嫁接陆地棉查尔酮合成酶与查尔酮异构基因的克隆及表达分析

从陆地棉(Gossypium hirsutumL.)HM-40中克隆了查尔酮合成酶GhCHS和查尔酮异构酶GhCHI基因。GhCHS基因的开放阅读框全长为1 170 bp,编码389个氨基酸,查尔酮合成酶含有较多的磷酸化位点,推测激酶磷酸化可能与其功能的行使相关,进化分析表明查尔酮合成酶与可可(Theobroma cacao)的CHS蛋白相似性最高;GhCHI基因的开放阅读框全长为630 bp,编码209个氨基酸,查尔酮异构酶含有较多的磷酸化位点,推测激酶磷酸化可能与其功能的行使相关,进化分析表明查尔酮异构酶与红麻(Hibiscus cannabinus)的CHI蛋白相似性最高。qRT-PCR分析显示,在接种大丽轮枝菌VD07菌系后,这两个基因表达量逐渐增加,随着接菌处理时间的延长,相对表达量增加,推测它们在陆地棉抗黄萎病防卫反应中可能起重要作用。利用VIGS技术在嫁接棉中成功地沉默GhCHS基因和GhCHI基因,对沉默棉株接种大丽轮枝菌VD07,鉴定显示其病情指数分别为72.5和67.5,表现为感病;而转化空载体和未沉默的嫁接棉棉株的病情指数分别为30.0和31.2,表现为耐病,基因沉默后嫁接棉对黄萎病的抗性丧失。表明GhCHS基因和GhCHI基因在陆地棉抗黄萎病的过程中可能起重要作用。     

洋葱S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆及分析

根据洋葱转录组测序结果设计了S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(Ac SAMS)引物,利用RT-PCR技术和RACE技术克隆了洋葱S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的c DNA全长,命名为Ac SAMS。该c DNA全长1 475 bp,ORF为1 191 bp,编码396个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明,Ac SAMS氨基酸序列与紫萼同源性为95%,与短花药野生稻为94%,与桔梗和粳稻为93%。系统发育树结果显示,Ac SAMS与唐菖莆SAMS的亲缘关系最近。该基因的克隆可为进一步研究Ac SAMS在抗旱、抗冻、耐盐等抗逆过程中的作用机理提供理论依据,为开展抗逆基因工程奠定基础。     

玉米S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(SAMS)逆境胁迫下的表达分析

玉米是对干旱、低温、高温等逆境较为敏感的重要禾谷类作物,发掘玉米逆境相关基因及对逆境信号途径研究具有重要学术意义与应用价值。S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosyl-L-metnionine synthetase,SAMS)是植物代谢中一个关键酶,催化合成腺苷甲硫氨酸(SAM)。试验在前期克隆玉米SAMS基因基础上,顺式元件分析发现SAMS启动子区域存在ABA(ABRE)、干旱(MBS)、逆境应答(TC-rich repeats)等顺式作用元件;荧光实时定量PCR表达分析发现干旱、高盐、ABA处理下基因表达量上调,在低温、高温处理下基因表达量变化不大。结果表明:玉米S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因响应植物逆境应答,为SAMS基因参与植物逆境信号通路及其功能研究提供理论依据。     

SAM合成酶基因的研究进展与应用现状

综述了S-腺苷甲硫氨酸合成酶的结构、性质,在临床应用中的作用以及应用前景等,以期为今后SAMS基因的研究提供重要信息和有价值的参考。     

S-腺苷甲硫氨酸合成酶在毕赤酵母中的分泌表达

S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）是甲硫氨酸（Met）的活性形式。生物体内,SAM由S-腺苷甲硫氨酸合成酶（SAMS）[EC2．5．1．6]催化L．甲硫氨酸（L．Met）和A11）反应而合成。酿酒酵母细胞中有2种SAM合成酶的同工酶,即SAMS1和SAMS2,分别由基因saml和sam2编码,二者氨基酸序列的同源性高达92％。在过量L-Met存在下,saml的转录受到抑制;已有酶促法合成研究显示sam2编码的合成酶没有产物抑制现象。笔者将sam2基因连接于毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K,并通过同源重组整合到酵母染色体上,以实现SAM合成酶的分泌性表达,为开发和建立酶促法生产SAM工艺奠定基础。     

