新疆野生核桃LFY3基因的克隆及序列分析

LFY基因是调控开花及花发育的关键基因,为从分子水平了解核桃的成花机理,本研究以具有二次雄花的新疆野生核桃为材料,通过RACE-PCR方法,克隆了LEAFY (LFY)同源基因的全长cDNA序列,并且该基因是拟南芥LEY3的同源基因,因此命名为JrLFY3。该基因cDNA全长1 185 bp,开放阅读框长1 158 bp,编码385个氨基酸,预测其相对分子量为44 035.7 Da。JrLFY3基因序列比对及系统进化分析表明,该基因与新疆早实核桃、山核桃LFY同源基因的同源性高达90%以上,与山核桃、板栗等木本植物的亲缘关系较近,推测它们具有相似的功能。实时荧光定量PCR结果表明,JrLFY3基因在新疆野生核桃不同组织中均有表达,在芽、雌花和雄花序中表达量较高,嫩叶中表达次之,茎中表达量最少,研究结果为进一步分析新疆野生核桃LFY3基因的功能及在成花过程中的作用机理提供理论依据。     

植物开花抑制基因SVP同源基因的研究进展

SHORT VEGETATIVE PHASE(SVP)是抑制植物开花的重要调控因子,属于MADS-box基因家族,在调控植物的成花时间、花发育以及休眠等方面扮演着非常重要的角色。SVP受光照和温度等外界环境条件的影响,参与花分生组织的形成,但在不同物种中其表达模式和功能存在差异。在植物开花途径中,SVP通过抑制开花整合子因子SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)、FLOWERING LOCUS T(FT)、LEAFY(LFY)等基因的表达,从而调控植物的开花时间。本综述国内外对SVP及其同源基因的结构功能表达模式的最新研究进展进行综述,并结合SVP基因的研究现状提出未来的研究方向。     

植物开花转换的分子生物学研究

高等植物的花发育是其生命过程中最重要的阶段,开花转换决定了植物生殖发育的时期和质量,对于植物发育具有重要的意义。本文综合介绍了高等植物的开花转换过程、成花信号、遗传途径、MADS类基因及开花转换相关基因的研究进展。高等植物的开花转换过程一般包括：营养分生组织转换为花序分生组织、花序分生组织转换为花分生组织2个过程。这2个过程的分生组织属性不同：花序分生组织具有非决定性;植物的种子在萌发后,需要达到一定的营养生长量之后,进入成花敏感状态,才能够接受开花信号的刺激。植物的开花转换被划分为自动途径、环境诱导途径和抑制途径,这些途径在某些植物种中可能部分组成型存在,协调作用而形成一个调控基因网络。MADS—box family是一类转录因子,在高等植物花发育过程中起着很重要的作用。通过突变体诱变、差异显示等方法,模式作物拟南芥已经克隆出了一批开花转换相关基因如,LFY、APl、EMF,FT、TFL、CO等,研究了这些基因的表达时期、表达位置、表达丰度,对于这些基因的作用及基因之间的互作也进行了广泛的研究。不同物种之间开花转换研究的进展差异很大。     

γ-氨基丁酸促进拟南芥开花的机理研究

为了探讨γ-氨基丁酸(GABA)对拟南芥植物开花的影响机制,以3种不同浓度（1 mmol/L,5 mmol/L和10 mmol/L）的GABA采用隔天喷施的方法,处理7天龄的拟南芥幼苗至4周龄,以双蒸水作为对照,观察拟南芥的开花时间的变化。结果表明,在长日照（16 h光照/8 h黑暗）和短日照（8 h光照/16 h黑暗）条件下,GABA能不同程度地促进拟南芥早开花2~5天。运用荧光定量PCR技术,对开花途径的开花抑制因子基因Flowering Locusc C（FLC）、自主开花途径基因FCA(FLOWERING TIME CONTROL PROTEIN FCA)和花序分生组织特征基因LEAFY（LFY）的表达进行研究。与对照相比,GABA处理下调FLC的表达2~5倍,而促进FCA（1.5~6倍）和花序分生基因LFY（3~11倍）的表达。初步的实验结果表明,GABA对拟南芥开花的促进作用有可能通过上调FCA的表达,抑制FLC从而促进LFY的表达而最终促进植物提早开花。     

