成花素基因PdFT的克隆及其对牡丹成花的影响

【目的】克隆紫牡丹FT同源基因,分析其表达模式以及对紫牡丹成花的调控作用。【方法】以紫牡丹为试验材料,通过RT-PCR的方法克隆紫牡丹FT同源基因PdFT。通过实时荧光定量PCR分析PdFT在紫牡丹不同组织、紫牡丹开花物候期各过程及不同处理的表达情况,并探讨PdFT与花芽发育状态的关系。同时,将克隆到的紫牡丹PdFT克隆到表达载体pET-28a上,构建融合表达载体pET-28a-PdFT,转化到大肠杆菌BL21（DE3）并诱导表达。【结果】克隆得到包括完整开放阅读框（ORF）的PdFT cDNA序列,ORF长度为522 bp,编码173个氨基酸,GenBank登录号为KF113360。氨基酸序列比对表明：PdFT蛋白具有一个典型的PEBP结构域,属于PEBP家族;并且与GenBank中已克隆的FT同源基因具有高度的同源性。实时荧光定量PCR分析结果表明,PdFT在紫牡丹根、茎、叶、芽中均有表达,芽中表达量最高,叶中表达量最低。紫牡丹开花物候期各过程PdFT的表达分析表明,在花芽膨大期表达量最高,随着花蕾的发育,PdFT的表达量逐渐降低。PdFT在不同光照温度条件下的表达分析表明,短日照和低温处理均抑制PdFT基因的表达。不同状态花蕾中PdFT的表达分析结果表明,败育花蕾PdFT的表达量低于正常花蕾。同时,GA3及去叶处理均能提高PdFT的表达量。所构建的原核表达载体,经IPTG诱导和SDS-PAGE电泳检测结果表明,表达蛋白与预期蛋白大小一致。【结论】紫牡丹PdFT与已克隆的FT同源基因高度同源,属于FT亚家族,在紫牡丹顶芽中表达量最高,可能调控牡丹开花,PdFT的克隆及表达分析为研究紫牡丹成花的分子机理奠定了基础。     

3种FT基因诱导杨树早期开花比较

为了促进杨树早期开花,缩短杨树遗传育种周期,采用农杆菌AGL1介导的转化方法及热激诱导方法,进行了热激启动子HSP控制下的3类FT基因转化2种杨树无性系(353与717)诱导杨树早期开花的比较研究.结果表明:来自拟南芥的FT基因促花效果优于来自杨树的FT1和FT2基因;FT类基因与受体基因型/性别之间互作明显,开花较好...     

光皮桦BlFTL基因的克隆和表达模式

通过反转录-聚合酶链式反应（RT?鄄PCR）结合如cDNA末端快速克隆（RACE）技术从光皮桦Betula luminifera中克隆到1个FT类似基因,命名为BlFTL。该基因cDNA全长为924 bp（GenBank登录号:JQ951966）,包含1个525 bp的开放阅读框（116~640 bp）,编码1个含174个氨基酸的蛋白,且具有FT蛋白典型的磷脂酰乙醇胺结合蛋白（PEBP）结构域。与已有部分植物中FT蛋白同源比对结果显示,BlFTL与无花果Ficus carica中FcFT序列相似性最高,达到了94%。4月为光皮桦开花期,雌花中BlFTL基因的表达量最高,茎和叶片中表达量很低。比较正常开花和不开花无性系植株嫩茎和叶片在不同时间BlFTL基因的表达情况,结果表明:BlFTL在不开花无性系植株中基本不表达,而正常开花植株中,BlFTL主要在雌花序和混合芽形成的8月以后表达。图8参13     

苦碟子生物学特性调查研究

对苦碟子生育期、物候特点及植株生长发育规律进行了调查研究,结果表明,苦碟子为2年生草本植物,1年生为营养生长期,只生有基生叶呈莲座状,物候期可分为苗期、莲座期、休眠期;翌年春季4月进入第2年的生育阶段,分为返青期、抽薹期、花期、果期、种子成熟期、枯萎期。苦碟子药材应在2年生花期采集全草,可于药材产地加工时收集种子播种进行人工栽培。     