嫁接对棉花抗黄萎病的影响

 【目的】探讨不同嫁接类型对棉花黄萎病抗性的影响,研究棉花黄萎病发病机理和抗病机制,为深入分析棉花抗病机理、培育抗黄萎病棉花品种提供理论基础。【方法】选取6个不同黄萎病抗性的海岛棉和陆地棉品种,每个品种均设自身嫁接和相互嫁接2种嫁接方式和不嫁接的直播对照;田间试验鉴定比较直播材料与自身嫁接材料、相互嫁接材料的发病程度。【结果】自身嫁接材料与直播材料发病情况相同;以海岛棉抗病品种做接穗的嫁接组合的病情指数与发病率显著低于陆地棉抗病品种为接穗的嫁接组合;以陆地棉抗病品种为砧木的病情指数与发病率显著低于海岛棉抗病品种为砧木的组合。【结论】嫁接操作本身对棉花黄萎病的抗性没有显著影响。海岛棉和陆地棉的抗黄萎病机制不同,海岛棉抗病品种的关键抗病部位为茎部;而陆地棉抗病品种的关键抗病部位为根部。     

低温胁迫对甘薯S-腺苷甲硫氨酸合成酶mRNA表达水平的影响

S-腺苷甲硫氨酸合成酶（s-adenosylmethionine synthetase SAMS）是植物代谢中的一个关键酶,它催化甲硫氨酸与ATP生物合成S-腺苷甲硫氨酸（SAM）。SAM是生物合成乙烯以及多胺的前体,参与了植物的转甲基、转氨丙基、转硫反应等多种重要的生理过程。Frank等研究发现,SAM可以与RNA结合参与基因表达调控。近年来研究表明,乙烯和多胺都参与了植物抗逆反应,     

海岛棉的一个富含亮氨酸重复受体蛋白基因的克隆和功能分析

通过染色体步移获得了海岛棉的一个受体蛋白基因Gb Vdr1,其开放阅读框为3 387个核苷酸,编码1 128个氨基酸,编码蛋白分子量为1.249×105,等电点为5.86。Gb Vdr1与陆地棉抗病材料常抗棉和感病材料渝棉1号中的同源基因Gh Vdr1和Gh Vdr1-1的相似度高达99.85%。Gbvdr1具有信号肽、跨膜区、LRR重复区、蛋白质降解相关的PEST结构域以及内吞信号。Gb Vdr1在根茎中的表达量高于叶片,其对非落叶型黄萎病菌株BP2的反应较落叶型菌株V991的更为强烈,并且这种差异在茎和根中更为明显。Gb Vdr1定位于细胞膜上。PCR鉴定共获得Gb Vdr1过表达转基因株系23株,对目的基因表达量最高的株系进行黄萎病抗性鉴定,结果表明转基因株系对BP2的抗性显著增强,但是对V991没有抗性。转基因株系接种黄萎病后防卫反应(PR)相关基因PR1、PR5、EDS1以及GST1的表达量较野生型显著增加。对于Gb Vdr1的功能分析结果表明其参与了棉花对BP2的抗性反应。     

紫蕚S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(HvSAMS)的克隆与表达分析

利用RACE结合RT-PCR技术从紫蕚花中克隆出S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的全长,命名为Hv SAMS。该c DNA全长1 704 bp,ORF为1 191 bp,不含内含子,编码396个氨基酸的多肽。多种植物SAMS的氨基酸序列多重比较分析表明,Hv SAMS与牛奶子、木石斛和石蒜的同源性高达95%,具有SAMS蛋白典型的保守域,且与唐菖蒲的亲缘关系最近。半定量RT-PCR分析显示,Hv SAMS在花和叶中的表达高于根,茎中表达弱;Hv SAMS表达水平在衰花期呈极显著下降,在机械伤害的叶片中迅速显著上升。因其表达变化与乙烯的释放量相关性不大,表明Hv SAMS没有参与乙烯的生物合成。     

