甘蓝型油菜热激蛋白HSP70基因家族的鉴定和分析

热休克蛋白也称热激蛋白(heat shock protein, HSP),是植物在受到生长环境中不利的生长因子胁迫时产生的一种用于抗逆的防御蛋白,其中在生物体中分布最普遍的一种热激蛋白是热休克蛋白70 (heat shock protein 70, HSP70)。为全面、深入地了解芸薹属HSP70基因家族的信息,本研究对芸薹属的3个物种(白菜,甘蓝和甘蓝型油菜)进行了生物信息学分析,首先在BRAD数据库中对芸薹属的3个物种进行HSP70基因数目的鉴定,分别在白菜和甘蓝中鉴定出了2个HSP70,在甘蓝型油菜中鉴定出了4个HSP70。将鉴定出来的这8个HSP70基因进行生物信息学分析(系统发生关系,基因结构,保守基序,染色体定位和同源性等),结果显示,芸薹属HSP70基因结构相似,在核酸和蛋白水平均具有高度保守性,进化过程中基本种之间以及天然杂交种与基本种之间均保持着极高的同源性,进化树以及其他生物信息学分析结果还表明甘蓝型油菜的HSP70位点与白菜、甘蓝的HSP70位点符合"禹氏三角"理论,但是根据3个物种的HSP70基因数量及对应关系等分析结果可推测白菜、甘蓝、甘蓝型油菜3个物种的HSP70位点与三倍化理论不完全一致,此结果可反映芸薹属的这3个物种在进化过程中其HSP70基因在数量或结构上发生过变化,致使其不满足三倍化学说。     

芸薹属物种(B.napus,B.rapa,B.oleracea,B.juncea,B.nigra)MYB28家族的分子进化

芸薹属物种(甘蓝型油菜,白菜,甘蓝,芥菜型油菜和黑芥)是重要的经济作物,它们均含有硫代葡萄糖苷(简称硫苷),硫苷的合成受MYB转录因子的调控,其中MYB28能够调控甲硫氨酸合成脂肪族硫苷。目前,普遍认为芸薹属物种在进化过程中发生了全基因组三倍化,并且用禹氏三角表示来表示它们间的亲缘关系。本研究利用生物信息学方法,鉴定了5个芸薹属物种MYB28,分析了芸薹属MYB28的基本特征、同源性和系统发生关系,探讨了芸薹属物种MYB28家族的分子进化。结果显示,芸薹属MYB28在不同物种间的同源性存在高于种内同源性的现象,芸薹属MYB28位点的进化符合禹氏三角理论,但不完全符合三倍化学说。     

大豆SPL基因家族生物信息学分析

SQUAMOSA启动子结合蛋白样(SPL)转录因子广泛存在于植物中,主要参与植物生长、发育以及多种生理生化过程。为明确大豆SPL基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系等,采用生物信息学方法对大豆SPL家族基因进行分析。本研究从大豆基因组数据库中筛选得到43个SPL基因家族成员,系统发育树分析得到5个亚群。保守结构同源性分析发现,SPL基因家族都含有SBP-box的锌指结构和核定位信号。染色体定位发现除14号染色体没有SPL分布外,其他染色体均有不同数量的SPL基因分布。基因加倍、扩张分析表明,大豆SPL基因家族成员之间不存在串联重复,但是存在36对片段重复,表明部分大豆SPL基因可能是由基因重复产生;大豆与拟南芥SPL基因家族之间有29个基因之间存在共线性关系,表明大豆与拟南芥SPL基因家族之间具有较高同源性。本研究对SPL基因家族的进化分析,将有助于理解大豆SPL基因的结构、功能及进化关系,为深入研究大豆SPL基因的功能提供有利的理论依据。     

