菠萝SVP基因对乙烯利刺激的响应

SVP（short vegetative phase）是一类开花抑制基因,通过调节开花相关基因的表达,影响植物从营养生长阶段向生殖生长阶段的转变进程。根据公布的菠萝基因组信息,从‘台农4号’菠萝中克隆到2个AcSVP基因AcSVP1和AcSVP2。结果表明：AcSVP1和AcSVP2分别编码225和230个氨基酸,均含有MADS-box、K-box保守结构域,二者所编码蛋白均属MADS-box基因家族成员。定量PCR分析结果显示,2个AcSVP基因在菠萝茎尖、茎基和叶中均有不同程度的表达,乙烯利处理后主要表现为下调。乙烯利处理8 h内,AcSVP1在茎尖、叶中的表达显著下调,但在茎基组织中呈现先下调后上升的趋势;乙烯利处理后8 h,茎基组织中AcSVP1的相对表达量略高于对照。与AcSVP1不同,乙烯利处理8 h内AcSVP2在茎尖、茎基、叶3种组织中均明显下调;乙烯利处理后8 h,AcSVP2在茎尖、茎基、叶组织中的相对表达量只有对照的8%、44%和33%。SVP是目前已知的最重要的一类开花抑制基因,AcSVP在响应乙烯利的过程中表达显著下调,表明其在乙烯利诱导菠萝成花过程中可能发挥重要作用。     

橡胶树sHSP基因家族的表达谱分析

小热激蛋白（small heat shock protein, sHSP）是一类胁迫诱导蛋白,不仅参与植物发育还响应生物与非生物胁迫。本研究通过分析转录组数据获得橡胶树12个sHSP基因家族成员。生物信息学分析和表达谱分析结果表明：蛋白保守结构预测显示12个sHSP均具有α-晶体蛋白保守结构域;二级结构预测结果显示,12个sHSP均由α-螺旋、β-转角、延伸链和大量的随机卷曲组成。通过RT-PCR技术分析,结果发现这12个sHSP家族基因在橡胶树不同组织和叶片不同发育时期中表达有明显差异,HbsHSP15.8、HbsHSP16.2、HbsHSP17.3、HbsHSP17.4、HbsHSP17.5b、HbsHSP18.2、HbsHSP18.3、HbsHSP22.5、HbsHSP22.6和HbsHSP23.9在胶乳中高表达,HbsHSP17.4在树皮中高表达,HbsHSP17.5a在树茎中高表达,HbsHSP25.8则在树叶中表达量最高。乙烯利处理后,12个sHSP家族基因的表达总体呈下降趋势。在不同死皮等级橡胶树中12个sHSP家族基因的表达也具有明显差异,与健康树相比,HbsHSP15.8、HbsHSP17.4、HbsHSP17.5a、HbsHSP17.5b、HbsHSP18.2、HbsHSP18.3、HbsHSP22.6、HbsHSP23.9和HbsHSP25.8在死皮树中的表达量呈下降趋势;HbsHSP16.2、HbsHSP17.3和HbsHSP22.5的表达量呈上升趋势。因此推测橡胶树sHSP家族基因可能参与橡胶树生物与非生物逆境胁迫响应,以及可能在乙烯作用途径中发挥作用。     

