小麦RPL21基因同源克隆与表达分析

为了解60S核糖体蛋白L21(ribosomal protein L21,RPL21)的基因组结构和表达模式,以GenBank数据库中小麦RPL21基因的部分序列为信息探针,采用RT-PCR和PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆了RPL21基因的cDNA与DNA片段,并对该基因在小麦多子房近等基因系间的表达差异和多子房...     

棕色棉类黄酮3'-羟化酶基因(F3'H)的克隆及色素合成途径中相关基因表达特性研究

为探讨花色苷途径在彩棉色素形成中的作用及彩棉色素形成规律,本研究根据葡萄(Vitis vinifera)的类黄酮3'-羟化酶(flavonoid3'-hydroxylase,F3'H)基因全长cDNA序列blast所得棉花(Gossypium hirsutum)的EST序列(GenBank登录号:DT545210,CO071403和BG447485)设计引物,以开花后16d的新彩棉5号(XC-5)纤维为材料,采用RACE(rapid amplification of cDNA ends)和RT-PCR方法分离得到了2个类黄酮3'-羟化酶基因的全长cDNA序列,长度为1761和1892bp,均含有一个97~1629bp、长度为1533bp的开放阅读框,编码510个氨基酸,将这两个序列命名为GhF3'H-1和GhF3'H-2,分别提交GenBank,登录号为HM598123和HM598124,此2个序列编码区完全相同,仅在3'非翻译区(UTR)存在片段长短的差异。半定量RT-PCR检测花色苷合成途径中查尔酮合成酶(chalcone synathase,CHS)基因、F3'H、类黄酮3',5'-羟化酶(flavon...     

陕229干旱复水诱导基因表达及小麦乙烯受体(TaERS)基因特征分析

为了解小麦响应水分胁迫后复水条件下的基因表达特征,以小麦(Triticum aestivum L.)主栽品种陕229的3叶1心期幼苗为材料,采用消减杂交技术,构建了干旱复水条件下的SSH-cDNA表达文库。从消减文库中随机挑选59个插入片段大于400bp的阳性克隆测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得高质量EST序列32条(GenBank登录号为ES466767~ES466798)。序列比对分析表明,小麦干旱后复水的基因表达与植物对其他非生物胁迫的响应具有交叉性;17条EST序列与已知编码蛋白的基因同源性较高,涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控等方面;其他序列为新的EST。以其中一个与乙烯受体基因(ERS)同源性较高的EST序列为基础,采用同源克隆及RACE技术从小麦中分离了4个乙烯受体基因的全长cDNA序列,长度分别为2090、2271、2216和1886bp。4个全长cDNA序列所编码氨基酸序列的同源性极高(99%以上),且均具有ERS典型的GAF、HisKA和HATPase-c跨膜结构,分别命名为TaERS1(HM347272),TaERS2(HM601437),TaERS3(HM601438)和TaERS4(HQ111523)。植物ERS氨基酸序列多重比较表明,小麦与水稻的相似性最高(93%);TaERS基因的全长cDNA序列间比较共发现SNP位点23个。定量PCR表达分析显示,小麦TaERS家族基因参与了小麦植株响应水分胁迫和复水的调控机制。研究结果有助于进一步认识小麦干旱后复水的基因表达谱和小麦水分高效利用机制,探索小麦乙烯受体在水分高效利用中的作用。     