陆地棉GhSPL3基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

 利用生物信息学结合RT-PCR技术从陆地棉中克隆出SPL转录因子,命名为GhSPL3,在GenBank的登录号为JN795132。该基因包含一个426 bp的ORF(开放阅读框),推测编码141个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明GhSPL3包含一个典型的SBP结构域和一个核定位信号;进化树分析发现,GhSPL3与AtSPL3聚为一组,推测棉花GhSPL3和拟南芥AtSPL3在结构和功能上可能有着一定的相似性。亚细胞定位表明,GhSPL3定位于细胞核中,荧光定量RT-PCR结果表明,GhSPL3基因在棉花各组织中都有表达,但表达量不同。在花中表达量最高,其次是在顶芽和茎中的表达量,在根和叶中表达量较低。通过分析GhSPL3在顶芽的不同发育时期的表达量发现,GhSPL3在三片真叶展平时的顶芽中表达量最高,推测GhSPL3可能在花芽的分化、生长阶段的转变和花器官的形成上起着重要作用。     

薰衣草芳樟醇合酶基因的克隆、表达及酶活性检测

从高油薰衣草品种“杂花”中克隆得到芳樟醇合酶基因LIS1和LIS2,并对其进行了生物信息学和表达模式分析、原核表达和酶活性检测,以低油品种“法国蓝”为对照。结果表明,LIS1基因编码602个氨基酸,LIS2基因编码564个氨基酸。LIS1蛋白与阔叶薰衣草、一串红的芳樟醇合酶亲缘关系相近,LIS2蛋白与狭叶薰衣草、杂薰衣草的芳樟醇合酶亲缘关系相近。LIS1基因在“杂花”花器官半开期、盛开期和衰败期的表达量均高于“法国蓝”;LIS1基因在“杂花”花萼中的表达量最高,且仅在“法国蓝”雄蕊中少量表达。LIS2基因在“杂花”花器官不同组织和不同发育时期表达量均低于其在“法国蓝”中表达量,该基因在“杂花”花器官衰败期和“法国蓝”花器官半开期表达量最高,在2个品种花萼中高表达。LIS2基因在2个品种不同发育时期及组织中的表达量均明显高于LIS1基因。LIS1和LIS2重组蛋白具有单萜合酶活性,且均参与合成芳樟醇。     

甜荞FaesFUL4基因的克隆与表达分析

本研究采用同源克隆的方法,从甜荞(Fagopyrum esculentum Moench.)品种‘北早生’中分离出调控果实发育的FaesFUL4基因,该基因的cDNA序列全长795 bp,包含一个长为714 bp完整的开放阅读框,共编码237个氨基酸和1个终止密码子。分子系统发生分析和同源蛋白比对结果显示:FaesFUL4蛋白属于A类MADS-box基因家族AP1/SQUA亚家族的euFUL进化系,含有MADS、I、K和C末端四个明显的结构域,且C末端转录激活区含有2个保守的模体(Motif):FUL motif和paleoAP1 motif。基因表达的组织特异性分析表明:FaesFUL4基因主要在甜荞叶片、花序和果实中表达,在根和茎中有微量表达,其在花序中的相对表达量最高。进一步分析基因在果实不同发育时期的表达量发现,其在果实迅速膨大期表达量最高。因此推测该基因不但参与调控花器官的发育过程,且对于维持果实的正常发育具有重要作用。     

