绿僵菌mad2敲除株构建及其生物学和诱导植物响应的功能分析

【目的】昆虫病原真菌绿僵菌兼具植物内生性。已知黏附素MAD2是绿僵菌两种黏附蛋白之一,在实现绿僵菌与植物的黏附、定殖中起重要作用,但其作用机理知之甚少。本研究通过构建金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）mad2敲除突变株（Δmad2）,探究MAD2蛋白对绿僵菌生物学功能的影响。【方法】从NCBI中获取mad2前后基因组DNA序列,设计扩增mad2前后同源臂特异性引物,以绿僵菌基因组DNA为模板,扩增得到前后同源臂基因S1、S2;设计特异性引物Hyg-F/R,以pKH-KO载体为模板,扩增得到带有启动子序列的潮霉素基因hyg;再通过overlap PCR构建mad2的同源敲除盒S1H、S2H;最后利用PEG介导的原生质体转化,获得稳定遗传的mad2敲除株。通过对比敲除株与野生株（WT）的生长特性、黏附作用、杀虫毒力以及诱导花生共生基因转录水平的变化,分析MAD2蛋白的生物学功能。【结果】原生质体转化获得了敲除mad2的同源重组转化子;敲除株与野生株对比分析表明,敲除株的孢子萌发率显著低于野生株,萌发中时间比野生株延长5.47 h;培养12 h和14 h时,敲除株的菌丝长度显著均小于野生株,分别为野生株的77.8%和76.3%;培养12 d的产孢量也比野生株减少33.3%。敲除株对洋葱内表皮的黏附力明显降低,但对蝗虫后翅的黏附性无显著影响。敲除mad2并不影响绿僵菌对家蚕的毒力。敲除株处理花生12 h后,与野生株处理相比,花生共生受体SYMRK、钙信号解码相关基因（CaM、CCaMK和DELLA）、脂质氮素转运相关基因（LTP1、NRT24、ABCC2）的转录水平出现显著下调;而与空白对照相比,mad2缺失后SYMRK转录水平仍有一定的上调,CaM、CCaMK和DELLA的转录水平产生显著抑制,对ABCC2、LTP1、NRT24的转录无明显影响。【结论】金龟子绿僵菌黏附素MAD2影响菌株的孢子萌发、早期菌丝生长、产孢及对植物的黏附力,但对昆虫的黏附和杀虫毒力无影响;在菌株与花生互作早期,MAD2触发了花生共生基因的转录。     

SO2引起巨峰葡萄采后落粒的共表达网络和转录调控分析

【目的】 二氧化硫（SO₂）处理可有效防治葡萄灰霉病和采后腐烂,但会导致浆果脱落,研究SO₂引起葡萄浆果脱落的分子机制,明确关键基因和转录调控机制。【方法】 使用SO₂处理‘巨峰’葡萄,分别在2、4和6 d进行采样并统计对照组（CK）和SO₂处理组的葡萄浆果脱落率。通过高通量测序技术对CK对照组和SO₂处理组‘巨峰’葡萄采后2、4和6 d的样品测序,以葡萄基因组作为参考基因组进行序列比对,利用TPM算法计算基因表达量,使用基因集富集分析（GSEA）、基因共表达网络（GCN）以及转录调控网络预测方法对转录组数据进行系统的分析,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术对其表达量进行验证。【结果】 SO₂处理能够显著诱导葡萄浆果脱落,2 d时,SO₂处理的葡萄浆果脱落率为9.88%,4 d时达到19.24%,且均显著高于对照组,6 d时脱落率达到38.25%,而对照组脱落率仅11.85%。通过GSEA分析,发现在CK组富集的GO生物过程主要与氧化应激反应、细胞壁代谢以及苯丙氨酸代谢通路相关,其中4 d时CK组富集到植物细胞壁组织、果胶代谢、细胞壁修饰、聚半乳糖醛酸等通路。在SO₂组富集的GO生物过程主要与能量代谢通路相关,其中2 d时在SO₂组富集到光合作用、四吡咯代谢、前体代谢物和能量的产生、葡萄糖代谢等通路。CK组富集的KEGG代谢通路主要有戊糖和葡萄糖醛酸的相互转换、半乳糖代谢、植物激素信号转导、柠檬酸循环（TCA循环）等,SO₂组有光合作用、柠檬酸循环（TCA循环）、糖酵解等。GCN将GSEA分析中的领头基因分为12个水平,水平4—9均富集到了能量代谢、糖代谢相关通路,其中水平4富集到激素反应、氧化应激反应。对GCN关键水平中的基因启动子序列进行转录调控预测分析,结果显示95个转录因子（TFs）与269个靶基因存在987对调控关系。WRKY14、WOX8、KUA1在SO₂处理下持续下调,MYB60、MYB73、ANL2、ERF2、DOF3.6、GATA25、WRKY57、KAN2、ATHB6在SO₂处理后持续上调。此外,MYB15、WRKY11、WRKY33、WRKY40、WRK75先上调后下调。ERF2、MYB60和WRKY40的转录调控网络发现调控的靶基因涉及细胞壁代谢、糖代谢等相关途径。qRT-PCR结果显示PME36和ERF2上调表达趋势相似,GAUT7、MYB60、UGE3上调表达趋势相似,此外,WRKY40在SO₂处理的2和4 d被诱导上调,PPME1、COMT1表达持续下调,SO₂处理4 d时LAC15被显著诱导上调。【结论】 SO₂诱导营养物质代谢、能量代谢、细胞壁代谢途径相关基因的表达,该过程受到多种转录因子调控,最终导致葡萄浆果脱落。     