柱花草磷饥饿响应基因SgPHR1和SgPHR2的克隆与表达分析

低磷胁迫是限制作物生长和产量的重要因素之一。磷饥饿响应因子PHR（phosphate starvation response）是植物磷信号调控网络中的关键因子,具有调控植物磷平衡的生物学功能。本研究在柱花草（Stylosanthes guianensis）中克隆到转录因子SgPHR1和SgPHR2基因。SgPHR1和SgPHR2基因cDNA全长分别为1413 bp和849 bp,编码470和282个氨基酸残基,蛋白分子量分别为51.4 kD和30.9 kD。SgPHR1和SgPHR2均为SANT家族成员,包含MYB蛋白结构域和CC蛋白结构域,并具有多个潜在的磷酸化位点。亚细胞定位预测表明,SgPHR1和SgPHR2均定位于细胞核中。实时定量PCR结果表明,SgPHR1基因在柱花草根和叶中的表达量高于茎中的表达量,而SgPHR2基因在叶中表达量显著高于根和茎。缺磷（-P）和缺氮（-N）处理均显著增强了SgPHR1和SgPHR2在柱花草根中的表达。不同缺磷时间处理结果进一步表明了SgPHR1和SgPHR2在转录水平上响应低磷胁迫,暗示SgPHR1和SgPHR2可能参与了柱花草对低磷胁迫的应答。本研究结果为解析柱花草响应低磷胁迫的分子机制提供了候选基因。     

橡胶树F3’H基因克隆及其功能分析

从橡胶树叶片转录组数据库中调取花青素合成途径中的关键酶类黄酮3’-羟化酶（F3’H）基因序列信息,通过RT-PCR扩增得到2个橡胶树F3’H基因,分别命名为HbF3’H1和HbF3’H2。通过荧光定量PCR分析发现,只有HbF3’H1基因在不同发育时期的橡胶树叶片和嫩茎中的表达水平与花青素的合成积累趋势完全一致。HbF3’H1所编码的蛋白属于P450超家族,具有保守的F3’H结构域,而且HbF3’H1基因的启动子中包含多种环境效应元件,说明HbF3’H1基因的表达受环境因子调控。通过农杆菌转化烟草发现,过表达HbF3’H1基因的烟草花瓣大量累积花青素,其颜色较非转基因烟草显著加深,同时,荧光定量PCR发现HbF3’H1表达水平与转基因烟草花瓣颜色呈正相关,说明HbF3’H1基因表达促进花青素的累积。本研究为阐明橡胶树花青素代谢途径奠定基础。     

巴西橡胶树MADS-box基因家族6个成员的染色体物理定位

MADS-box基因家族广泛分布于真核生物中,巴西橡胶树的MADS-box基因家族主要参与花形态建成,对生殖生长起到重要的调节作用。目前,MADS-box基因家族的26个相关基因已被克隆分析,但它们在染色体上的具体位置还未确定。本研究以巴西橡胶树‘热研7-33-97’品种为材料,将MADS-box基因家族的6个成员（HbAGL8、HbAG15、HbAGL30、HbTT16、HbAP1和HbSVP1）定位在细胞核染色体上,通过双探针荧光原位杂交技术（FISH）对巴西橡胶树MADS-box基因家族的这6个成员在细胞核染色体上进行物理定位分析。结果表明：MADS-box基因家族的6个基因分别位于不同的染色体上,其中HbAGL15、HbAG8、HbAG30和HbSVP1基因定位在第4、5、7和8号染色体长臂上,其信号位点到着丝粒的平均百分距离是11.85、39.71、48.94和6.70;HbTT16和HbAP1基因定位在第1和13号染色体短臂上,其信号位点到着丝粒的平均百分距离是22.19和18.01。本研究结果揭示了巴西橡胶树MADS-box基因家族的6个成员在细胞核染色体上的实际位置,展现家族基因之间的分布特点和连锁遗传关系,不仅丰富了橡胶树分子细胞遗传学信息,也为橡胶树的分子辅助育种和比较基因组学研究提供了分子细胞遗传学的科学理论依据。     