芸薹属B基因组异附加系材料高效鉴定体系的创建

芸薹属B基因组包含许多在育种中有用的性状和基因,然而它的研究却非常有限。为了创建全套甘蓝-黑芥单体异附加系来解析B基因组,在本研究中我们针对芸薹属B基因组染色体创建了一套以SSR分子标记和FISH技术为核心的高效、快速、准确地鉴定和筛选体系。利用该体系,我们在以异源三倍体杂种(2n=26,CC.B)作为母本,用亲本甘蓝(2n=18,CC)作轮回亲本的回交后代中进行异附加系的鉴定和筛选。结果表明,采用该体系能够准确的鉴定和筛选出在C基因组上附加的每一条B基因组染色体的单体异附加系(2n=19,CC+1B1-8);并且效率很高,仅回交3代我们就获得了7个不同的单体异附加系。创建的甘蓝-黑芥单体异附加系对于黑芥基因组结构和进化的研究以及优良性状的应用都具有重要价值。     

中间锦鸡儿fad2基因克隆与序列分析

油酸去饱和酶FAD2(fatty acid desaturase 2)在油酸中引第二个双键生成亚油酸,是负责植物体内产生多不饱和脂肪酸的第一步关键酶.本研究采用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNA ends)技术,以中间锦鸡儿未成熟种子为材料,克隆了三个fad2基因(分别命名为fad2-2A、fad2-1A和fad2-1B).将这三个基因与汪阳东从中间锦鸡儿枝叶中克隆的fad2-2B(CaFAD2基因,GenBank登录号AY957394)一起进行了序列比对和分析.序列同源性比较结果表明,fad2-1A与fad2-1B同源性很高,fad2-1A编码的前283个氨基酸与fad2-1B的同源性高达98.9%,fad2-2B与fad2-1A的氨基酸序列同源性最低,只有64.7%.这四个基因的成功克隆,为进一步研究基因分工、调控方式打下了基础,为实现对锦鸡儿属植物脂肪酸成分直接、精确调控提供了保证,也是从一个物种中克隆四个fad2基因的第一次报道.     

Brassica juncea × Brassica barrelieri F1 杂种的获得及其亲本染色体的同源性研究

采取胚胎挽救技术,培养103个子房获得4个Brassica juncea×Brassica barrelieri F_1杂种植株。杂种形态介于两亲本之间,花期长,分枝多,花粉高度不育,减数分裂表现异常。F_1花粉母细胞的减数分裂中期(MI),来自两亲本物种的染色体按染色体组彼此分开,集中分布成10/18状,呈现罕见的染色体组界沟。10与18条染色体之间最多见3个二价体联会。并观察到染色体组内的次级联会现象。根据染色体组间和组内联会的特点,作者认为两个亲本物种的染色体组构型可以表示为aabbccdefg(B.barrelieri)和bcdhhhiiijjkklmnop(B.juncea)。研究表明,(1)两个亲本物种在形态和染色体的同源性等方面具有较大差异,B.barrelieri的分类地位值得进一步商榷。(2)两个亲本存在一定的遗传同源性并具有遗传物质交流的可能性。(3)第一次减数分裂中期染色体组隔沟的出现以及染色体有规律的分布显示两个物种间的基因重组主要发生在部分同源的染色体之间,无同源性的染色体之间的重组将十分困难。     

芸薹属植物PHYB基因的鉴定与比较分析

植物光敏色素B (PHYB)是一种可吸收红光/远红光的光受体,参与调控植物光形态建成、开花时间、种子萌发等生长发育过程。本研究在芸薹属白菜(AA)、甘蓝(CC)、甘蓝型油菜(AACC)、黑芥(BB)和芥菜(AABB)中鉴定了9个PHYB基因,其中芸薹属A基因组和B基因组中均只有1个PHYB基因,而C基因组中有2个PHYB基因。C基因组中定位在MF2亚基因组上的BoPHYB2和BnCPHYB2有较多的片段缺失。比较分析芸薹属PHYB基因上游调控序列发现这些PHYB基因中均有多种光调控元件,每个PHYB基因上游均有2个保守的G-box元件,在其两侧至少有2个SORLIP2元件。基于转录组测序数据,显示白菜BrPHYB基因在根、茎、叶、花和角果中以及在不同胚胎发育阶段均有表达。通过对全基因组已测序的芸薹属植物PHYB基因的鉴定、进化关系、启动子基序及基因表达等分析,对进一步深入研究芸薹属植物PHYB基因提供了理论依据。     