褐飞虱丝氨酸蛋白酶抑制剂基因Nlserpin2的克隆及其功能分析

【目的】 克隆鉴定褐飞虱（Nilaparvata lugens）丝氨酸蛋白酶抑制剂基因Nlserpin2,探明其表达模式和生物学功能。【方法】 基于褐飞虱转录组数据,利用PCR技术克隆Nlserpin2全长cDNA序列;利用生物信息学手段分析其核酸和蛋白序列特征;通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术检测其在褐飞虱不同发育时期（卵、1—5龄若虫和雌雄成虫）和初羽化雌成虫不同组织（脂肪体、肠道和卵巢）中的表达,以及病原真菌金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）侵染褐飞虱5龄若虫不同时间后的诱导表达模式;利用RNAi技术探明Nlserpin2基因沉默对褐飞虱5龄若虫存活率及抵御金龟子绿僵菌侵染能力的影响。【结果】 Nlserpin2 cDNA序列（GenBank登录号：KC355239）全长1 209 bp,编码402个氨基酸,含有serpin蛋白超家族所具有的典型serpin结构域和RCL区,且N端包含一段由27个氨基酸残基组成的信号肽。系统进化树分析表明,Nlserpin2与半翅目其他昆虫的serpin聚为一支,其中与白背飞虱（Sogatella furcifera）serpin亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,Nlserpin2表达具有明显的时空特异性,其在褐飞虱成虫中的表达量显著高于其他龄期,且在雄成虫中表达量最高;卵和低龄若虫（1—3龄）中Nlserpin2的表达量显著低于高龄若虫（4—5龄）,其中3龄若虫期最低;Nlserpin2在褐飞虱雌成虫肠道、脂肪体和卵巢中均有表达,且肠道中表达量显著高于脂肪体和卵巢。金龟子绿僵菌诱导2 d和3 d后Nlserpin2的表达量显著上调,但随着诱导时间的增加,Nlserpin2表达量呈回稳趋势。RNAi分析结果显示,显微注射dsNlserpin2可显著抑制Nlserpin2的表达水平。干扰Nlserpin2后褐飞虱5龄若虫的存活率以及对金龟子绿僵菌侵染的抵御能力均显著降低。与对照组相比,Nlserpin2干扰的褐飞虱在金龟子绿僵菌侵染5 d和8 d后的校正存活率分别下降了28.4%和31.0%,且均达到显著水平。【结论】 Nlserpin2在褐飞虱防御病原真菌侵染过程中发挥重要作用,可作为应用RNAi技术防控褐飞虱的潜在靶标和褐飞虱高毒力病原真菌遗传改良的资源基因。     

