨膜结构,是稳定的非分泌蛋白。ALDH2C4的cDNA序列全长1 506 bp,编码501个氨基酸,该基因编码蛋白质的相对分子质量为54.82 kDa,理论等电点为6.58,蛋白二级结构以α螺旋为主,是不具有跨膜结构的膜外蛋白。BLASTp分析结果表明,这2个基因所编码序列与麻疯树、蓖麻的乙醛脱氢酶一致性最高,高达80%以上,含有醛脱氢酶基因家族的保守结构域。     

杜仲HDR基因全长cDNA克隆与序列分析

以杜仲叶片cDNA为模板,采用反转录RCR及RACE技术分离出HDR基因的cDNA克隆,命名为EuHDR。EuHDR基因cDNA全长1 653 bp,5’端非编码区长82 bp,3’端非编码区长188 bp,编码460个氨基酸,与喜树HDR基因序列相似性最高,达82%;推导EuHDR氨基酸序列中包含转运肽序列(A1-A33)及植物HDR蛋白多个保守的功能位点(A117,A208,A262,A345);EuHDR蛋白二级结构α-螺旋占35.65%,β-折叠占19.78%,螺环结构占44.57%;EuHDR蛋白三级结构为单体形式,呈不规则的三叶草形状;系统进化分析表明EuHDR蛋白与葡萄HDR蛋白的亲缘关系最为接近。     

油桐种子FAD2基因全长cDNA序列分析

油桐种子中FAD2催化形成的亚油酸是合成桐油酸的直接原料,研究油桐种子中的FAD2基因对提高桐油酸的产量具有实际意义。将油桐对年桐近成熟种子cDNA文库中的16个FAD2克隆子进行CAP3拼接,再进行BLAST比对,并进行DNAMAN分析,结果表明所克隆的基因序列为FAD2全长cDNA序列,其长度为1 537 bp,含有1个完整的编码序列,长度为1 146 bp(106～1 255 bp),编码383个氨基酸。酶蛋白相对分子质量44 144.4 u,等电点为8.57,氨基酸序列N端有6个残基的信号肽序列,有5个跨膜结构域,N端、C端及中间各有一段表现为强亲水性,酶活性中心为3个保守的组氨酸簇。在系统进化上,油桐FAD2基因与千年桐的亲缘最近,与蓖麻、乌桕、橡胶树、麻疯树等大戟科植物的亲缘关系较近,与油橄榄、花生、芝麻等植物的亲缘较远,与油茶的亲缘关系更远。     

猕猴桃溃疡病菌抗铜基因CopB克隆及序列分析

【目的】猕猴桃溃疡病菌通过抗铜相关基因的表达和调控而表现出一定的抗铜性，研究抗铜基因对揭示病原菌的抗铜机理、病害的灾变机理以及有效防控具有重要意义。本研究旨在明确湖南地区猕猴桃溃疡病菌抗铜基因CopB的序列结构，为进一步研究该病菌的抗铜机理及制订相关防治策略提供参考依据。【方法】利用引物copB-F/copB-R对湖南猕猴桃溃疡病菌抗铜基因CopB进行PCR扩增并进行核苷酸序列分析及编码蛋白质预测。采用BLAST进行序列比对，ProtParam分析蛋白理化性质，ProtScale预测蛋白亲疏水性，DNAMAN进行氨基酸多序列比对，MEGA5进行系统进化树分析。【结果】获得猕猴桃溃疡病菌Psa-FHHY株系、Psa-JSHY株系、Psa-JSJK株系的CopB基因片段为891 bp，编码296个氨基酸，编码的氨基酸不稳定性系数为32.29，该基因编码蛋白质的相对分子质量为31.853 kD，理论等电点为4.66，总平均疏水指数（GRAVY）值为-0.342，为亲水性蛋白。BLAST分析结果表明，所扩增的猕猴桃溃疡病菌与其它猕猴桃溃疡病菌株CopB基因相似性在98.32%以上，与其它丁香假单胞菌属的CopB基因相似性在60.57%～95.06%。【结论】湖南猕猴桃溃疡病菌抗铜基因CopB保守性强，具有较高的系统进化一致性，未出现明显变异。     