芸薹属物种(B.napus,B.rapa,B.oleracea)CAMTA4基因家族的鉴定与进化分析

钙调蛋白在植物的生理代谢中起着重要作用,而钙调蛋白的转录翻译过程需要CAMTA的参与。为研究芸薹属植物中CAMTA4位点的分子进化,本研究利用生物信息学的方法,分析了甘蓝型油菜、白菜和甘蓝的CAMTA4家族核苷酸序列的基本特征和基因结构、蛋白序列的基本特征和功能域,以及它们的系统发生关系。结果显示,这3个物种的CAMTA4都具有CAMTA保守的结构域,且它们的进化符合禹氏三角理论和三倍化学说。本研究明确了甘蓝型油菜、白菜和甘蓝CAMTA4位点的进化历程,并且为研究芸薹属植物CAMTA的功能提供了生物信息学参考。     

甘蓝型油菜芸薹素唑耐受因子(BnaBZR1/BnaBES1)全长CDS克隆与生物信息学分析

芸薹素唑耐受因子(brassinazole-resistant, BZR)是油菜素内酯信号转导过程中的关键转录因子, 目前已知BZR1与BZR2 (BES1)两种亚型。本文在甘蓝型油菜湘油15号cDNA中克隆到3个BZR全长编码序列(coding sequence, CDS), 经比对鉴定分别为定位于A07染色体的1拷贝BZR1和定位于A06染色体的2拷贝BES1, 分别命名为BnaBZR1_A07、BnaBES1_A06F和BnaBES1_A06R, 序列长分别为996、993和996 bp, 各自编码331、330、331个氨基酸。这3个基因编码蛋白具有典型植物BZR/BES结构域, 亚细胞定位预测主要位于细胞核。多序列比对和进化分析表明, BnaBZR1/BnaBES1基因编码蛋白与甘蓝、白菜、拟南芥、亚麻芥等BZR/BES蛋白具有较高的同源性, 且同源物种间BZR1或BES1相似度高于同一物种或者近缘物种中BZR1与BES1间相似度, 表明BZR1与BES1分化是一个早期进化事件。湘油15号中这3个基因表达规律相似, 苗期和花期具有高水平的BnaBZR基因表达, 抽薹期和角果成熟期表达稍低; 且BnaBZR基因表达水平在地上部分的叶、茎、花和角果中相对于地下部分的根中较高。     

普通小麦B基因组的研究进展

普通小麦（T.aestivum L.）为一个异源六倍体物种,具有A、B、D三个染色体组,它们具有不同程度的同源性。对各个染色体组进行有关起源、进化、基因定位及基因与产量、性状的关联分析,可更好的发掘和利用各染色体上的有利基因,拓宽小麦的遗传变异基础,为在小麦育种中如何引进新的遗传变异及杂优选育提供理论依据。遗传多样性是进行小麦改良的基础,B基因组含有丰富的抗病、抗虫、抗寒、优质等有益基因,多态性最高。本文对小麦B基因组的组成特点、起源、遗传多样性及基因定位等进行了综述,并对其以后的研究进行了展望。     

大白菜低温胁迫转录因子BcICE1的克隆及表达分析

本研究采用RT-PCR结合SON-PCR技术从大白菜(Brassica pekinens)中分离了BcICE1基因的cDNA序列(GenBank登录号为HQ902162).该基因全长1 591 by,含有一个1494 by长的开放阅读框,编码497个氨基酸.序列比对表明,该蛋白C端含有一个典型的bHLH结构域,与其他植...     

