小麦叶锈菌与TcLr19非亲和互作cDNA文库的EST分析

 【目的】建立小麦叶锈菌与小麦非亲和互作的基因表达数据库,为从分子水平阐明小麦抗叶锈病机制奠定基础。【方法】对叶锈菌诱导的TcLr19小麦叶片cDNA文库随机测序,利用BLASTx对所得序列进行功能注释,按照Bevan的植物基因功能分类标准进行分类。采用RT-PCR技术,以Actin为参照,对2条信号转导相关基因和3条抗病与防御相关基因进行表达分析。【结果】随机对cDNA文库中756个阳性克隆测序,获得649条高质量EST。对EST序列聚类拼接获得472条非重复序列(Unisequence)。功能分类结果表明,25.2%为未知功能蛋白,21.0%与能量代谢基因相关,17.8%与抗病防御基因及信号转导基因相关,其余EST分别与转录、转运、蛋白代谢等功能基因相关。RT-PCR分析结果表明同一基因在叶锈菌侵染后不同时间点的小麦叶片中表达量不一致,且各基因有不同的表达模式。【结论】推测钙转运ATP酶,谷胱甘肽-S-转移酶,蛋白激酶Pti1,NBS-LRR抗病蛋白和分子伴侣DnaJ等参与了小麦与叶锈菌的非亲和互作过程。该cDNA文库可用于了解小麦与叶锈菌非亲和互作过程中的功能基因,为建立研究病原菌基因及小麦抗病基因数据库奠定基础。     

明尼2761抗秆锈病相关基因的cDNA-AFLP分析

【目的】分析中国重要辅助鉴别寄主明尼2761经小麦秆锈菌诱导后的基因表达谱,寻找与其抗病基因表达相关的片段。【方法】运用cDNA-AFLP技术研究明尼2761和感病对照Thatcher分别接种小麦秆锈菌后的基因表达差异,对与明尼2761抗病相关的特异表达片段进行分析。【结果】140对AFLP引物组合能够检测到约7 000多条差异表达转录衍生片段（TDF）,平均每一对引物可以获得50条条带,其中有86对引物能够在明尼2761和Thatcher之间扩增出差异条带。对可能与抗病相关的35条特异TDF进行克隆测序,经BLASTx比对,30条TDF在数据库中能够找到同源序列,其中24条TDF功能已知,6条TDF功能尚未明确。【结论】8条与编码激酶结合蛋白、NBS-LRR抗病蛋白、类肉桂酰-CoA还原酶2b、类肉桂酰辅酶A还原酶2c、蔗糖磷酸合成酶7、类蛋白酶metacaspase 1、类锌指蛋白、假定的类RGA4抗病蛋白基因有较高同源性的TDF应与明尼2761的抗秆锈性相关。     

胞囊线虫侵染后小粒黑豆抑制消减杂交cDNA文库的构建及EST分析

【目的】研究胞囊线虫侵染后大豆根部早期基因表达情况,从分子水平探索大豆的抗病机制。【方法】以抗大豆胞囊线虫（Heterodera glycines）3号生理小种的小粒黑豆（Glycine max）为材料,利用抑制消减杂交（suppression subtractive hybridization,SSH）技术,构建大豆胞囊线虫诱导大豆根部早期表达的SSH-cDNA 文库,并结合反向Northern斑点杂交筛选阳性克隆。【结果】获得280个表达序列标签（EST）,经 CAP3 软件聚类拼接,得到166个unique EST,在GenBank进行Blastn与Blastx同源比对,有119条EST与已知蛋白或基因具有不同程度的同源性,占全部EST的83%,已知基因功能的EST涉及信号识别和传导、能量与物质新陈代谢、膜及转运、木质素和类黄酮的生物合成、抗病防御、细胞保护和转录调控。【结论】本研究在大豆胞囊线虫侵染早期发现了表达频率较高的基因如过氧化氢酶、泛肽素、几丁质酶、脂肪氧合酶、水通道蛋白、成熟调控蛋白、金属硫蛋白、脂膜嵌入蛋白、细胞色素P450和3-磷酸甘油醛脱氢酶等,并推测这些基因在大豆与胞囊线虫的非亲和互作过程中起重要作用。     

