芒果赤霉素氧化酶基因GA3ox的克隆、表达及亚细胞定位分析

赤霉素3-氧化酶(gibberellin 3-oxidases, GA3ox)是赤霉素(gibberellic acid, GA)生物合成途径中的关键限速酶之一。芒果中GA3ox基因的功能及其表达模式未见报道。本研究利用RACE技术克隆了一个芒果GA3-氧化酶基因(GA3ox),该基因全长cDNA序列为1 680 bp,编码氨基酸381个,开放阅读框(open reading frame, ORF)为1 146 bp,蛋白分子量为42.6 kD,等电点为5.13,不含信号肽,不含跨膜结构域。系统发育树分析发现,该基因编码的蛋白主要与开心果亲缘关系较近,其次为克莱门柚、甜橙、麻疯树等植物。通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该基因主要定位在细胞质中。通过对乔化、矮化芒果品种不同发育时期的叶片的实时荧光定量PCR分析发现,该基因主要在矮化品种中表达量较高,在乔化品种各个时期表达量较低,且差异不大。矮化品种中主要在开花期表达量最高,坐果期7～8周含量最低,但都高于乔化品种的任何取样时期。该基因的克隆和表达分析为下一步功能的研究及其在芒果株形调控分子机制提供理论依据。     

蓖麻RcGA20ox1基因克隆及生物信息学分析

GA20氧化酶是赤霉素生物合成途径中的重要氧化酶,我们尝试克隆该酶,发掘蓖麻中GA20ox家族候选基因,并推测其功能。根据NCBI上已知蓖麻GA20ox1基因(XM_002510827.2)序列设计引物,扩增得到GA20ox基因片段,连接pMD18-T载体,得到Rc GA20ox1 cDNA完整的开放阅读框序列1 137 bp,并对其进行序列比对、转录物理化性质分析、疏水性、功能域分析及其三级结构预测。推测其可编码378个氨基酸,为亲水性稳定蛋白;基因隶属PcbC superfamily家族,为非分泌蛋白、细胞质蛋白、含有28个磷酸化位点;预测结构由8个α-螺旋和8个β-折叠构成;与大戟科巴西橡胶树、木薯和麻疯树高度同源。本研究为蓖麻GA生物合成乃至蓖麻矮化相关研究提供一定的理论与实践依据。     

作物矮化基因与GA信号转导途径

矮化性状的利用,显著提高了小麦和水稻等作物的产量,从而引发了上世纪发生的响誉全球的“绿色革命”。一些控制矮化性状的基因已相继克隆,这些矮化基因的功能在于干扰植物激素—赤霉素（GA）的作用和合成,从而使植株表现为矮化。小麦Rht基因编码生长阻遏物,其功能可被GA所抑制。水稻sd1基因编码GA生物合成途径中的缺陷型酶,即GA20-氧化酶（GA20ox）。GA 亦可使sd1隐性突变体植株高度恢复正常。     

甘蔗赤霉素氧化酶基因ScGA20ox1的克隆及功能分析

GA20-氧化酶(GA20-oxidase,GA20ox)是赤霉素(gibberellic acid,GA)合成过程中的关键限速酶,但甘蔗GA20ox1基因(ScGA20ox1)的功能及其表达模式尚未明确。本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆了甘蔗GA20-氧化酶基因(ScGA20ox1), ScGA20ox1基因全长1574 bp,含有一个1125 bp的完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码375个氨基酸。ScGA20ox1蛋白分子量为42.3 kD,理论等电点为5.95,不含信号肽,不含跨膜结构域,为可溶性蛋白。实时荧光定量PCR结果表明该基因在甘蔗幼苗中茎秆的表达量最高,叶片次之,根的表达量最低;干旱、低温和赤霉素处理均会改变该基因在不同组织的表达模式。利用农杆菌介导法转化拟南芥,获得过表达ScGA20ox1的转基因拟南芥植株,转基因拟南芥植株存在株高增高,节间长度增长的表型变异。本研究结果表明,ScGA20ox1参与甘蔗的生长发育并在响应非生物逆境中发挥重要调控作用,过表达转基因拟南芥形态发生变化,这为深入探究ScGA20ox1生物学功能,...     

