甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。     

植物肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)基因的研究进展

植物体内通过公共苯丙烷途径而进入木质素特异途径来合成木质素,这条代谢途径涉及到许多酶的参与,其中肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoAreductase,CCR)是木质素特异途径的第一个关键酶,可催化3种羟基肉桂酸的CoA酯的还原反应,生成相应的肉桂醛。因此人们认为此酶可能对木质素合成途径的碳流具有潜在的调控作用,对木质素单体的生物合成起着重要作用。本文主要综述了CCR在木质素生物合成途径中的地位、CCR的分布、酶的提取和基本特性、CCR基因的克隆进展、CCR基因的转录特点、CCR启动子研究情况、转基因植物中表达抑制CCR基因的生物学效应等,并展望了CCR基因研究对于植物木质素研究、植物抗病和抗逆性研究、作物品质改良以及植被保护研究的意义。     

苎麻肉桂酰辅酶A还原酶基因cDNA序列的克隆与分析

根据苎麻转录组测序信息,利用RACE法克隆出2个肉桂酰辅酶A还原酶基因全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并利用荧光定量技术对苎麻快速生长期、成熟期和成熟后期该基因在木质部和韧皮部的表达模式进行研究。结果表明,BnCCR1全长1056 bp,编码277个氨基酸,Blast比对BnCCR1基因与白桦、蓖麻CCR基因核苷酸序列相似性均为70%,推测的氨基酸与蓖麻CCR基因氨基酸序列相似度为77%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-10的保守域;BnCCR2基因全长1291 bp,编码248个氨基酸,Blast比对BnCCR2基因与毛果杨CCR基因核苷酸序列相似度为74%,推测的氨基酸与蓖麻、毛果杨CCR基因氨基酸序列相似度均为81%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-4的保守域;BnCCR1和BnCCR2基因编码蛋白三维模型与矮牵牛CCR基因相似度分别达30.68%、44.77%,建模结果可靠;荧光定量结果显示BnCCR1和BnCCR2基因具有时期表达差异性,不具有组织表达差异,但不同组织表达量具有差异。推测BnCCR1和BnCCR2基因是存在于苎麻木质素代谢中的两种CCR基因。     

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。     

芒果 CCR 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果CCR基因在芒果对芒果树抗性的功能。采用传统的RT-PCR和RACE方法从芒果的枝梢中克隆得到了1个参与木质素生物合成的肉桂酰辅酶-A还原酶基因（ CCR）的全长cDNA序列,进而对得到的序列采用TMHMM、DNAMAN等软件进行生物信息学分析,发现芒果CCR基因包含编码区、3′和5′非翻译区的长度为1292 bp的cDNA序列,编码305个氨基酸;对跨膜结构域进行了预测,发现该基因无跨膜结构域;蛋白二级结构元件以无规则卷曲和β-螺旋为主;聚类分析发现,该基因与美洲山杨木、油茶等植物的亲缘关系较近,而与百合、橡胶树等亲缘关系较远。从芒果中克隆得到了一个CCR基因,并对其生物信息学进行了分析,为后续转基因工作打下了基础。     

苎麻CCRs基因家族3类成员的生化特性与表达差异

肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)是木质素生物合成的关键酶,在植物中多以基因家族形式存在。本研究通过苎麻转录组信息,筛选并克隆了4个苎麻CCR基因家族成员(BnCCR、BnCCR-1、BnCCR-2和BnCCR-3)。序列分析结果发现4个BnCCRs可以分为3类, BnCCR属于bona fide CCR类群, BnCCR-1为CCR类似蛋白,而BnCCR-2和BnCCR-3序列在NADPH结合功能域、催化三联体以及CCR底物结合位点上均与bonafideCCR都有差异,形成了苎麻中一个新的CCR类群。跨膜结构分析显示,BnCCR含有1个跨膜螺旋区,其他3个BnCCRse无跨膜螺旋区。结构分析显示,4个BnCCRs的二级和三级结构存在差异,BnCCR-2同源建模模板不同于其他3个BnCCRs。时空表达谱分析发现, BnCCR在快速生长期的木质部具有较高表达水平,而BnCCR-2在快速生长期的韧皮部具有非常高的表达水平。体外酶活测定进一步研究发现,BnCCR具有典型的bonafideCCR催化活性和底物适应性,而BnCCR-2的表现不同于典型CCR的底物适应性,对肉桂酰CoA和芥子酰CoA表现...     