转GhGST基因的棉花植株的获得

谷胱甘肽硫转移酶(GSTs)受黄萎病菌诱导表达,对黄萎病具有抗性。为明确该基因在棉花中抗黄萎病功能,本研究在前期工作基础上,以陆地棉Coker312为受体,利用农杆菌介导的茎尖转化法对GhGST基因进行遗传转化,共获得132株卡那霉素抗性植株,利用PCR检测以及胶回收测序进一步确定了11株稳定的转基因阳性棉植株。转基因植株的获得为后续GhGST基因功能研究及棉花新品种培育提供了基础材料。     

棉花黄萎病相关基因GhMYB6的克隆与功能分析

【目的】克隆陆地棉MYB家族基因GhMYB6,并对其在棉花抗黄萎病反应中的功能进行初步探究,为挖掘棉花抗病相关基因及棉花抗病育种提供参考。【方法】基于棉花转录组测序数据,筛选并克隆了响应黄萎病菌侵染的基因GhMYB6,对其序列进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在黄萎病诱导下的表达模式,并利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术初步验证棉花抗黄萎病中的生物学功能。【结果】克隆获得的GhMYB6基因开放阅读框(ORF)为258 bp,编码85个氨基酸残基,理论等电点(pI)为9.34,脂肪系数为73.41,平均疏水性为-0.793,相对分子质量为9.86 kD,不稳定指数为73.41,为亲水性、碱性的非跨膜蛋白,无信号肽,定位于细胞核,在第11~63氨基酸处含有1个SANT结构域。GhMYB6蛋白与雷蒙德氏棉GrMYB6聚在同一小分支上,说明二者的亲缘关系较近。GhMYB6基因在V991侵染后6和12 h时相对表达量较对照(未侵染处理,CK)极显著下调(P<0.01),72 h时显著上调(P<0.05,下同),24和48 h时与CK无显著差异(P>0.05)。与阴性对照植株TRV:00相比,GhMYB6基因沉默植株萎蔫程度和叶片黄化更严重,病情指数显著升高,茎秆的褐变程度更严重,且茎段在培养基上生长的真菌菌丝数量明显增多。【结论】GhMYB6基因响应黄萎病菌V991侵染,当抑制GhMYB6基因表达后,棉花对黄萎病菌的敏感性增强,抗性明显降低,推测GhMYB6是棉花抗黄萎病防御的一个正向调节因子。     

转几丁质酶和 β-1,3-葡聚糖酶基因提高棉花对枯萎病和黄萎病的抗性

 枯、黄萎病是世界棉花生产中的两大重要病害。传统育种缺乏抗源，几丁质酶和 -1,3-葡聚糖酶是植物防御体系中的两种防卫因子，两者之间存在协同增效作用。据此构建了4个单价和2个双价基因(分别定位于细胞内或细胞外)的植物表达载体，通过花粉管通道法转化棉花，经PCR和Southern杂交检测以及1996 2000年温室及病圃多代筛选鉴定，已培育出对枯、黄萎病抗性提高的转基因棉花株系。将抗病基因导入国产抗虫棉品种GK19中，还获得了兼抗病、虫的转基因优系。     

棉花育种中黄萎病抗性连锁SSR标记辅助选择的效果

利用长江流域棉花(Gossypium spp.)育种重要亲本苏棉12和荆55173(感黄萎病)与抗黄萎病资源Sicala V1和中21373配制两套感病×抗病杂交组合(苏棉12×Sicala V1和荆55173×中21373),在其杂交组合的自交子代群体中挑选与黄萎病抗性相关的9个SSR(Simple sequence repeat)标记实施分子标记辅助选择(Marker-assisted selection,MAS)育种。结果表明,通过单标记选择,8个SSR标记的aa与AA两种基因型个体间的黄萎病校正病情指数(Correction disease index,CDI)差异达到极显著或者显著水平。利用多元逐步回归分析得到的单标记、双标记以及多标记3种筛选方法的效果,结果表明合理采取多个有效标记同时筛选能够提高选择的准确度。     