外源茉莉酸对稻瘟病菌引起褐点型坏死斑的水稻防御响应的影响

[目的]解析外源茉莉酸(JA)对JA合成/响应、水杨酸(SA)合成/受体及防御相关基因表达的影响,为进一步揭示JA调控稻瘟病菌侵染引起褐点型坏死斑的水稻抗病作用机制提供基础数据.[方法]以接种稻瘟病菌菌株Y92-66b后形成褐点型坏死斑的地方中抗水稻月亮谷为研究材料,分别利用400μmol/L JA和200μmol/L JA抑制剂(IBU)外源处理接种稻瘟病菌后引起褐点型坏死斑(72 h)的水稻月亮谷,调查水稻稻瘟病症状,同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测JA合成/响应、SA合成/受体、防御和蔗糖/果糖合成酶基因的表达.[结果]外源JA有效减轻了水稻稻瘟病症状.同时,JA诱导水稻JA合成基因OsLOX1、OsOPR1、OsOPR7、OsJIMT、OsHPL3和OsAOS2在72 h时上调表达,至96和120 h时,只有OsAOS2、OsOPR7和OsLOX1上调表达,其余3个基因下调表达;外源JA未诱导OsLOX3表达;JA诱导水稻JA响应基因OsCOI1a、OsMYC2、OsJAZ1、OsJAZ9和OsbHLH35在72 h时上调表达,至120 h时,只有OsCOI1a和OsJAZ1上调表达,其余3个基因均下调表达;外源JA未诱导OsCOI1b和JiOsPR10表达.JA诱导SA受体基因OsNPR4在72 h时显著上调表达(P<0.05,下同),96 h时下调表达,至120 h时又上调表达但不显著(P>0.05).JA诱导SA合成相关基因OsPAD4在72 h时显著上调表达,OsEDS1在120 h时显著上调表达.外源JA诱导防御基因OsPR5在72 h时开始上调表达,至96 h时显著上调表达;外源JA未诱导OsPR4a表达.外源JA诱导参与细胞壁合成的蔗糖合成酶基因OsRSUS1和果糖合成酶基因OsFRK-2表达,IBU则加重了水稻稻瘟病症状,同时抑制大部分JA合成/响应、蔗糖/果糖合成酶和防御基因的表达.[结论]外源JA主要通过诱导稻瘟菌引起的褐点型坏死斑的水稻JA合成/响应基因、参与细胞壁合成的蔗糖/果糖合成酶及防御基因表达参与水稻防御响应.     

表皮蛋白基因TcCP14.6和TcLCPA3A参与介导赤拟谷盗对磷化氢的抗性形成

【目的】 表皮蛋白是昆虫表皮重要的结构物质,大量研究已经证实表皮蛋白基因参与介导昆虫抗药性形成。以赤拟谷盗（Tribolium castaneum）为研究对象,解析表皮蛋白基因TcCP14.6（cuticle protein CP14.6）和TcLCPA3A（larval cuticle protein A3A）在昆虫磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】 采用联合国粮农组织（FAO）推荐的磷化氢熏蒸方法对采自5个省份赤拟谷盗的磷化氢抗性水平进行测定。基于赤拟谷盗基因组数据获得TcCP14.6和TcLCPA3A的cDNA序列,利用在线生物信息学分析软件预测其编码的氨基酸序列、信号肽和保守结构域。分别提取赤拟谷盗不同组织（头、胸、腹的表皮、翅、足、肠道、马氏管和脂肪体）、不同磷化氢抗性水平以及磷化氢胁迫后试虫的总RNA。以TcRPS和TcRPL为内参基因,运用RT-qPCR技术分析TcCP14.6和TcLCPA3A在赤拟谷盗不同组织、不同磷化氢抗性水平和药剂胁迫下的表达模式。最后,通过RNA干扰技术结合生物测定方法分析TcCP14.6和TcLCPA3A与赤拟谷盗磷化氢抗性的关系。【结果】 生物测定结果表明,江苏（JS,RR=1.7）和云南（YN,RR=3.0）种群对磷化氢保持敏感,湖南种群（HN,RR=20.2）表现为中等抗性,四川（SC,RR=395.4）和广东（GD, RR=862.7）种群表现为极高抗。序列分析结果表明TcCP14.6和TcLCPA3A蛋白均包含信号肽和保守的几丁质结合域。RT-qPCR结果显示,TcCP14.6和TcLCPA3A均在赤拟谷盗表皮组织中高表达,而在内部器官（脂肪体、肠道、马氏管）中的表达量相对较低。此外,TcCP14.6表达量随磷化氢抗性水平的增加呈上调趋势,而TcLCPA3A表达量则呈下降趋势;赤拟谷盗经磷化氢熏蒸处理6 h,TcCP14.6和TcLCPA3A的表达量分别呈现上调和下调趋势。注射dsRNA分别干扰抗性（GD）和敏感（YN）种群两个基因的表达后再用LC₃₀的磷化氢浓度处理试虫。与对照相比,TcCP14.6基因沉默后赤拟谷盗的死亡率显著升高,而TcLCPA3A基因沉默后试虫死亡率显著下降。【结论】 表皮蛋白基因TcCP14.6和TcLCPA3A参与介导赤拟谷盗对磷化氢的抗性。     

