辣椒不同发育时期果实着色的转录组分析

为研究辣椒果实不同发育时期着色的基因表达差异,探究参与或调控辣椒果实类胡萝卜素合成的基因或转录因子。本研究采用RNA-Seq技术对辣椒果实青果期(G)、转色期(B1,果实表面30%左右变色)、转色期(B2,果实表面50%左右变色)和成熟期(R)的辣椒果实进行了转录组测序分析。结果表明,G-vs-B1、B1-vs-B2和B2-vs-R上调和下调的差异表达基因(DEGs)分别为924个和2 188个;DEGs经GO富集分析主要集中在生物调控、应激反应、信号、代谢过程和生长等的生物过程;DEGs经KEGG富集分析主要富集在类胡萝卜素生物合成和淀粉、蔗糖代谢等信号通路,DEGs共注释到3 079个转录因子,包括AP2、MYB、MADS和ERF等类型,转录因子AP2在调控植物类胡萝卜素的生物合成方面已得到证实,但在辣椒果实着色过程中的作用还有待研究。本研究为进一步挖掘辣椒果实着色过程中的关键调控因子,解析调控类胡萝卜素生物合成提供理论基础。     

壳寡糖处理对冷藏期间大五星枇杷贮藏品质的影响

以大五星枇杷为试材,研究不同浓度(0.5%、1.5%、3.0%)壳寡糖浸泡处理对枇杷失重率、褐变指数和腐烂指数的影响,筛选出适宜的壳寡糖浓度,并研究了0.5%壳寡糖溶液浸泡处理对枇杷贮藏品质的影响。结果表明,采用0.5%壳寡糖溶液浸泡枇杷果实3 min,可有效抑制枇杷果实失水和褐变,显著降低枇杷果实的腐烂指数,保持较高的可溶性固形物(TSS)、还原型抗坏血酸(As A)及还原糖含量,总酚和类黄酮含量于贮藏前期急剧下降,同时多酚氧化酶(PPO)活性受到一定抑制,使得0.5%壳寡糖处理的枇杷果实较对照褐变程度下降,保持较高的好果率,说明0.5%壳寡糖处理在延缓枇杷果实成熟衰老及提高其抗病性上具有一定作用,可提高冷藏枇杷的贮藏品质及抑制PPO活性。     

黄皮西葫芦类胡萝卜素合成酶基因的鉴定及PSY1和LCYE2克隆分析

类胡萝卜素是自然界中分布最为广泛的一大类色素,赋予植物花、果实等器官鲜艳的色彩,其合成过程中含有多种代谢酶基因。为了揭示黄皮西葫芦类胡萝卜素积累的分子机制,为进一步研究西葫芦类胡萝卜素合成酶基因的功能奠定基础,首先基于西葫芦基因组数据库对西葫芦类胡萝卜素合成代谢家族基因进行全基因组鉴定;进一步利用已公开发表的相关转录组数据筛选、qRT-PCR验证并克隆类胡萝卜素合成代谢关键酶基因。结果表明,在西葫芦基因组数据库中共发现48个类胡萝卜素代谢酶基因成员;根据Sweet REBA和Lady Godiva这2种不同颜色果皮材料不同发育时期果肉的转录组数据筛选出类胡萝卜素关键酶基因PSY1和LCYE2等在不同颜色果实发育时期存在显著性差异表达。qRT-PCR定量分析结果显示,除PSY1基因0 d和LCYE2基因2 d外,PSY1、LCYE2基因在黄皮西葫芦不同发育时期果皮中的相对表达量显著高于白皮西葫芦对应时期。对白皮西葫芦和黄皮西葫芦果皮PSY1和LCYE2等基因的全长CDS分别进行克隆、测序分析发现,白皮西葫芦和黄皮西葫芦2个材料的PSY1基因均比西葫芦参考基因组预测编码区序列多了一个51 ...     