重瓣山茶红十八学士花发育B功能基因CjDEF-1的分离与表达分析

为研究B功能基因在山茶重瓣花形成中作用,用同源克隆的方法从红十八学士(Camellia japonica Hongshibaxueshi)花芽cDNA中克隆到DEFICIENS(DEF)基因同源序列片段,用RACE(rapid amplification of cDNA end)技术获得该基因cDNA全长,命名为 CjDEF-1(GenBank登录号为HM773024.1).通过氨基酸序列比对分析了一些单瓣、重瓣植物DEF同源基因差别,并采用Real-time PCR技术研究CiDEF-1基因在红十八学士中的时、空表达特点.结果显示,红十八学士CiDEF-1基因cDNA全长1 013bp,包含一个完整开放阅读框,编码226个氨基酸.序列分析表明,红十八学士与近缘雪山茶(Camellia japonica subsp.rusticana)至少有4个编码氨基酸不同.在红十八学士不同发育时期中,GiDEF-1基因在小花苞表达量最高,中等花苞表达量最低,在开花期表达量又升高;在花不同组织中的表达情况从高到低排列为:中心花瓣＞外轮花瓣＞中间花瓣＞萼片＞苞片,这与同源GiDEF基因在单瓣雪山茶中表达情况不同.从这些研究的差异表明,GiDEF-1基因可能在山茶重瓣花形成中起作用.     

早酥梨抗黑星病相关新基因Vnp1的克隆及其表达分析

在前期已克隆得到的早酥梨(Pyrus bretschneideri cv.Zaosu)抗病基因同源类似物Pb-Zs3(GenBank登录号:EU939783)的基础上,通过RT-PCR获得Pb-Zs3的cDNA序列,并利用RACE技术获得该基因的全长cDNA序列,命名为早酥梨抗黑星病相关基因(Vnp1),提交至GenBank(GenBank登录号:FJ763188).生物信息学分析表明,早酥梨Vnp1基因的全长cDNA序列为1200 bp,包含一个完整的921 bp的开放读码框架(ORF),编码306个氨基酸残基,预测其分子质量为34.6 kD.同时,该基因含有与抗病相关的功能结构域核酸结合位点(NB-ARC),同源性比对显示其与苹果黑星病菌(Venturia inaequails)诱导后的苹果EST序列ABEA004598(GenBank登录号:EB150292)同源性达71%.对早酥梨Vnp1基因进行半定量RT-PCR研究的结果表明,该基因在梨黑星病菌(Venturia nashicola)诱导后216 h内的叶片中的表达水平呈明显上升趋势.     

金龙胆草查尔酮合酶基因(CHS)的克隆及其在花期不同组织的表达量分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮化合物合成的第一关键酶。为了获得金龙胆草(Conyza blinii Lévl.)CHS基因,本研究采用快速扩增cDNA末端(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆得到了金龙胆草CHS基因的DNA和cDNA全长序列,并进行生物信息学分析,通过RTPCR检测该基因在花期不同组织部位中的表达情况并检测对应部位的相对花青素含量。结果表明,获得的CHS基因DNA全长2 098 bp,包括2个内含子;cDNA全长为1 692 bp,含有完整开放阅读框(1 197 bp),编码399个氨基酸,包含查尔酮合酶的标志性序列,命名为CbCHS(GenBank登录号:KJ155749)。序列比对结果显示,金龙胆草CbCHS基因与已报道的其它植物的CHS氨基酸序列具有很高相似性(最高为95%)。半定量RT-PCR结果显示,在叶和茎的表达量最高,相对表达量分别达到87.03%和98.33%,表达量之间没有显著差异(P0.05);在根中CbCHS基因表达量最少,相对表达量仅为9.43%,表达量与其余部位具有显著差异(P0.05)。花青素含量也以茎和叶中最高,根中微量,表明CbCHS基因与花青素的蓄积有一定相关性。本研究首次克隆了金龙胆草CbCHS基因的全长DNA及cDNA序列,研究了其在花期不同组织器官中的表达量差异及与花青素的含量关系,为进一步研究CbCHS基因对金龙胆草黄酮含量的影响及其调控机制提供了基础资料。     

草莓半胱氨酸蛋白酶基因(FaCP)的克隆及表达分析

半胱氨酸蛋白酶作为一种重要的水解蛋白酶,参与植物的许多生理过程.采用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria×ananassa)中克隆到半胱氨酸蛋白酶基因FaCP (GenBank登录号:JN979371),该基因cDNA全长1 338 bp,包含一个1 062 bp完整的开放阅读框(ORF),编码354氨基酸.生物信息学序列分析表明,FaCP开放阅读框编码的氨基酸序列与其他植物的CP蛋白同源性较高.Real-time PCR分析发现,FaCP基因在草莓果实、叶、根、茎和花萼中都有表达;在果实成熟过程中FaCP表达量逐渐增加,在粉红果最高,红果中略有下降.在草莓叶片中,随着叶片衰老,FaCP基因表达量增加明显.研究结果表明,FaCP可能参与了调控草莓果实的成熟及叶片衰老.     

