秋季红香椿芽冷藏期间花青素含量变化及基因表达分析

以秋季红香椿芽为试材,测定其冷藏期间的花青素和叶绿素含量,同时利用转录组数据对红香椿芽中花青素合成基因进行鉴定,并利用实时荧光定量PCR对红香椿芽花青素合成相关基因的相对表达量进行分析,旨在研究秋季红香椿芽在冷藏期间花青素的变化机理。结果表明：利用转录组共鉴定出9个与红香椿芽花青素相关的基因(TsPAL、TsC4H、TsCHS、TsCHI、TsF3H、TsF35’H’、TsDFR、TsANS和Ts3GT);秋季红香椿芽叶片花青素和叶绿素含量均高于叶柄,且随着冷藏期的延长,红香椿芽花青素含量下降,叶绿素含量在3 d时均升高;除TsPAL和TsC4H基因外,其他与红香椿芽花青素合成相关基因的相对表达量在冷藏期间整体呈下降趋势;相关性分析显示,叶柄中TsPAL、TsC4H和TsCHS基因的相对表达量与花青素含量呈负相关,其余基因的相对表达量与花青素含量呈正相关。     

紫芽茶树类黄酮生物合成关键酶基因表达与总儿茶素、花青素含量相关性分析

儿茶素类化合物与花青素均由类黄酮代谢途径合成,紫芽茶中富含花青素。为探明紫芽茶树中类黄酮生物合成代谢流的情况,本试验以来源于湄潭苔茶后代的1株紫色芽叶茶树和1株绿色芽叶茶树为材料,测定芽下第一叶、第二叶和第三叶的叶色、儿茶素类组分和花青素总量,分析了类黄酮生物合成相关的基因表达情况及基因表达量同总儿茶素、花青素累积量之间的相关性。结果表明,紫芽茶树中各叶位中花青素含量均显著高于对照绿芽茶树,而儿茶素类总量却低于对照;类黄酮生物合成关键酶(PAL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、ANR1、ANR2、F3¢H和F3’5’H)基因均呈现上调趋势。紫色芽叶中的总儿茶素与花青素,同各相关基因(LAR除外)表达水平的相关性都较高,且二者相关系数差异不大。绿色芽叶中的总儿茶素与各基因(LAR、F3’H除外)表达的相关系数,明显高于花青素同各基因表达的相关系数。     

马铃薯储藏期花青素变化及合成相关基因表达分析

目前植物花青素合成机理研究深入,但花青素降解机制及组分变化研究鲜少。储藏过程对彩色马铃薯品质影响较大,然而关于储藏期间马铃薯块茎中花青素含量及组分变化的规律及机制研究尚不完全清楚。本试验测定了不同储藏期间的2种彩色马铃薯的花青素含量、组分,还原糖含量。同时,利用qRT-RCR对花青素代谢相关基因(StPAL、StC4H、St4CL、StF3’H、StDFR、StUFGT、StF3’5’H、StAN1和StbHLH1)表达量进行分析。结果表明,随着储藏时间延长,花青素的总含量下降,主要组分减少,所有基因表达量均降低(黑金刚中StDFR例外),变化规律与花青素的降解规律基本一致;还原糖储藏期间缓慢升高可能影响花青素变化。本试验研究结果对彩色马铃薯储藏期间花青素含量的保持具有指导意义,可为彩色马铃薯品种的选育及资源的合理利用提供理论参考。     

花椰菜花球中花青素合成相关基因RT-qPCR内参基因的筛选

花椰菜收获过程中花球变紫的现象与花青素含量密切相关,目前针对花椰菜花球里花青素合成途径中相关基因表达分析的内参基因尚未报道。本研究以花椰菜始终不变紫色的白色花球组织和变紫花球中的未变紫、浅紫和深紫花球组织为研究材料,采用RT-qPCR技术测定了6个候选内参基因在不同颜色花椰菜花球组织中的表达水平,用ΔCt法以及GeNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder软件分析候选内参基因的稳定性。结果表明：花椰菜不同颜色花球组织中,6个候选内参基因的稳定性综合排名为SKIP16>ACT>PP2A>TUB>UBQ>EF1α。SKIP16基因综合稳定性排名第一,其次是ACT基因,均适合作为花椰菜花球组织中花青素合成途径相关基因研究的理想内参基因;geNorm软件通过计算配对变异值分析最适内参基因组合的数量为2个,综合选用SKIP16和ACT基因。本研究结果可作为分析花椰菜花球花青素合成途径中相关基因准确测定的参考依据。     