橡胶树树皮中ACC氧化酶基因（HbACO7）的表达特性及功能探究

天然橡胶是重要的工业原材料,主要来自橡胶树树皮中的乳管。乙烯能促进橡胶树乳管产胶和排胶,在树皮上施用乙烯利（一种乙烯释放剂）或乙烯可显著提高胶乳产量。基于本课题组前期获得的橡胶树基因组和转录组数据,克隆橡胶树中乙烯合成通路关键酶——1-氨基环丙烷基-1-羧酸（ACC）氧化酶基因家族（HbACOs）的全部8个家族基因,研究其组织表达模式。结果表明：在分析的7种组织中,尽管HbACO基因存在不同程度的冗余表达,但每种基因的组织表达模式具有明显的特异性,其中HbACO7是树皮中表达量最高的家族基因。HbACO7基因的表达在割胶季节的不同月份发生明显变化,其中在8月的表达量最高。成功构建了HbACO7基因的原核表达载体,实现其在大肠杆菌BL21中的诱导表达。纯化后的HbACO7重组蛋白具有明显的ACO酶催化活性,成功地催化了乙烯的体外合成。该结果将为后续橡胶树树皮中的乙烯生物合成调控机制研究提供参考。     

巴西橡胶树HbRPW8基因克隆与表达分析

RPW8（resistance to powdery mildew locus 8）是对植物多种病害,尤其白粉病具有抗性的广谱抗病基因位点,通过对橡胶树RPW8基因进行克隆及表达分析,为橡胶树抗白粉病机制解析和分子育种等方面打下基础。以橡胶树‘热研73397’为材料,采用RT-PCR克隆HbRPW8基因编码区（CDS）序列;对其进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR方法,测定7种激素和白粉菌侵染不同时间、不同病害等级处理后RPW8基因表达量。该基因cDNA全长570 bp,编码189个氨基酸,该蛋白的分子量为21.73 kDa,等电点为9.23,脂肪系数为86.30,总平均亲水性指数为-0.404,为亲水性蛋白,共有8个磷酸化位点,无跨膜域和信号肽,定位于细胞核,具有RPW8的保守结构域,α-螺旋和无规则卷曲是HbRPW8蛋白二级结构的主要元件,分别占氨基酸序列的70.90%和22.22%。亲缘关系显示,HbRPW8基因与木薯RPW8基因相似性最高。过氧化氢（H₂O₂）、水杨酸（SA）、乙烯利（ETH）、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）能迅速诱导HbRPW8转录本的表达,并在处理后0.5 h达到最高水平,分别约为对照的14倍、6倍、75倍、2.5倍和4倍;茉莉酸甲酯（MeJA）处理后6 h达到最高水平,是对照的10倍左右;生长素处理后HbRPW8转录本显著下调;随着白粉菌侵染时间和病害等级的增加,HbRPW8的表达量均呈现先上升后下降的趋势。研究结果初步表明,HbRPW8可能参与橡胶树的抗病反应机制,为橡胶树抗病育种的研究提供参考。     

香蕉TGA转录因子家族的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. Cubense, Foc）引起的香蕉枯萎病是我国香蕉的主要病害之一,严重影响香蕉的产量和品质。TGA防御反应基因在香蕉应对尖孢镰刀菌胁迫的应答转录调控过程中至关重要。本研究以拟南芥TGA转录因子家族成员蛋白为查询序列,在香蕉基因组数据库中Blast筛选出TGA转录因子家族成员,并对该家族成员进行生物信息学分析。共鉴定得到9个香蕉TGA家族成员,分别命名为MaTGA1~MaTGA9;香蕉TGA家族蛋白富含酸性氨基酸,大部分蛋白以α螺旋为主;亚细胞定位主要在细胞核内。进化树分析表明,香蕉MaTGA转录因子家族的9个成员可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两类,基因结构及功能结构域的分布情况也呈现出高度一致。进一步通过RT-qPCR分析发现,MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉枯萎病菌侵染后的‘威廉斯’（易感病）及‘南天黄’（抗病）中均显著下调表达,MaTGA1、MaTGA6、MaTGA7和MaTGA9均呈现先下降后上升的趋势;然而MaTGA4和MaTGA5仅在‘威廉斯’中上调表达,以上结果表明MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉抗枯萎病中发挥重要的生物学功能。本研究结果为香蕉TGA转录因子功能挖掘奠定理论基础。     