嫁接棉花对棉花黄萎病抗性、产量和纤维品质的影响

【目的】研究嫁接棉花对棉花黄萎病抗性、产量和纤维品质的影响,探索通过嫁接来防治棉花黄萎病的可行性。【方法】选用已明确抗黄萎病的海岛棉Gossypium barbadense L.海7124和Pima90为砧木,以陆地棉G.hirsutum品种湘杂棉21和感病品系冀棉11为接穗,完成4个嫁接组合,将其种植在连作棉田,调查嫁接棉花和非嫁接棉花的棉花黄萎病、产量和纤维品质。【结果】嫁接棉花和接穗对照相比,棉花黄萎病明显减轻,有些嫁接组合的抗病性达到高抗水平。和接穗对照相比,多数嫁接组合的株高和果枝数高于对照,嫁接对多数嫁接组合的现蕾期、开花期、吐絮期、衣分、铃重以及纤维品质的大多指标影响不显著。4个嫁接组合的结铃数/m2、籽棉和皮棉产量均高于各自的接穗对照。【结论】选取合适的砧木和接穗嫁接组合,可以有效地防治棉花黄萎病和提高连作棉田的棉花产量。     

新疆陆地棉转基因抗病品系材料的获得

天麻抗真菌蛋白(gastrodia antifungal protein 简称GAFP)是从我国传统中药天麻(Gastrodia elata Bl.)中分离得到的一种具有广谱抗真菌活性的蛋白质,它对许多植物真菌病的致病菌离体具有很强的抑制作用.研究将所获得的转GAFP基因的陆地棉经Southern点杂交,证实得到了2株高抗枯、黄萎病的转基因植株.其后代经过进一步的抗病性筛选、PCR鉴定、选育和扩繁,发现转基因陆地棉后代具有稳定的、较强抗枯、黄萎病能力.研究为新疆陆地棉通过植物抗病基因工程的方法进行抗病品种选育提供了一条新的途径.     

棉花黄萎病抗病机制的研究进展

半个多世纪以来，对棉花黄萎病抗病机制的研究取得了很大进展。棉花黄萎病抗病机制是很复杂的，既有棉株体固有的抗性，又存在病菌侵染诱发的抗性。棉株遭受黄萎病菌侵染后，以其内部形成一些胶状体、侵填体等物理障碍或产生一些植保素等生化障碍或两者同时发生的反应形式来表现抗性。     

