铁皮石斛热激蛋白HSP70家族基因鉴定及温度胁迫下的表达分析

为研究铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)应对温度胁迫的响应机制,利用生物信息学方法对其热激蛋白HSP70家族基因进行鉴定。荧光定量PCR技术分析它们的组织表达特性,以及在高温(42℃)和低温(4℃)胁迫下的表达模式。从其基因组中鉴定出10个家族成员,其编码的氨基酸数在628～702之间,分子量在69.65～75.15 k D,理论等电点在5.12～6.18之间。进化树分析可将这10个蛋白分为4个亚族,且每个亚族蛋白的保守基元相似。基因结构分析表明,HSP70的内含子数量为1～7不等。HSP70在铁皮石斛中的表达具有组织特异性,在合蕊柱中最高。低温处理铁皮石斛组培苗后,DcHSP70-1和DcHSP70-7呈上调表达,推测其响应低温胁迫;高温胁迫下,Dc HSP70-2、DcHSP70-3、DcHSP70-5和DcHSP70-7的表达量上调比较明显,推测它们在响应高温胁迫中起主要作用。     

芹菜AgHAT4的克隆与表达模式分析

以两个芹菜品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’为试验材料，分别克隆获得HAT4转录因子基因AgHAT4。应用生物信息学方法分别从氨基酸组成、蛋白结构与理化性质、以及系统进化树等方面对该基因进行分析。结果表明，AgHAT4含有1个长为900 bp的开放阅读框（ORF），编码299个氨基酸。‘六合黄心芹’和‘文图拉’中的AgHAT4基因有1个核苷酸位点的差异，编码的氨基酸有1个位点的差异，其蛋白质相对分子质量分别为33.71和33.68 kD，等电点均为9.12。进化树分析表明芹菜AgHAT4与胡萝卜的HAT4属于同一分支。蛋白结构预测显示，该蛋白主要由3个α螺旋和一些无规则卷曲构成，且未定位到信号肽。荧光定量PCR结果表明，AgHAT4在芹菜叶柄中的表达量最高，根中次之，叶片中表达量最低。多种非生物胁迫导致芹菜AgHAT4的表达量发生变化。与未胁迫对照相比，高温胁迫处理后‘六合黄心芹’中AgHAT4的表达量在24 h明显上调，在盐胁迫条件下‘文图拉’和‘六合黄心芹’中AgHAT4的表达有着相似的变化趋势，均先上升后下降且在处理2 h后表达量达到峰值。‘文图拉’中AgHAT4的表达量在高温处理4 h后表达量最高，而在低温条件下在处理2 h后表达量最高。     

香蕉WAT1基因的鉴定及表达分析

【目的】基于香蕉基因组数据筛选Walls are thin 1(WAT1)基因,分析它们的序列及表达特性。【方法】以拟南芥WAT1为参考序列,通过本地Blast筛选获得香蕉WAT1基因,分析其核苷酸、启动子及编码蛋白特性,并利用实时定量PCR技术研究其在不同组织部位、不同激素和逆境胁迫处理下的表达情况。【结果】筛选获得5个香蕉WAT1基因(命名为MaWAT1-1~5)。蛋白亚细胞定位预测结果显示,MaWAT1-1、MaWAT1-2、MaWAT1-4主要定位在液泡和细胞膜上,MaWAT1-3主要定位在细胞质和细胞膜,MaWAT1-5定位在细胞膜和叶绿体。基因结构分析和系统进化树分析均将MaWAT1s分为两组,MaWAT1-1、MaWAT1-2、MaWAT1-4聚为一组(含6个外显子和5个内含子),MaWAT1-3和MaWAT1-5归为一组(含7个外显子和6个内含子)。启动子顺式作用元件分析结果显示:MaWAT1s启动子含有大量激素和胁迫响应相关元件。实时定量PCR结果显示,MaWAT1-4在叶片中表达量最高,MaWAT1-1在根和假茎中表达量最高,其余均在根中表达量最高;大多数MaWAT1s的表达受GA3、SA、盐胁迫和干旱等显著诱导,受高温显著抑制,同时部分成员的表达受IAA、ABA、JA、低温、机械损伤和枯萎病影响显著。【结论】MaWAT1s的表达受多种激素和逆境影响显著,可能在香蕉生长发育和抗逆防御反应中发挥着重要作用。     

