紫心甘薯二氢黄酮醇4-还原酶基因表达及酶活性与花色苷积累的相关性

 【目的】以块根着色部位和程度不同的2个紫心甘薯品种（系）‘A5’和‘山川紫’,以及白心甘薯品种‘禺北白’为试材,研究了紫心甘薯二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）基因表达及其酶活性与花色苷积累的相关性。【方法】对紫心甘薯在不同生长时期各器官（叶、茎、块根）的花色苷含量和DFR的活性进行了测定,对二者之间的变化趋势进行了相关性分析。此外,通过实时荧光定量PCR检测了‘A5’、‘山川紫’和‘禺北白’块根中IbDFR基因的表达量,以及不同发育时期的山川紫块根中IbDFR基因的表达量,并测定了相应的花色苷含量变化。【结果】（1）在同一生长时期的各品种（系）甘薯中,着色程度深的器官,其花色苷的含量较高,DFR活性也较高,不同器官的DFR活性与相应的花色苷含量呈显著线性正相关;（2）在不同的生长时期,3个品种（系）甘薯各器官的花色苷含量与DFR活性的变化趋势相一致,并且呈显著线性正相关;（3）3个品种（系）甘薯中,着色程度深的块根,其花色苷的含量较高,IbDFR基因的表达量也较高;（4）在山川紫块根的3个发育阶段,随着根的膨大,花色苷含量逐渐升高,IbDFR基因的表达量也逐渐增大。【结论】在不同生长时期的甘薯各器官中DFR活性与花色苷含量均呈线性正相关,且紫心甘薯块根中IbDFR基因表达量的变化与其花色苷含量的变化趋势相一致,说明：DFR是紫心甘薯花色苷合成代谢过程中的关键酶;紫心甘薯花色苷是原位合成的。     

MdSAUR71和MdSAUR72基因调控苹果果实花色素苷积累的验证

【目的】为探明MdSAUR71和MdSAUR72基因与苹果花色素苷积累的关系。【方法】选取了‘王林’(Malus domestica)愈伤组织作为试验材料,通过构建过表达载体及稳定转化愈伤组织操作,获得MdSAUR71和MdSAUR72大量表达的转基因愈伤组织。【结果】转基因愈伤组织在低温光照下培养,与对照愈伤组织相比呈现明显深红色,推测是由于花色素苷积累所致。进一步通过实时荧光定量PCR (Real Time-quantitative PCR)检测,发现与对照愈伤组织相比,MdSAUR71和MdSAUR72及花色素苷生物合成基因在转基因愈伤组织中的转录水平明显增加。【结论】MdSAUR71和MdSAUR72能够通过调控花色素苷生物合成基因的表达水平,参与苹果果实花色素苷积累。     

红肉苹果分裂素响应基因MdMYB308的克隆与表达分析

【目的】细胞分裂素是调控植物花青苷合成的重要激素,从新疆红肉苹果杂种一代优系‘紫红3号’中克隆得到分裂素响应基因Md MYB308,研究其在细胞分裂素调控苹果花青苷合成中的作用,为进一步完善红肉苹果育种的理论与技术体系提供参考。【方法】以红肉苹果‘紫红3号’(新疆红肉苹果与‘富士’杂交1代)的红色幼嫩叶片为外植体诱导的红色愈伤组织为试材,设计引物利用PCR克隆Md MYB308,对其进行生物信息学分析;并用不同浓度细胞分裂素处理,采用荧光定量PCR分析Md MYB308及花青苷合成相关基因的表达;通过酵母双杂交试验、荧光双分子互补试验验证Md MYB308与Mdb HLH3的互作关系。【结果】在‘紫红3号’中克隆获得Md MYB308全长,其包含768 bp完整的开放阅读框,编码255个氨基酸,预测其编码蛋白质分子量为28.37 kD,等电点为8.94;系统进化树分析表明,Md MYB308与At MYB4、Fa MYB1、At MYBL2在同一个进化枝上,氨基酸序列比对发现,Md MYB308蛋白存在EAR抑制序列;提高6-BA浓度有利于苹果愈伤组织花青苷的累积,与无细胞分裂素处理相比,1 mg·L~(-1) 6-BA处理愈伤花青苷合成结构基因Md CHS、Md DFR、Md UFGT与转录基因Md MYB10、Mdb HLH3的表达量升高,而Md MYB308表达被抑制;酵母双杂交与荧光双分子互补试验表明,Md MYB308与Mdb HLH3能相互作用。【结论】细胞分裂素(6-BA)可能通过抑制Md MYB308的表达影响Md MYB308与Mdb HLH3的结合从而促进花青苷的累积。     