红橘响应褐斑病菌侵染的转录组学分析

【目的】 明确红橘（Citrus reticulata Blanco, cv. Hongjv）接种褐斑病致病菌——链格孢菌橘致病型（Alternaria alternata tangerine pathotype）后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,确定红橘响应该致病型侵染的关键基因。【方法】 采用链格孢菌橘致病型接种红橘离体叶片,28 h后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,以甜橙基因组为参考,以|log₂ fold change|≥1,q-value≤0.01为阈值选取感病和健康红橘叶片转录组的差异表达基因,应用GO数据库对差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）进行功能分类,KEGG分析代谢途径,MapMan软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。【结果】 红橘接种链格孢菌橘致病型28 h后产生大量与胁迫相关的差异表达基因,获得上调差异基因5 173个,下调差异基因6 555个。GO功能分类显示差异基因主要与蛋白结合、膜、氧化还原过程等相关。通过KEGG富集和MapMan软件分析发现,红橘在受链格孢菌橘致病型胁迫的过程中基础代谢被严重破坏。乙烯、水杨酸和生长素等寄主防御相关的植物激素信号转导途径多个基因表达出现差异,其中乙烯起主导作用,乙烯受体ETR 3个成员被不同程度激活,下游激酶和乙烯响应因子均上调,生长素大部分关键信号基因、绝大部分生长素响应因子ARF和水杨酸合成途径的基因均下调表达。同时,黄酮醇、花青素、萜类化合物和生物碱合成相关基因受该菌诱导显著变化,萜类合成中大部分基因下调,而黄酮类合成相关上调基因数量和表达趋势均强于表达下调基因,有抗虫和抑菌作用的硫代葡萄糖苷基因呈上调趋势。进一步研究发现,大量参与抗逆过程的转录因子如WRKY、bZIP、ERF、MYB、NAC被诱导激活,其中大部分WRKY和bZIP转录因子受该菌正向调控,超过50%的ERF家族基因表达上调;在转录因子调控下,PTI及ETI响应基因如受体激酶、R蛋白、NBS抗病蛋白等大量表达,多个PR家族抗菌蛋白基因上调表达,22个抗氧化保护酶系统POD成员基因受到活性氧信号激发大量表达。以上结果表明链格孢菌橘致病型侵染对寄主内部生理状态产生显著影响。选取了19个与植物抗病相关基因进行qRT-PCR分析,其基因表达趋势与测序数据一致。【结论】 获得了红橘响应链格孢菌橘致病型侵染的差异表达基因及显著上调表达基因,其主要富集于代谢过程、应激反应及转录调控等条目中,这些基因的相互协同调控是红橘对该致病型产生防御反应的重要机制。     

金龟子绿僵菌黏着蛋白MAD1原核表达及其抗体的制备

Mad1基因存在于金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae),在侵染昆虫表皮时起到了吸附性作用。为获得高纯度MAD1蛋白,制备多克隆抗体,以便深入了解其功能,本研究从金龟子绿僵菌中克隆出Mad1基因并连接到原核表达载体对其进行表达形式分析,经IPTG诱导及金属螯合层析纯化免疫家兔制备抗体,最后利用Western印记检测抗体特异性。经Western印记检测表明抗体特异性极高,诱导表达及纯化制备出高纯度MAD1蛋白产物,并获得效价为1∶12 800的多克隆抗体,为Mad1基因功能验证及分子检测提供良好的实验材料。     