墨兰FT同源基因的时空表达及功能分析

FLOWERING LOCUS T(FT)基因是植物开花调控途径的整合基因,整合来自光周期途径、春化途径和自主途径等不同花发育途径的信号,在植物花发育中发挥着重要作用。从墨兰品种‘企剑黑墨’中克隆了新的FT同源基因,并对其各组织部位的表达特性和生物学功能进行了分析。结果表明,墨兰FT基因c DNA全长序列为618bp,其中开放阅读框为531 bp,编码176个氨基酸。其氨基酸序列与拟南芥、水稻中FT基因的氨基酸序列有较高的同源性。墨兰FT同源基因在‘企剑黑墨’各器官中均有表达,营养生长期FT基因在腋芽中的表达量最高,生殖生长期FT基因在腋芽,花梗,花蕾等器官中的表达量较高,在根和叶中的表达量最低。在拟南芥中超表达墨兰FT同源基因,能显著促进拟南芥开花。     

CO/FT调节元件与植物开花时间调节研究进展

综述了CO/FT调节元件与植物开花时间调节的最新研究进展。开花是植物由营养生长向生殖生长转变的关键过程。光周期和温度在植物开花时间控制中起主要作用。在拟南芥和水稻中,CONSTANS（CO）对植物的日照长度测定至关重要,它与其靶基因FLOWERING LOCUS T（FT）构成的调节元件（regulon）在依赖于光周期的开花过程中起重要作用。目前已从多种植物中鉴定出CO和FT基因,并对其在开花时间的调控作用进行了深入研究。     

青花菜P450CYP79F1全长克隆、表达及其与不同器官中莱菔硫烷含量的相关性分析

【目的】克隆青花菜细胞色素家族P450CYP79F1,分析其序列特征,阐明其在不同发育时期器官中的表达情况及其与莱菔硫烷含量的关系,为进一步揭示莱菔硫烷合成机理提供科学依据,为青花菜品种改良和新品种选育奠定基础。【方法】通过5′和3ˊ端RACE克隆技术获得青花菜CYP79F1全长序列,利用DNAMAN 6.0进行基因拼接、氨基酸序列分析和蛋白二级结构预测,结合在线分析程序和软件进行基因和编码蛋白生物信息学分析;利用荧光定量PCR技术研究CYP79F1在不同发育器官中的表达情况;结合HPLC方法测定各相应时期器官中莱菔硫烷含量,包括青花菜发育时期的根、茎、叶,成熟花球,抽薹期花蕾（顶端蕾、成熟蕾、开花前1 d的蕾和花）和种子;对CYP79F1表达量与和莱菔硫烷含量进行相关性分析。【结果】获得了CYP79F1全长序列,GenBank登录号为MG012890,该基因全长2 014 bp,包含一个1 620 bp的开放读码框（ORF）,编码540个氨基酸;编码的蛋白与甘蓝、白菜、芥蓝和油菜等同源蛋白的相似性均在95%以上;生物信息学分析表明该基因编码的酶蛋白有2个信号肽和2个跨膜结构域,为亲水性稳定蛋白,Wolf Psort预测其亚细胞定位于细胞质中;CYP79F1在根和茎中的表达量较高,叶中表达量最低,在花器官发育时期,自顶端蕾到花发育过程中呈现逐渐降低的表达趋势,种子中该基因表达量与花处于同一水平。Pearson相关性分析显示,青花菜发育时期的根、茎、叶、成熟花球、抽薹期花蕾和种子中莱菔硫烷含量与CYP79F1表达量无显著相关关系,但抽薹期花蕾自顶端花蕾到花中莱菔硫烷生成量与CYP79F1表达量呈显著正相关关系（R=0.96,P<0.05）,CYP79F1在调控莱菔硫烷的生成方面起重要作用,尤其是在生殖器官花蕾的发育过程中,能够显著上调莱菔硫烷的生成量。【结论】CYP79F1在青花菜不同发育器官中对莱菔硫烷的生成发挥着重要调控作用,可能与青花菜不同器官中莱菔硫烷含量多样性密切相关。     