茶条槭SDH基因克隆及生物信息学分析

结合茶条槭转录组数据库,利用RT-PCR的方法克隆得到茶条槭SDH基因,命名为AgSDH,并对该基因及其蛋白进行了生物信息学分析。结果显示,AgSDH基因的ORF全长为1 563 bp,共编码520个氨基酸,推测蛋白相对分子量为57.219 k Da,理论等电点为5.61,无信号肽,预测亚细胞定位于细胞质中。生物信息学分析表明AgSDH蛋白为亲水性蛋白,没有跨膜结构。蛋白质二级结构α-螺旋占35.38%,延伸链占18.65%,无规则卷曲占45.96%;三级结构预测表明AgSDH蛋白以单体形式存在。与目前已知的多种植物的SDH蛋白具有相似的结构功能域。系统进化分析表明,AgSDH蛋白与脐橙SDH蛋白亲缘关系最为接近。该研究结果为深入了解该基因的功能和茶条槭次生代谢产物合成的调控机理提供了基础数据。     

羽脉山黄麻丛枝植原体的分子鉴定及病害调查

【目的】了解羽脉山黄麻丛枝病在云南省玉溪市新平县的发生情况和危害程度,通过分子生物学方法确定病原物及其分类地位,为本地区植原体防控提供参考。【方法】利用普查法获得病害发病率,评估病害危害程度。利用植原体通用引物P1/P7及R16F2n/R16R2对感病植株总DNA进行巢式PCR扩增、克隆和测序,得到16S r DNA序列。再用植原体在线分类鉴定工具i PhyClassifier以及MegaX软件分别进行序列分析和构建基于16S r DNA序列的系统进化树,确定病害病原物及其分类地位,通过在线分析软件MUSCLE比较相关序列的同源性。【结果】根据调查发现羽脉山黄麻丛枝病发生于大约101°35'—101°53'E和23°56'—24°20'N之间,主要是在低海拔400～600 m温度相对较高的干热河谷地区,说明高温有利于植原体病害的发生。该处连续3年发生此病害,2018年7月调查得知其平均发病率为38.9%,属中度危害。PCR扩增获得约1 246 bp的羽脉山黄麻丛枝病植原体16S r DNA序列(株系:TLWBYN01,登录号:MN513329)。分析表明TLWBYN01与翠菊黄化植原体(Candidatus Phytoplasma asteris)的参考菌株(M30790)相似度为99.8%,因此该植原体为‘Candidatus Phytoplasma asteris’相关菌株,属于16S r I组成员。TLWBYN01的F2nR2片段虚拟RFLP模型与16S r I-X亚组的参考模型番木瓜束顶植原体(登录号:JF781308)最为相似,相似系数为0.98,17种限制性内切酶的酶切图谱显示与16S r I-X参考株只有MseI不同,因此该植原体属于16S r I-X亚组的变种。比较得出TLWBYN01与16S r I-X亚组成员番木瓜束顶植原体(JF781308)和印度葫芦植原体(LT594117、LT594118)同源性分别为99.2%和99.6%。【结论】玉溪市新平县发现的羽脉山黄麻丛枝病属局部常发病害,中度危害,但一旦感染,就会严重影响植物生长。羽脉山黄麻丛枝植原体属16 Sr I组成员,也是报道较少的植原体16S r I-X亚组的一个变种,且羽脉山黄麻为新发现的植原体新寄主。     

沙地柏逆转座子的多样性分析

为了开发沙地柏(Sabina vulgaris)的逆转座子基因资源,分析其在沙地柏基因组中的多样性和系统进化关系,采用兼并-PCR技术克隆了22条Ty1-copia类逆转座子逆转录酶序列。所克隆的核苷酸序列除去两端引物后的长度范围为239~247bp,同源性范围为49.6%~98.4%,显示出较高的异质性。核苷酸聚类分析结果显示,该22条序列由5个家族组成;氨基酸序列分析结果显示,有7条序列出现终止密码子突变,4条序列表现移框突变;且将这些逆转录酶的氨基酸序列与其它物种同一类型逆转录酶的氨基酸序列进行聚类分析表明,它们可能与其它物种的Ty1-copia逆转录酶有共同的起源。以上研究结果证实了沙地柏基因组中逆转座子的多样性,可为进一步利用逆转座子进行沙地柏的品种鉴定和遗传多样性分析奠定基础。     