中国野生毛葡萄芪合酶基因表达及对葡萄抗白粉病的影响

【目的】克隆中国野生毛葡萄（Vitis quinquangularis）‘丹凤-2’芪合酶（stilbene synthase）基因（STS）并研究其功能,为提高欧洲葡萄（V. vinifera）的白粉病抗性及品质提供依据。【方法】利用同源克隆法获得中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合酶基因VqSTS9和VqSTS21,构建植物过表达载体;用无核白单芽茎段诱导出分生愈伤组织,作为农杆菌介导法遗传转化的受体材料,获得抗性植株,经过不同水平检测,确定转基因植株;对野生型和转基因植株叶片人工接种葡萄白粉病菌（Uncinula necator）,通过显微技术观察叶片受白粉病菌侵染后的情况,比较两者对白粉病的抗性;利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析野生型和转基因植株在自然条件和接种白粉病菌后STS及其相关基因的表达,用高效液相色谱法（HPLC）检测转基因植株中芪类物质的种类与含量。【结果】同源序列克隆得到VqSTS9（JQ868689）与VqSTS21（JQ868677）的cDNA序列,长度为1 179 bp。经PCR和Western blot检测,鉴定出过表达VqSTS9无核白植株4株和过表达VqSTS21无核白植株3株。显微观察发现,与野生型植株相比,转VqSTS9 和VqSTS21植株叶片上的菌丝生长较慢,表现出对白粉病的抗性。qRT-PCR结果表明,自然生长条件下,与野生型植株相比,转VqSTS9和VqSTS21植株STS的表达量提高,STS上游苯丙氨酸裂解酶基因（PAL）、下游白藜芦醇糖基转移酶基因（RSGT）、转录因子基因（MYB14、MYB15）的表达量均不同程度上升,而查尔酮合成酶基因（CHS）表达量降低;人工接种白粉病菌后,与野生型植株相比,转基因植株STS表达量显著上调。高效液相色谱分析表明,自然条件下,芪类物质主要以反式云杉新苷形式存在,转基因植株芪类物质的含量高于野生型植株;在接种白粉病菌诱导表达后,除了反式云杉新苷,还产生了反式白藜芦醇和葡萄素,即转基因植株体内芪类物质的种类和含量均有所增加。【结论】将VqSTS9、VqSTS21转入无核白后,转基因植株STS的表达量增高,芪类物质的含量与种类增加,并抑制白粉病菌的生长。因此,中国野生毛葡萄‘丹凤-2’携带的VqSTS9和VqSTS21能够增强欧洲葡萄对白粉病的抗性,‘丹凤-2’可用作葡萄抗病性育种的种质资源。     

白僵菌和绿僵菌对棉铃虫的室内防控效果评价

【目的】研究白僵菌和绿僵菌在不同侵染方式下对棉铃虫幼虫致死效应的差异。【方法】室内配置不同浓度白僵菌和绿僵菌孢悬液,采用浸渍法和饲喂法对棉铃虫三龄幼虫进行处理,统计死亡率及体重。【结果】白僵菌和绿僵菌孢子悬浮液经体壁侵染对棉铃虫最大校正死亡率分别为63%和73%,经消化道侵染对棉铃虫最大校正死亡率为38%和65%,与对照相比,体重有不同程度的下降。【结论】室内条件下白僵菌和绿僵菌两者的分生孢子悬浮液均是,浓度越高对棉铃虫的致死效率和体重控制效果越好,且4×10⁷ 孢子 /mL浓度的绿僵菌和1.5×10⁸ 孢子/mL的白僵菌是防治棉铃虫幼虫的经济有效浓度。     