RNA干扰对烟草NtPPO8基因沉默的效应分析

多酚氧化酶（PPO）是发生酶促褐变的关键酶,PPO活性过高会使烟叶变褐。为明确烟草NtPPO8基因对PPO活性的影响,建立降低NtPPO8基因表达量的病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）体系,探究使用RNA干扰技术对烟叶NtPPO8基因表达量及PPO活性的影响。以中烟100和K326为材料,分析在移栽后50d进行VIGS载体侵染的植株,并在侵染后10、20、30、40d分别测定NtPPO8基因表达量及PPO活性。结果表明,接种VIGS载体的转化植株,其中在侵染后20d时NtPPO8基因的沉默效率最高,为78.46%;随着侵染时间推移,NtPPO8基因的沉默效率逐渐降低,在接种后40d内有效表达;且转化植株中的病毒载体会随着植株的生长而向上传导,随着接种部位的上移,沉默效率逐渐降低。因此,研究建立VIGS体系能够有效沉默NtPPO8基因的表达,并且有效降低PPO活性,为提高烟叶耐烤性及降低烟叶褐变比例提供了新的思路和方法。     

基因沉默技术及其在棉花中的应用

基因沉默是指生物体内基因表达调控的重要手段,主要表现为特定基因的表达量下调或表达受到抑制。基因沉默主要有两种,转录水平上的基因沉默和转录后基因沉默。前者主要包括基因甲基化、位置效应、同源基因的反式失活、后成修饰作用以及重复序列引起的基因沉默;后者主要包括共抑制和RNA干扰引起的基因沉默。基因沉默广泛存在于植物体中,是一种基因表达调控和抵御病毒侵害的重要机制。文中介绍了基因沉默的类型和作用,重点评述了基因沉默技术在植物基因功能研究,尤其在棉花种质创新与品种改良方面的应用进展。     

枇杷脂类相关质体蛋白基因PAP的克隆及表达分析

本研究以‘大五星’(红肉)和‘川农159’(白肉)枇杷不同发育阶段的果皮、果肉为试验材料,采用同源克隆法从枇杷中分离PAP基因后采用qRT-PCR对两种材料不同时期的皮和肉进行定量分析。结果如下:该基因的CDS区具有一个长744 bp的开放阅读框,编码247个氨基酸。氨基酸序列的同源性分析表明,枇杷PAP蛋白与白梨(Pyrus bretschneideri)相似性高达97%。进化树也进一步说明,枇杷与白梨的进化关系最近。定量分析表明:白肉枇杷果肉中PAP基因的表达量平均水平较低,成熟的果皮果肉中PAP基因的表达量都表现为红肉枇杷显著高于白肉枇杷,表明PAP影响枇杷色素形成。本试验结果更清晰地呈现出了EjPAP基因的序列结构以及PAPs蛋白在枇杷果实呈色过程中的重要作用。     

光照和温度调控对番茄果实中类胡萝卜素合成的影响

为探究光温调控对番茄果实中类胡萝卜素合成水平的影响,本实验以Micro-Tom番茄为试材,利用LED设备和光照培养箱设置不同的环境条件,研究在高温(HT) 35℃、低温(LT) 15℃、常温(NT) 25℃、高光(HL) 260μmol·m~(-2)·s~(-1)、正常光(NL) 130μmol·m~(-2)·s~(-1)和低光(LL) 65μmol·m~(-2)·s~(-1)等环境条件的影响下番茄果实中类胡萝卜素含量和组分之间的变化,以及环境调控对其合成代谢途径的影响。结果表明,番茄果实的着色过程受高、低温抑制;高温可使番茄果实提早转色,但同时也导致果实即使至完熟期,其类胡萝卜素含量也一直维持在转色期水平,并严重影响果实中番茄红素的积累,而低温则会造成果实无法转色。光照对类胡萝卜素积累总体影响不大,但高光条件可加快果实转色速度,从而促进完熟期果实中类胡萝卜素的积累。不同光温处理条件下番茄类胡萝卜素测定的高效液相数据显示,番茄果实中含量最高的类胡萝卜素为番茄红素。对番茄红素代谢途径中的关键基因lcy-b进行分析可知,高温和低温条件均会抑制其表达。本研究结果可以为番茄的设施栽培提供理论依据和技术支持。     