马铃薯腐烂茎线虫类毒液过敏原蛋白基因(Dd-vap-1)的克隆与表达定位分析

植物寄生线虫食道腺分泌蛋白在寄生致病过程中起到至关重要的作用.用RT-PCR结合RACE的方法从马铃薯腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)中克隆了一个类毒液过敏原蛋白新基因Dd-vap-1.Dd-vap-1 cDNA全长1346bp,开放阅读框的长度为l 209 bp,推导编码一个含有402个氨基酸的蛋白序列(GenBank登录号JQ341057).推导蛋白Dd-VAP-1预测分子量为45.3 kD,等电点为6.68,序列比对分析表明,Dd-VAP-1为富含半胱氨酸分泌蛋白家族成员.原位杂交结果显示,Dd-vap-1在马铃薯腐烂茎线虫的亚腹食道腺细胞特异表达,推测该基因在马铃薯腐烂茎线虫侵染甘薯的早期阶段起重要的作用.     

桂花15-顺式-ζ-胡萝卜素异构酶基因(Z-ISO)的克隆及表达分析

15-顺式-ζ-胡萝卜素异构酶(15-cis-ζ-carotene isomerase,Z-ISO)可以催化9,15,9'-三顺式-ζ-胡萝卜素异构化生成9,9'-二顺式-ζ-胡萝卜素,Z-ISO基因是植物类胡萝卜素代谢途径中最后一个被鉴定的基因.为克隆桂花(Osmanthus fragrans) Z-ISO基因的ORF序列并研究其表达特征,本研究利用已构建的桂花花瓣转录组数据库中Unigene序列信息,结合PCR技术克隆得到桂花Of Z-ISO1(GenBank登录号:KX120175)和Of Z-ISO2(GenBank登录号:KX120176)基因ORF序列.生物信息学分析表明,Of Z-ISO1和OfZ-ISO2基因均含有长为1 107 bp的ORF,编码368个氨基酸残基.Of Z-ISO1和Of Z-ISO2蛋白均含有6个跨膜螺旋区和3个保守的异构酶功能作用所必需的活性位点(H152、H268和D296).Of Z-ISO1和Of-ISO2与玉米(Zea mays)和拟南芥(Arabidopsis thaliana) Z-ISO1氨基酸序列有较高的相似性,系统进化树分析发现,Of Z-ISO1和Of Z-ISO2与芝麻(Sesamum indicum)Z-ISO亲缘关系最近,聚为同一小支.qRT-PCR结果显示,堰虹桂花序发育过程中,OfZ-ISO1基因在花蕾期花序中表达量较低,铃梗期其表达量急剧增加,初开期表达量保持不变,而盛开期表达量显著下降;Of Z-ISO2基因在花蕾期和铃梗期花序中表达量较低,随后表达量逐渐增加,于盛开期表达量达到最高.在桂花不同花色品种中,丹桂品种堰虹桂花色最深、花瓣类胡萝卜、素总量最高,金桂品种金球桂次之,银桂品种玉玲珑花色最浅、花瓣类胡萝卜素总量最低;总体上铃梗期和初开期时玉玲珑Of Z-ISO1和Of Z-ISO2基因的表达量较高,盛开期3个不同花色品种花瓣中OfZ-ISO1和Ofz-ISO2基因的表达量大致相同.本研究结果表明,桂花花序开放过程中Of Z-ISO1和Of Z-ISO2基因的表达水平对其类胡萝卜素的积累十分重要,不同花色品种类胡萝卜素含量与其Of-ISO1和OfZ-ISO2基因表达量并非正相关.研究结果将为全面揭示桂花呈色机制提供理论基础.     