埃塞俄比亚芥与白菜型油菜间六倍体杂种的获得及其生物学特性研究

通过杂交和染色体加倍人工合成了埃塞俄比亚芥×白菜型油菜间的三倍体和六倍体杂种，并对其进行了细胞学鉴定、气孔观察以及一些生理生化特性的分析。在染色体记数、原位杂交和分子标记印证的基础上，比较了两种不同染色体加倍方法的效率；生理生化分析显示，六倍体杂种植株叶片的游离脯氨酸含量、质膜相对透性、Vc含量和叶绿素含量与三倍体杂种植株相比都有明显的差别。     

沙棘3-磷酸甘油脱氢酶基因生物信息学及表达分析

沙棘果肉和种子组织中均富含生物活性油。3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)是促进油脂合成前体甘油-3-磷酸(G3P)合成的限速酶。本研究对沙棘HrGPD1基因进行生物信息学分析(氨基酸序列,保守域,亚细胞定位等),及其在沙棘不同组织(果肉和种子)中的表达情况。研究发现:HrGPD1开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于质体中,蛋白高级结构以α-螺旋为主,该蛋白序列与桑、梅、烟草和拟南芥的GPD表现出较高的序列相似性。qRT-PCR分析发现,HrGPD1基因在沙棘品系‘新俄3号’成熟种子和果肉中的相对表达量分别为0.52和1.35,与二者的含油率高低规律相一致。这为进一步研究HrGPD1基因在沙棘生物活性油合成过程中的作用机理提供科学依据。     

牡丹PsSPL3基因的克隆和表达特性分析

SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)转录因子在植物多个生理过程中发挥重要的生理功能,为了研究其在牡丹花芽休眠进程中的作用机理,采用RACE方法,从牡丹花芽中克隆得到了一个SPL基因。该基因全长cDNA 1 057 bp,完整开放阅读框为549 bp,编码182个氨基酸,Blast分析表明,编码的氨基酸序列中具有SBP-box基因家族所特有的SBP-box保守结构域。与拟南芥已知SPLs蛋白构建进化树结果表明,牡丹SPL蛋白与At SPL3聚为一支,该基因被命名为PsSPL3。生物软件预测PsSPL3蛋白分子量为20.349 4 kDa,理论等电点为9.62。同源性分析了牡丹PsSPL3与其他已知植物的SPL3,相似性为47.98%~69.46%,其中与白桦的SPL3蛋白相似性最高,为69.46%。实时定量PCR分析PsSPL3基因在初花期牡丹不同组织中和花芽休眠过程中的表达水平,结果表明,PsSPL3基因在不同组织中表达差异较大,其中在根中转录水平最高,在茎和花瓣中次之;PsSPL3基因在休眠进程中的转录水平呈先上升后下降趋势,其中低温处理14 d时,PsSPL3基因的表达量达到最高。低温7 d结合外源施加GA3的牡丹花芽中PsSPL3基因的表达量显著增加,推测PsSPL3基因的转录受GA3诱导来促进牡丹花芽内休眠解除的进程。     

长穗偃麦草EeDREB2基因的克隆与生物信息学分析

为了进一步研究EeDREB2基因的结构和功能特点并为转基因小麦挖掘有效的候选基因,应用同源克隆的方法从长穗偃麦草中克隆出EeDREB2基因,通过生物信息学的手段对EeDREB2基因进行初步的分子特征分析。结果显示,该基因全长1035 bp,编码344个氨基酸,理论上的等电点为4.85,分子量为37485.49 Da,属于亲水性蛋白,有20个磷酸化位点。亚细胞定位预测显示EeDREB2基因定位在细胞核中,表达谱分析预测表明EeDREB2在根、茎、叶、花、种子中都表达,其中叶中表达量最高。同源性分析发现,EeDREB2与TaDREB4B同源性最高。EeDREB2基因的克隆为转基因小麦的抗逆性研究提供了有效资源。     