荔枝GA2ox基因家族的鉴定及表达分析

本研究基于荔枝转录组数据,对GA2ox (Gibberellin 2-oxidase)基因家族进行了鉴定和筛选,利用转录组数据及实时荧光定量PCR方法,分析不同品种和组织间的赤霉素合成途径关键酶LcGA2ox基因的表达情况。结果表明:转录组数据中共鉴定到9个荔枝LcGA2ox基因,均具有2OG-Fell_Oxy结构域;通过基因克隆,得到3条LcGA2ox (Lc GA2ox1, LcGA2ox2和LcGA2ox3),开放阅读框全长分别为999、1 023和1 023 bp。氨基酸进化树比对分析结果显示,除Lc GA2ox6与水稻Os GA2oxs聚在一起外,其余LcGA2oxs与拟南芥AtGA2oxs关系最近。通过基因表达分析发现,LcGA2oxs基因在矮化品种‘紫娘喜’顶芽和叶片中的表达量更高,有5个LcGA2ox基因(Lc GA2ox1, LcGA2ox2, LcGA2ox5, LcGA2ox6, LcGA2ox9)在‘紫娘喜’顶芽样品中上调表达,LcGA2ox3和LcGA2ox4基因在‘紫娘喜’叶片中显著上调表达,LcGA2oxs基因表达具有一定的表达特异性,且在株型差异显著的两个荔枝品种中表达差异显著,推测LcGA2ox基因通过负调控赤霉素的合成从而影响荔枝株型的形成。本研究结果将为进一步分析LcGA2ox调控荔枝生长发育作用机制及生物学功能、荔枝矮化性状的分子鉴定以及矮化资源创新利用深入研究提供参考依据。     

硬粒小麦赤霉素氧化酶基因GA2ox-A9的克隆及表达分析

赤霉素2-氧化酶(GA2-oxidase, GA2ox)是赤霉素降解途径的关键酶,在茎的伸长中起着重要的作用。为探讨GA2ox-A9基因与小麦矮化之间的关系,本研究从硬粒小麦ANW16G(携带Reduced height gene18,Rht18)和其株高近等基因系LD222两个材料中克隆得到GA2ox-A9基因,分别命名为GA2ox-A9-1和GA2oxA9-2,并对其在不同发育时期的各个茎节进行了表达模式分析。序列分析显示,两个材料的GA2ox-A9基因均含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框全长1 044 bp,编码347个氨基酸,GA2ox-A9-1蛋白在第89位、275位、279位的氨基酸存在差异,GA2ox-A9-2蛋白在第182位、186位、251位、336位的氨基酸存在差异,编码的蛋白均具有2-酮戊二酸依赖性的双加氧酶典型的保守结构域。系统发育分析表明,硬粒小麦GA2ox-A9与其他物种具有较高的进化保守性,且与乌拉尔图最为接近。Real-time PCR结果显示,GA2ox-A9基因在矮秆小麦ANW16G中表达量最高,尤其是在拔节期茎中的表达量远远高于高秆对照LD222,表明与矮化性状有关。本研究结果为进一步研究GA2ox-A9基因的功能和小麦矮化的分子机制提供了理论依据。     