光照对月季‘光谱’花青素合成及其CHS和DFR基因表达的影响

探明变色月季花开放过程中花色变化的相关调控机制,可以为月季花色育种提供理论依据。本研究测定了月季‘光谱’在正常光照和遮光条件下的总花青素含量及月季‘光谱’花冠中CHS、DFR基因在两种条件下的差异表达,试图同时从代谢水平以及分子水平上进行探讨变色月季‘光谱’的变色机理。研究结果表明:光照是影响‘光谱’变色的关键环境因素,遮光阻碍了‘光谱’花瓣中花青素的合成,抑制了基因CHS和DFR的表达,导致花冠不着色,证明了花青素是决定月季的花冠由黄色变为红色的主要物质,也证明了基因CHS和DFR在花青素合成过程中的重要作用。     

彩色马铃薯中miR858表达及其花青素含量变化分析

microRNA是植物体内普遍存在的非编码小RNA,广泛参与植物生长发育、代谢调节及多种逆境胁迫响应。研究表明miR858可能是参与植物花青素合成调控的miRNA之一,但其在彩色马铃薯中调控花青素的研究尚未见有报道。本研究对彩色马铃薯不同部位中miR858的表达情况进行研究,同时对其花青素进行测定,以明确miR858与花青素合成间的调控关系。结果表明miR858在3个彩色马铃薯品种不同组织中均有表达,但不同组织的花青素含量与miR858的表达存在品种差异性,其中紫色马铃薯品种‘黑金刚’、‘华颂66号’中miR858的表达情况和花青素的含量呈正相关,红色马铃薯品种‘红美’miR858的表达情况和花青素的含量呈负相关,这可能是马铃薯的品种特异性决定了其花青素调控中基因表达的差异性。     

葡萄CO4基因的克隆及其对光质响应的表达分析

为了探究不同光质以及转光条件对葡萄CO4基因表达水平及试管苗叶绿素荧光参数的影响,利用RT-PCR技术,从葡萄贝达试管苗中克隆了一个光质响应基因CO4(Gen Bank登录号为KY652090),并对其进行生物信息学以及q RT-PCR分析。结果表明,CO4基因片段全长663 bp,编码了248个氨基酸,其开放阅读框为747 bp;葡萄CO4有4个跨膜区,预测其为跨膜蛋白;葡萄CO4的分子式为C_(1253)H_(1990)N_(324)O_(340)S_(11),预测是疏水性不稳定蛋白。系统进化树分析表明,该蛋白与巨桉CO4最为相似。经荧光实时定量PCR分析表明,在红光转蓝光处理下葡萄CO4表达量显著高于白光(对照),是对照的5. 39倍;其次为蓝光处理;在白光转蓝光条件下CO4表达量最低,是对照的54%;红白转光处理下CO4表达量与对照无显著差异。叶绿素荧光参数分析结果显示,红光转蓝光处理后的Fv/Fm(最大光化学效率)、Fv/Fo(潜在活性)和q P(光化学猝灭系数)均显著高于对照,NPQ在该处理下(非光化学猝灭系数)最低;在红光处理下NPQ最高,Fv/Fm、q P最低。葡萄CO4对光质敏感,且在不同光质及转光条件下其响应水平不同,红光转蓝光处理下上调表达显著,且该光照条件下能显著促进葡萄试管苗的光化学能力。为深入研究CO基因在葡萄试管苗感光机理中的作用提供理论依据,并为葡萄光质改良奠定基础。     

花青素合成相关基因在二倍体彩色马铃薯薯肉中的表达分析

为了探究彩色马铃薯薯肉颜色分布的机理,本试验利用RT-PCR技术,检测了与花青素合成相关的6种结构基因和4种调节基因,在彩色马铃薯杂交组合后代中不同薯肉颜色个体以及同一薯块中不同薯肉颜色部分的表达情况,研究这些结构基因和调节基因在薯肉中的表达模式。结果显示,在75个杂交后代中,除结构基因DFR外,其余5个结构基因在红色和紫色薯肉中都有较高的表达量,而在81%(StCHS)～93%(StF3H)黄色或白色薯肉中表达量比较低甚至不表达;4个调节基因在90%(StAN2)～100%(StMBA113)黄色或白色薯肉以及所有紫色(除G17-23-36外)和红色薯肉中都有表达。本研究结果表明,来自同一父母本的后代薯肉颜色的差异可能是由结构基因表达量的差异或者在花青素合成通路存在结构基因没有表达而导致,而且4个调节基因可能并不是限制花青素合成的关键转录因子。     