陆地棉GhWRKY33的克隆及抗旱功能分析

【目的】 通过克隆陆地棉GhWRKY33并研究其抗旱功能,为棉花抗旱机制解析及分子育种奠定基础。【方法】 利用同源克隆的方法从陆地棉中棉所10号中克隆GhWRKY33的开放读码框（open reading frame,ORF）,并进行生物信息学分析,分析该基因的二级结构、亲疏水性,预测磷酸化位点和启动子区域的顺式作用元件,在NCBI中通过BLASTP检索同源性高的蛋白序列进行序列比对并构建系统发育树;构建35S::GhWRKY33-GFP融合表达载体,通过农杆菌介导注射烟草叶片,观察荧光信号;利用qRT-PCR检测基因的组织表达特异性,以及干旱、ABA、JA、ET处理下的基因表达模式;构建GhWRKY33过表达载体并转化拟南芥,利用20% PEG6000对野生型和T₃代转基因拟南芥进行干旱处理,观察处理后野生型和转基因拟南芥的表型,并测定脯氨酸和丙二醛含量等生理生化指标,分析目的基因与干旱响应基因AtP5CS、AtRD29A、AtCOR15A的表达水平。【结果】 从陆地棉品种中棉所10号克隆获得GhWRKY33的ORF全长为1 533 bp,编码一个含510个氨基酸残基的蛋白,含有2个WRKY保守结构域和2个C₂H₂型锌指结构,属于第Ⅰ类WRKY转录因子家族;二级结构预测其编码的蛋白主要由无规则卷曲构成,含有26个苏氨酸磷酸化位点,推测可能与磷酸化有密切的关系,亲疏水性预测表明该蛋白属于亲水性蛋白;系统发育树分析显示该蛋白与GrWRKY33同源性最高。亚细胞定位将GhWRKY33定位于细胞核。qRT-PCR显示该基因具有明显的组织表达特异性,在棉花顶芽的表达量最高;干旱、ABA、JA、ET处理后,基因的表达量明显上升。干旱胁迫后,与野生型相比,转基因拟南芥的抗旱性水平明显提高,植株萎蔫程度较轻,其脯氨酸含量显著升高,丙二醛含量显著降低,且目的基因与干旱响应基因AtP5CS、AtRD29A、AtCOR15A的表达水平均明显提高,表明PEG诱导了该基因的表达,进而调控了干旱响应基因表达上调,使转基因拟南芥表现出对干旱胁迫的抗性。【结论】 GhWRKY33响应干旱胁迫,过表达后能明显提高转基因拟南芥的抗旱性。     

香水柠檬RHF2A的克隆与互作蛋白的筛选

【目的】以香水柠檬（Citrus limon (L.) Burm. F.）为研究对象,分析两个RHF2A的时空表达规律,利用酵母双杂交技术和双分子荧光互补试验（BiFC）筛选、验证其互作蛋白,为深入研究RHF2A在香水柠檬自交不亲和过程中的分子作用机制奠定基础。【方法】从前期转录组和泛素修饰组（未公开）筛选获得2个E3泛素连接酶RHF2A（RING-H2 Zinc Finger2A）基因RHF2A-1、RHF2A-2,并克隆其全长序列,通过生物信息学分析2个RHF2A的序列和蛋白质结构,预测其启动子顺式作用元件,构建35S-RHF2A-GFP融合蛋白表达载体用于亚细胞定位分析,采用实时荧光定量PCR分析两个RHF2A的时空表达模式,构建酵母双杂诱饵载体从香水柠檬酵母文库筛选互作蛋白。构建BiFC载体,在洋葱活体细胞内对目标蛋白进行互作验证。【结果】从香水柠檬克隆获得RHF2A-1、RHF2A-2,ORF全长分别为1 161和1 134 bp;NCBI结构域预测发现其具有Ring/U-box结构域。启动子分析发现其具有花粉特异性表达相关元件POLLEN1LELAT52、GTGANTG10。组织表达分析发现RHF2A-1在花粉特异性表达,RHF2A-2在叶中特异性表达;时空表达分析结果显示,RHF2A-1在自交柱头表达量从第1天开始升高,第3天达到峰值,是杂交柱头表达量的5倍以上。亚细胞定位显示RHF2A-1和RHF2A-2定位在细胞核。经过Uniprot网站预测其互作蛋白显示RHF2A能与KRP6、AT3G57370、UBA1、FBL17、SK11蛋白相互作用,推测其参与自交不亲和泛素化反应途径、配子体发育调控、花粉的生长发育等生物学过程。通过酵母双杂交技术筛选出72个克隆,对其测序并进行Blast比对后排除重复克隆,最终得到ABCF3等20个候选互作蛋白。经过一对一互作验证、双分子荧光互补实验确定RHF2A-1与ABCF3-2存在互作关系。【结论】RHF2A-1的时空表达规律与自交不亲和过程中花粉在雌蕊上的萌发规律相吻合;筛选得到柠檬授粉过程中直接影响花粉生长发育的互作候选蛋白,初步证明RHF2A-1在自交不亲和过程中具有重要作用。     