沙棘非种子组织和种子油脂合成积累的源汇基因协同表达

为探讨沙棘非种子组织(果肉)和种子油脂合成积累与源汇基因表达间的关系,以2016年不同发育时期(7月10日,7月26日,8月11日,8月26日)的品系"TF-23"果实为材料,利用氯仿甲醇法测定果肉和种子含油量,采用q RT-PCR方法分析油脂合成源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1,DGAT2)在果肉和种子间的表达差异及其对油脂合成积累的影响。结果表明:(1)沙棘果实发育过程中,果肉和种子含油率均呈逐渐上升趋势,但果肉的油脂合成积累速度快于种子,且果肉含油率20.62%明显高于种子6.16%。(2)源基因GPD1在果肉发育过程中一直维持在较高水平,明显促进了果肉TAG合成前体G3P的高效合成,而同期汇基因DGAT1和DGAT2的高表达则促进了TAG的高效积累;相反,种子发育过程中,源基因GPD1表达量非常低,而同期的DGAT1基因表达维持在较低水平且呈略微下降趋势,限制了种子油脂的合成积累。(3)沙棘非种子组织(果肉)和种子油脂合成积累的显著差异源于源基因GPD1和汇基因DGAT1协同表达的差异。本研究可为进一步培育果肉和种子含油量均高的沙棘良种提供科学参考。     

GhCPS基因沉默对棉花幼苗生长和内源激素含量的影响

利用RT-PCR从棉花中获得493 bp的GhCPS(赤霉素(GA)合成酶基因)片段,经EcoRⅠ/KpnI双酶切后连入pTRV-RNA2质粒,获得了重组载体pTRV-GhCPS;用该载体转化农杆菌后,室内盆栽条件下侵染棉花品种欣抗4的子叶苗。结果表明,病毒诱导沉默GhCPS基因的棉花幼苗中GhCPS的表达量仅为空载体对照的52%。与空载体对照相比,沉默GhCPS的棉花幼苗第1叶和第2叶的内源GA4含量分别降低33%和60%;第2叶ABA含量降低48%,IAA、ZR和iPA含量均无显著变化;株高降低64%。第1叶和第2叶的叶面积分别减小26%和47%,总叶绿素含量分别增加29%和63%,类胡萝卜素含量分别增加27%和46%。第1叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2和蒸腾速率分别增加23%、40%、9%和31%。可见,利用病毒诱导基因沉默技术技术沉默GhCPS后可调控棉花幼苗叶片内源激素平衡,控制棉花幼苗的生长,并提高单位叶面积的光合能力。     

枇杷果实发育不同阶段内源多胺及激素含量的变化

采用了高效液相色谱法、ELISA法和考马斯亮蓝G250染色法测定枇杷果实发育过程中的内源多胺、激素和蛋白质含量变化。用以研究了枇杷的内源多胺、激素和可溶性蛋白质含量与果实发育不同阶段之间的关系,结果表明:胚珠发育过程中,Spd含量最高,Spm次之,Put最低。果肉中的3种多胺含量是Spd最高,Put次之、Spm最低。胚珠和果肉的快速生长阶段多胺含量快速上升;果实发育早期的(Spd Spm)/(Put)和(Spm)/(Pas)比值变化在花后26d到34d达高峰期,而这也正是果实膨大较快的时期。枇杷幼果Spd含量较高时也是GA1 3含量较高时期,GA3/ABA比值较高时也是果实快速生长期,说明内源激素与多胺之间有密切的关联作用。     