光质对离体诱导棕色棉纤维基因表达影响的cDNA-SRAP分析

以离体培养棕色棉纤维(暗培养10 d)为材料,分别用红、黄、蓝、白光进行处理,在24 h光照条件下培养10d后,利用cDNA-SRAP技术对其基因表达进行分析。对其中16个差异片段测序后进行同源性比对和功能分析表明:2个序列功能与植物抗逆性有关(CNGC5类似蛋白基因、(+)-δ-杜松烯合成酶);3个序列与生物代谢相关(β-1,3-葡聚糖酶13基因、质膜胆碱转运蛋白基因、tau类谷胱甘肽转移酶基因)。其中,谷胱甘肽转移酶基因与原花青素合成前体物质的转运有关,光质可能通过影响谷胱甘肽转移酶基因进而对原花青素的合成产生影响。     

光质对离体诱导棕色棉纤维基因表达影响的 cDNA-SRAP 分 析简

 以离体培养棕色棉纤维（暗培养10 d）为材料,分别用红、黄、蓝、白光进行处理,在24 h光照条件下培养10 d后,利用cDNA-SRAP技术对其基因表达进行分析。对其中16个差异片段测序后进行同源性比对和功能分析表明：2个序列功能与植物抗逆性有关（CNGC5类似蛋白基因、（+）-δ-杜松烯合成酶）;3个序列与生物代谢相关（β-1,3-葡聚糖酶13基因、质膜胆碱转运蛋白基因、tau类谷胱甘肽转移酶基因）。其中,谷胱甘肽转移酶基因与原花青素合成前体物质的转运有关,光质可能通过影响谷胱甘肽转移酶基因进而对原花青素的合成产生影响。     

三叶青早花基因的克隆及其对光质与光周期信号的响应

早花基因是植物生物钟感受光信号的重要分子元件,而生物钟与植物碳水化合物的代谢及运输有重要关系。为了解光质及光周期信号对三叶青的块根产量及早花基因表达的影响,本研究以怀玉山三叶青为试材,从三叶青的块根发育不同时期的转录组中筛选到3个差异表达的早花基因cDNA序列,通过RT-PCR法对其开放读码框进行扩增,并对其核酸序列及推导的蛋白质序列进行初步的生物信息学分析。测产实验表明,蓝光补充光照处理组产量最高,白光处理组产量最低,且与对照组呈显著差异;长日光周期可显著提高三叶青块根产量,而短日处理条件下块根产量显著降低。通过RT-qPCR方法分析表明红光显著促进叶片中早花基因的表达,红光处理及蓝光处理条件下,块根中早花基因的表达显著受到抑制;光周期信号对早花基因表达分析表明,3个早花基因的表达都受光周期调控,表现出不同的表达模式。     

扁豆荚皮中花青素合成的转录组分析

扁豆在中国广泛栽培,紫色扁豆品种的豆荚中的花青素含量高于绿色品种,但扁豆中花青素合成的调控机制尚待研究。鉴于扁豆基因组测序工作尚未完成,为了解析扁豆花青素合成的调控机制,本研究利用Illumina转录组测序技术,获得了假定Unigene 94982个。与紫色扁豆相比,绿色品种的荚皮中上调Unigene1065个,下调3086个。通过GO、KEGG基因富集分析以及20个表达差异最大的Unigene功能预测,可以发现,绿色扁豆品种抗锈病能力较强,可能与抗氧化能力、氧化还原反应、40S核糖体小亚基(与翻译有关)蛋白高于紫色品种有关,而扁豆豆荚颜色由紫变绿的原因与生长素类AUX蛋白、类衰老特定的半胱氨酸蛋白酶等编码基因的表达水平下调有关。本研究将为解析扁豆花青素合成的调控机制提供借鉴。     

不同LED光质对矾根再生体系建立及品质特性的影响

LED光质对矾根再生体系建立及其品质特性有着非常重要的影响.本研究采用两步消毒法建立矾根再生体系,测定不同LED光质下矾根丛生苗生长指标、增殖系数、光合色素含量、碳氮代谢产物、抗氧化酶系统含量等.丛生苗生长指标和增殖系数结果显示,单一比例的红光或蓝光对矾根再生体系的建立不利,而当红光与蓝光比例为3∶1时,矾根再生体系的建立具有显著效果;光合色素含量测定结果显示,单一蓝光中矾根再生苗中光合色素含量最高,随着红光的加入,光合色素含量会逐渐降低;碳氮代谢产物含量测定结果显示,单一比例的红光或蓝光对矾根再生体系中可溶性糖和可溶性蛋白的合成不利,而当红光与蓝光比例为3∶1时,矾根再生体系中可溶性糖和可溶性蛋白合成最多;抗氧化酶系统结果显示,当红光与蓝光比例为3∶1时,矾根再生体系中MDA、SOD、CAT含量最为适宜.总之,当红光与蓝光比例为3∶1时,矾根再生体系品质最佳.     