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的cDNA-AFLP分析

 【目的】分析经叶锈菌诱导小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的基因表达情况,寻找与抗病基因表达相关的片段。【方法】应用cDNA-AFLP技术从mRNA表达水平研究TcLr38和感病对照Thatcher与小麦叶锈菌05-22-65（THTS）互作时基因表达的差异。【结果】76对引物组合检测到约3 800条条带,平均每一对选择性引物可以获得50条条带,其中28对能够在小麦近等基因系TcLr38和感病对照Thatcher之间扩增出特异性条带。多态性条带划分为8种类型,其中3种类型可能与抗病基因相关。最终得到95条小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的特异性表达的转录衍生片段（TDF）,其中19条差异TDFs只在接种叶锈菌的TcLr38中出现,为上调表达,而8条差异TDFs为下调表达。对可能与抗病相关的特异TDFs中的21条片段进行序列测定与分析,经BLASTx比较,17个TDFs所推导的蛋白质序列在数据库中找到其所对应的同源序列,15个TDFs为已知功能的基因。【结论】通过对功能已知的基因分析,推测决定蛋白激酶C、ATP结合蛋白、类受体激酶、信号传导组氨酸激酶（HPK）、肽酶家族M23、Dnak抑制蛋白DksA、甲硫氨酸tRNA合成酶、RanGTP酶激活蛋白1、烯酰辅酶A水合酶的TDFs可能与抗病或防御过程相关。     

应用抑制消减杂交技术筛选葡萄冬芽和夏芽生理休眠相关基因

【目的】葡萄新梢上的芽有冬芽和夏芽两种,根据这两种芽休眠特性的差异,筛选与芽生理休眠相关基因,进而从分子水平研究葡萄芽生理休眠的相关机制。【方法】以‘赤霞珠’葡萄新梢上冬芽和夏芽为材料,夏芽作为驱动方（driver）,冬芽作为实验方（tester）,采用抑制消减杂交技术（suppression subtractive hybridization,SSH）构建冬芽和夏芽的SSH-cDNA文库,筛选冬芽和夏芽差异表达的基因片段。通过NCBI同源比对,寻找与葡萄芽生理休眠相关的基因,并对差异表达基因进行功能注释和分类。最后,运用Real-time PCR技术对部分候选基因进行检测,以验证其与葡萄芽生理休眠的相关性。【结果】共获得359条有效、高质量的差异基因片段,经CAP3软件聚类拼接,得到106个unique EST。在GenBank中进行BLASTN同源比对,有98条EST与已知蛋白或基因具有不同程度的同源性,占全部EST的92.4%。进行BLASTX同源比对,有54条EST与功能已知蛋白或基因具有不同程度的同源性,占全部EST的51%。已知功能的EST涉及休眠、逆境胁迫、细胞代谢、胞内物质运输等方面,且绝大多数基因信息来源于葡萄、苜蓿、橄榄、油菜、高粱、棉花、大蒜、拟南芥等植物。对差异基因片段进一步的功能分析发现,调控开花的基因占生物学过程的20%;与环境胁迫相关的基因占生物学过程的6%;与细胞代谢相关的基因占生物学过程的20%;与胞内物质运输相关的基因占总生物学过程的6%;其他包括DNA转录、减数分裂、细胞死亡及细胞壁松弛作用等。这些基因的分子功能主要有半胱氨酸型肽链内切酶、甲基转移酶、蛋白激酶、催化活性、结构分子活性、蛋白结合功能、DNA结合功能、ATP结合功能、蛋白质二聚体催化活性及丙酮酸氨基转移酶活性等。经Real-time PCR检测得知,在夏芽萌发过程中,候选基因在冬芽和夏芽中表达量呈不规律变化,且同一基因在相同节位的冬芽和夏芽中表达量均有较大差异。【结论】发现了一些在冬芽中表达频率较高的基因,如编码MADS FLC-like蛋白、钙依赖蛋白激酶、NADP依赖型的苹果酸酶、细胞壁水解酶、细胞壁松弛蛋白、外被体蛋白β亚基、热激蛋白、衰老相关蛋白、细胞色素P450、细胞壁关联蛋白等基因,认为线粒体蛋白基因、未知蛋白基因、开花相关基因、ATP合成酶β亚基基因、MADs FLC-like蛋白基因等与葡萄芽生理休眠具有相关性。     