马尾松FLO/LFY基因的克隆及其功能分析

FLO/LFY及其同源基因是控制花分生组织形成和开花时间的基因之一。本研究通过反转录PCR克隆技术和cDNA末端快速扩增技术(RACE),从马尾松中分离得到了PmLFY和PmNLY两条FLO/LFY基因的cDNA序列。两条序列均包含完整的编码区与"5'端"和3'非翻译区,长度分别为1 555 bp和1 236 bp,对应的编码氨基酸长度是411 aa和310 aa。序列分析发现PmLFY和PmNLY两个蛋白均属FLO/LFY蛋白;分别有13和11个丝氨酸激酶位点。对PmLFY和PmNLY两个蛋白与其他物种的FLO/LFY蛋白构建进化树,发现PmLFY蛋白与辐射松最为接近,与加勒比松、挪威云杉等较为接近,属同一分支;PmNLY蛋白只存在于裸子植物之间,与辐射松,华山松等松科关系较近,但与PmLFY分化较明显;裸子植物之间LFY-like与NLY-like分化十分明显,裸子植物的NLY蛋白与被子植物的FLO/LFY更为接近。通过组织特异性分析发现,PmLFY和PmNLY主要集中在冬芽中表达,且在侧芽的表达量高于顶芽,分别相对于顶芽表达量的1.8和1.3倍。研究结果为进一步分析马尾松FLO/LFY的功能和开花作用机制奠定了基础。     

黄瓜CsPI基因的克隆及不同器官中的表达

MADS-box家族基因在植物花器官发育中具有重要的作用。本研究采用同源克隆技术,从黄瓜(Cucumis sativus L.)顶芽中克隆获得B类MADS-box基因Cs PI的cDNA序列。序列分析表明,Cs PI基因cDNA序列的完整开放阅读框(ORF)为636 bp,编码211个氨基酸,分子质量为24 904,理论等电点为8.42。蛋白质序列相似性比对和分子系统发生分析表明,CsPI聚类于PI进化支,其C末端包含保守的PI基序。葫芦科PI同源蛋白序列比较保守,其中CsPI与甜瓜的同源性最高,为98.6%。实时荧光定量PCR显示,Cs PI基因主要在花器官中的花瓣和雄蕊中表达。本研究为探析黄瓜花器官发育提供了一定理论基础。     

草莓CO同源基因FaCO-2的克隆及表达分析

以草莓(Fragaria×ananassa Duch.)品种花姬为试材,通过PCR和RT-PCR方法克隆出草莓CO同源基因FaCO-2的CDS和DNA全长序列,在此基础上通过实时定量PCR的方法检测了其在草莓植株各组织和花器官中的表达。结果表明,该基因DNA序列长度为1 882 bp,含1个内含子,其CDS长度为1 146 bp,编码382个氨基酸,与其他物种的CO同源基因氨基酸序列有较高的同源性,生物信息学分析表明该蛋白分子量为42 021.69 D,等电点pI=5.49。实时定量RT-PCR结果表明,在不同的组织、花器官中,FaC0-2的表达量存在差异,在充分展开的较大叶片中的表达量最高;在4轮花器官中,只在萼片中表达,而其他花器官中不表达。     

基因枪法将LEAFY基因导入甘蔗的研究

利用基因枪介导的方法,以LEAFY基因为目的基因,NPTⅡ为选择/标记基因进行共转化.对影响基因枪法转化甘蔗的影响因素进行了探讨,结果表明转化前预培养2 d获得的转化效率最高,转化前后进行高渗处理可以提高转化效率.大量转化后,将LEAFY基因导入到3个甘蔗品种Badila、ROC22和ROC16中去,获得了转LEAFY基因的甘蔗植株.其中抗性愈伤     

GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆[Glycine max(L．) Merrill]是典型的短日照植物，光周期反应敏感品种在一定的短日一长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SDl3d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下：在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照13天一长日照(SDl3d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性。GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就开始表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。实验结果进一步证明，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)三种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。     