矮牵牛B-box型锌指蛋白基因PhBBX8的克隆与表达分析

利用矮牵牛（Petunia hybrida）基因表达谱芯片筛选出应答低温胁迫的相关基因,从中发现1个B-box型锌指蛋白基因PhBBX8。通过RT-PCR克隆得到该基因的编码区序列（CDS）,为1 242 bp,预测其编码氨基酸413 aa,N端含有2个B-box盒,C端含有1个CCT结构域。系统进化树分析发现,PhBBX8与拟南芥AtBBX8等聚类为一支。利用半定量RT-PCR检测其在根、茎、叶和花中的表达特性,结果表明该基因在花中表达量较高,其次为根,而在茎和叶中表达较弱;利用实时定量PCR检测了在低温、干旱、ABA、MeJA、高盐和高渗胁迫处理下矮牵牛叶片中PhBBX8的诱导表达情况,结果表明,PhBBX8表现出不同程度的上调,其中除干旱胁迫外,其他胁迫下上调倍数都较高,初步推测该基因与矮牵牛应答低温等非生物逆境相关。     

茶树DHAR酶基因的克隆与非生物胁迫响应分析

利用RT-PCR技术从茶树‘龙井43’cDNA中克隆得到1个编码茶树脱氢抗坏血酸还原酶基因CsDHAR，该基因全长639 bp，编码212个氨基酸，属于谷胱甘肽转移酶（GST）超级家族成员，具较高保守性。系统进化分析结果表明CsDHAR蛋白与拟南芥DHAR1、DHAR2进化关系近，在不同物种间，与毛果杨、胡杨等植物亲缘关系较近；理化性质分析表明CsDHAR属于亲水性蛋白；结构分析表明CsDHAR蛋白具典型功能结构域，三级结构主要由α–螺旋和不规则卷曲构成。荧光定量PCR分析显示，CsDHAR在茶树叶片不同发育阶段表达量差异不显著；对‘龙井43’与‘安吉白茶’中CsDHAR进行荧光定量PCR分析，‘龙井43’在低温、高温处理4 h表达量最高、干旱和高盐处理24 h表达量最高；‘安吉白茶’在高温、高盐处理4 h表达量最高，干旱处理2 h表达量最高。不同逆境胁迫下CsDHAR均被诱导表达，表明该基因参与茶树响应逆境胁迫调节过程。     

‘黄冠’梨类甜蛋白编码基因PbPR5的克隆及其表达特性分析

【目的】分离和克隆类甜蛋白基因Pb PR5,了解其在‘黄冠’梨不同组织、不同发育阶段以及受到非生物胁迫和植物生长调节剂处理时的表达情况。【方法】以‘黄冠’梨(Pyrus bretschneideri‘Huangguan’)组培苗为试验材料,从水杨酸(salicylic acid,SA)处理的c DNA文库中克隆获得该基因全编码区序列,命名为Pb PR5,对其进行生物信息学分析,并研究该基因在盐、聚乙二醇(EG6000)、SA和乙烯(ETH)处理后的表达情况;以12 a生‘黄冠’梨的叶片和果实为材料,探究该基因在叶片和果实不同发育阶段的表达模式。【结果】Pb PR5的c DNA序列长度为741 bp,编码224个氨基酸残基;该基因的基因组DNA序列长度为813 bp,包含1个内含子。生物信息学分析表明,Pb PR5蛋白与其他植物PR5基因编码的氨基酸序列相似性较高。实时荧光定量PCR分析表明:Pb PR5基因在‘黄冠’梨组培苗的根,茎,叶中均能表达,其中根部的表达量高于茎和叶;盐和干旱胁迫诱导了该基因表达,根和茎中的表达高峰均出现在处理后6 h,叶在盐胁迫后24 h和干旱后12 h出现表达高峰;SA和乙烯也诱导了该基因在叶片中的表达。在不同发育阶段的叶片中,老叶表达量最高,成熟叶次之,幼叶中不表达;在不同发育阶段的果实中,成熟果实中表达量最高,幼果期和膨大期果实表达量较低。【结论】Pb PR5基因在‘黄冠’梨各组织中非组成型表达,并且在‘黄冠’梨抵御生物和非生物胁迫过程中可能具有重要的生物学功能。     