观赏海棠中McmiR160a的克隆及调控红叶着色的功能分析

【目的】为了验证观赏海棠叶片McmiR160a对花色素苷代谢的调控作用。【方法】以观赏海棠常色红叶品种‘王族’为试验材料,确定miR160a的前体基因序列并对其靶基因进行预测,克隆McmiR160a前体序列并构建过表达载体并瞬时转入‘王族’组培苗。通过高效液相色谱和qRT-PCR分析瞬时侵染植株中花色素苷的含量及其合成途径中结构基因的表达量。【结果】结果表明,在观赏海棠中过表达McmiR160a可以降低花色素苷的含量,同时降低其靶基因和花色素苷代谢途径关键基因表达水平。【结论】研究结果表明,观赏海棠中McmiR160a对花色素苷的合成具有负调控作用。     

观赏海棠中McmiR160a的克隆及调控红叶着色的功能分析

【目的】为了验证观赏海棠叶片McmiR160a对花色素苷代谢的调控作用。【方法】以观赏海棠常色红叶品种‘王族’为试验材料,确定miR160a的前体基因序列并对其靶基因进行预测,克隆McmiR160a前体序列并构建过表达载体并瞬时转入‘王族’组培苗。通过高效液相色谱和qRT-PCR分析瞬时侵染植株中花色素苷的含量及其合成途径中结构基因的表达量。【结果】结果表明,在观赏海棠中过表达McmiR160a可以降低花色素苷的含量,同时降低其靶基因和花色素苷代谢途径关键基因表达水平。【结论】研究结果表明,观赏海棠中McmiR160a对花色素苷的合成具有负调控作用。     

红肉桃两类花色素苷积累模式与相关基因表达差异

【目的】分析中国主要红肉桃种质呈色类型及分子机理,为红肉桃种质优异基因发掘和分子标记辅助选择育种奠定理论基础。【方法】选择8份红肉桃种质和1份白肉桃种质为试材,分别在花后一个月开始采集样品,以后每隔10 d左右采集一次,至果实成熟期为止;用2%甲酸甲醇提取不同种质果肉的花色素苷,分别测定其在510 nm和700 nm的吸光值;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)方法,测定与花色素苷合成相关的13个关键结构基因和调节基因的表达水平。【结果】根据果实发育中后期花色素苷含量的变化趋势可将8份红肉桃种质分为2类,一类种质的花色素苷合成高峰出现在果实成熟期(成熟期积累型),如‘郑引82-9’‘大红袍’‘黑布袋’‘红桃’和‘天津水蜜’;另一类种质的花色素苷合成高峰出现在果实发育中期,在成熟期花色素苷含量有所下降(发育中期积累型),如‘哈露红’‘大果黑桃’和‘乌黑鸡肉桃’。在与花色素苷合成相关的结构基因中,Pp CHS和Pp UFGT的表达量与成熟期积累型种质的花色素苷含量的变化趋势一致;而发育中期积累型种质,果肉中花色素苷的大量积累与所有结构基因的表达趋势一致。在4个调控基因中,只有Pp MYB10.1的表达水平较高,且表达模式同红肉桃种质两类花色素苷积累模式相似。【结论】根据桃果肉着色规律和花色素苷积累模式,8份红肉桃可以分为成熟期积累型和发育中期积累型种质。Pp CHS和Pp UFGT是成熟期积累型种质的关键结构基因,而Pp MYB10.1在供试的所有红肉桃种质花色素苷合成中起关键作用。     

