WRI1调控植物油脂合成的研究进展

油脂是植物主要的储能物质，也是植物质膜的重要组分，同时还参与植物信号传导、气孔开闭、授粉受精、种子萌发、胁迫响应等多个生物学过程。WRINKLED 1（WRI1）是AP2转录因子家族的成员，在油脂合成过程中起重要调控作用。本文综述了近年来WRI1在植物油脂合成中的研究进展，主要包括（1）WRI1的发现、起源和进化特征；（2）WRI1的基因表达特征、基因结构、蛋白质结构和启动子顺式作用元件；（3）WRI1的转录水平和翻译水平调控机制以及下游的靶基因；（4）对WRI1后续的研究思路和应用前景进行展望。本综述内容以期为深入了解WRI1调控植物油脂合成的分子机制提供参考，也为利用WRI1改良油料作物提供理论基础。     

油莎豆生长素受体TIR1基因家族鉴定及响应盐胁迫和外源IBA的表达分析

特色油料作物油莎豆（Cyperus esculentus L.）地下块茎可积累大量油脂，且具有适应性广和抗逆性强等特点，是研究植物抗逆性和地下营养器官富集油脂的优异材料。运输抑制剂响应蛋白1(transport inhibitor response protein 1,TIR1)作为生长素受体可调控植物生长发育和响应非生物胁迫。然而，油莎豆CeTIR1的相关研究鲜有报道。本研究基于油莎豆转录组数据筛选鉴定出4个油莎豆TIR1基因（CeTIR1-1、CeTIR1-2、CeTIR1-3和CeTIR1-4），并采用RT-PCR技术克隆到4个CeTIR1成员的ORFs。生物信息学分析表明，4个CeTIR1蛋白含有典型的F-box蛋白结构域、AMN1超结构域和Transp＿inhibit结构域。CeTIR1s序列长度、编码蛋白相对分子量和等电点等理化性质差异较小。4个CeTIR1分别与禾本目莎草科、木犀科及十字花科的植物来源的TIR1s在进化上亲缘关系较近。基因表达分析显示，油莎豆CeTIR1基因在不同组织表达水平差异显著，均在块茎组织中高表达，在根和叶组织中表达量较低。盐胁迫处理下油莎豆幼苗抗...     

荔枝LcMYB1异源表达促进矮牵牛和番茄花色苷的积累

为分析荔枝LcMYB1的功能,以白色‘W115’矮牵牛和‘Micro-Tom’番茄为材料,利用农杆菌介导法将LcMYB1在矮牵牛和番茄中异源表达,观测转基因植株表型。结果表明：与‘W115’相比,转基因矮牵牛的叶片和花瓣中积累了花色苷,且矮牵牛花色苷生物合成结构基因PhCHS和PhDFR、调控基因PhAN1的表达显著上调;与野生型‘Micro-Tom’番茄相比,转基因番茄的叶片和花药中积累了花色苷,且相应组织花色苷生物合成结构基因SlDFR、调控基因SlAN1和SlJAF13的表达显著上调,虽然果实中没有积累花色苷,但SlAN1和SlJAF13表达也显著上调。LcMYB1在矮牵牛和番茄中异源表达时通过上调花色苷生物合成关键结构基因和调控基因bHLH的表达诱导花色苷积累。因此,荔枝LcMYB1是花色苷生物合成中的关键转录因子,具备异源转化利用的潜力。     

芒果MiCOL6基因的克隆及其生物信息学和表达分析

CONSTANS（CO）是光周期途径的核心调控因子,其可以整合光质和生物钟输出的信号调控植物成花。在前期转录组研究的基础上,设计基因特异性引物,通过RT-PCR扩增得到芒果的1个CO基因的cDNA全长,序列长度为678 bp,根据与拟南芥CO家族基因的相似性,将其命名为MiCOL6。生物信息学分析显示,该基因编码226个氨基酸,分子量为26.88 kDa,等电点为4.85,属于亲水性的非分泌蛋白。保守结构域和进化树分析显示,该基因仅含1个CCT结构域,属于CO基因家族的第4组;二级结构分析表明,该蛋白主要以无规卷曲和α-螺旋为主;亚细胞定位预测显示该蛋白定位在细胞质膜上的概率最大;不同花发育时期表达模式分析表明,MiCOL6基因在杧果的花芽分化期表达量最高。本研究结果为进一步研究芒果MiCOL6基因在芒果中的功能提供理论基础。     