甜瓜属野生种铝胁迫诱导基因ChAI的克隆及序列分析

应用同源序列克隆策略从铝盐胁迫处理的甜瓜属野生种(Cucumis hystrix Chakr.) 叶片中获得了612bp的片段,通过在EST数据库进行同源检索,发现一条甜瓜EST序列（GenBank登录号：AM724963.2）与之高度同源,据此设计引物并经RT-PCR扩增和序列拼接,最后获得了铝诱导基因cDNA序列全长,命名为ChAI (GenBank登录号：FJ968438 )。序列分析表明该基因全长967bp,其中开放读码框(ORF)长711bp编码236个氨基酸组成的多肽,5′ 和3′ 端非编码区长度各为15bp和241bp。DNAMAN同源性分析表明该基因与葡萄、棉花、羊乳（轮叶党参）、白骨壤（真红树植物）、拟南芥等植物的铝诱导蛋白的氨基酸序列具有78.6%以上的同源性。运用半定量RT-PCR技术对ChAI 基因的转录水平进行分析,根据该基因在铝胁迫下大量表达推测ChAI 与耐铝盐胁迫响应相关,但具体耐铝胁迫机制还有待深入研究。     

小麦多子房性状近等基因系的选育及遗传背景的检测

以矮败小麦为杂交材料,以多子房小麦多II为供体亲本、单子房小麦77(2)为轮回亲本,经过连续回交和自交,初步培育成多子房近等基因系(NIL)M04309-1和M04309-3。应用APAGE技术对NIL及其亲本的遗传相似性进行了比较分析,结果表明:(1)育成的多子房近等基因系多子房、单子房性状稳定,农艺性状与77(2)一致;(2)用醇溶蛋白APAGE分析多子房近等基因系的遗传相似性,发现该NIL选系内、系间及选系与轮回亲本间已达到较高的遗传一致性,但含多子房基因的选系低于单子房选系的遗传相似性;(3)用醇溶蛋白检测NIL,未发现其与导致该近等基因系子房性状差异的基因有关。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl15的鉴定和基因定位

由籼稻品系杂交后代中发现1个黄绿叶突变体,命名为ygl15。为揭示突变体ygl15叶色变异机制,对其进行了表型鉴定和基因定位分析。结果表明,突变体ygl15从苗期开始表现为黄绿叶,叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量较野生型显著下降,并最终导致其农艺性状受到影响,表现为株高、有效穗数、单株总粒数和单株实粒数显著下降,穗长、每穗粒数和结实率的变化不显著,千粒重略有提高;基因表达分析表明,突变体ygl15叶片中,叶绿素合成和光合系统相关的基因表达上调,但血红素合成相关的基因表达下调或不变。遗传分析表明,ygl15的突变表型受1对细胞核隐性基因控制。以突变体ygl15和中花11杂交的F_2群体为定位群体,经过初步定位和精细定位,将ygl15基因定位在水稻第3号染色体上的分子标记M08124～M08175之间,物理距离约79 kb。本研究结果为进一步克隆ygl15突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。     

Uptake of 15N by wetland rice in response to application of 15N-labelled Sesbania rostrata and urea