小麦蛋白激酶TaMAPK2互作蛋白的筛选与验证

【目的】利用构建的干旱胁迫处理的小麦cDNA文库,通过酵母双杂系统筛选与小麦TaMAPK2互作的蛋白,并对其进行验证分析。【方法】以小麦cDNA为模板克隆得到TaMAPK2,构建pGBKT7-TaMAPK2诱饵载体,将诱饵载体pGBKT7-TaMAPK2质粒以及pGADT7和小麦cDNA文库共转化酵母AH109菌株感受态细胞,在SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade营养缺陷型培养基上30℃培养3-5 d,挑选单克隆于YPDA培养基中培养,吸取1 μL各候选克隆的菌液点至于SD/Raf/Gal/x-gal平板上培养,筛选蓝色单克隆。将筛出的单克隆经测序、序列比对分析,初步获得与TaMAPK2互作的候选蛋白。采用双酶切的方法构建pGADT7-HSP90以及pSPYNE-TaMAPK2和pSPYCE-HSP90双分子荧光互补表达载体,将重组载体质粒pGADT7-HSP90和pGBKT7-TaMAPK2共转化AH109酵母感受态细胞,利用酵母双杂交的方法验证TaMAPK2与候选蛋白HSP90的相互作用;采用PEG-Ca2+介导法将双分子荧光互补表达载体pSPYNE-TaMAPK2和pSPYCE-HSP90共转化小麦原生质体细胞,激光共聚焦显微镜下观察相互作用产生的YFP荧光信号。根据HSP90的保守序列设计特异引物,在SYBR Green Ⅰ的检测模式基础上,构建HSP90的实时荧光定量PCR检测体系,检测HSP90在不同胁迫处理以及不同组织的小麦植株中的表达量。【结果】通过对候选蛋白的初步分析表明这些候选蛋白主要参与植物体的信号转导或免疫过程,表明TaMAPK2在植物的逆境信号转导、基因转录调控过程中发挥着重要作用。通过酵母双杂交显蓝系统和双分子荧光互补技术（BiFc）进一步确认HSP90与TaMAPK2的互作关系。HSP90定位在细胞核、细胞膜以及细胞质中,且在植物的根茎叶中均有表达,在根中的表达量最高。通过实时荧光定量PCR分析显示,HSP90基因受到高温、低温、高盐和ABA胁迫后表达量上调。【结论】HSP90作为分子伴侣,在降解这些受损或异常蛋白以及调控抗逆相关转录因子表达的过程中发挥着重要的作用。非生物胁迫会引起植物体内一些受损或异常蛋白聚合物的积累,HSP90能通过折叠已损坏的蛋白底物以及构象的维持来保持细胞的完整性。表明在植物逆境信号转导过程中,TaMAPK2功能的发挥可能需要HSP90蛋白的参与。     

观赏海棠中McmiR160a的克隆及调控红叶着色的功能分析

【目的】为了验证观赏海棠叶片McmiR160a对花色素苷代谢的调控作用。【方法】以观赏海棠常色红叶品种‘王族’为试验材料，确定miR160a的前体基因序列并对其靶基因进行预测，克隆McmiR160a前体序列并构建过表达载体并瞬时转入‘王族’组培苗。通过高效液相色谱和qRT-PCR分析瞬时侵染植株中花色素苷的含量及其合成途径中结构基因的表达量。【结果】结果表明，在观赏海棠中过表达McmiR160a可以降低花色素苷的含量，同时降低其靶基因和花色素苷代谢途径关键基因表达水平。【结论】研究结果表明,观赏海棠中McmiR160a对花色素苷的合成具有负调控作用。     

荷兰鸢尾‘玉妃’花色变异关键结构基因分析

【目的】花色变异对丰富观赏植物花色具有重要意义,但由于花色变异的不确定性,使其变异机理尚未弄清。荷兰鸢尾是重要球根观赏植物,通过探索荷兰鸢尾蓝紫色野生型‘展翅’及白色突变株‘玉妃’的显色分子机制及色素积累差异,为花色变异机理提供依据。【方法】本研究通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱联用（UHPLC-QTOF-MS）方法测定荷兰鸢尾2个品种花的花色素苷和黄酮醇的种类及含量。以荷兰鸢尾‘展翅’和‘玉妃’的旗瓣为材料,通过转录组测序,筛选花色素苷合成相关差异基因。以2个品种花发育不同时期为材料,对差异基因进行荧光定量PCR验证。【结果】代谢组分析结果表明,飞燕草素和矢车菊素及其衍生物在蓝紫色花中积累,在白色花中几乎没有积累,而黄酮醇类物质在白色‘玉妃’中含量上升。RNA-seq结果表明,共获得46 485个unigenes,其中27 073个unigenes被公共数据库功能注释,占全部unigenes的58.24%。获得701个差异表达基因,其中485个基因在‘玉妃’中上调表达,216个基因在‘玉妃’中下调表达。花色素苷途径中,2个二氢黄酮醇-4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）基因和1个黄酮醇合成酶（flavonol synthase,FLS）基因有差异表达,分别命名为IhDFR1、IhDFR2和IhFLS1。白色‘玉妃’中,IhDFR1和IhDFR2下调表达,IhFLS1上调表达,导致花色素苷含量显著降低和黄酮醇积累,使代谢流由花色素苷转向黄酮醇。3个基因的qRT-PCR结果显示,IhDFR1和 IhDFR2在蓝紫色花中随着花的发育表达量升高,在白色花中均低表达,IhFLS1在白色花中随着花的发育表达量升高,在蓝紫色花中均低表达,与RNA-seq结果保持一致。【结论】白色‘玉妃’中,IhDFR1和IhDFR2的低表达,及IhFLS1的高表达,使花色素苷积累受阻,部分代谢流由花色素苷转向黄酮醇,导致花色由蓝紫变为白色。     