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。     

油莎豆主要营养成分及生理功能研究进展

油莎豆（Cyperus esculentus L.）,又称虎坚果,沙草科莎草属多年生草本植物。油莎豆具有适应性广、生长期短、生物量大、含油量高等优势特性。油莎豆茎叶可做青贮饲料,块茎可生吃或熟吃,此外,油莎豆还可用来榨油,榨油后的油饼可用来做饲料。因此油莎豆作为一种集粮、油、牧、饲于一体的新兴农作物,具有较高的经济价值和开发潜力。为了深入了解油莎豆,促进油莎豆资源的高值化利用和研究,本文综述了油莎豆中油脂、蛋白和多糖等主要营养成分的研究进展,详细阐述了油莎豆降血脂、降血糖、抗氧化和保肝等生理功能,并就其市场规模和科学研究前景进行了展望。     

我国油莎豆产业发展现状、潜力及对策

油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一种粮油饲兼用、综合利用价值较高的经济作物。其地下块茎富含油脂、淀粉、糖、蛋白质、膳食纤维等营养成分,地上茎叶可作为畜禽优质饲草。作为一种原产于沙漠地区的多用途作物,油莎豆具有适应性广、生物产量大、高附加值等特性,具有较大的开发应用潜力。我国丰富的沙地等边际土地资源为油莎豆产业发展提供了坚实的基础。目前,我国油莎豆产业基础已经形成,产业链条基本具备,发展前景广阔。本文概述了油莎豆特性与用途、研究与产业发展现状,分析了我国油莎豆产业发展潜力和存在问题,提出了产业发展对策与建议,以期为我国油莎豆产业健康快速发展提供参考。     

芒果乙烯响应转录因子MiERF113基因的克隆及表达分析

芒果（Mangnifera indica L.）是著名的热带水果,深受消费者的喜爱。我国是世界第二大芒果生产国,其中广西为全国最大的芒果产区。芒果是典型的呼吸跃变型水果,其果实在采摘后因乙烯大量释放容易软化腐烂,导致货架期短,影响产业的发展。乙烯响应转录因子（ethylene response factor, ERF）是乙烯信号通路中的关键基因,参与果实内源乙烯合成的信号转导。为了探究ERF在芒果果实采后成熟调控的作用机制,以‘台农1号’芒果为研究对象,依据前期完成的芒果转录组数据结果,筛选并克隆得到1个ERF基因（MiERF113）,利用生物信息学方法分析MiERF113的基本理化特征、保守结构域、蛋白质结构、进化关系等;利用实时荧光定量PCR（qPCR）技术对MiERF113基因在芒果采后不同贮藏时期的特异性表达进行分析。结果表明：MiERF113基因的开放阅读框（ORF）长度为681 bp,编码227个氨基酸,预测蛋白质分子量为25.61 kDa,理论等电点（pI）为6.07,总平均亲水性为-0.883,有32个磷酸化位点,无跨膜螺旋结构,无信号肽。蛋白质结构域预测MiERF113蛋白仅含有1个保守的AP2结构域,且该结构域中第14和19位氨基酸分别为丙氨酸和天冬氨酸,符合ERF亚家族的典型结构特征。将芒果与拟南芥、猕猴桃、阿月浑子、苹果、柑橘和茶树的ERF氨基酸序列进行进化分析,发现MiERF113与阿月浑子ERF113的同源性较高,亲缘关系最近。利用qPCR检测MiERF113基因在芒果采后不同贮藏时间果皮和果肉部位的表达情况,结果显示,MiERF113基因在果皮和果肉中均有表达,且随着果实不断成熟其表达量在逐渐增加,在采后贮藏12 d时表达量达到最高。本研究为揭示MiERF113基因在芒果采后成熟过程中的调控作用提供理论依据。     

大豆DELLA基因家族鉴定及分析

DELLA基因家族是调控植物与环境互作和植物发育的重要调控因子,可以促进微生物与植物共生关系建立过程中侵染线的形成,是参与赤霉素信号通路的负调控蛋白,在影响植物激素相关基因表达,调节植物与微生物共生固氮和生长发育方面具有重要的作用,但是在大豆中DELLA基因家族的结构特征还没有详细分析。本研究对大豆中DELLA基因家族的基因结构、定位信息、蛋白结构、保守基序分析、系统进化树、顺势作用元件、与拟南芥同源基因的共线性关系和基因表达模式进行了研究。结果发现,大豆基因组中共有7个DELLA基因家族成员,分布在7条不同的染色体上,这些基因都只有一个外显子,一个N端DELLA结构域,并且基序分布相似,证明其基因编码序列结构域高度保守。系统进化树分析表明DELLA家族有三个亚族,其启动子区域含有大量的顺式作用元件,这些元件参与植物激素反应、干旱诱导和光反应。大豆DELLA基因Glyma.11G216500、Glyma.18G040000、Glyma.08G095800和Glyma.05G140400与拟南芥中的AT1G14920、AT1G66350和AT2G01570呈共线性关系;其中Glyma.18G040000和Glyma.11G216500在大豆各个组织中都有表达,而且表达量相对较高。以上研究丰富了我们对大豆DELLA基因家族的理解,为后续大豆DELLA基因的功能研究奠定了基础。     