百合花粉管粘附与定向生长相关基因SCA的克隆及基因多样性分析

以亚洲百合‘Tresor’、麝香百合‘White heaven’和东方百合‘Caruso’为试材,首次在百合基因组中扩增到SCA基因全长序列,在亚洲百合和东方百合中分别获得4个SCA基因拷贝,在麝香百合中获得3个SCA基因拷贝,各拷贝之间具有72.97%～99.68%相似性。从百合基因组中克隆到的SCA基因均含有两个外显子和一个内含子,推导编码113～115个氨基酸残基的前体蛋白(其中成熟蛋白均含91个氨基酸残基)。SCA蛋白具有典型的LTP蛋白N端信号肽,保守的8个半胱氨酸残基和2个五肽模序,并且氨基酸序列之间的相似性高于基因序列相似性,为87.91%～98.90%。亚洲百合、麝香百合、东方百合SCA氨基酸序列比对发现在某些氨基酸位点存在着明显种系间差异。在系统进化树中,三个杂种系的11个SCA基因的氨基酸序列与单子叶植物LTP亲缘关系较近,与双子叶植物较远,这与植物分类学中亲缘关系的远近相一致。     

木质素生物合成关键酶基因的研究进展

木质素是木材中仅次于纤维素的主要成分,占木材干重15%～35%,影响造纸业的造纸工艺和纸张质量.利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素成分,开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染.本文介绍了木质素合成的过程,木质素合成关键酶:苯丙氨酸氨解酶(PAL),咖啡酸/5-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶(COMT),咖啡酰辅酶-A-O-甲基转移酶(CCoAOMT),阿魏酸-5-羟基化酶(F5H),肉桂酰CoA还原酶(CCR)和(肉桂醇脱氢酶)CAD并统计了在GenBank中注册的木质素合成酶关键基因,论文最后就利用基因工程在改良木质素含量中的应用概况和前景做了讨论.     

玉米茎秆木质素含量的初步遗传分析

为探讨玉米茎秆木质素含量的遗传基拙,以WBA31xK4138构建的DH群体及其亲本为试验材料,采用P1、P2与DH群体3世代主基因+多基因联合分离分析模型对玉米吐丝期茎秆木质素含量进行了遗传分析。结果表明,2012年和2013年玉米茎秆木质素含量遗传均符合两对互补作用主基因+多基因模型遗传(E-1-7),主基因遗传率分别为44.84%和57.46%,多基因遗传率分别为25.51%和32.49%。茎秆木质素含量以主基因遗传为主,但多基因遗传贡献也比较大,同时环境因素对茎秆木质素含量的遗传有一定影响。建议在改良玉米茎秆木质素含量时,既要兼顾主基因和多基因的共同利用,也要注重环境条件的影响。     

叶面施肥对百合 ‘木门’ 植株和鳞茎生长的影响

探索不同叶面施肥配方对‘木门’植株各器官生长发育的影响,为种球繁育和切花生产实现优质高效栽培提供依据。在辽宁省大田栽培条件下,采用2因素随机区组试验方法,研究了叶面施肥对百合木门的植株生长特性及鳞茎产量的影响。叶面喷施维生素B1可显著增大百合植株的茎秆粗度、鳞茎产量、茎生根数量和长度,喷施尿素对增大叶面积作用显著。维生素B1与尿素配合喷施可有效改善百合植株的生长性状,提高百合鳞茎的产量,其中以维生素B1和尿素的配合喷施次数均为3次时效果最佳,百合鳞茎产量均达到最高值,较对照增加40.9%。建议在种球生产中,尿素3次,维生素B1喷施3次。     