香蕉海藻糖-6-磷酸合成酶基因MaTPS2克隆及表达特性分析

在获得MaTPS2基因全长序列的基础上,采用同源序列比对、聚类分析、实时定量PCR等技术初步探讨香蕉MaTPS2基因的功能。从香蕉A基因组中获得一条3 277bp MaTPS2全长序列,包含一个完整的开放阅读框1 344bp,编码蛋白含447个氨基酸。其氨基酸理化性质分析表明,MaTPS2蛋白属于不稳定疏水性蛋白,具有一个结构域GT1-TPS。通过与已知植物的TPS氨基酸同源序列比对,同源性达77.95%。系统发育树进化关系分析表明,MaTPS2编码的氨基酸序列与银杏TPS氨基酸序列(AAX16014.1)邻近,说明二者的亲缘关系较近。器官特异性分析表明,MaTPS2在香蕉植株的根、球茎、假茎、叶、花各器官中均有表达,其中在球茎、假茎和叶中表达量较多,在果实中表达量较低。在ABA、干旱、盐害和枯萎病菌胁迫处理下,MaTPS2表达量升高,在ACC胁迫处理下,MaTPS2表达量显著下降,而低温胁迫条件下,MaTPS2表达不响应。由此推导,MaTPS2可能参与调控香蕉抗旱、抗病机制。植物生长调节剂ACC和ABA胁迫处理说明MaTPS2的表达可能受激素蛋白间接调控。     

低温胁迫下龙眼碳酸酐酶基因（CA）的克隆与表达分析

 应用蛋白质组学研究低温胁迫下龙眼叶片蛋白质组变化时发现碳酸酐酶（CA）蛋白下调表达。利用RT-PCR方法克隆CA基因的全长cDNA,GenBank登录号JN033201,长度为1 119 bp,包括1个966 bp的开放阅读框,编码321 bp的氨基酸序列,同源性分析表明,12个不同植物同源性为81% ~ 88%。龙眼CA基因具有典型的CA结构域,并且非常保守。实时荧光定量分析结果表明,CA在龙眼根、茎、叶中都有表达,为组成型表达,在叶中的表达量最高,茎和根中的表达量最少。CA基因在低温胁迫下随着低温胁迫时间的延长而发生变化。将CA在大肠杆菌中表达,获得1个约40.5 kD的外源蛋白。推测CA表达与低温胁迫有关。     

丹参DHAR家族基因的鉴定及表达模式分析

运用生物信息学方法，从丹参（Salvia miltiorrhiza）基因组数据库中鉴定得到5个脱氢抗坏血酸还原酶（Dehydroascorbate reductase，DHAR）家族成员SmDHAR1 ~ SmDHAR5，分析了基因结构特征、编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、高级结构、系统进化关系以及启动子顺式作用元件，并考察了其在不同组织及胁迫下的表达模式。结果表明，SmDHAR基因家族成员长度在724 ~ 3 296 bp之间，含有1 ~ 5个外显子不等，编码218 ~ 470个氨基酸；其编码蛋白多为亲水性蛋白，且多不含跨膜结构域。SmDHAR家族成员分布在叶绿体和胞质外。系统进化分析结果显示丹参SmDHAR基因分为2个亚类。上游启动子区域分析发现SmDHAR基因家族成员均含有与植物发育、激素及胁迫响应相关的顺式作用元件。表达模式分析结果显示，SmDHAR5在丹参根中显著高表达，而在其余组织中表达量较低；SmDHAR1、SmDHAR3与SmDHAR4在根、茎、叶中表达量较高，在花组织中表达最低；SmDHAR2表现为组成型高表达。SmDHAR在茉莉酸甲酯、酵母提取物、脱落酸、赤霉素、水杨酸等处理时也表现出不同的响应模式。本研究的结果为深入探索丹参DHAR基因家族在抵抗逆境过程中的功能提供了参考。     

低氮胁迫下黄瓜钙依赖蛋白激酶基因的克隆及表达分析

在低氮胁迫下，以黄瓜品种津研4 号叶片为供试材料，以cDNA 为模板，依据黄瓜基因组数
据库中Csa002986 基因编码区全序列，应用Primer Premier 5.0 软件设计引物，克隆得到黄瓜钙依赖蛋白
激酶基因（calcium-dependent protein kinase，CDPK）。该基因全长1 584 bp，编码527 个氨基酸。预测
该基因编码的蛋白是一个稳定的亲水蛋白，无跨膜结构，无信号肽，存在蛋白激酶结合区、EF 手型钙结
合区、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点、N 酰基化位点等多个位点。CDPK 基因在不同氮浓度处理下黄瓜
各部位表达分析结果显示，在无氮条件下，CDPK 基因在茎尖表达量最高，其次为叶和茎；在低氮条件下，
CDPK 基因在茎中表达量最高，其次为茎尖和叶；在正常及高氮条件下，CDPK 基因在茎尖表达量最高，
其次为茎和叶。CDPK 基因在叶中的表达模式分析结果显示，在无氮及低氮胁迫下CDPK 基因表达量增加，
随着氮浓度的降低，CDPK 基因的表达量增加并明显高于对照；在高氮胁迫条件下，CDPK 基因的表达量
低于对照。     