豆科MIKC型MADS-box基因家族生物信息学分析

MIKC型MADS-box是一类生物功能丰富的转录因子家族，参与调控植物的生长发育。为深入研究豆科MIKC型MADS-box基因家族生物学特性，利用生物信息学方法在大豆和蒺藜苜蓿中分别鉴定出92和45个MIKC型基因，并将其分为15个亚类。蛋白基序分析发现，大豆与蒺藜苜蓿不同亚类的共同基序不同，基因结构发生变化；共线性分析及K_S分析表明，大豆90.5%的基因对和蒺藜苜蓿87.1%的基因对产生于双子叶植物共同经历的三倍化事件之前；大豆基因表达模式分析表明，大豆幼苗期总体表达量高于其他时期，其中SVP、SOC1、AGL12亚类表达量较高；蛋白互作网络分析表明，大豆SVP蛋白与CO、FT和TFL1蛋白相互作用，一起调控植物开花发育。本研究为进一步揭示MADS-box家族基因的生物学功能奠定基础。     

油莎豆5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶基因CeEPSPS的克隆与分析

起源于非洲和地中海沿岸的油莎豆以适应性广、产油量高而成为我国的新型油料作物。为促进该物种的开发与利用，研究基于基因组和转录组数据对油莎豆及代表性单子叶植物的EPSPS基因进行系统鉴定。结果表明：与大多数植物类似，油莎豆仅含有1个EPSPS基因，其包含7个内含子，命名为CeEPSPS;RT-PCR分离到的CeEPSPS编码区序列为1584 bp，预测编码514个氨基酸，其N端的前70个残基为叶绿体信号肽，77～508位残基为高度保守的EPSP合酶结构域（PF00275）；与EPSP合酶结构域相比，信号肽在不同植物中变异较大；CeEPSPS成熟蛋白的理论分子量为47.32 kDa，等电点为5.49，总平均疏水指数为0.069，脂肪族指数为93.76，不稳定系数为31.73，与其他物种相近，均属于稳定的疏水型酸性蛋白；进化分析支持油莎豆划归为禾本目莎草科。序列比对和基因组测序分析结果显示，56份油莎豆种质不存在已报道的草甘膦抗性变异。qRT-PCR分析结果显示，CeEPSPS主要在成熟叶片和块茎中表达，其表达水平显著高于芽、幼嫩叶片、衰老叶片和芽茎。此外，本研究还构建了CeEPSPS的植物过...     

Effect of a combination of chlorine dioxide and thiophanate-methyl pre-planting seed tuber treatment on the control of black scurf of potatoes

The pre-planting seed tuber treatments of chlorine dioxide (ClO₂), thiophanate-methyl (TPM), and a combination treatment of ClO₂, followed by TPM, were evaluated for control of stem canker and black scurf (Rhizoctonia solani), and storage rots; black scurf, common scab (Streptomyces scabies), dry rot (Fusarium spp.) and silver scurf (Helminthosporium solani) on potato (Solanum tuberosum L.) cv. Kennebec. Field experiments were conducted in two consecutive years, 1999 and 2000, at the Agriculture and Agri-Food Canada Research Farm in Harrington, Prince Edward Island (PEI), Canada. The combination treatment of ClO₂ (200 μg g⁻¹) and TPM (50 g active ingredient100 kg⁻¹ of tubers) significantly (P=0.05) reduced stem canker and black scurf on progeny tubers at harvest and after storage. The low incidence of scab and dry rot in untreated controls hindered the evaluation of the efficacy of the combination treatment and also showed that conditions were not favourable for disease development during this period at Harrington. The combination treatment was not effective on silver scurf in storage. A comparison among control, ClO₂, TPM, and the combination treatment indicates that pre-planting ClO₂ treatment may have killed the majority of the black scurf sclerotia on the tuber surface and that the combination of TPM fungicide treatment following ClO₂ treatment gave protection to progeny tuber by suppressing the growth of the R. solani. A higher marketable yield was observed in the combination treatment as compared with the untreated control. Phytotoxicity was not observed in tubers treated with the combination treatment.     