陆地棉盐胁迫应答基因GhPEAMT1的克隆及功能分析

【目的】磷酸乙醇胺N-甲基转移酶（phosphoethanolamine N-methyltransferse,PEAMT）是植物磷酸胆碱合成的关键酶,而磷酸胆碱是可以增强植物抗性的甘氨酸甜菜碱合成底物胆碱的前体。通过对陆地棉磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因（GhPEAMT1）的克隆、表达模式分析,以及功能验证,探究GhPEAMT1在陆地棉响应盐胁迫中的生物学功能,为棉花耐盐品种的选育提供基因资源。【方法】根据转录组测序数据分析,最终确定GhPEAMT1为耐盐候选基因;通过聚合酶链式反应（PCR）扩增目的基因;通过生物信息学分析基因结构特征、预测蛋白质相对分子质量以及进化关系;利用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析耐盐棉花品种早熟长绒7号和感盐棉花品种南丹巴地大花在NaCl胁迫后不同时间点不同组织的表达特征;构建亚细胞定位载体,进行烟草的瞬时转化,确定蛋白质在细胞中的位置;构建基因超表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,分析转基因拟南芥种子在盐胁迫下的萌发率和转基因拟南芥主根长度;利用病毒诱导基因沉默技术（virus induced gene silencing,VIGS）对早熟长绒7号棉花品种进行目的基因沉默,提取棉花叶片的RNA进行实时荧光定量用以检测基因沉默效率,随后用40 g·L^-1的NaCl溶液的处理对照棉花植株（CK）、注射TRV2:00的棉花植株、GhPEAMT1A和GhPEAMT1D沉默成功的棉花植株,测定棉花叶片过氧化氢酶（catalase,CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GPX）的活性。【结果】克隆获得GhPEAMT1的2个同源基因GhPEAMT1A和GhPEAMT1D,2个基因的CDS全长分别为1 488和1 485 bp;构建进化树发现,GhPEAMT1与海岛棉同源基因的亲缘关系最近,而与其他物种相比,与可可同源性最高;盐胁迫条件下,GhPEAMT1A和GhPEAMT1D在耐盐品种早熟长绒7号叶片和根中的表达量显著高于感盐品种南丹巴地大花。亚细胞定位显示该基因位于细胞质中;超表达转基因拟南芥后,在100和150 mmol·L^-1 NaCl的MS培养基上,转基因拟南芥的种子萌发率显著高于野生型拟南芥。在50和100 mmol·L^-1 NaCl的MS培养基上,转基因拟南芥的主根长极显著高于野生型拟南芥的主根长;用40 g·L^-1的NaCl溶液处理24 h后,GhPEAMT1A和GhPEAMT1D沉默成功的棉花植株叶片比CK和注射TRV2:00的棉花植株的棉花叶片萎蔫严重,盐胁迫后,与注射空载棉花植株相比,注射TRV2::GhPEAMT1A棉花植株过氧化氢酶（CAT）活性降低、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性降低。【结论】GhPEAMT1可以增强拟南芥对盐胁迫的耐性,GhPEAMT1能够响应盐胁迫并起正向调控作用。     

利用基因芯片分析比较Giza75和SG747纤维发育差异表达基因

【目的】 利用适应性广、产量高的陆地棉和纤维品质优异的海岛棉进行高通量基因芯片比较分析,筛选和鉴定棉纤维发育相关的关键基因。【方法】 以SG747(Gossypium hirsutum L.)和Giza75(Gossypium barbadense L.)为材料,利用Affymetrix公司的棉花寡聚核苷酸基因芯片对其开花后10 d(10 days after anthesis, 10 DPA)的棉纤维进行表达谱分析。【结果】 材料Giza75和SG747共筛选到3 905个差异表达基因,其中功能预测基因占比17.80%,翻译、核糖体结构相关基因占比16.82%,翻译后修饰占比14.32%。Gra.2198.1.A1_at正向调控棉纤维发育过程,Gra.85.1.S1_at、Ghi.249.1.A1_at和Ghi.8448.1.S1_x_at负向调控棉纤维发育过程,可能参与了棉纤维发育过程。【结论】 利用陆地棉和海岛棉基因芯片并结合qRT-PCR筛选和鉴定到4个纤维发育相关的关键候选基因。     