内源激素含量变化对大葱抽薹的影响

为了探讨内源激素与大葱抽薹的关系,采用酶联免疫吸附法（ELISA）测定了大葱抽薹植株与未抽薹植株生长过程中脱落酸（ABA）、生长素（IAA）、赤霉素（GA3）以及玉米素核苷（ZR）内源激素的含量。结果表明：较高水平的ABA、IAA、zR含量以及较低水平的GA3含量对大葱抽薹具有促进作用;4种内源激索含量越冬前低、越冬后高,有利于大葱抽薹。     

高等植物开花基因FT研究进展

FT是光周期途径植物开花时间决定关键基因,FT基因编码的蛋白产物是可以长距离转运的成花激素,在花形成过程中起关键作用。目前,已经证明FT基因的表达可促进植物提早开花。主要对植物开花基因FT研究进展及其在花发育转换过程中的功能等研究现状进行综述,并对该基因研究前景提出展望。     

洋葱花器官B类MADS-box基因AcPI的克隆及表达分析

【目的】克隆洋葱花器官B类PI/GLO家族MADS-box基因,分析其序列特征及时空表达模式,为探讨其在洋葱花发育过程中的分子遗传机制奠定基础。【方法】以洋葱花蕾总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得AcPI的全长cDNA序列。用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和Real-time PCR分析AcPI在花蕾整个生长过程中的时空表达模式。【结果】克隆获得洋葱AcPI基因（GenBank登录号：JX679083）的cDNA全长931 bp,包含615 bp的完整开放阅读框,编码205个氨基酸。蛋白分析表明,AcPI蛋白具有植物MADS-box蛋白典型的MADS和K结构域;与水仙的NTPI、风信子的HoMADS2有78%、75%的相似性,与金鱼草的GLO也有52%的相似性。系统进化树分析表明,AcPI属于B类MADS-box蛋白家族的PI亚家族。RT-PCR表达分析表明,AcPI只在生殖器官花蕾中表达,但主要在花的第一、二、三轮花器官中表达,而在营养组织根、茎和叶中不表达。Real-time PCR进一步分析表明,AcPI在花芽整个生长过程中,在心皮中微弱表达,但表达丰度呈递增趋势;而在外轮被片、内轮被片和雄蕊中强烈表达,其表达丰度除了在外轮被片中呈先增后减的趋势外,在内轮被片和雄蕊中都呈递增趋势。【结论】AcPI在洋葱第一轮花器官中的表达支持了van Tunen提出的修正的ABC模型;但AcPI在洋葱第四轮花器官中也有表达,这表明AcPI除了调控外轮被片、内轮被片和雄蕊发育外,还可能在心皮的形成发育过程中起着重要作用。     

不结球白菜晚抽薹BcFLC1基因克隆及表达分析

采用RT-PCR、5'RACE和3'RACE方法,克隆得到了不结球白菜NJ074晚抽薹基因(BcFLC1)的cDNA全长序列。对BcFLC1基因所编码氨基酸序列的理化性质进行分析推测得到:该基因cDNA全长909bp,包含576bp的开放阅读框,编码191个氨基酸。不结球白菜BcFLC1蛋白功能域预测分析结果表明:该基因为MADS盒基因,其编码蛋白的1～60氨基酸属于MADS盒基因蛋白。荧光定量PCR分析表明:BcFLC1基因在不同生长发育阶段叶片中的表达情况不同,抽薹前高于抽薹后叶片中的表达量。BcFLC1基因在不同部位表达也存在差异,表达量从高到低依次为:叶、茎、花蕾、花和根。     