基于单分子实时测序的油莎豆全长转录组分析

油莎豆以其适应性广、产量和含油量高而成为我国的新型油料作物。为解析油莎豆的遗传基础，服务于 育种和分子生物学研究，采用单分子实时测序技术构建了油莎豆高质量的全长转录组，混合样本的组织来源包括 块茎、匍匐茎、根、芽、叶片、叶鞘、花、花茎等。研究基于23.20 Gb高质量的原始数据提取获得环形一致序列319 568 条，其平均长度和测序深度分别为2101 bp和43×；通过聚类、校正和去冗余最终得到高质量的序列57 849条，合计 121.79 Mb；转录组的完整性约为79.58%，其中约有76.20%的为全长转录本；通过比对NR、Swissprot、GO、KOG、egg⁃ NOG、Pfam、KEGG等数据库，共获得52 424条序列的注释信息，注释比例约为90.62%；此外，研究还预测获得3759 条lncRNA、43 060个SSR位点以及2300条转录因子序列。这些结果不仅增加了我们对油莎豆遗传特性的认知，同 时还为下一步开展基因表达谱分析、功能基因的挖掘与利用等奠定了坚实的基础。     

柚芽变株系类胡萝卜素代谢差异基因的转录组学分析

为了研究‘琯溪蜜柚’果实红肉突变株系类胡萝卜素代谢和芽变的分子机制,本研究以‘琯溪蜜柚’及其芽变一代品种‘红肉蜜柚’和芽变二代品种‘三红蜜柚’果实为材料,使用RNA-seq技术研究3个品种3个发育时期果肉类胡萝卜素的代谢。经生物信息学分析,共筛选出参与类胡萝卜素生物合成显著差异表达的10个基因,分别为八氢番茄红素合成酶基因（PSY）、六氢番茄红素脱氢酶基因（ZDS）、类胡萝卜素异构酶基因（CRTISO1、CRTISO2）、紫黄质脱环氧酶基因（NPQ1）、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因（NCED3、NCED5）、脱落醛氧化酶基因（AAO3）、ABA 8’-羟化酶基因（CYP707A1）、类胡萝卜素裂解双加氧酶基因（CCD4）。共表达分析揭示了7个家族转录因子的表达模式与类胡萝卜素合成基因高度相关,分别为MADS、bZIP、bHLH、MYB、AP2/ERF、NAC和WRKY。通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）验证了部分基因的表达模式,结果与RNA-seq结果高度一致。此外,经对‘红肉蜜柚’果肉转色期的初生和次生代谢通路DEGs富集分析,发现类胡萝卜素的积累过程中,细胞壁、脂质、类黄酮代谢差异基因大量富集。研究结果揭示,‘琯溪蜜柚’果实红肉突变品种‘红肉蜜柚’和‘三红蜜柚’果实类胡萝卜素的形成和积累,是由类胡萝卜素的代谢相关酶基因差异表达和转录因子调控引起的;在果肉红色芽变的同时,伴随着与汁胞粒化相关的基因突变。这对进一步开展柚子果实类胡萝卜素的形成与积累、汁胞粒化研究,为解析柚果实不同颜色突变、汁胞粒化的机制有重要参考价值。     

The effect of wound severity, type of tissue, and use of the tuber disk model system on arachidonic acid-induced rishitin accumulation in potato tuber

The wound response within damaged potato tubers (Solanum tuberosum L.) must be a coordination of suberization with other resistance responses if infection is to be avoided. Previously, we showed that wound healing was affected by wound severity and consequently the type of tissue damaged within the tuber. Using arachidonic acid-induced accumulation of rishitin as a model for phytoalexin accumulation, we now demonstrate that this tuber resistance response is also influenced by wound severity and the type of tissue exposed to the elicitor. Kennebec and Reddale tubers that were superficially wounded by removing a thin tissue slice (0.75 mm thick) from the surface and then treated with the elicitor arachidonic acid produced significantly less rishitin than more severely wounded tubers (e.g., tubers cut in half) and excised tuber tissue disks (17 mm × 4 mm). Excised, elicitortreated tuber tissues accumulated significantly more rishitin in cortical cells than in perimedullary and pith cells. Rishitin accumulation was routinely measured 96 h after wounding and was found to be declining by 144 h regardless of wound severity. Induction of rishitin accumulation was very localized with more than 80 % of the rishitin found within 0.75 mm of the treated wound. These results indicate that excised tuber tissue disks, often used as models in wound research, are not fully representative of intact tubers. Perhaps more important, the results show that superficial wounds of intact tubers, i.e., similar to shallow nick and abrasion type wounds typically incurred during harvest, accumulate very little rishitin. However, rishitin accumulation in the tuber disk model system is much greater than that found in superficially wounded tubers, but is similar to the accumulation that could be elicited in cut (seed) tubers. The complications contributed by these wound-related and tissue-specific interactions must be factored into the model system(s) used in describing the role(s) of phytoalexins in the broad framework of disease resistance for stored potatoes and cut seed.     