水稻OsWRKY7基因的表达研究

WRKY蛋白是植物中一类重要的转录因子,不仅参与植物生长发育的调控,还参与植物对各种生物和非生物胁迫的响应。本研究从水稻日本晴中分离OsWRKY7基因的编码序列(CDS),并克隆其启动子序列进行表达研究。首先通过实时定量PCR的方法检测不同组织中OsWRKY7基因的相对表达量,结果表明,OsWRKY7在叶片中的表达水平较高,且开花期的剑叶中表达量高于7 d苗龄的幼叶。进一步将OsWRKY7启动子与GUS报告基因融合,构建了植物表达载体pOsWRKY7-GUS,并将此载体转化日本晴。转基因植株不同组织染色分析结果显示,该启动子在植株的主根尖、叶片、颖壳中有GUS活性,其中叶片上可见全叶范围分布的大量蓝色斑点,这些染色结果与实时定量PCR的结果一致。进一步的接菌和激素处理还显示,OsWRKY7启动子在根和叶中的表达均受水稻白叶枯病菌[Xanthomonas oryzae pv. Oryzae(Xoo)]P10生理小种侵染的诱导,同时还受外源施加的细胞分裂素和生长素诱导,而水杨酸则会抑制其在根和叶中的表达。此外,我们还将OsWRKY7基因的CDS序列分别与绿色荧光蛋白和酵母GAL4的DNA结合域融合,对该基因进行水稻茎原生质体亚细胞定位分析和酵母自激活检验,结果显示该基因定位于细胞核中并具有转录自激活活性。上述结果表明OsWRKY7具有明显的转录激活因子特征,其很可能参与了水稻对白叶枯菌的防御反应以及对多种激素信号的转导过程。     

橡胶树COP9家族基因的克隆及表达分析

COP9信号小体（CSN）是进化上保守的蛋白复合体,在茉莉酸信号途径中起着重要的作用。橡胶树的乳管是一种特化的细胞器,是天然橡胶合成和储存的场所。现有的证据表明橡胶的生物合成可能受到茉莉酸信号途径的调控,但是对于茉莉酸信号途径调控天然橡胶的生物合成还了解的不够。本研究采用RACE技术结合RT-PCR从胶乳中克隆了8个CSN基因的全长cDNA序列,根据与拟南芥的相似性,分别命名为HbCSN1~HbCSN8。荧光定量PCR结果显示,8个CSN基因均能在树皮、不同发育时期的叶片、胶乳、雄花和雌花中表达,其中HbCSN5在胶乳中的表达量最高,其他成员在叶片中的表达量最高。而且,部分HbCSNs基因在胶乳中的表达受到割胶和茉莉酸甲酯处理的上调表达。因此,推测这些上调表达的成员可能参与胶乳的茉莉酸信号途径。     

巴西橡胶树YABBY基因家族鉴定及表达分析

YABBY基因家族是一类植物特有的转录因子,在植物叶片和花器官的发育以及非生物胁迫应答中起重要的调控作用。本研究从橡胶树基因组中鉴定得到11个HbYABBY家族成员,并从基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、系统进化及基因表达等方面进行分析。结果显示11个橡胶树HbYABBY基因分布在9条染色体上,编码蛋白的长度在132~241个氨基酸,分子量在14.75~26.41 kDa,启动子区域含有丰富的光响应元件。该基因家族具有显著的组织表达特异性,叶片和花中高表达,而在胶乳和根中基本不表达。叶片的发育过程中,除HbCRC1上调表达,另外9个HbYABBY基因均显著持续下调表达,表明HbYABBY深度参与橡胶树叶片发育调控。转录组测序和荧光定量检测均发现所有HbYABBY成员受高温诱导持续下调表达,但不受低温胁迫诱导,暗示了HbYABBY在橡胶树的高温胁迫中发挥调控作用。本研究以热带经济林木巴西橡胶树为研究对象,对YABBY转录因子基因家族的理化特征、表达及功能进行了初步分析,为该基因家族功能的深度研究提供了理论依据和参考。     