牡丹花发育相关基因PsPI的克隆与表达分析

PI基因能够调控植物花器官形成。本研究以牡丹品种‘洛阳红’为研究材料,通过克隆从牡丹花瓣中得到PI同源基因,并利用q RT-PCR对其表达特性进行分析。结果表明,牡丹PI基因cDNA全长636 bp,包含MADS MEF domain,K-box domain,氨基酸序列C末端具有典型PI-motif I,命名为Ps PI,GenBank登录号为MH169595。序列比对与系统进化分析表明,牡丹Ps PI与芍药亲缘关系最近,相似性达90%以上。Ps PI在牡丹营养器官中痕量表达,生殖器官组织中的表达量较高,花瓣中表达量最高,为萼片32倍;牡丹花发育6个时期中,雄蕊、雌蕊原基分化期Ps PI表达量与其他4个时期存在显著差异,雌蕊原基分化期最高;4种不同花型牡丹的花器官中,Ps PI在花瓣中表达量高于萼片、雌蕊与雄蕊,单瓣型、荷花型牡丹表达量显著高于皇冠型与蔷薇型。Ps PI基因参与雌蕊、雄蕊原基分化,不同花型牡丹中该基因均在花瓣表现出较高的表达量,在雌蕊、雄蕊瓣化过程中可能具有关键作用,进而调控牡丹花器官的形态建成,该结果为牡丹花型分子育种提供了理论依据。     

黄瓜CsAP2基因克隆及表达模式

本研究利用同源克隆方法从黄瓜(Cucumis sativus L.)顶芽中克隆获得APETALA2 (AP2)同源基因Cs AP2的cDNA序列。序列分析表明,CsAP2基因c DNA序列的完整开放阅读框(ORF)为1 452 bp,编码483个氨基酸,其分子质量为53 359,理论等电点为5.59。多序列比对和系统进化分析表明,CsAP2位于A类基因AP2分支,包含两个保守的AP2结构域。CsAP2与甜瓜CmAP2的同源性最高,为97.7%。CsAP2定位在细胞核。实时荧光定量PCR显示,CsAP2基因在营养器官中和四轮花器官中均有表达。     

春兰AGAMOUS同源基因的克隆及表达分析

为深入探索春兰(Cymbidium goeringii)中C类MADS-box基因参与春兰花器官发育调控的分子机理,用同源克隆的方法从春兰花芽中分离出两个C类MADS-box基因CygoAG1与CygoAG2。在分析其序列结构的基础上,分别检测2者在春兰不同花器官中的表达差异。序列结构分析表明:CygoAG1序列全长为831bp,包含702 bp完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码233个氨基酸和1个终止密码子;CygoAG2基因cDNA序列全长996 bp,包含705 bp完整开放阅读框,编码234个氨基酸和1个终止密码子,2个基因编码的转录因子均包含保守的MADS、K-box结构域和AG基序。分子系统发生与进化树重建结果显示:春兰CygoAG1与CygoAG2与拟南芥MADS-box基因家族中AG (AGAMOUS)基因的同源性最高。实时荧光定量分析结果表明,春兰CygoAG1基因只在花粉团、合蕊柱和子房中表达,在其它花器官及营养器官叶片中不表达,其在子房中的表达量最高。CygoAG2基因在春兰的花器官如萼片、花瓣、唇瓣、花粉团、合蕊柱和子房中均有表达,但在营养器官叶片中不表达,其在合蕊柱(雌雄蕊合生结构)中的表达量最高。CygoAG1和CygoAG2基因在春兰花器官中的表达模式呈现一定的差异。     

蜻蜓凤梨中EIN3的克隆及其表达分析

乙烯诱导凤梨开花受植株年龄的影响。本研究根据从抑制差减杂交(SSH)文库中发现的c DNA片段,通过RACE技术得到EIN3(ethylene insensitive3)基因的全长c DNA序列。生物信息学分析表明,该基因与香蕉、水稻、玉米等多种植物中的EIN3同源,定名为Af EIN3。Af EIN3在凤梨植株各个部位的表达量不同,以叶片基部的表达量最高,花器官中最少;Af EIN3在不同年龄植株中的表达量不同,以成熟植株中表达量最高;乙烯处理后,在成株中,Af EIN3的表达量在1 h即达到峰值,然后逐渐下降;在幼株中,Af EIN3对乙烯的反应较迟缓,24 h时略有上升,2 d时达到一个峰值,然后下降,5 d时表达量最高。研究结果表明Af EIN3具有组织表达特异性,表达量与发育阶段有关,并受乙烯信号诱导,可能在乙烯诱导凤梨开花中起重要作用。     