 Pot experiments were carried out to evaluate the response of rice to Sesbania rostrata green manure N as compared to urea fertilizer N under flooded conditions. After growing S. rostrata for 21 days with a ¹⁵N-labelled N source, the labelled Sesbania was applied to wetland rice as a green manure and the uptake of ¹⁵N from this substrate was compared to that from labelled urea. Rice was cultivated twice in the same pots. The rice was grown for a period of 49 days in each case, separated by a period of 21 days when the soil was allowed to dry. The ¹⁵N content of the soil and shoots and roots of rice was determined and ¹⁵N balances established. The total N content of the shoots and roots of rice was determined by a non-tracer method. The percentage recovery of ¹⁵N from shoot material which was derived from urea N was more than twice that from S. rostrata. The recovery of ¹⁵N from the pots receiving both green manure and urea was low, and not significantly different from that recovered from the green manure treatment. As much as 64.5–73.5% and 40.1–41% of the ¹⁵N remained in the soil which had received green manure or urea, respectively. The overall recoveries of ¹⁵N varied between 86.5% and 94.4%. At the second harvest, the oven-dry weight of shoots was significantly (P<0.05) higher in green-manure treated pots, but the total N content did not differ significantly. Labelled N remaining in the soil after amendment with the green manure was much more available to the rice crop than that remaining after the addition of urea-N. The total recovery of labelled N (shoots plus roots) amounted to 65.5% and 74%, respectively of the residual labelled N in the two S. rostrata treatments (i.e. 19.55 mg ¹⁵N pot^–1 and 39.10 mg ¹⁵N pot^–1) and 23.2% and 23.2% of the residual labelled N in the two urea treatments (i.e. 19.55 mg ¹⁵N pot and 39.10 mg ¹⁵N pot^–1), respectively. Received: 8 December 1997     

用~(15)N天然丰度法估测结瘤作物的共生固N_2量

测定了位于北京西北郊的本所农场耕地及附近几个土样的土壤总Nδ15N值,农场耕地的δ15N值为6.39±0.42‰,本所庭园土壤为5.03±0.26‰,圆明园土壤为1.66±0.49‰。农场耕地土壤总Nδ15N的垂直变化为6.09±0.77～7.71±0.67‰,水平变化为6.52±0.55～7.13±0.73‰。 无N营养液砂培大豆的测定结果表明,根瘤富含15N,δ15N值为8.32±0.16‰和10.54±0.30‰,地上部贫化15N,δ15N为—2.25±0.48～—4.16±0.75‰,说明在固N2过程中和固N2产物输送转化过程中发生了N同位素的分馏,固N2分馏因数β=1.0023～1.0042。 用15N天然丰度法估计不同大豆品种的％Ndfa表明,不同大豆品种的N素自给能力不同。固N2植物的δ15N值明显低于非固N2植物的δ15N值,一般相差3～5δ15N,说明用15N天然丰度法评价这些植物的固N2状况是可能的。然而,不固N02植物也有较低的δ15N值,即便在同一地块上,非固N2植物的δ15N值也很不相同,有待进一步研究。     

甘蓝型油菜沪油15中BnaRAV-2-HY15转录因子的克隆及表达分析

基于拟南芥RAV类转录因子的序列,通过电子克隆的方法获得甘蓝型油菜的BnaRAV-2基因序列,再利用RT-PCR方法从甘蓝型油菜沪油15中扩增出编码RAV类转录因子基因BnaRAV-2-HY15,并进行了序列和进化分析。结果显示,该转录因子基因长1119 bp,编码372个氨基酸,含有相对保守的AP2结合域和B3结构域,具有典型的植物RAV类转录因子的结构特征。BnaRAV-2-HY15 和AtRAV2具有相似的三维结构。采用半定量RT-PCR方法对基因表达水平进行分析,发现BnaRAV-2-HY15受到PEG、高盐和低温的诱导表达。BnaRAV-2-HY15基因在沪油15盛花和籽粒发育时期的根、茎、叶、花、蕾和荚中均检测不到明显的表达。     