棉花CRVW的克隆与抗黄萎病功能分析

目的 黄萎病（Verticillium wilt）是棉花生产上的重要病害,严重影响棉花的产量和品质。棉花基因组测序工作的完成为抗病基因挖掘提供了重要的信息资源。通过对一个尚未有功能注释的陆地棉基因CRVW（cotton resistance to Verticillium wilt）进行克隆与抗病功能验证,为棉花基因组信息完善、抗病机制解析和分子育种等方面奠定基础。方法 根据参考基因组序列设计引物,同源克隆陆地棉（Gossypium hirsutum）农大601（ND601）中CRVW的开放读码框（open reading frame,ORF）。利用在线工具ProtParam预测蛋白氨基酸组成、分子量、理论等电点、不稳定指数和总平均亲水性等性质;应用PSIPRED v3.3预测蛋白二级结构;在线工具ProtComp v. 9.0进行亚细胞定位预测;PlantCARE在线软件分析顺式作用元件。构建CRVW与绿色荧光蛋白基因融合表达载体,通过基因枪介导法转化洋葱表皮细胞,观察CRVW的表达位置。利用qRT-PCR检测CRVW在棉花不同组织、黄萎病菌胁迫条件下不同抗、感品种间,以及水杨酸（salicylic acid,SA）诱导处理条件下的表达模式。构建CRVW沉默载体,应用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术进一步验证该基因在棉花中的抗病功能。检测CRVW沉默后一些与植物抗病调控相关标志基因的表达变化,分析其介导的抗病通路。结果 从陆地棉品种ND601中克隆到CRVW的ORF,其全长780 bp,编码259个氨基酸残基,分子量约为30.2 kD,理论等电点9.59;蛋白二级结构含69.50%不规则卷曲、17.76% α-螺旋、11.20%延伸链和1.54% β-卷曲。综合生物信息学预测和荧光观察结果,显示CRVW主要存在于植物细胞膜和细胞质。CRVW在棉花根、茎和叶中都有表达,但在根中的表达量最高。CRVW的ORF上游序列（CRVW-P）中包括响应乙烯（ethylene）、SA、生长素（auxin）和脱落酸（abscisic acid）等4种激素信号的顺式作用元件。另外,CRVW-P还包括一些与伤害、防御、胁迫、病菌、干旱和低温等相关的顺式作用元件。SA喷洒处理后,CRVW显著上调表达。黄萎病菌胁迫后,CRVW在抗病品种ND601和感病品种中棉所8号（CCRI8）中均显著上调表达,但在感病品种中上调表达的发生时间明显滞后。黄萎病菌处理20 d后,CRVW沉默组棉苗表现出比对照（CK）组更明显的黄化、萎蔫和落叶等黄萎病病症。进一步统计分析显示,CRVW沉默组病指显著高于CK组,表明CRVW沉默显著降低了棉苗对黄萎病菌的抗性。沉默CRVW后,棉苗中SA含量显著降低;ICS1（isochorismate synthase 1）、EDS1（enhanced disease susceptibility 1）、PAD4（phytoalexin deficient 4）、NPR1（nonexpresser of PR gene 1）和PR1（pathogenesis-related protein 1）等与SA积累和信号调控相关的标志基因均发生显著下调表达。结论 CRVW定位于细胞质和细胞膜,主要在棉花根部表达,可能通过SA信号通道参与棉花抗黄萎病反应过程。     

抗虫棉兼抗枯抗黄萎病新品种的选育

为解决棉花生产上枯、黄萎病严重的问题,选择遗传基础丰富、综合性状优良的品种为母本,选用性状互补的父本进行改良,期间利用姊妹交增加各优良性状基因的累加和重组几率,在枯、黄萎病混生重病圃,对丰产性进行严格选择;对抗病性进行全生育期鉴定,注重选择低病级、低病株率材料;对纤维品质性状依据农业部棉花品质监督检验测试中心检测结果,按国家棉花品种审定标准筛选;选育出集兼抗枯、黄萎病、高产、优质于一身的棉花新品种‘冀棉616’、和‘冀棉315’。     

海岛棉GbWRKY53基因的克隆与表达分析

黄萎病被称为棉花的"癌症",挖掘和鉴定抗病相关基因是棉花抗黄萎病分子育种的基础。WRKY转录因子在植物对生物和非生物胁迫应答过程中起重要调控作用。从高抗黄萎病品种海岛棉Pima90-53中克隆了WRKY转录因子Gb WRKY53,其开放阅读框(open reading frame,ORF)为999 bp,编码332个氨基酸,含有1个WRKY结构域及HXC型锌指结构,属于WRKY转录因子家族的第Ⅲ组。基因结构分析表明,Gb WRKY53基因有3个外显子和2个内含子。系统进化分析表明,Gb WRKY53与雷蒙德氏棉(Gossypiumr aimindii)Gr WRKY53的亲缘关系最近。当黄萎病菌诱导后,Gb WRKY53基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,处理后12 h其表达量达到最大;水杨酸(SA)诱导后,Gb WRKY53表达量在8 h明显增加,且一直持续增高到24 h;而茉莉酸甲酯(MeJA)诱导后,Gb WRKY53表达量在12 h达到最高值随后下降,且其表达水平明显低于同时间水杨酸诱导后的表达量。1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)诱导后,Gb WRKY53基因表达量仅微量上调。由此推断,Gb WRKY53基因可能参与了复杂的植物信号途径并在棉花抗黄萎病菌胁迫应答中起重要作用。