棉花纤维中木质素的相对分子量

分子量是聚合物的重要特性之一,木质素的分子量及其分布是研究苯丙烷类结构的反应、物理化学特性和评价其改性产物质量的内容之一。本研究以陆地棉TM-1成熟纤维为材料,分别利用酶解-温和酸解木质素法和二氧六环法提取棉纤维中木质素,结合凝胶渗透色谱法(gel permeation chromatography,GPC)调查和评价2种方法获得的棉纤维中木质素的相对分子量。结果表明,经二氧六环处理提取的棉花纤维中的木质素(dioxane lignin,DL)的重均分子量为2924g mol~(–1)、数均分子量2403 g mol~(–1),略高于由酶解-温和酸解处理提取的木质素(enzymatic hydrolysis-mild acidolysis lignin,EMAL)的重均分子量(2169 g mol~(–1))和数均分子量(1970 g mol~(–1)),EMAL的多分散系数稍低,说明木质素的均一性比DL高。表明EMAL法提取的木质素更适用于分析棉纤维中木质素的相对分子量。利用EMAL法分析棉纤维中木质素相对分子量表明,不同棉花品种的木质素重均分子量分布范围为938~2169 g mol~(–1),数均分子量分布范围为857~1970 g mol~(–1),多分散性系数在1.09~1.74间,均小于2。重均分子量与纤维马克隆值呈显著负相关,数均分子量与纤维长度呈显著负相关,与纤维马克隆值呈极显著负相关。     

黄瓜感染黑星病菌后的生理变化及抗病性的产生

对抗性不同黄瓜品种接种前后与抗性有关的酶活性、木质素含量、酚类物质含量进行测定，结果表明：接种前各品种的POD，PPO，PAL活性、木质素及酚类物质含量与品种的抗病性之间无相关性，接种后则与品种抗病性密切相关。抗病品种PAL活性峰在接种后24h出现，POD和PPO活性峰在接种后48～72h出现，酶活性提高幅度大；感病品种酶活性峰则在接种后72～96h出现，提高幅度小于抗病品种。抗病品种木质素含量的最大值出现在接种后24h，较未接种对照提高幅度大；感病品种木质素含量的最大值出现在接种后96h，较对照提高幅度小于抗病品种。接种后抗病品种比感病品种合成更多的酚类物质，而且酚类物质含量的变化与POD、PPO活性变化之间呈负相关性。     

茎秆特性和木质素合成与青稞抗倒伏关系

倒伏是影响青稞品质和产量的主要因子之一,开展抗倒伏机制研究对抗倒伏品种选育意义重大。以青稞品种昆仑14号、昆仑16号和藏2972为抗倒伏材料,门源亮蓝、北青6号和化隆红青稞为倒伏材料,通过茎秆特性、茎秆中纤维素和木质素含量及其合成相关酶活性的研究,探讨茎秆特性与木质素合成同青稞抗倒性之间的关系。结果表明,相比于倒伏品种,抗倒伏品种的茎较短,茎秆中酪氨酸解氨酶(TAL)、苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性升高,使茎秆内积累较多的木质素,增大了茎秆抗折力,进而增强青稞抗倒伏能力。     

钾水平对小麦酚类物质、木质素代谢和接种蚜虫群体动态的影响

摘要：【目的】揭示钾素水平对小麦后期蚜虫抗性的影响效果及其机理, 为指导钾肥合理施用,降低小麦蚜虫危害提供依据。【方法】利用设置K0(0 )、K1(0.1 )、K2(0.15 )三个钾 (K2Omg/kg土)处理的盆栽试验并结合室内分析,研究了供钾水平对小麦后期酚类物质、木质素含量及其代谢相关酶活性的影响,比较了处理间接种蚜虫种群变化动态的差异。【结果】接虫后14-28d,单株小麦蚜虫数量不同施钾处理间出现明显的差异,其中以K0蚜虫群体最高,其次是K2,K1最低。群体高峰期出现时间K2、K0较K1提前2-3天。三个处理相比,K1植株总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶（PAL、TAL、POD、PPO）活性最高,其次是K2,K0最低。相关分析表明,植株总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶活性与植株钾素含量相关性不显著,但与植株干物质积累量及籽粒产量相关性显著。【结论】适量供钾可增加了植株对钾素的吸收,促进了植株生长和总酚、酚酸、木质素的合成及代谢相关酶的活性,从而可增加小麦对蚜虫的抗性;而供钾不足或过量,或降低了植株对钾素的吸收,或使植株对钾素产生奢移吸收,均不利于植株干物质积累和酚类物质、木质素的合成,从而降低了小麦对蚜虫的抗性。     