~(15)N天然丰度法测量豆科牧草共生固氮的评估

无氮营养液砂培7个品种苜蓿茎叶的固氮分馏因数β值为1.0000～1.0015(δ~(15)N为-0.05～-1.47‰),白三叶、绿豆和银合欢的β值分别为0.9979、0.9983和1.0018(δ~(15)N分别为2.15、1.74及-1.81‰)。根据~(45)N天然丰度的变化,估测了田间生长苜蓿的固氮能力,表明6个品种的共生固氮能力不同。格洛里及润布勒苜蓿两品种最高,保定、阿尔贡奎因及明托苜蓿3个品种次之,秘鲁苜蓿最低。苜蓿不同时期的固氮活性有变化,6、7月间固氮活性达高峰。根据所测豆科牧草茎叶的δ~(15)N值,可以对豆科牧草进行定性或半定量水平上的固氮研究,以筛选高效固氮牧草和检测野生固氮资源。本文还对不固氮参照植物和不同方法对％Ndfa估计位的影响进行了讨论。     

小尾寒羊BMP15基因多态性及其与高繁殖力关系的研究

以控制Belclare、Cambridge、Hanna、Inverdale和Lacaune绵羊高繁殖力的骨形态发生蛋白15基因(bonemorpho-geneticprotein15,BMP15)为候选基因,根据绵羊BMP15基因全序列设计6对引物覆盖全部的外显子,采用PCR-SSCP方法检测BMP15基因在高繁殖力绵羊品种(小尾寒羊)和低繁殖力绵羊品种(多赛特羊)中的多态性,同时研究该基因对小尾寒羊高繁殖力的影响。结果表明,只有外显子1的第1对引物扩增片段具有多态性,其余5对引物扩增片段都没有多态性。在127只小尾寒羊母羊和30只多赛特母羊中都检测到两种基因型(AA和AB)。统计结果表明,小尾寒羊和多赛特羊AA基因型频率分别为0.638和0.800,AB基因型频率分别为0.362和0.200。测序结果表明,AB基因型和AA基因型相比在cDNA第28bp处缺失了3个碱基(CTT),小尾寒羊和多赛特绵羊都发生了与Belclare、Cambridge、Hanna和Inverdale绵羊相同的CTT缺失突变。AB基因型小尾寒羊平均产羔数比AA基因型多0.20只,但差异不显著(P>0.05)。研究结果提示,BMP15基因的CTT缺失突变对小尾寒羊高繁殖力没有显著影响。     

Effect of long-term fertilization on 15N uptake and retention in soil

We did a pot experiment with three different fertilized soils (no fertilizer (No-F), inorganic fertilizer nitrogen, phosphorus and potassium (NPK), manure plus inorganic fertilizer (MNPK)) from a 19-year fertilizer trial. Three N treatments, (1) no N, (2) 100 mg/kg urea-¹⁵N (N), (3) 50 mg/kg urea-¹⁵N + 50 mg/kg corn straw-N (1/2N + 1/2S), were applied to each soil. The residual soil from the same treatments was used to grow second wheat crop. The MNPK soil had significantly higher nitrogen use efficiency (NUE) in the first growing season, and lower N loss than the NPK, and No-F soils. The 1/2N + 1/2S treatment decreased NUE on each soil, even though the MNPK soil still had highest NUE and lowest N loss. The residual ¹⁵N use efficiency (RNUE) in 1/2N + 1/2S treatment of MNPK soil was higher than NPK and No-F soils. We concluded that long-term application of manure plus inorganic fertilizer increased NUE and decreased N loss.     

Vicilin-like storage globulin from buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) seeds

An 8S storage globulin from buckwheat seed, which resembles the structure and features common to the vicilin-like family of seed storage proteins, was analyzed for this paper. It was found that expression of the 8S globulin gene precedes that of the 13S globulin (the main buckwheat storage protein) and starts from an early stage of buckwheat seed development (9-11 days after flowering), continuing to accumulate throughout seed development to contribute approximately 7% of total seed proteins. This protein fraction might be more interesting for biotechnological application than the 13S buckwheat legumin consisting of 23-25 kDa subunits reported to be the major buckwheat allergen. A partial cDNA was also isolated, showing high homology with cDNAs coding for vicilin-like storage proteins from various plant species, and its expression profile throughout seed development as well as in different buckwheat tissues was analyzed.