叶锈菌诱导的小麦叶片抑制差减杂交文库构建及其分析

 【目的】研究叶锈菌诱导小麦叶片的基因表达情况,从分子水平阐明小麦的抗病机制。【方法】以小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41为材料,利用抑制差减杂交技术,构建叶锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库,随机挑取文库中的阳性克隆测序,并对测序结果进行功能注释和分类。【结果】成功构建了叶锈菌诱导的小麦叶片抑制差减杂交文库,共获得3 456个阳性克隆。挑取165个阳性克隆进行测序,获得160条高质量EST。对EST序列进行聚类后,共获得107条非重复序列（Unigene）,与GenBank进行BLASTx和BLASTn同源比对,其中70条非重复序列与已知基因同源性很高,占全部非重复序列的65.4%。已知功能的EST涉及植物的能量代谢、信号转导、转录调控及抗病防卫等多方面。【结论】通过对功能已知的基因分析,推测促分裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase）、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threonine protein kinase）、GTP结合蛋白（GTP-binding protein）、钙网蛋白（calreticulin）、过氧化氢酶（catalase）、谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione-S-transferase）、多聚泛素基因（polyubiquitin）、锌指蛋白（zinc-finger protein）、肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase）、转脂蛋白（lipid transfer protein）、类甜蛋白（thaumatin-like）、几丁质酶（chitinase）等可能参与了小麦与叶锈菌的非亲和互作过程。     

cDNA-AFLP法筛选红树植物盐应答基因

 【目的】分析红树植物盐胁迫下基因表达谱,分离识别耐盐相关基因。【方法】分别对红树植物-秋茄进行海水和淡水处理。分时提取总RNA进行等量混合,获得两种不同处理的样品池。采用cDNA-AFLP技术进行表达差异分析。【结果】256对引物组合共筛选了约15 000个cDNA片段,获得差异片段61个。差异基因表达模式分为2类,即海水处理诱导上升和下调表达,其中上升表达的基因片段为36个,下调表达的基因片段为25个;其中38个可视为已知基因。按照其功能分类可分为8大类：基础代谢、跨膜蛋白、信号转导、蛋白质代谢、转录因子、细胞骨架、抗病蛋白、假想蛋白,而其中又以基础代谢相关基因所占比重最大。【结论】构建了红树植物-秋茄在盐胁迫下的基因表达谱,从基因组水平上识别了一批受盐胁迫诱导或抑制表达、与耐盐相关的基因,这些新基因可用于耐盐的分子机理研究。     

烟草叶片全长cDNA文库构建及EST序列分析

【目的】构建烟草叶片全长cDNA文库并测序,发掘与烟叶发育、代谢和抗逆相关的基因,为进一步研究功能基因奠定基础。【方法】以烟草苗期叶片为试验材料,利用改进的Cap-trapper法构建烟草叶片全长cDNA文库。利用测序技术获得大量的EST序列,采用生物信息分析手段,对所测EST进行拼接和功能注释。【结果】构建了烟草叶片的全长cDNA文库,该文库滴度为1.2×106 pfu•mL-1,平均插入片段在1.4 kb左右。利用该文库测序了5 280个克隆,获得5 233条高质量表达序列标签（EST）,序列拼接出3 922个单一基因;同源比对分析表明,89.7%的基因与已知功能基因具有较高的同源性,这些基因涉及细胞生长、信号转导、翻译合成、抗逆反应和能量代谢等功能;并详细鉴定了部分与烟碱合成和抗病相关的基因。【结论】通过Cap-trapper法成功构建了高质量的烟草幼苗叶片全长cDNA文库;大规模EST测序分析挖掘到大量与烟草幼苗叶片发育、抗逆、抗病、烟碱代谢相关的侯选基因。     