洋葱γ-谷氨酰转肽酶AcGGT的克隆与鉴定

【目的】葱属植物代谢产生的蒜氨酸具有重要的药学价值,γ-谷氨酰转肽酶是蒜氨酸合成中作为脱谷氨酰化步骤的关键酶。研究洋葱γ-谷氨酰转肽酶基因的功能,揭示γ-谷氨酰转肽酶在洋葱蒜氨酸合成途径中的作用,为体外合成蒜氨酸提供理论依据,为进一步深入研究洋葱蒜氨酸合成机制奠定基础。【方法】以洋葱为材料,依据洋葱RNA-seq数据库设计引物,利用RT-PCR从洋葱中克隆γ-谷氨酰转肽酶基因,并进行生物信息学分析;构建CaMV 35S-AcGGT-GFP载体,利用微粒轰击技术,以金粉-质粒微载体轰击洋葱内表皮细胞,构建带有AcGGT的酿酒酵母表达载体,转化并诱导表达AcGGT,利用γ-谷氨酰转肽酶催化谷氨酰对硝基苯胺生成对硝基苯胺的方法测定转入AcGGT的酿酒酵母总蛋白的谷氨酰转肽酶活性;利用实时荧光定量PCR方法分析该基因在洋葱组织间差异表达模式;利用γ-谷氨酰转肽酶催化谷氨酰对硝基苯胺生成对硝基苯胺的方法测定组织间内源性转肽酶酶活性。【结果】克隆获得AcGGT,长度为1 869 bp;生物学信息学分析显示,洋葱AcGGT编码622个氨基酸,蛋白保守结构域预测显示具有谷氨酰转肽酶结构域,二级结构主要以α-螺旋为主,跨膜区分析推测GGT蛋白具有跨膜区,氨基酸多重比对结果显示植物中的GGT具有一定的保守性,进化分析表明AcGGT与大蒜AsGGT2亲缘关系最接近。CaMV 35S-AcGGT-GFP融合蛋白的荧光信号位于液泡中,表明该基因编码蛋白位于液泡。外源表达AcGGT蛋白的谷氨酰转肽酶活性测定结果显示,转入AcGGT的酵母谷氨酰转肽酶活性显著高于对照,表明AcGGT编码的蛋白具有转肽酶活性。AcGGT组织差异表达结果分析显示,该基因的表达主要在叶鞘,鳞茎和叶鞘次之;不同组织谷氨酰转肽酶活性显示,在叶中活性最高,叶鞘次之。相关性分析显示组织间谷氨酰转肽酶活性与AcGGT表达相关性不显著。【结论】克隆了洋葱AcGGT。洋葱蒜氨酸合成途径中脱谷氨酰化先于S-加氧。AcGGT的表达与洋葱内源性的谷氨酰转肽酶活性相关性不显著,洋葱中可能存在多个谷氨酰转肽酶基因。     

拟南芥AtCCaP2基因缺失突变体的鉴定及表型观察

本研究拟利用反向遗传学研究AtCCaP2基因的功能。通过PCR及RT-PCR的方法筛选和鉴定了拟南芥AtCCaP2基因的T-DNA插入突变纯合体atccap2,该纯合体AtCCaP2基因表达缺失。RT-PCR分析显示该基因在拟南芥雌雄蕊等生殖器官中有较多的表达。通过对生长表型的观察发现atccap2突变体出现早花现象,抽薹时间较野生型早3d,显示该基因可能参与了拟南芥的早花表型。     

多效唑和赤霉素对结球白菜抽薹开花的调控

为解决育种工作中的花期不遇问题,以不同抽薹特性的3个结球白菜品种为试验材料,采用单因素试验研究多效唑(PP333)延迟开花的效果,采用正交试验设计研究赤霉素(GA3)促进抽薹的作用。结果表明,100mg/L的PP333推迟易抽薹品种开花效果较好,而移栽20 d后采用600 mg/L的GA3处理1次是促进耐抽薹品种白菜抽薹的最佳组合。这两种处理方式可以使冬性强弱不同的白菜品种均在移栽后40-45 d左右开花,在杂交育种实践中具有一定的应用价值。     