海岛棉GbPR10基因的克隆及其抗枯萎病表达分析

【目的】为棉花抗枯萎病分子育种的基因来源提供依据。【方法】根据前期转录组测序和抗病表达数据,从棉花EST数据库中筛选出抗枯萎病有关的基因(登录号为CD486053)序列,在NCBI搜索与该基因同源性为94%的海岛棉抗病相关PR10基因(登录号为AY588276)并设计引物,从枯萎病接菌的抗病海岛棉材料“06-146”克隆一个海岛棉同源基因,命名为GbPR10基因。进行生物信息学和在枯萎病菌、乙烯、水杨酸处理下基因表达量分析。【结果】GbPR10基因有480 bp的ORF序列,编码159个氨基酸。该蛋白序列中具有PR10蛋白特有的Bet-v1结构域和改变的甘氨酸环P-Loop(GXGGXG)。蛋白质序列同源比对表明该蛋白与其他生物PR10蛋白有较高的一致性。亚细胞定位预测表明GbPR10分布于细胞质。qRT-PCR表达分析表明,GbPR10基因在不同抗病海岛棉品种的不同组织上表达量不均匀而较高于感病海岛棉品种;在乙烯和水杨酸处理的1对抗/感海岛棉根系中,抗病品种出现先上调后下调趋势,感病材料后期诱导表达,抗病品种的表达量几乎高于感病品种。【结论】GbPR10基因在海岛棉抗枯萎病信号途径中起重要作用。     

新疆红肉苹果果实性状及MYB10启动子基因型鉴定分析

【目的】 分析新疆红肉苹果(Malus sieversii f. Neidzwetzkyana (Dieck) Langenf.)的果实特性及MYB10基因的启动子类型,为研究新疆的红肉基因类型及红肉苹果资源的利用研究奠定基础。【方法】 测定果实单果重、纵径、横径等性状指标并观察果肉颜色,设计引物,利用PCR克隆的方法,进行启动子类型检测。【结果】 果肉颜色多为淡红色,丝状或片状分布,HX-1为血红色果肉全红,单果重变异系数较大,最大单果重为124.57 g,果形指数最大值1.01,最小值0.82;可溶性固形物最大值17.36,最小值10.66;果梗粗最大值2.50 mm,最小值1.02 mm;果梗长度最大值34.36 mm,最小值13.48 mm;MYB10启动子类型全部为R₆R₁型。【结论】 29份资源的果实性状的遗传多样性较为丰富,果肉的呈色各有特点,但MYB10启动子类型全部一致为R6R₁型。     

黑龙江省和海南省稻瘟病菌中AVR-Pita家族的分布及变异分析

【目的】通过检测黑龙江省和海南省不同稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)菌株群体中AVR-Pita家族的分布情况和变异特征，了解其变异类型的致病表型，为区域内抗病种质的筛选与选育提供参考。【方法】通过参考NCBI中公布的AVR-Pita家族序列分别对启动子区和CDS区设计特异性引物共6对，对2020年采自黑龙江省和海南省不同地区的397个稻瘟病菌单孢菌株提取DNA，进行PCR扩增。通过电泳检测结果，分别选取囊括不同地区的代表菌株对扩增片段进行测序。测序结果与NCBI中相应的碱基与氨基酸序列进行比较分析，并利用水稻抗性单基因系，对不同变异类型的稻瘟病菌菌株进行无毒功能验证。【结果】在PCR电泳检测结果中，黑龙江省稻瘟病菌菌株携带所有待测基因，分布广泛且检出频率较高；而海南省稻瘟病菌菌株中仅携带AVR-Pita1和AVR-Pita2，并以低频率集中存在。无毒基因组成分析结果显示，黑龙江稻区的稻瘟病菌菌株复杂多样，携带的基因型种类较海南菌株丰富。PCR产物测序检测结果显示，AVR-Pita家族以点突变、插入和缺失为主要变异类型划分为19种,且不同稻瘟病菌群体来源的菌株，其变异类型...