中国野生华东葡萄抗霜霉病抑制消减文库构建及初步分析

 【目的】分离和获得中国野生华东葡萄抗霜霉病相关基因片段的EST序列。【方法】以高抗霜霉病的中国野生华东葡萄（V.pseudoreticulata）白河-35-1 株系为材料,以田间接种葡萄霜霉菌的幼嫩叶片为处理,以田间自然生长的未接种幼嫩叶片为对照,分别提取RNA,采用抑制消减杂交技术构建抗霜霉病基因的消减正交和反交两个文库,在文库中,选择3个EST序列,用半定量PT-PCR检验构建文库中EST片段的表达情况。【结果】构建的文库中EST片段的大小在150～900 bp,经筛选文库,得到正交库有效的ESTs 85条,反交库ESTs 29条,所获序列经过BLASTn和BLASTx网上序列比对,其中有78条ESTs与GenBank中其它植物相关基因序列有较高的同源性,31条为未知功能序列,已登录GenBank 114条ESTs,登录号:FG106789-FG106902。进一步利用半定量RT-PCR 对文库中3个基因的表达情况进行了分析,证明这些EST序列是可以表达的。【结论】经初步分析这些序列的功能,涉及抗病信号传导、能量代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、光合作用及膜运输和代谢等方面,其中获得与抗病直接相关的ESTs 23条,下一步是通过对获得的EST序列进行末端快速分析（RACE）技术,获得抗霜霉病基因全长序列,并进行原核和真核表达研究验证基因全长序列功能,为研究葡萄抗霜霉病的基因提供依据。     

乙烯利调控甘蔗基因差异表达研究

【目的】建立并优化乙烯利调控甘蔗基因差异表达的cDNA-AFLP分析体系和银染体系,利用该技术对乙烯利处理的甘蔗进行基因差异表达研究,探讨乙烯利调控甘蔗生长的分子机理。【方法】以甘蔗品种ROC16为材料,在甘蔗生长40 d左右时,叶面喷施200 mg/L乙烯利溶液(对照为清水)0、3、6、12、24、48 h后,分别取甘蔗叶片提取总RNA,建立cDNA-AFLP分析体系和银染体系;利用193对引物组合对乙烯利处理和对照的甘蔗叶片RNA混合池的样品进行差异表达分析,对部分差异转录片段进行回收、克隆、反向Northern杂交验证、序列分析和功能分析等。【结果】经cDNA-AFLP体系反应扩增,乙烯利处理和对照每个样品的扩增条带数均在35～80之间,处理和对照之间条带多态性明显。在反向Northern杂交验证分析中,24个测试样品中有11个无差异,假阳性率高达46%;在乙烯利作用下,甘蔗的CHI、GST、ARP、LHC、核结合蛋白基因以及一批未知基因差异表达,其中CHI、GST、LHC和核结合蛋白基因是与促进植物的抗病抗逆、提高光合作用等密切相关的因子。【结论】cDNA-AFLP技术是研究乙烯利诱导甘蔗相关基因差异表达和调控的一种较有效方法,具有可行性。乙烯利可能是通过调控甘蔗体内GST、CHI、ARP和LHC等基因的表达,从而表现出促进甘蔗生长、提高光合作用、增强抗病抗逆性等生理效应。     