营养液低氧胁迫对网纹甜瓜嫁接苗逆境指标的影响

以耐低氧性较弱的西域1号网纹甜瓜自根苗为对照，研究了丝瓜和南瓜砧木嫁接对网纹甜瓜耐低氧性的影响。结果表明，低氧胁迫时，两种嫁接苗根系和叶片相对电导率、MDA含量均明显低于网纹甜瓜自根苗，而叶绿素含量、根系活力、脯氨酸含量和SOD、POD、CAT活性则明显高于自根苗；两种砧木嫁接苗之间各指标也有一定的差异。低氧胁迫下植株耐低氧性与植株的抗氧化能力和细胞膜结构的稳定性有关，丝瓜和南瓜砧木均可提高网纹甜瓜的耐低氧性。     

辣椒TPS家族成员的鉴定与CaTPS1的表达分析

利用生物信息学方法,从辣椒全基因组数据库中共鉴定出11个辣椒TPS基因,除Ca TPS3含有1个TPS和2个TPP结构域外,其余分别含有1个TPS和1个TPP结构域。11个Ca TPS分为2类,ClassⅠ包含3个基因(Ca TPS1~Ca TPS3),分别含有16、16和13个内含子,Ca TPS1和Ca TPS2含Motif 1~Motif 5各1个,而Ca TPS3含有2个Motif 4和1个Motif 3。ClassⅡ包含8个基因(Ca TPS4~Ca TPS11),均含有2个内含子,且分别含Motif 1~Motif 6各1个。利用荧光定量PCR对Ca TPS1在辣椒组织表达的特异性和低温应答模式进行分析,结果表明:Ca TPS1在叶片中的表达量大约是根和茎中的5~6倍,说明Ca TPS1的表达具有明显的组织特异性;低温处理后Ca TPS1在根和茎中的表达高峰出现时间明显早于叶片,说明不同组织中Ca TPS1对低温胁迫的应答时间存在一定差异。     

芥蓝耐热性鉴定及耐热转录因子MBF1c表达分析

芥蓝喜凉性气候,耐高温能力较弱,夏秋季栽培高温逆境往往使其生长发育不良,影响其产量、品质。本试验采用人工气候箱高温处理的方法,测定10份芥蓝材料在不同高温胁迫下的生长指标和生理生化指标,分析10份芥蓝材料在不同高温胁迫下各项指标的相对变化率。结果表明:高温胁迫下芥蓝的热害指数与生长指标(地上部鲜质量、地下部鲜质量、节间长)可以简单、较好地反映出芥蓝材料间耐热性差异;37℃/25℃、40℃/32℃处理的生理生化指标相对变化率能较好地反映出芥蓝材料间的耐热性差异;高温能诱导MBF1c转录因子的表达,使其表达量升高,且耐热性强的材料相对表达量较高,该转录因子的表达可能对芥蓝耐热性起到一个正调控作用。综合评价结果表明,矮脚香菇在这10份芥蓝材料中耐热性最强。     

普通白菜1，5- 二磷酸核酮糖羧化/ 加氧酶小亚基基因BcrbcS 的克隆及表达分析

利用RACE 技术，从普通白菜抗霜霉病品种苏州青叶片克隆到1，5- 二磷酸核酮糖羧化/ 加氧酶小亚基（ribulose-1， 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit，BcrbcS）基因的全长cDNA 序列。采用qRT-PCR 分析该基因在普通白菜不 同组织的表达模式。利用SDS-PAGE 技术分析了该基因的原核表达特征。序列分析结果表明，BcrbcS 基因的cDNA 序列全 长为733 bp，其中开放阅读框长度为543 bp，共编码181 个氨基酸，分子质量为20.3×10³ Da，理论等电点为8.23。氨基酸 同源系统进化分析表明，普通白菜BcrbcS 基因与同科植物的进化关系相近。实时定量分析结果表明，BcrbcS 基因在普通白 菜叶中表达最强；在SA 和NaCl 处理下，BcrbcS 基因表达量均在处理24 h 后达到峰值。原核表达载体经IPTG 诱导表达出分 子质量约为20×10³ Da 的融合蛋白。     