光周期途径成花关键基因CONSTANS的进化机制

CONSTANS（CO）是植物响应光周期调节的重要基因和监测日照长度的重要元件,可将光信号和生物钟信号转变为开花信号,激活下游基因（FT）的表达,从而诱导植物开花。选取14个已被测序的物种,采用生物信息学手段,从外显子-内含子结构、基因重复、基因差异表达等方面开展CO基因家族研究。结果表明:14个物种共鉴定到159个CO家族成员,CO基因常以多拷贝的形式存在,多数含2~4个外显子,在进化过程中表现出多样性。CO家族重复基因的扩张与基因组重复相关。CO在水稻Oryza sativa根、旗叶、花和种子中均有表达,花芽到花的转变过程中OsCO3的表达量上升,而OsCO7下降,说明水稻CO家族成员之间存在功能差异。     

积温与苗龄对大葱抽薹的影响

为探讨积温、苗龄与大葱抽薹的关系,试验以章丘大葱为材料,研究了不同苗龄、不同积温条件下大葱抽薹的情况。结果表明：冬前活动积温为971℃（≥5℃）或777℃（≥10℃）,有效积温为616℃（≥5℃）或542℃（≥10℃）时,大葱达到抽薹临界生理苗龄（株高13.8 cm,假茎直径0.4 cm,叶片数2.6叶）。达到此标准以上植株在经过550℃、262℃、132℃的0～10℃、0～7℃、0～5℃低温积温或者470℃、221℃、103℃的0～10℃、0～7℃、0～5℃有效低温积温即可发生抽薹。植株生理苗龄越大,抽薹需要的低温积温越少。     

AT-hook基因AHL27过量表达延迟拟南芥开花

拟南芥中有29个被称为AHL的蛋白质 (AT-hook motif nuclear localized protein),但是大多数AT-hook蛋白的功能未知,其中AHL27蛋白含有一个AT-hook基序和一个PPC结构域。AHL27在不同器官的mRNA表达和GUS 组织化学染色分析表明,AHL27主要在根和花中表达;GFP-AHL27亚细胞定位显示AHL27蛋白是一个核定位蛋白。AHL27基因的过量表达,可抑制开花基因FT的表达,同时促进FLC的表达,从而延迟拟南芥在长日和短日条件下的开花时间。研究表明,AHL27基因在拟南芥的生长发育中起重要作用。     

洋葱无蜡粉突变体特性初步研究

为了探索洋葱蜡粉缺失突变体的特征特性和形态学应用价值，选择20份无蜡粉材料进行田间表型特征观察及叶面蜡质成分分析，并对突变株进行SSR引物筛选。结果表明，洋葱无蜡粉叶片呈亮绿色，有光泽，遗传分析发现叶片蜡粉受隐性基因控制；突变株表现为苗期长势相对弱，产量与品种特性相关；突变株叶片表现出无或少蓟马危害症状，不使用杀虫剂能够达正常洋葱使用杀虫剂抗葱蓟马的效果，并建立无蜡粉洋葱抗蓟马评价标准；叶表超微结构观察及蜡粉成分分析发现：突变体叶表面蜡粉严重缺失，有少量蜡粉，不足为人眼观察到，但在抽薹开花末期，花薹表面有一层淡淡光亮白色蜡粉。气相色谱分析叶表面蜡质主要成分均为酰胺、酚类、酮类、烃类、酯类，但无蜡粉叶片中16-三十一酮含量差异显著，由相对含量52.66%降至 2.79%，导致叶表面无蜡粉现象；对19061单株自交分离的有蜡粉与无蜡粉植株进行SSR引物筛选，引物196和304可作为单株特异标记能够将19061有蜡粉与无蜡粉区分，但不能区分其他无蜡粉与有蜡粉材料。因此，洋葱无蜡粉突变体初步研究为洋葱形态学标记和杂交制种应用、抗葱蓟马研究奠定重要基础。     