新城疫病毒La Sota株HN基因的克隆与序列分析

旨在从分子生物学角度进一步研究新城疫病毒La Sota株HN基因,探究NDV La Sota HN基因的遗传变异情况。研究以试验室冻存的p NDV-HN为模版,根据Gen Bank中登录的NDV La Sota株序列设计引物扩增HN基因,将其克隆到pMD18-T载体后进行鉴定,对鉴定正确的重组质粒p MD-NDV-HN进行测序分析。应用生物信息学软件对新城疫病毒Lasota株HN基因进行系统进化树分析、氨基酸序列同源性分析、糖基化位点、蛋白结构跨膜区分析及磷酸化位点预测分析。核苷酸序列测定结果表明:HN基因的序列长度为1743bp,该基因的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)总长为1716 bp,编码571个氨基酸。生物信息学表明:试验获得的HN基因具有6个潜在糖基化位点及12个半胱氨酸残基,第5个潜在糖基化位点(508-510 aa)发生缺失及第123位半胱氨酸残基被色氨酸残基取代。La Sota株HN基因编码的蛋白质中有29个丝氨酸、10个酪氨酸和16个苏氨酸可能成为蛋白激酶磷酸化位点。将试验获得的La Sota株HN基因序列和推导的氨基酸序列与新城疫毒株的HN基因相应序列比较后发现,它们的核苷酸序列同源性和氨基酸序列同源性最高均可达到99%,表明HN基因在种属间具有较高的保守性。研究为新城疫病毒的分子病毒学研究奠定了基础。     

中国牡丹染色体研究进展

染色体是基因的载体，是生物进化发育、遗传变异的物质基础。开展对牡丹染色体的研究，不仅可以从细胞水平上了解遗传变异的规律，而且可以研究不同物种遗传的变异。因此，综述了中国牡丹的染色体研究现状及进展，着重介绍了中国牡丹野生种及栽培种的染色体数目、核型、Giemsa C带、银染带等研究成果。结果表明：牡丹种及品种的核型相当稳定，很难作为鉴别种类的依据。但核型分析结果可为确定野生种分类地位、演化关系及为遗传育种工作提供细胞学依据。染色体C带及银染带具有种的特异性，可作为鉴别牡丹种及品种的重要依据。     

紫苏酪氨酸氨基转移酶基因片段的克隆及表达分析

为获得紫苏迷迭香酸合成途径中的酪氨酸氨基转移酶基因,本研究采用同源克隆的方法,根据已报道的其他物种的TAT基因序列设计并合成简并引物,成功克隆得到了紫苏TAT基因片段（GenBank登录号：JN032113.1）,该片段长为579 bp,共编码193个氨基酸残基,并命名为PfTAT。氨基酸序列比对分析发现其与彩叶草、丹参、拟南芥和罂粟的一致性分别为97%、94%、69%和58%,系统进化树分析表明PfTAT与唇形科植物的亲缘关系最近。采用半定量RT-PCR法分析PfTAT在紫苏的根、茎、叶中均有表达,且叶中的表达量较高,内源性植物激素信号分子对PfTAT表达量影响的实验表明,脱落酸、水杨酸处理均能够不同程度得上调PfTAT转录水平的表达。     

Transfer of resistance to race 2 of Plasmodiophora brassicae from Brassica napus to cabbage (B. oleracea var. capitata). II. Meiosis in the interspecific hybrids between B. napus and 2x and 4x cabbage

Summary Meiosis in 14 interspecific F₁ hybrids with three chromosomal levels (triploid, tetraploid, hexaploid; 2n=28, 37 and 55) between Brassica napus L. and 2x and 4x cabbage (B. oleracea var. capitata L.) was studied. The oleracea genome from B. napus maintained close homology with the c genome of cabbage while the campestris genome of B. napus showed partial homology with the c genome contained in the hybrids. Genotypic influence on chromosome pairing was indicated. Structural chromosome differences and spontaneous chromosome breakage and reunion were suggested as causes for the abnormalities which related to the unbalance of the genotypes. The divergence of the genomes of B. napus and B. oleracea and the need for the qualification of the term secondary association were discussed.Contribution No. J. 673, Research Station, Agriculture Canada, St. Jean, Québec.