ABA影响观赏海棠着色以及McHVA22的功能验证

[目的]为了验证观赏海棠HVA22对叶片中花色素苷形成的调控作用.[方法]以观赏海棠'王族'为试验材料,进行脱落酸激素诱导分析其对观赏海棠花色素苷形成的调控,构建HVA22过表达载体,对于'王族'组培苗进行瞬时侵染,通过分光光度计法和qRT PCR分析花色素苷含量和相关路径基因表达水平.[结果]外源脱落酸激素处理后观赏海棠花色素苷含量明显升高,过表达McHVA22可以增加花色素苷合成路径相关基因表达水平进而正调控花色素苷的积累.[结论]在观赏海棠叶片中,ABA诱导花色素苷的积累,McHVA22正调控花色素苷的合成.     

徐淮山羊多能性转录因子mRNA制备及在成纤维细胞中的表达

【目的】克隆徐淮山羊多能性转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc的CDS片段,构建pMD19-T-oct4、pMD19-T-sox2、pMD19-T-klf4和pMD19-T-c-myc重组质粒,随后构建含T7启动子的pcDNA3-oct4、pcDNA3-sox2、pcDNA3-klf4和pcDNA3-c-myc重组质粒,通过体外转录,获得该4种多能性转录因子的mRNA,并使其在徐淮山羊成纤维细胞中稳定表达。【方法】应用RT-PCR方法分别从徐淮山羊睾丸组织、皮肤组织、小肠组织中扩增多能性转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc基因编码全序列,将该4种基因分别克隆到pMD19-T载体,构建pMD19-T-oct4、pMD19-T-sox2、pMD19-T-klf4和pMD19-T-c-myc重组质粒。然后将pcDNA3.0载体和pMD19-T重组载体双酶切后用T4连接酶连接,构建含有T7启动子的真核表达载体pcDNA3-oct4、pcDNA3-sox2、pcDNA3-klf4和pcDNA3-c-myc重组质粒。各重组质粒分别用限制性内切酶XhoI、XbaI单酶切,酶切后质粒模版按照体外转录试剂盒说明体外转录获得各多能性转录因子的mRNA,并对获得的mRNA进行检测,确定其稳定性和浓度。按照脂质体（体积）﹕mRNA（质量）为1﹕1的比例用脂质体2000转染。转染24 h后,利用Western blot技术、间接免疫荧光实验检测徐淮山羊多能性转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc基因的mRNA在成纤维细胞中的表达。【结果】①克隆得到的徐淮山羊Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc基因编码序列全长分别为1 083、962、1 434和1 320 bp,并经TA克隆测序验证,其CDS 序列与绵羊、人、牛和猪等的序列相似性在89%以上;②体外转录获得的4种多能性转录因子的mRNA经脂质体转染徐淮山羊成纤维细胞,在成纤维细胞中均定位于细胞核;③4种多能性转录因子的mRNA在徐淮山羊成纤维细胞中表达的蛋白与预期大小一致,分别为38、34、50和48 kd。【结论】成功克隆了徐淮山羊Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc基因,该4种多能性转录因子的mRNA能够在徐淮山羊成纤维细胞中稳定表达,为进一步研究Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc基因的功能和山羊体细胞的重编程奠定基础。     