Rht12矮秆小麦GA3ox基因的克隆与表达分析

赤霉素3-氧化酶(GA3ox)是赤霉素生物合成途径中的一种关键酶,在茎的伸长中起着重要的作用。为探讨GA3ox基因和Rht12矮秆小麦矮化之间的关系,本研究利用同源克隆方法分离得到了小麦品种中国春和宁98-2105(含矮秆基因Rht12)的GA3ox1和GA3ox2基因,并对其在茎的不同部位进行了表达模式分析。研究结果表明,小麦GA3ox1和GA3ox2均含有3个外显子和2个内含子,其编码的蛋白具有2-酮戊二酸依赖性的双加氧酶典型的保守结构域,但中国春和宁98-2105的GA3ox1和GA3ox2之间存在部分碱基的差异。实时定量表达分析结果显示,GA3ox1和GA3ox2在中国春和宁98-2105茎的不同部位的表达趋势基本一致,但表达量具有较大差异,GA3ox1和GA3ox2在宁98-2105茎的倒一节结节中的转录水平显著高于中国春,推测宁98-2105中赤霉素的信号转导通路可能受到了影响,即矮秆基因Rht12可能影响了赤霉素信号的传导。本研究结果为进一步研究矮秆基因Rht12的致矮机理和利用提供了理论依据。     

转基因枳橙中GA20ox1与rol基因互作关系的研究

为分析转rol ABC基因枳橙GA20ox1基因与rol基因表达的互作关系,进一步阐释其矮化性状形成的分子机制。以转rol基因枳橙实生苗为试验材料,研究其对赤霉素的敏感反应,用荧光定量RT-PCR分析GA20ox1基因和rol基因的表达,并检测幼芽中POD酶活性和植物内源激素含量的变化。结果表明转rol基因枳橙既不属于GA缺陷型,也不属于GA不敏感型,喷施GA3能促进其茎伸长生长,但恢复不到野生型水平,幼芽中IAA（P<0.01）、GA1和GA4（P<0.05）显著降低,POD酶活性显著提高（P<0.01）。转rol基因枳橙幼芽中GA20ox1基因mRNA水平相比对照显著下调（P<0.01）。B、D系与野生型嫩茎中无明显差异,B、D系老叶中明显降低,E系中嫩茎和老叶中均明显增加。B、D和E系嫩叶中GA20ox1基因转录表达均较野生型高。在幼芽、嫩茎中,rol C基因与GA20ox1表达负相关。rol基因通过在幼芽中的高表达下调了GA20ox1基因转录表达,进而抑制了活性GAs在幼芽中的合成,顶端分生组织较低量的活性GAs限制植物茎伸长,在转rol ABC基因枳橙矮化性状建成中发挥重要作用。     

四倍体矮秆小麦拔节期赤霉素合成途径中关键酶基因表达分析

为研究四倍体矮秆小麦拔节期赤霉素(GA)合成途径中涉及的关键酶基因及其与植株矮化的关系,选择拔节期的矮杆番麦和四倍体矮杆小麦近等基因系ANW 16 D、ANW 16 F、ANW 16 G(分别含有Rht 14、Rht 16、Rht 18基因)以及作为对照的高秆小麦Langdon(LD)进行试验.取拔节期小麦穗下第一茎节节间(约0.5 cm),提取总RNA并反转录,对影响GA合成过程中的GA 20 ox、CPS、GA 2 ox、KAO、KO、KS、GA 3 ox、GID 1、GA-MYB、XET、GIP、GAI、RSG和14-3-3等关键酶基因进行实时荧光定量分析.结果显示,GA 20 ox、GA 2 ox、KAO、KO、KS、GA 3 ox、GID1、GA-MYB、XET、GIP、GAI、RSG在4个矮杆品系和高杆对照中均有表达.GA 20 ox在高秆小麦中的表达量高于矮秆小麦,GA-MYB与之具有相似的表达模式,说明GA 20 ox和GA-MYB基因的低表达影响了矮秆小麦拔节期赤霉素的合成,从而导致矮化性状.     