枇杷果实发育不同阶段内源多胺及激素含量的变化

采用了高效液相色谱法、ELISA法和考马斯亮蓝G250染色法测定枇杷果实发育过程中的内源多胺、激素和蛋白质含量变化。用以研究了枇杷的内源多胺、激素和可溶性蛋白质含量与果实发育不同阶段之间的关系,结果表明：胚珠发育过程中,Spd含量最高,Spm次之,Put最低。果肉中的3种多胺含量是Spd最高,Put次之、Spm最低。胚珠和果肉的快速生长阶段多胺含量快速上升;果实发育早期的(Spd+Spm)/(Put)和（Spm）/(Pas)比值变化在花后26d到34d达高峰期,而这也正是果实膨大较快的时期。枇杷幼果Spd含量较高时也是GA1＋3含量较高时期,GA3/ABA比值较高时也是果实快速生长期,说明内源激素与多胺之间有密切的关联作用     

光对红肉桃果肉红色形成的影响

为探讨光照是否影响红肉桃果实果肉着色,以青岛市地方红肉桃品种“大把撸”为材料,研究了不同套袋处理对着色后红肉桃果肉糖酸及色素尤其是花青苷含量变化的影响。结果表明：套袋明显抑制了果肉红色的形成;果实摘袋见光后花青苷合成能力得到恢复;套袋也降低了红肉桃果肉可滴定酸、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量,由此证明红肉桃果实果肉红色形成在很大程度上受光照影响。     

芒果八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因的克隆与表达分析

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase, PDS)影响类胡萝卜素的合成,是合成途径中关键基因。为了研究芒果果实中PDS基因的功能,本试验采用RACE方法从‘贵妃’芒果果实中克隆得到了一个八氢番茄红素脱氢酶(PDS),该基因全长c DNA序列为1 820 bp,开放阅读框为1 650 bp,编码549个氨基酸,分子重量为61.34 kD,等电点为6.78。聚类分析发现芒果PDS蛋白与柚子、香瓜和番木瓜等植物的亲缘关系较近。其氨基酸组成主要是丙氨酸(ALa),白氨酸(Leu),缬氨酸(Val)等。利用定量PCR技术对不同品种中的PDS基因表达量分析,发现红色‘贵妃’品种表达量最高,而绿色‘桂七’品种表达量最低,对其蛋白的结构域、三级结构及互作蛋白进行了预测,发现其含有Phytoene-desat、PLNO2487 superfamily等结构域。利用STRING数据库对其互作蛋白进行分析发现其与PSY、ZDS、CRTISO等蛋白可能有相互作用。本研究为进一步研究芒果果实类胡萝卜素生物合成的分子调控机理提供理论依据。     

红肉枇杷和白肉枇杷果实成熟不同阶段的比较转录组研究

本研究对红肉枇杷和白肉枇杷在果实转色到成熟间的4个时期(授粉后第171天,第175天,第180天,第185天)样本进行转录组测序。除去低质量数据后共得到约9.5 Gb的Clean reads,组装出61 587条Unigenes。在阈值为|log2 Ratio|≥1和Probability0.8时,共检测到28 216个Unigenes(13 676个上调和14 540个下调)差异表达。Gene Ontology(GO)和KEGG分析表明有40个GO类别和121代谢通路显著富集,涉及次级代谢物合成、植物激素信号传导、氧化磷酸化、糖酵解、淀粉与蔗糖代谢、氨基糖与核糖代谢等。此外从中鉴定出21个与类胡萝卜素代谢相关的基因,大部分基因在授粉后171 d时在红肉枇杷果肉中的表达量要显著高于白肉枇杷。研究结果为枇杷果肉颜色形成机制的阐明和枇杷遗传改良育种提供了理论依据。     

不同处理方法对枇杷贮藏品质的影响

以许昌地区广泛栽培的普通枇杷为试材,研究不同浓度(1.0%、1.5%、2.0%)壳聚糖涂膜处理、热激处理(45℃热水浸泡5 min、50℃热水浸泡2 min)、10%女贞子浸提液处理和0.5%虫蜡涂膜处理对枇杷果实贮藏品质的影响。结果表明,2.0%壳聚糖和0.5%虫蜡涂膜处理可有效抑制采后普通枇杷果实的失重和腐烂,延缓可溶性固形物含量的下降,激发过氧化物酶活性的上升,抑制纤维素酶活性,延缓果实软化进程,具有较好的保鲜效果。     