木质素生物合成关键酶咖啡酸-O-甲基转移酶基因(COMT)的研究进展

木质素是植物苯丙烷代谢途径的重要产物之一,其生物合成涉及到许多酶的参与。其中咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid-O-methyltransferase,COMT)是木质素特异途径中的一个关键酶,可催化咖啡酸、5-羟基松柏醛和5-羟基松柏醇甲基化分别生成阿魏酸、芥子醛和芥子醇,参与S-木质素的合成。本文主要对COMT基因的特征、COMT在木质素生物合成中的作用及COMT基因对植物木质素合成调控的研究现状进行了综述,并对COMT基因的研究方法和在生产中的应用作了展望。     

不同居群芦竹纤维素和木质素含量的比较研究

为了阐明芦竹纤维素和木质素含量与居群的关系以及与生长发育时期的关系,从而为开发利用芦竹资源提供依据,分别采用酸碱洗涤法和Klason法测定了8个居群芦竹成熟期的纤维素和木质素含量,并测定了芦竹2个居群在不同生长期的纤维素和木质素含量。结果表明：（1）芦竹同一居群不同部位的纤维素与木质素含量由高到低均为：秆＞枝＞叶;（2）8个居群芦竹纤维素含量由高到低依次为：浙江嵊州芦竹＞南京市郊西解芦竹＞湖南衡阳芦竹＞浙江慈溪芦竹＞江苏阜宁芦竹＞湖南凤凰芦竹＞贵州铜仁芦竹＞云南洱源芦竹;纤维素含量最高的是采自浙江嵊州的样品,为49.2%;（3）8个居群芦竹木质素含量由高到低依次是：湖南凤凰芦竹＞贵州铜仁芦竹＞云南洱源芦竹＞浙江嵊州芦竹＞南京西解芦竹＞湖南衡阳芦竹＞江苏阜宁芦竹＞浙江慈溪芦竹,木质素含量最高的是采自湖南凤凰县的样品,为27.7%。（4）随着生长期的延长,芦竹的纤维素和木质素含量都有不同程度的提高,在生长期2~6个月时增长快,此后6个月增长缓慢。     

木质素生物合成及其基因调控的研究进展

木质素作为陆地上含量丰富的高分子有机物之一,对植物的结构与防御功能都具有重要作用。然而,它的存在也给制浆造纸工业,苎麻纺织工业及畜牧业生产带来负面影响。因此,对于木质素的生物合成途径及其基因调控的探索已成为研究热点。木质素的生物合成途径十分复杂,存在多基因、多途径的交互作用。利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素组成成分,从而开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染。本文介绍了修订后的木质素生物合成途径,重点阐述其基因调控的研究成果。并针对应用到实际生产中存在的问题,在木质素调控基因的选择、多基因遗传操作、启动子的选择、转基因技术的选择等方面提出一些可行的建议。     

碱性双氧水处理对玉米秸秆营养价值的影响

用 1 % ,4% ,8% ,1 2 5 % 4种浓度的碱性双氧水处理玉米秸秆。研究表明碱性双氧水处理显著改变秸秆NDF和半纤维素含量 (P <0 0 5) ,极显著改变秸秆纤维素、ADF和木质素含量 (P <0 0 1 )。羊粪液替代瘤胃液作两级离体消化试验结果表明 ,秸秆干物质消化率得到显著提高 (P<0 0 5)。8%浓度的碱性双氧水处理 ,使秸秆木质素含量降低 46 43% (5 85 %vs1 0 92 % ) ,干物质消化率提高 1 1 1 93 % (2 8 42 %vs1 3 41 % ) ,对提高秸秆营养价值最有效