亚麻赤霉素氧化酶基因家族鉴定及表达分析

亚麻(Linum usitatissimum L.)是世界上重要的纤维作物,赤霉素对亚麻的生长发育起着重要的调控作用。通过对亚麻赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox进行全基因组鉴定和序列分析,并运用转录组和实时荧光定量PCR技术分析亚麻快速生长期茎尖中GAoxs的表达水平。本研究从亚麻全基因组共鉴定出23个赤霉素氧化酶基因,其中GA2ox类11个、GA3ox类4个,GA20ox类8个,分布于除6、7、9号染色体外其他染色体上;亚麻赤霉素氧化酶基因包含2～4个外显子;蛋白质理论分子量在35.36～47.71 kD之间;等电点为5.25～8.90;基因结构和保守结构域分析发现motif 1、motif 2、motif 3、motif 4、motif 5、motif 6、motif 9、motif 10是大部分基因所共有的,motif 8是GA2ox所特有的。系统发育分析将23个赤霉素氧化酶基因聚类在4个分支上。转录组结果表明,在高秆和矮秆亚麻快速生长期的茎尖中有6个基因差异表达,分别为4个GA2ox (LuGA2ox5, LuGA2ox6, LuGA2ox10, LuGA2...     

不同砧木嫁接对黄瓜产量和品质的影响

本研究以‘鑫力三号’、‘升力砧木’、‘神力砧木’和‘圣砧一号’为砧木,‘津春39号’黄瓜为接穗,研究不同砧木对嫁接黄瓜产量和品质的影响,筛选出适合黄瓜嫁接的优质砧木。不同砧木对黄瓜嫁接成活率、物候期、株高、茎粗、生长势、产量和品质等均有影响。其中,‘神力砧木’嫁接黄瓜成活率最高,‘圣砧一号’嫁接黄瓜生长相对最强,自根苗(CK)与各砧木嫁接组合的果实瓜瘤、瓜棱、刺色和果肉脆度均无显著差异。‘鑫力三号’嫁接黄瓜的小区平均产量与自根苗(CK)无显著差异,‘神力砧木’和‘升力砧木’嫁接黄瓜长度显著高于自根苗(CK),‘圣砧一号’嫁接黄瓜明显高于自根苗(CK)。‘升力砧木’、‘神力砧木’和‘圣砧一号’嫁接的黄瓜维C含量和可溶性蛋白含量均显著高于自根苗(CK),可溶性糖含量均低于自根苗(CK)。因此,‘圣砧一号’与‘津春39号’黄瓜亲和性强,作为砧木嫁接黄瓜后植株不仅生长势强,产量高,而且可溶性蛋白和维生素C的含量明显提升。     

不同砧木嫁接对西瓜生长、果实品质及丰产性的影响

以西瓜品种‘早佳(84-24)’自根苗为对照,进行‘日本雪松’与‘京欣砧4号’砧木与‘早佳(84-24)’的嫁接试验,探讨不同砧木品种对西瓜生长、果实品质及丰产性的影响。结果表明,2个砧木品种与‘早佳(84-24)’的共生性较好,能够显著提高西瓜幼苗的质量、促进西瓜植株的生长。嫁接西瓜的抗枯萎病能力与产量均显著高于对照,其中‘日本雪松’嫁接西瓜的产量达到49000.0 kg/hm²,‘京欣砧4号’产量达到47000.0 kg/hm²。2个砧木品种对西瓜的品质影响较小,嫁接西瓜的中心糖含量均超过了10.7%。因此,2个砧木均可作为上海地区西瓜嫁接栽培的砧木品种。     

几种葡萄砧木的引种表现及抗寒性分析

旨在研究几种葡萄砧木的抗寒适应性。本试验以引进的1年生‘贝达’、‘山河1号’、‘SO4’、‘5BB’、‘抗砧3号’5种葡萄砧木为试材,进行植物学特性和生长特性调查,测定电导率、失水速率、萌芽率等指标,综合分析各砧木品种的抗寒适应性。结果表明,不同葡萄砧木叶片和新梢之间的形态特征表现不同;‘贝达’的新梢生长速率在各测定砧木中表现最高;‘抗砧3号’的移栽成活率和扦插成活率最低,分别为74%和79%,‘贝达’的移栽成活率和扦插生根率显著高于其他砧木,在新疆北疆地区具有较强的适应能力;综合评价各砧木抗寒性得出：‘贝达’＞‘山河1号’＞‘5BB’＞‘抗砧3号’＞‘SO4’。本研究结果为葡萄砧木利用及品种改良提供理论参考依据。     