不同光质对菊花组培苗生长的影响

本文研究新型光源LED辐射的不同光质对菊花组培苗生长的影响,以期为植物组培专用LED光源的研发提供数据支持和理论依据。以菊花组培苗为试材,采用LEDs光源发射的单色光谱红光[(658±20) nm]、蓝光[(460±20) nm]、远红光[(730±20) nm]和绿光[(530±20) nm],进行不同光质配比组合,荧光灯作为对照,对组培苗形态、生根,色素含量,碳氮代谢及抗氧化酶系活性进行差异比较。菊花组培苗在红光下徒长,能效最大。蓝光下矮壮,根系活力最大,复合LEDs光质下,组培苗形态正常。RBG处理的菊花组培苗叶片色素含量最高。红光有利于叶绿素b的合成,蓝光有利于叶绿素a的合成。单频红光处理的菊花叶片淀粉含量最高,RBG处理的叶片可溶性糖、碳水化合物蔗糖、游离氨基酸含量最高。蓝光有利于蛋白质的合成,LEDs光质处理的叶片C/N比高于荧光灯。随着LEDs技术的改进与发展, LEDs光照系统将会替代荧光灯成为植物组织培养的理想光源。     

芹菜黄色突变体的遗传及生长表现研究

为了研究芹菜黄化突变的遗传规律及黄化突变体与正常个体的生长表现差异,对黄化突变自交系CE188H与正常绿色自交系CE155杂交的F2分离群体进行了性状观察分析,经卡平方(χ2)分析证明黄化突变与正常绿色的分离比例符合1∶3的分离预期,该黄色性状为质量性状,由1对隐性核基因控制,绿色性状对黄色性状为完全显性,且黄色性状的表现不受温度、光照等环境条件的影响。通过观察测定芹菜黄化突变自交系CE188H(yel yel)和正常绿色自交系CE188L(YEL YEL,与CE188H为近等基因系)的株高、展开度、叶柄长度、叶柄宽度、鲜质量、干质量,以及叶绿素、可溶性固形物和粗纤维含量,结果表明,该黄化突变体叶片中叶绿素含量仅为正常株的55.64%;黄化突变体CE188H在整个生长过程中叶片数量多于正常绿色自交系CE188L,平均为CE188L的1.18倍,但株高、展开度、叶柄长度、鲜质量、干质量显著低于正常绿色自交系,叶柄宽度、干物质含量、可溶性固形物含量无显著差异;黄化突变体CE188H的粗纤维含量是正常CE188L的1.23倍。黄色性状遗传稳定可作为苗期标记性状在芹菜杂种种子的生产和纯度鉴定中应用。     

光照对非光敏型茄子花青素合成相关基因的影响

以‘FGM’茄子品种(非光敏型)为实验材料,应用Real-Time PCR技术,分析套袋处理对茄子果皮花青素合成的关键酶基因(SmCHS,SmDFR,SmCHI,SmF3'H,SmF3'5'H,SmANS)和转录因子(SmMYB1,SmCOP1)表达水平的影响。结果表明,与对照未套袋果皮相比,SmCHI、SmF3'H和SmANS基因的表达量在套袋处理后没有显著变化,但是SmCOP1、SmCHS、SmDFR、F3'5'H四个基因在套袋处理后表达量明显降低,而SmMYB1基因的表达量在套袋处理后表达量上升,对比分析光敏型茄子的花青素合成相关基因的表达模式,SmMYB1和SmCOP1两个基因在光敏性差异显著的两个品种中表达模式截然相反,这些基因可能与光照对花青素合成的调控作用有关。     

象草叶片和茎秆木质素合成相关基因的表达模式分析

为了系统地研究象草茎叶中木质素合成相关基因的表达模式,以N51象草为试验材料,测定了象草茎秆倒数第一、第三、第五节间以及倒数第一、第三、第五、第七和第九叶片的木质素含量及相关合成基因的表达量。结果表明,在成熟象草中,木质素含量在茎和叶垂直的空间结构中由上到下逐级递增。实时荧光定量PCR表达分析显示,不同木质素合成基因的表达表现出了组织特异性,叶组织的COMT、C3H和HCT4基因表达量显著低于茎组织,如COMT在倒五节间的表达量最高,约为叶片中表达量的6倍,而4CL和F5H基因在叶组织中却显著高于茎组织,如4CL在倒九叶的表达量最高,约为倒一节间表达量的14倍。关联分析结果表明,茎秆中的木质素含量与F5H、HCT4以及CCoAOMT基因的表达呈正相关,与C3H基因的表达呈负相关,而叶片中的木质素含量与4CL基因的表达呈正相关,C4H、COMT、HCT4以及CCR基因的表达呈负相关。该结果可以说明不同的木质素合成酶在不同的组织中呈现表达差异,并且在不同组织中,合成的主要木质素也不同。     