热处理提高采后杜果抗冷性与蛋白质含量变化的关系

 以‘紫花’卡亡果为试材，探讨了采后热处理提高抗冷性的效果及其与蛋白质含量变化的关系。结果表明：38^oC 热空气处理0.5 ~3 d极显著地提高了紫花卡亡果抗冷性；热处理提高了卡亡果的蛋白质含量，并且热处理的卡亡果在2^oC低温贮藏及室温后熟期间蛋白质含量也保持较高水平；热处理提高了热稳定蛋白在可溶性蛋白中所占的比例。这些结果表明，热处理导致的卡亡果蛋白质含量增加与抗冷性的提高有关，热处理诱导产生的热稳定蛋白是使卡亡果具有抗冷性的重要原因。     

籽用和肉用印度南瓜果实发育过程中淀粉合成途径相关基因的表达分析

以籽用印度南瓜自交系98-2 及肉用印度南瓜自交系312-1 为试材，对印度南瓜果实淀粉含量及淀粉代谢相关基因的表达模式进行研究。结果表明：312-1 和98-2 果实中的总淀粉和支链淀粉积累模式存在明显差异，312-1 中总淀粉和支链淀粉积累模式相似，都是随着果实发育逐渐积累，在授粉后40 d 时达到高峰，随后略有下降，而98-2 中总淀粉和支链淀粉含量一直维持在果实发育初期（授粉后5 d）水平，没有显著积累的过程；在果实发育的各个时期312-1 中总淀粉和支链淀粉含量均极显著高于98-2。2 份材料中直链淀粉的积累模式大致相同，都维持在果实发育初期的积累水平，但在果实发育的各个时期312-1 中直链淀粉含量均显著或极显著高于98-2。在淀粉组成上，2 份材料均是以支链淀粉为主。淀粉合成途径关键酶基因除ISAⅢ、SSSⅡ和SBEⅡ基因外，GPT、AATP、PGM、AGPaseL、GBSSⅠ、SSSⅢ和SBEⅠ基因在2 份材料果实发育过程中的表达趋势相似，其表达量在2 份材料中存在较大差异，结合2 份材料果实中直链淀粉和支链淀粉含量，推测GPT、AATP、AGPaseL、GBSSⅠ、SSSⅡ、SSSⅢ、SBEⅠ和SBEⅡ基因是调控印度南瓜果实中淀粉积累的关键酶基因。     

不同砧木对西瓜嫁接苗生长及萌蘖发生的影响

以小兰西瓜为接穗,选取6个葫芦砧木和4个南瓜砧木,插接法嫁接,研究不同砧木嫁接对西瓜嫁接苗嫁接成活率、接穗生长和砧木萌蘖发生的影响。结果表明:葫芦砧木嫁接成活率高于南瓜砧木,均达到90%以上,南瓜砧木中以东方明珠嫁接成活率较高,达到92.81%。葫芦砧木力根和南瓜砧木东方明珠对接穗生长影响较为显著,接穗株高、茎粗、叶片数、干鲜质量、叶绿素(a+b)及类胡萝卜素含量、根系活力均显著高于相应对照强根和京欣砧2号。葫芦砧木中,ZM-1和力根砧木萌蘖叶片较小,叶柄较短,南瓜砧木中,以东方明珠和京欣砧4号萌蘖生长较缓。综合评价认为:葫芦砧木力根和南瓜砧木东方明珠嫁接西瓜不仅嫁接成活率高,而且能明显促进接穗生长,降低砧木萌蘖侧枝的发生,可作为西瓜嫁接栽培中砧木选择的参考品种。     

木薯淀粉厌氧发酵液对南瓜生长发育、产量及果实品质的影响

为了探明木薯淀粉废液的环保资源化利用新路子,以蜜本南瓜为试验材料,开展了木薯淀粉厌氧发酵液对南瓜生长发育、产量和果实品质的影响研究。结果表明,施用木薯淀粉厌氧发酵液能显著促进南瓜植株的营养生长和生殖生长,提高产量并改善果实的品质。施用木薯淀粉厌氧发酵液能显著促进植株主蔓和叶片的生长,增加叶片叶绿素含量,单株结瓜数、单瓜质量和产量均比常规施肥对照提高50%以上,其果实大小、果形指数、可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉含量和VC含量也比对照显著或极显著提高。木薯淀粉厌氧发酵液可作为追肥在南瓜生产中应用,达到变废为宝、提高南瓜产量和品质的双重目的。