铝胁迫下橡胶苗实时荧光定量PCR内参基因的筛选

铝毒是热带地区酸性土壤上抑制作物生长的主要因素,但目前关于铝活化后对橡胶树生长和产胶的影响及橡胶树耐铝机制的研究很少。为了筛选出橡胶树在铝毒胁迫下稳定表达的内参基因用于实时荧光定量PCR分析,本研究选择了Actin、Actin7、18S rRNA、40S rRNA、YLS8、UBC2、UBC4、GAPDH、FP和ADF等10种常见的基因作为候选内参基因,通过qRT-PCR检测,利用内参基因评价软件geNorm、NormFinder、BestKeeper、Delta Ct算法以及综合评价软件RefFinder对10个候选内参基因的表达稳定性进行评估。综合评价结果表明,铝胁迫后表达稳定性排名前3的内参基因依次分别为UBC4、40S rRNA和FP。进一步选取UBC4、40S rRNA、FP基因和UBC4+40S rRNA+FP基因组合以及稳定性较差的GAPDH基因作为内参基因对橡胶树铝诱导苹果酸分泌转运蛋白基因HbALMT-1和HbALMT-2进行相对表达分析,结果显示2个目的基因相对于3个内参基因及其组合均显示出一致的表达水平,而稳定性较差的内参基因GAPDH未能准确地对目的基因的表达量进行校正。综上所述,筛选出UBC4、40S rRNA和FP基因以及UBC4+40S rRNA+FP基因组合可作为铝毒胁迫不同天数下表达最稳定的内参基因,可用于铝毒胁迫下橡胶树相关基因的表达分析。     

天然橡胶生物合成相关基因表达与橡胶产量的相关性

胶乳被认为是橡胶树的一种与伤害应答相关联的保护物质。割胶可以显著促进橡胶生物合成,且此促进作用与激活乳管细胞中橡胶生物合成相关基因的表达相关,但相关性大小尚不清楚。本文通过qPCR分析了正常割胶条件下,6个橡胶生物合成相关基因HbHRT2、HbSRPP、HbREF、HbHMGR1、HbHRT1、HbGAPDH在5个橡胶树魏克汉种质和5个1981°IRRDB种质胶乳中的表达情况。结果显示：这6个基因在魏克汉种质中的表达水平显著高于1981°IRRDB种质,分别是后者的1.05~14.62、0.97~4.26、1.46~12.56、0.83~2.99、0.43~7.54、1.92~11.31倍,平均值是后者的7.54、2.55、5.69、1.71、2.71、4.91倍。相关性分析表明,这些基因的表达与橡胶树干胶产量呈正相关,其中,HbREF和HbGAPDH的表达水平与干胶产量之间的相关性最高,有望作为橡胶树产量育种的分子指标。     

滇水金凤LWD基因的克隆及表达分析

WD40是转录因子大家族,具有调节花青素苷生物合成、植物生长发育及非生物胁迫响应等功能,LWD（LIGHT-REGULATED WD）基因是该家族中已知的生物钟调节因子,但目前有关植物LWD基因的报道较少,其功能还有待深入研究。为探究LWD基因对滇水金凤花色的影响,本研究以滇水金凤花器官为材料,采用RT-PCR等技术克隆得到2个滇水金凤LWD基因,分别命名为IuLWD1和IuLWD2,其cDNA全长分别为1041 bp和1032 bp,分别编码347个和344个氨基酸。基本理化性质分析显示,IuLWD1和IuLWD2的GC含量分别为46%和50%,相对分子量分别为38 838.47 kDa和39 029.65 kDa,理论等电点分别为4.71和4.70。IuLWD1和IuLWD2的不稳定指数分别为53.60和52.58,均属于不稳定蛋白;其总平均亲水指数分别为-0.388和-0.366,均为亲水性蛋白。结构域分析显示,IuLWD1和IuLWD2均含有6个典型的WD40-repeat保守结构域,属于WD40超家族。多序列比对发现,IuLWD1和IuLWD2氨基酸序列与牡丹、葡萄及杨梅等氨基酸序列相似度较高。系统发育分析表明,IuLWD1与葡萄和牡丹聚为一支,同源性达85%;IuLWD2与杨梅聚为一支,同源性达90%,然后共同聚类在一支,推测2个基因为旁系亲缘关系。qRT-PCR分析表明,IuLWD1和IuLWD2基因在4种不同花色滇水金凤及其4个不同发育阶段均有表达,均以深红色表达量最高,白色表达量最低,2个基因的表达量均与花色呈正相关,且IuLWD1基因的表达量高于IuLWD2基因的表达量,表明IuLWD1和IuLWD2基因均在滇水金凤花色素苷的生物合成中发挥了作用,且IuLWD1基因对滇水金凤花色形成的调控作用更强。该研究结果为进一步探究滇水金凤花色形成及变异机理、凤仙花花色改良及新品种培育奠定基础。     