利用cDNA-AFLP技术鉴定菊花品种‘紫荷’的抗白锈病相关基因

【目的】筛选菊花中抗白锈病相关基因,研究菊花抗白锈病的分子机理。【方法】以菊花中对白锈病完全免疫的品种‘紫荷’为供试材料,对其叶片喷施106个白锈病冬孢子/mL蒸馏水,处理时间梯度为0 h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h,使用cDNA-AFLP技术分析这一接种过程中的差异表达基因,并采用RT-PCR方法对表达结果进行验证。利用RACE技术克隆其中重要蛋白基因的cDNA全长,采用MEGA 4.0程序进行序列分析。【结果】利用76对引物组合,共筛选出了约4 950条差异表达的cDNA片段,对其中80个表达差异显著的片段进行测序,最终得到51个差异片段的核苷酸序列。Blastx同源性比对发现,其中18个序列与已报道的抗病基因具较高同源性,其功能涉及到抗病、信号转导、光合作用和光呼吸、反转录转座子以及植物基础代谢。RT-PCR验证结果表明,利用cDNA-AFLP技术获得了稳定表达的序列;使用RACE技术获得了其中两个编码植物14-3-3蛋白的基因：CmGFR01、CmGFR02的cDNA全长序列分别为1 062 bp和1 098 bp,分别编码含260和271个氨基酸残基的开放阅读框。对序列进行分析发现,CmGFR01、CmGFR02属于高等植物中一类新的14-3-3基因亚家族。【结论】构建了菊花品种‘紫荷’在白锈病胁迫下的基因表达谱,从基因组水平上识别了一批与抗白锈病相关的基因,这些基因有助于解析植物抗白锈病的分子机理。分离得到的CmGFR01、CmGFR02可用于栽培菊花抗白锈病的分子育种。     

白菜叶缘裂刻近等基因系的cDNA-AFLP分析及SCAR标记的转化#br#

【目的】寻找与白菜叶缘裂刻发育相关的表达基因,了解叶缘裂刻调控的分子机理。 【方法】应用cDNA-AFLP技术从 mRNA 表达水平研究白菜叶全缘和裂刻近等基因系间基因表达的差异。【结果】共获得 57 条差异片段,合并归属于 55 条非重复序列,其中在叶全缘株系中增强或特异表达的有 25 条,叶裂刻株系中增强或特异表达的有 30 条。54 条差异片段可以在 NCBI 数据库中找到同源序列(包括 EST)、其中42 条为已知基因,1条没有找到同源序列。按照其参与的生物学途径归类,已知基因片段参与了代谢、转录、细胞囊泡运输、蛋白质合成和降解、蛋白质储藏与运输、信号传导、光合系统、基因转座等相关过程。用 AFLP 转化的 SCAR 标记在分离群体上验证结果表明,SEL7B16-SCAR 检测片段的表达模式与 cDNA-AFLP 结果一致。【结论】构建了白菜叶缘裂刻发育调控基因表达谱,识别了与已知NAC036、DP-2、MYB77、TCP24 参与调控裂刻发生基因密切相关的片段。基于cDNA-AFLP特异序列,开发了1条与裂刻紧密连锁的 SCAR 标记,命名为SEL7B16-SCAR,可用于裂叶纯合和杂合的分子辅助选择。     

一株辣椒青枯病菌拮抗内生细菌的筛选鉴定与发酵条件优化

【目的】筛选对辣椒青枯病菌生防效果较好的内生细菌,丰富辣椒青枯病的生物防治菌种资源,为生防制剂的研发生产及进行大田生物防治提供理论依据。【方法】在湖南长沙青枯病发病区采集健康的辣椒植株样品,通过平板稀释分离和划线纯化方法获得内生细菌后采用琼脂扩散法进行拮抗作用测定,筛选出拮抗青枯病菌效果较好的内生细菌,然后通过菌体的形态结构观察、生理生化特性试验及16S r DNA序列同源性分析,对筛选出的细菌进行鉴定,采用正交试验对其发酵条件进行优化试验。【结果】筛选出一株对青枯病菌拮抗作用效果好的内生细菌L009,通过对其形态学、生理生化特性鉴定和16S r DNA序列的系统发育鉴定,该菌株为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。通过正交试验,确定该菌株的最佳发酵条件为：玉米淀粉8%、豆饼粉6%、Na Cl 0.5%、Ca CO30.5%、K2HPO40.08%、p H 7.0、72h、28℃、180 r/min转速。【结论】L009菌株对辣椒青枯病菌具有较好的拮抗作用,具有作为生防制剂的潜力。