基于慈竹转录组MYB基因的克隆及胁迫诱导表达

从慈竹笋转录组数据库中克隆出2个MYB基因(Be MYB1、Be MYB2)进行生物信息学分析,探讨其响应脱落酸(ABA)、Na Cl、聚乙二醇6000(PEG 6000)胁迫的机制。结果表明,Be MYB1与Be MYB2基因分别编码632个和338个氨基酸;Be MYB1蛋白属于MYB相关蛋白,与小麦Ta MYB48蛋白聚为一枝,具有2个序列模体(motif);Be MYB2蛋白属于R2R3-MYB蛋白,与毛竹Pe MYB2蛋白、水稻Os MYB18蛋白聚为一枝,具有3个motif。Be MYB1和Be MYB2基因均响应了ABA、Na Cl和PEG 6000,但Be MYB2基因对胁迫的响应能力更强,Be MYB1和Be MYB2基因在响应非生物胁迫时发挥重要作用。     

毛白杨PtDREB2A基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用基因特异的PCR引物由毛白杨受干旱胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一PtDREB2A cDNA克隆,并进行测序和序列分析,结果表明:PtDREB2A cDNA片段总长为946 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为864 bp,可编码长度为287个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在AP2/ERF结构功能域与拟南芥AtDREB2A和水稻OsDREB2A蛋白的同源性分别为80.3%和83.3%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtDREB2A在杨树根、茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式不同:PtDREB2A在叶片表达丰度最高,在树干皮层及根部组织表达丰度中等,而在顶端分生组织及主干韧皮部、形成层与木质部表达丰度最低。非生物胁迫及激素诱导差异表达显示,PtDREB2A不仅受高温、低温、干旱与盐诱导表达,还受到激素IAA,NAA及GA3的上调表达,但与ABA的诱导无关。组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对毛白杨45株基因型个体的PtDREB2A序列进行比对和分析,共检测到49个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/18 bp,多样性指数π为0.0...     

小叶杨CCH基因的克隆及其在重金属胁迫下的表达模式

利用生物信息学与分子生物学相结合的策略克隆了小叶杨CCH基因,基因编码区全长258 bp,编码由85个氨基酸残基构成的蛋白质,蛋白N端具有与铜离子结合的保守功能域MXCXXC,且具有铜伴侣蛋白典型的βαββαβ二级结构,命名为PsCCH。系统进化分析表明:PsCCH蛋白与橡胶、麻疯树、葡萄的CCH蛋白的亲缘关系最近(相似性90% 93%)。通过实时定量PCR方法对其在不同浓度铜离子、其它重金属离子及植物生长激素处理下的表达模式进行了分析。结果表明:小叶杨PsCCH的表达受多种重金属及植物激素的调控,在低浓度铜离子、铝离子、锌离子、水杨酸处理下,其mRNA表达先上升而后下降;而在高浓度铜离子、钴离子、汞离子、茉莉酸处理下则是持续下降。     

中华大节竹K~+通道蛋白β亚基的克隆及序列分析

用RACE法从中华大节竹幼苗中克隆了K+通道蛋白β亚基,命名为KIB1(基因登录号:JX900132)。序列分析表明,该基因全长1 211 bp,开放读码框为987 bp,编码329个氨基酸多肽。经氨基酸同源性和聚类分析证实,KIB1与拟南芥(KAB1)和水稻(KOB1)钾离子通道蛋白的序列同源性较高,其同源性分别为85.06%和82.32%。亚细胞定位结果表明,该蛋白主要存在于线粒体中(86.1%)。     

杜仲MVA途径相关基因全长cDNA序列特征研究

杜仲幼果和成熟果转录组测序的基础上,分离鉴定了幼果和成熟果MVA途径ACOT、HMGS、HMGR基因全长cDNA序列,并对基因的核苷酸序列及其相应氨基酸序列的组成成分、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二、三级结构、分子系统进化等进行分析。EuACOT基因全长cDNA为1 248 bp,编码416个氨基酸,属于稳定疏水性蛋白,无明显的跨膜区,在进化上分属于不同的分类群,与烟草和番茄的ACOT蛋白间的亲缘关系最为接近;EuHMGS基因全长cDNA为1 356 bp,编码452个氨基酸,属于不稳定的疏水性蛋白,无明显的跨膜区,在进化上分属于不同的分类群,与茶树的HMGS蛋白间的亲缘关系最为接近;EuHMGR基因全长cDNA为1 770 bp,编码590个氨基酸,属于不稳定的疏水性蛋白,有两个较明显的跨膜区,在进化上分属于不同的分类群,与杜仲的HMGR蛋白间的亲缘关系最为接近;以上三个蛋白的二级结构均是以α-螺旋和螺环结构为主的混合型结构。