陆地棉GhWDR基因的克隆和功能初步解析

WD40蛋白广泛存在于真核生物,在多种生物过程中发挥着重要作用,棉花中鲜有关于WD40蛋白的研究。本研究从陆地棉TM-1克隆了1个WD40基因GhWDR,并对该基因序列、转录及功能进行了研究。结果表明：GhWDR含有4个典型的WD40-repeat结构域,属于WD40超家族蛋白基因。在棉属中该基因高度保守,并且在葡萄、莲花等古老物种中同源序列相似度也较高,表明该基因功能保守,但其同源基因的功能均未见报导。转录分析表明GhWDR在各组织器官中广泛表达,且在迅速伸长的纤维中高水平转录,说明其可能在棉花生长发育及纤维伸长调控中发挥作用。利用模式植物拟南芥对GhWDR功能进行研究,发现其具有促进开花整合子FT和SOC1表达,加速开花的功能。此外,该基因响应冷胁迫下调表达,且启动子包含ABRE元件,推测GhWDR转录在冷胁迫下受ABA抑制。高温诱导GhWDR的表达,缩短营养生长期,使植物提早进入生殖生长,促进早熟。总之,GhWDR可能参与温度调控路径,促进开花,在棉花适应温度变暖和平衡抗寒与生长过程中发挥作用。     

早花基因（FT）介导的烟草快速回交改良研究

【目的】针对常规回交育种周期较长的问题,以烟草为模式植物,探索快速回交改良作物的有效方法。【方法】以对TMV免疫的烤烟品种Fc8作为抗性供体亲本,以综合性状优良但感TMV的中烟100为受体亲本进行回交改良及种质创新。首先从拟南芥中克隆早花FT,将其连接到植物表达载体P22上,并转入农杆菌中,采用叶盘法转化烟草Fc8,创建含FT的Fc8阳性植株。阳性植株分别与中烟100杂交,根据F₁后代群体中早花基因的分离比例,鉴定筛选含单拷贝FT的阳性植株。接下来,从含单拷贝FT的阳性植株的F₁群体中选择早花植株,与中烟100回交,根据回交分离群体中FT早花基因与TMV抗性N基因的分离比例,筛选FT与N基因不连锁的阳性植株。选择该阳性植株与中烟100连续回交。在每一回交分离世代中,选择早花且含有TMV抗性标记的植株连续回交,当后代遗传背景大部分与中烟100相近,并保留TMV抗性时选择非早花且含N基因标记的植株,鉴定无FT、Ubi启动子、Nos终止子和Hyg筛选标记等转基因元件后,连续自交纯化,筛选改良的创新种质。【结果】通过转基因技术共获得8株含FT的Fc8阳性植株,经鉴定获得一个含单拷贝FT,且FT和TMV抗性N基因不连锁的Fc8植株。用该植株作为TMV抗性的供体亲本回交改良中烟100,一年多时间已回交加代到BC₄F₁,比常规回交育种时间缩短450-500 d。早花基因在杂交、回交各世代均能稳定表达,早花植株在苗龄50-60 d现蕾开花,早花植株现蕾开花时,一般有3-4片叶,株高平均约35 cm,同期非早花植株高约27 cm,仍然处于营养生长阶段。非早花植株在苗龄130-140 d现蕾开花,平均株高约120 cm,叶片数18-20片。FT能使植株花期提前70-90 d,缩短世代周期约一半时间;早花加代结合TMV分子标记筛选得到了BC₁、BC₂、BC₃代TMV抗性烟草新种质。【结论】借助FT介导的早花及抗TMV基因分子标记,能有效地缩短烟草TMV抗性回交育种周期、加快回交育种进程,虽利用转基因技术但可获得不含有任何转基因元件的创新种质。