芋ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）基因家族的克隆、生物信息学及表达分析

芋（Colocasia esculenta）为天南星科芋属成员,在世界范围内广泛种植,其球茎主要贮藏物质为淀粉。ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）是淀粉合成的第一个关键酶和限速酶,在植物淀粉合成中发挥关键作用,但目前关于芋AGPase基因家族的分子结构特征和表达模式还不清楚。本研究以芋新品种‘荔浦芋1号'为试材,从全长转录组注释信息中筛选到6个AGPase基因家族成员,利用RT-PCR技术克隆了6个基因的编码区,利用生物信息学对其理化性质、进化关系和保守motif进行分析;同时利用转录组学和荧光定量RT-PCR技术对6个基因在不同组织和球茎不同发育阶段的表达模式进行分析。结果表明：克隆获得6个芋AGPase基因编码区的cDNA序列,序列长度为1398~2028 bp,编码的蛋白大小为350~543 aa,其中4个基因（CeAGPL1~CeAGPL4）编码AGPase的大亚基,2个基因（CeAGPS1,CeAGPS2）编码AGPase的小亚基。系统进化分析显示,所有的AGPase分成了大亚基和小亚基2个群组,4个大亚基分在了大亚基组,2个小亚基分在了小亚基组。CeAGP家族蛋白分子质量范围为38 753.22~59 743.05 kDa,等电点范围为5.64~8.82,亚细胞定位为叶绿体、淀粉体和细胞质等。蛋白的保守motif分析发现,CeAGP家族蛋白共预测到11个保守motif,6个motif功能注释为NTP_transferase,除CeAGPS2外,另外5个CeAGP蛋白均包含11个motif。在不同组织中,6个CeAGP基因均能在所有组织中表达,其中CeAGPL3和CeAGPS1基因在叶片和叶柄中高表达,CeAGPL1和CeAGPS1基因在球茎中高表达,6个CeAGP基因在根的表达量均较低。在球茎不同发育阶段中,CeAGPL1和CeAGPS1高表达且均表现先升高后降低的趋势,2个基因分别在4月龄和5月龄阶段的表达量最高。该研究结果为后续阐明芋淀粉合成的分子机制提供依据。     

橡胶树KT/HAK/KUP基因家族成员的鉴定与表达分析

为研究巴西橡胶树钾转蛋白(KT/HAK/KUP)基因家族在生长发育和逆境胁迫方面的生物学功能,从橡胶树基因组中鉴定得到31个KT/HAK/KUP基因家族成员,并从基因结构、染色体定位、系统进化和表达分析等方面进行全面系统的分析.研究结果发现,KT/HAK/KUP基因家族31个成员分布在3个Contig和15个染色体上,...     

蓖麻miR396基因家族及其靶基因GRF生物信息学分析及鉴定

MiR396-GRF在调控植物的生长发育和生物胁迫及非生物胁迫过程中发挥着重要作用,目前关于蓖麻miR396和GRF的研究还很少.本研究中利用BLASTP和Pfam在蓖麻基因组中鉴定到4个miR396和11个GRF成员.分析发现,RcGRFs转录因子蛋白长度在318-619aa之间,理论等电点在5.54-9.34之间,...