苹果MdSBP20基因抗非生物胁迫的研究

为获得苹果砧木逆境胁迫相关转录因子,以QZ1(平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)×柱型苹果株系CO(Malus domestica Borkh.)和M26为试材,利用同源克隆法克隆得到苹果SBP基因cDNA的全长序列,命名为MdSBP20。对扩增得到的cDNA序列进行生物信息学分析,结果表明,该序列全长1 362 bp,包含完整开放阅读框1 362 bp,编码454个氨基酸,具有明显的SBP结构域,包含2个锌指结构Zn-1、Zn-2和双向核定位信号区NLS。系统进化树分析,结果表明MdSBP20与白梨(XM_009339726.1)和苹果(XM_008376435.1)亲缘关系较近。实时荧光定量分析结果表明,MdSBP20基因在低温、干旱、盐害中发挥一定功能,推测QZ1的耐寒性、耐旱性及耐盐性均强于M26。研究表明,MdSBP20基因在苹果响应非生物逆境胁迫中具有重要调控作用。     

中国南瓜F_1砧木对黄瓜嫁接苗生长的影响

用前期试验筛选出的较耐盐的中国南瓜F1360-3×112-2、077-2×112-2、360-3×635-1为黄瓜砧木,用生产上常用的黄瓜砧木黑籽南瓜作对照,以津春2号黄瓜品种为接穗,采用靠接法和插接法在温室营养钵育苗条件下,研究中国南瓜F1作为黄瓜砧木的嫁接亲合性和对嫁接苗生长的影响。结果表明,中国南瓜F1幼苗由于下胚轴较细,嫁接成活率比黑籽南瓜低,采用插接法嫁接成活率优于靠接法。嫁接20 d后360-3×112-2和360-3×635-1作砧木的嫁接苗单株叶片数、最大叶片面积、根系和地上部鲜质量不低于黑籽南瓜嫁接苗,因此具备作为黄瓜砧木的基本条件,其中360-3×112-2嫁接苗根冠比较高,幼苗健壮,适宜作为黄瓜砧木在生产中使用。     

DNA fingerprinting of apple (Malus spp.) rootstocks using Simple Sequence Repeats

Identification of apple clonal rootstocks based on visual morphological characteristics is often difficult because of the genetic similarity of many rootstocks and the restriction of observable characteristics at the nursery stage. In this study, a total of 66 rootstock clones representing a sub‐sample of a collection of apple rootstocks from different countries maintained at NIFTS, Morioka, Japan, was screened with seven simple sequence repeat (SSR) markers to establish genetic identities, estimate genetic diversity, verify parentage and examine genetic relationships. All seven SSR loci produced one or two amplified fragments and made it possible to differentiate among the rootstocks, except between virus‐free subclones and their original parents as well as between ‘Aotea 40’ and ‘Aotea 106’. The parentage of all but one rootstock clone was confirmed. The placement of individual rootstock clones into subgroups in a phenogram generated from un‐weighted pair group average cluster analysis was generally based on parentage or genetic origin. Based upon the ability of the SSR data to differentiate these apple rootstocks and the high level of gene diversity, it is proposed that all commercial apple rootstocks be fingerprinted to provide a mechanism to verify the identity of individual clones.     