苦荞FtHY5基因克隆、生物信息学及参与花青素合成分析

HY5 (Elongated hypocotyl 5)转录因子是参与植物光形态建成的重要成员,并调控花青素的生物合成。本研究以苦荞‘晋荞2号’作为材料,利用PCR克隆其HY5基因的完整的CDS序列,并对FtHY5的理化性质、保守功能域、信号肽、亚细胞定位、亲/疏水性、蛋白质结构、系统进化等进行了生物信息学分析,此外还分析了其对苦荞芽菜花青素合成的影响。结果表明,FtHY5基因完整的CDS长度为507 bp,编码的蛋白分子量为18.434 kD,等电点为9.47,空间构象呈拉链形状,属于亲水性蛋白,含有信号肽,亚细胞定位在细胞核里。苦荞FtHY5蛋白的氨基酸序列与藜麦和甜菜的亲缘关系最近。FtHY5基因与花青素生物合成途径上的结构基因在光照条件下培养的芽菜中的表达水平均高于黑暗条件下的,说明Ft HY5可能调控这些花青素合成基因的表达水平,从而参与光诱导花青素合成的过程。综上所述,本研究结果将为进一步研究FtHY5调控苦荞芽菜花青素的生物合成的分子机理提供基础,同时也为利用该基因来改善苦荞芽菜的品质提供理论支撑。     

不同比例红蓝光对烟苗生长及碳氮代谢的影响

为探索湖南冬季烤烟漂浮育苗补光技术,研究不同比例红蓝光对烟苗根系和叶片生长及主要碳氮代谢产物及酶活性的影响。试验分别采用蓝光与红光1:3、1:1、3:1比例组合的 LED灯,并且与日光灯组合成不同照光强度光源对烟苗进行光照处理。研究结果表明,光质和照光强度对烟苗的出叶时间影响不大;照光强度达到7200 lx以上且红光︰蓝光比为3:1时,烟苗生长最好。红光︰蓝光为3:1有利于叶片叶绿素的合成及生长,而红光︰蓝光为1:3可促进根系生长和根系活力提高。组合光源光照下蓝光强度占总照光强度的5%~15%时,对烟苗的茎的作用尤为明显。随着照光强度增加,组合光源中红光︰蓝光为3:1处理的烟苗叶片可溶性总糖含量和转化酶活性显著提高;组合光源中红光︰蓝光为1:3处理烟苗叶片的蛋白质含量和硝酸还原酶活性显著提高。光质及光照强度对烟苗叶绿素合成、碳氮代谢具有十分灵敏的调节作用。合理光照可促进烤烟幼苗根系与叶片的生长。     

利用可视化标记建立Cre-loxP介导的抗生素删除载体系统并应用于玉米转基因研究

本研究通过Cre-loxP系统,构建了Kan基因的删除载体系统,利用花青素合成途径中转录因子的表达指示删除的效果。首先,利用两次PCR方法对pGreen载体进行改造,在卡那霉素抗性(Kan)基因的两侧加入两个同向的loxP位点,在多克隆位点前插入5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸(EPSP)合酶的表达框作为筛选标记基因,命名为pBAC823。在此载体基础上,构建了两个植物表达载体,组成一个抗生素可删除的载体系统。其一是在pBAC823载体Kan基因的一侧加入花青素合成途径中两个转录因子bi基因和cl基因的表达框,命名为pBAC9008。该载体可以作为基础植物表达载体,用于表达目的基因。其二是含Cre酶基因表达框的植物表达载体。将hsp70启动子驱动的cre基因的表达框插入pBAC823载体Kan基因的一侧,并将玉米花青素基因合成途径中转录因子bi和cl的表达框插入多克隆位点,命名为pBAC9009,此载体作为一个删除载体,单独转化植物,之后可以通过杂交方法删除目的基因表达载体中两个loxP位点之间的Kan基因片段。将上述载体转化玉米幼胚,得到T0代转基因玉米的种子,其中部分籽粒为紫色,分子检测结果表明紫色籽粒有花青素基因的插入,验证了花青素合成基因作为可视化标记的可靠性。本研究采用了可视化标记跟踪外源基因的表达和抗生素抗性基因的删除,不仅大大降低了外源基因的检测成本,为转基因食品安全提供技术保证,在转基因研究中具有重要的意义。