甜橙柠檬酸合酶基因的克隆及其在果实发育过程中的表达分析

柠檬酸合酶与柠檬酸的积累密切相关,通过分析其与酸含量的关系,为研究该基因的调控机制奠定理论基础。设计特异性引物对柠檬酸合酶基因进行克隆,并采用半定量PCR法对哈姆林叶片、果肉和果皮中该基因的表达模式进行检测。克隆得到柠檬酸合酶基因的cDNA序列,全长1535bp,ORF区含471个氨基酸残基,序列比对显示,哈姆林甜橙柠檬酸合酶基因与其他植物的该基因高度同源。半定量PCR结果显示果肉和果皮中柠檬酸合酶基因在各个时期的表达基本没有变化,而叶片中其表达水平随果实发育成熟不断降低,与果实中柠檬酸含量变化趋势相同。说明叶片中柠檬酸合酶基因表达与果实酸含量正相关。     

甜橙柠檬酸合酶基因的克隆及其表达分析

柠檬酸合酶与柠檬酸的积累密切相关。为了研究该基因的功能及其调控,通过设计特异性引物对甜橙柠檬酸合酶基因进行了克隆,采用半定量PCR法对哈姆林叶片、果肉和果皮中该基因的表达模式进行检测。克隆得到甜橙柠檬酸合酶基因的cDNA序列,全长1535bp,ORF区含471个氨基酸残基,序列比对显示,哈姆林甜橙柠檬酸合酶基因与其他植物的该基因高度同源。半定量PCR结果显示果肉和果皮中柠檬酸合酶基因在各个时期的表达基本没有变化,而叶片中其表达水平随果实发育成熟不断降低,与果实中柠檬酸含量变化趋势相同。说明叶片中柠檬酸合酶基因表达与果实酸含量正相关。     

VIGS沉默CaCYC1基因对喜树叶片中喜树碱合成的影响

喜树是一种具有药用价值的木本植物,其主要次级代谢产物喜树碱具有良好的抗癌功效。本研究主要通过病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术对喜树碱生物合成途径中的关键酶基因CaCYC1环烯醚萜合酶(Camptotheca acuminata iridoid synthase,CaCYC1)进行瞬时沉默,进而研究该基因对喜树碱生物合成的影响。以喜树叶片总RNA为模板,通过RT-PCR技术克隆CaCYC1基因片段并构建TRV-VIGS重组质粒,转化农杆菌GV3101后侵染喜树叶片,培养20 d后利用qRT-PCR与HPLC技术分析沉默对CaCYC1基因转录水平及喜树碱合成的影响。结果表明:与对照组相比,实验组中CaCYC1基因的相对表达量显著下降49%,叶片中喜树碱的积累量显著下降35%。上述结果表明,本研究所构建的由TRV介导的VIGS体系可有效沉默内源基因的表达,CaCYC1基因可正向调控喜树叶片中喜树碱的生物合成。     

‘皮球桃’及其突变体类胡萝卜素积累及相关关键基因分析

本研究以‘皮球桃’及其芽变桃不同发育阶段的果肉与叶片中脉为试材,采用HPLC法测定两种桃中类胡萝卜素的组分构成与含量积累,并对类胡萝卜素生物合成及代谢过程中关键基因的转录水平进行实时荧光定量PCR分析。结果显示,芽变桃中类胡萝卜素总含量极显著高于‘皮球桃’,β-隐黄质、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的积累差异是造成两种桃呈色不同的主要原因。实时荧光定量PCR结果表明,CCD4在果肉和叶片中脉中的表达规律完全相同,且与类胡萝卜素的积累模式一致,因此CCD4的表达差异可能是导致芽变桃果肉及叶片中脉突变为黄色的重要原因。本研究利用‘皮球桃’及其自然突变体作为探讨类胡萝卜素合成及代谢调控的理想材料,以期从生理及分子层面揭示变异黄桃的形成机理,为桃的类胡萝卜素调控基因开发、变异的早期鉴定、认识和选育富含类胡萝卜素桃品种提供理论基础。