4种越南金花茶嫁接亲和力试验

为研究所引进的越南金花茶的嫁接亲和力,以塔姆岛金花茶、箱宁金花茶、箱田金花茶、罗斯曼金花茶4 种越南金花茶为嫁接接穗,以香花油茶、茶花‘黑牡丹’、‘毛紫’茶花、普通油茶为嫁接砧木,对4种越南金花茶嫁接亲和性进行初步研究。结果表明,塔姆岛金花茶分别与香花油茶、茶花‘黑牡丹’、‘毛紫’茶花、普通油茶4 种砧木小苗开展嫁接,其中与香花油茶嫁接成活率、抽梢率以及新稍生长情况最好,分别为96.8%、93.5%、13.8 cm;罗斯曼金花茶与香花油茶砧木的2 种不同砧高以及3 种生长调节剂处理开展的12 种组合嫁接效果最好,成活率达90.0%的组合有6 种,达80.0%的有3 种,其他3 种也达70.0%以上;4 种越南金花茶分别与香花油茶大砧嫁接,其中罗斯曼金花茶和塔姆岛金花茶的成活率、抽梢率、新稍长生长情况最好,箱田金花茶和箱宁金花茶成活效果较差;塔姆岛金花茶与香花油茶开展的不同时间的小苗嫁接和大砧嫁接对比表明,8 月嫁接成活效果最好。4 种越南金花茶中,塔姆岛金花茶和罗斯曼金花茶与4 种砧木嫁接亲和力最高,箱田金花茶和箱宁金花茶与4 种砧木嫁接亲和力较低。4 种砧木品种中,香花油茶与越南金花茶新品种嫁接亲和力最好,其次是‘毛紫’茶花。     

根结线虫对不同砧木黄瓜嫁接苗根系生理生化指标的影响

对感染南方根结线虫的嫁接和自根黄瓜植株根系的各项生理生化指标进行了测定。试验结果表明,根结线虫侵染后,嫁接苗根系活力、保护酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX)活性均高于自根苗,而电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量低于自根苗。不同砧木嫁接苗的抗线虫能力也不同,6种砧木嫁接苗的抗线虫能力依次为DTT-RS-39改良火凤凰崛京隆火凤凰优清台木黑籽南瓜。     

砧穗苗龄对嫁接番茄生长、产量的影响

为研究砧穗苗龄对嫁接番茄生长及产量的影响,以‘金棚砧木1号’为砧木,‘金棚8号’为接穗,砧木苗龄为4~6叶,接穗苗龄3~5叶,采用二因素完全随机设计,分析不同砧穗苗龄对嫁接番茄嫁接苗成活率、嫁接苗生长指标、叶片色素含量及产量和果实品质的影响,并采用综合满意度法对砧穗苗龄嫁接组合进行综合评价。结果表明,砧穗苗龄共同影响着嫁接番茄苗的愈合、成活、生长及产量和品质,交互作用显著。接穗和砧木苗龄相近嫁接成活率较高,‘穗4/砧4’组合具有较高嫁接成活率。砧木苗龄对嫁接番茄植株生长发育、叶片色素含量及果实产量的影响较大,接穗苗龄对嫁接番茄果实品质的作用显著。较大苗龄砧木嫁接番茄植株杆茎粗壮,根系发达,地上、地下、全株干物质量明显增加,产量增加显著。采用满意度法综合评价番茄嫁接苗嫁接成活率、嫁接植株生长发育、产量及果实品质,发现接穗苗龄3~4叶、砧木苗龄6叶的番茄嫁接植株生长健壮,产量及果实品质显著提高,可作为番茄嫁接较适苗龄进行推广。     

不同砧木对黄果柑果实有机酸含量和酸代谢相关酶活性及基因表达的影响

为了探究不同砧木对黄果柑果实有机酸含量、酸代谢相关酶活性及基因表达的影响,为黄果柑砧木的选择提供理论依据。以枳壳、红橘、香橙为砧木,黄果柑实生苗为对照进行研究。黄果柑果实以积累柠檬酸为主,香橙砧能够最有效地降低果实有机酸含量,成熟期比实生苗低24.35%;嫁接能够一定程度的降低CS活性,而对PEPC、MDH活性的影响较小;花后250~330 d,ACO和NADP-IDH活性均表现出香橙砧枳壳砧红橘砧CK的趋势;除实生苗外,黄果柑NADP-IDH表达水平与总酸含量间呈显著性负相关,而CS、MDH、ACO与总酸含量均未表现出显著相关性。香橙是黄果柑理想的砧木品种,砧木间果实有机酸差异是ACO和NADP-IDH活性共同作用的结果,且NADPIDH基因的表达可能是影响不同砧木黄果柑果实中有机酸含量的关键限制因子。