亚麻木质素合成关键酶基因表达分析

以亚麻(Linum usitatissimum)栽培品种白花为材料,采用半定量RT-PCR方法对亚麻木质素合成关键酶基因CCoAOMT1、4CL1、4CL2、COMT、F5H1、F5H2和F5H3在不同组织及不同时期木质部、韧皮部的表达规律进行了研究。结果显示, 除F5H1在根部未表达外,其他基因在幼苗、根、花期木质部、花期韧皮部、叶、花和幼果中均有不同程度表达。CCoAOMT1在各部位都有较高的表达。2个4CL之间和3个F5H基因之间的部位表达的差异存在一定互补性。在韧皮部中,各基因均在幼嫩(30 d)阶段表达量最低;除4CL2在花期(60 d)达到表达高峰外,其他基因均在花后(70 d)表达量最高;4CL1在各时期均有较强表达,而F5H3在各时期弱表达。在木质部中,除4CL1在各时期均表达弱和F5H1在花前期为表达高峰外,其余基因均在幼嫩阶段表达量最高;随后逐渐降低,在花期后表达量大幅降低;与其他基因的明显区别在于各时期4CL1的表达量以韧皮部明显高于木质部。     

植物开花基因新资源:甘菊中花分生组织决定基因DFL

LFY基因是花分生组织特征基因,不仅决定花分生组织的形成,而且控制着开花时间。在利用基因工程进行植物花期调控方面具有深远的影响。本文作者利用RT-PCR、PCR-RACE技术,从菊科菊属植物甘菊(19endranthe ma lavandulifolium)中分离到了LFY同源基因DFL,基因登录号AY559245。为植物花发育的研究及观赏植物的花期调控提供了新的基因资源。     

向日葵PMADS2 LIKE基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因是调控花发育进程的关键转录因子。在向日葵中大量的花发育相关基因有待于发掘和鉴定。本研究以向日葵(Helianthus annuus)为材料克隆到了一个MADS-box新成员PMADS2 LIKE。序列分析结果显示该基因具有MADS-box家族典型的MIKC保守结构域;系统发育树分析发现该基因与拟南芥PI基因亲缘关系最近;q RT-PCR组织表达模式分析该基因仅在花和果实中表达,且在6个花器官中仅在雄蕊和花瓣表达;q RT-PCR定量分析表示该基因从开花前25 d一直表达到开花期,并且在开花前5 d表达量最高。研究结果表明,PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中具有一定的生物学功能。本研究的结果和推论为进一步探究向日葵PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中的生物学功能提供前期数据基础,为理清MADS-box基因在向日葵花发育中的调控网络提供线索。     

文心兰OnERS1全长基因克隆及表达分析

为了了解乙烯信号受体在文心兰切花衰老中的作用,利用RACE技术克隆了文心兰乙烯受体基因OnERS1(Gen Bank登录号为KP410729)。生物信息学分析表明,OnERS1基因编码631个氨基酸,分子量为70 773.7,等电点为6.82,是跨膜蛋白,与其它植物的ETR乙烯受体蛋白的相似性在74%~99%之间,属ETR1类乙烯受体。基因表达分析结果表明,OnERS1基因在根和蕊柱中表达量最高,在叶片、侧瓣和花萼中次之,在茎和唇瓣中表达量最低;文心兰切花衰老期间OnERS1基因的表达量在第0~6 d持续增加,第6 d后突然下降,第8 d后下降到一个极低的水平。与此同时,花器官中的乙烯释放从第8 d之前缓慢上升,第8~10 d急剧升高。OnERS1基因的时空表达特异性表达说明它可能与花衰老有关。