蓖麻RcWD40家族鉴定与表达分析

植物中的WD40蛋白家族通过蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA的互作,参与生物过程,该家族的重要成员TTG1在拟南芥中抑制种子脂肪酸的过早积累。为揭示油料作物蓖麻中RcWD40基因家族及RcTTG1基因的表达特征,利用生物信息学手段在全基因组水平鉴定到182个RcWD40家族成员,其中RcWD40-181为RcTTG1基因,并对它们的系统发育、保守结构域及表达模式等进行分析。根据进化树结构和保守域组成分别将RcWD40家族成员分为8个cluster和28个亚家族。此外,转录组分析显示RcWD40在蓖麻的花、叶、根、茎以及各发育时期种子中具有多样的表达模式,预测家族基因可能调节这些组织的生长发育。启动子区域转录因子结合位点及种子发育表达分析结果预测RcTTG1可能承担与AtTTG1相似的脂肪酸积累负调节功能。     

木薯MeCML24与MeSAUR1互作调控MeAGPS1a表达的功能验证

木薯是华南地区重要的经济作物,其块根富含淀粉。解析木薯块根淀粉合成调控机理将有助于木薯高产、高淀粉分子改良。AGPase由大亚基和小亚基构成,催化1-磷酸葡萄糖和ATP形成腺苷二磷酸葡萄糖和焦磷酸,其中腺苷二磷酸葡萄糖为淀粉生物合成的底物。AGPase酶是植物淀粉合成的限速酶,提高AGPase酶活性,有利于作物淀粉的积累及产量的提高。木薯MeAGPS1a基因编码的小亚基是AGPase的催化中心,前期研究表明生长素响应因子MeSAUR1作为转录因子正调控MeAGPS1a基因表达,酵母双杂交筛选木薯cDNA文库显示钙调素类似蛋白（CaM-like, CML）成员MeCML24为MeSAUR1的候选互作蛋白。为了确定MeCML24和MeSAUR1的互作关系,本研究从‘SC8’木薯品种基因组克隆了MeCML24基因,该基因的CDS区长度为492 bp,编码163个氨基酸。MeCML24蛋白的理化性质及二级结构分析显示,该蛋白理论等电点pI值4.38,属于亲水性蛋白,α-螺旋占52.76%,无规则卷曲占30.06%,β-转角结构占11.04%。构建酵母双杂交载体BD-MeCML24,自激活实验表...     

Invertase activity as affected by cytokinin-like compounds during potato tuberizationin vitro

Acid invertase plays an important role in plants by hydrolyzing sucrose. Compounds exhibiting cytokinin activity were examined for their effects on acid invertase activity at three tuberization stages of potato,Solanum tuberosum L. Single nodal segments from the cultivar Atlantic were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium with 6% sucrose and maintained under a 16-hr photoperiod. Media were supplemented with either 2 mg kinetin/1, 0.1 mg thidiazuron/1,1.0 mg AC243, 654/1 (a benzyl nitroguanidine), or 0.1 mg AC239, 604/1 (a phenyl nitroguanidine). Basal acid invertase activity was measured in stolon segments at three morphologically distinct tuberization stages: (1) “hook,” (2) “swelling,” and (3) “initiation.” The onset of tuber initiation was significantly advanced by kinetin and thidiazuron compared to controls. Stolons elongated during the hook and swelling stages until tubers were initiated. Basal acid invertase activity in stolons cultured on control medium significantly increased from hook stage to swelling stage and then decreased slightly when tubers were initiated. At the hook stage, highest basal acid invertase activity occurred when the segments were treated with kinetin and thidiazuron. Kinetin and thidiazuron induced basal acid invertase activity significantly decreased following the hook stage to tuber initiation. Basal acid invertase activity were significantly lower in stolons treated with nitroguanidines than the control activity following the hook stage of development. During the swelling and tuber initiation stages, nitroguanidines-treated segments showed reduction in basal acid invertase activity similar to segments treated with kinetin and thidiazuron treatments. Tuber initiation was preceded by a stimulation of basal acid invertase activity followed by a decrease prior to tuber initiation. Kinetin and thidiazuron stimulated enzyme activity early in the growth of stolons which may have resulted in faster stolon growth and in earlier tuber initiation. The two nitroguanidines, although able to mimic many cytokinin effects in bioassays, did not seem to act in the same way as kinetin.