一个新的编码大豆DREB转录因子基因的克隆及鉴定

DREB转录因子是一类可以调控多个与干旱、高盐及低温耐性有关的功能基因表达的转录因子家族。从大豆耐盐品种铁丰8号中克隆了一个新的DREB基因GmDREB5。该基因编码309个氨基酸，具有典型的AP2／EREBP保守结构域，属于AP2／EREBP类转录因子中的DREB亚族。同源性比较分析表明，GmDREB5基因与Genbank登录的DREB基因同源性不高，属于新基因。酵母转录激活实验证明，该基因可以与DRE顺武作用元件特异结合，并具有转录激活活性；同时采用CaMV35S启动子驱动，构建了植物表达载体pBl35S-GmDREB5，并通过冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌EHA105中，再利用叶盘转化法将重组质粒导入烟草品种W38中。获得转基因烟草植株30株。     

bHLH转录因子对植物形态发生的影响

bHLH转录因子为植物基因组中的一个大家族,在拟南芥中有162种bHLH转录因子,在水稻中则有131种。bHLH转录因子对植物的生长发育、营养吸收、生物合成、信号转导等方面具有重要影响。仅对bHLH转录因子对植物形态发育的影响作综述。     

Characterization of the Promoter of a Homolog of Maize MADS-Box Gene m18

Maize （Zea mays L.） is one of the world’s major food crops, and often suffers from tremendous yield loss caused by abiotic stresses. The MADS-box genes are known to play versatile roles in plants, controlling plant responses to multiple abiotic stresses. However, understanding of regulation of their expressions by the conventional loss-of-function approach is very dififcult. So far, regulation of MADS-box gene expression is little known. The best approach to retrieve expression regulation of this category of genes is to characterize expression of their promoters. In this study, the promoter of a homolog （GenBank accession no. EC864166） of maize MADS-box gene m18 was cloned by way of genome-walking PCR, named Pro66. Predicative analysis indicated that Pro66 contains more than one TATA box and multiple cis-acting environmental conditions-responsive elements （ECREs）. Pro66 could drive expression of theβ-glucuronidase （GUS）-encoding gene in maize, and heterologous expression of GUS in red pepper stressed by water deifcit, salt, copper, iron deifciency, heat, cold, and grown under short and long photoperiods, echoing predicative ECREs. Conclusively, maize MADS-box gene m18 likely plays versatile functions in maize response to multiple abiotic stresses due to the promoter with multiple cis-acting elements. The complex arrangement of multiple cis-acting elements in the promoter features meticulously regulated expression of m18. The results give informative clues for heterologous utilisation of the promoters in monocot and dicot species. The copy of the ECREs and heterologous expression of the promoter in dicot species are also discussed.     

水稻HSF基因OsHsf-like的生物信息学和转录表达分析

植物热激转录因子主要调控植物热激蛋白基因的转录表达,对植物的耐热性起着重要的作用.我们利用生物信息学技术鉴定出1个新的水稻HSF基因OsHsf-like,该基因编码1条719个氨基酸的预测肽链,肽链中包含1个HSF DNA结合域和1个由2个疏水的七肽重复序列(HR-A/B)构成的寡聚域.OsHsf-like的DNA结合域具有典型的HSF DNA结合域的次级结构和三级结构.对寡聚域的结构分析和系统进化分析将OsHsf-like归于B类HSFs.OsHsf-like在水稻穗部低水平转录表达.表达水平不受热激影响.     

小麦条锈菌转录因子PsSte12的克隆及生物学分析

【目的】克隆小麦条锈菌PsSte12基因,明确其序列特征、转录活性及其在小麦条锈菌侵染过程中的相对表达量。【方法】采用RT-PCR方法,从小麦条锈菌中获得PsSte12基因,利用生物信息学分析其序列特征,实时定量PCR技术检测其在小麦条锈菌不同侵染阶段的表达特征;借助酵母单杂交系统解析该基因的转录活性。【结果】克隆到1个小麦条锈菌基因PsSte12,该基因序列含有1个全长2 553bp的开放阅读框;基因组DNA序列含有4个内含子,分别位于开放阅读框第281,429,1 512,1 584位,长度分别为73,79,66和68bp。该基因编码蛋白含850个氨基酸,75个正电荷残基和90个负电荷残基。PsSte12与小麦秆锈菌、杨树锈菌、小麦赤霉菌及构巢曲霉菌中同源序列的相似性分别为87.9%,61.53%,24.3%和25.2%;PsSte12在小麦条锈菌侵染后24和36h大量表达,相对表达量分别为对照的61倍和123倍;PsSte12具有转录活性,其N端为转录激活区。【结论】成功克隆了小麦条锈菌STE类型转录因子PsSte12,证实其具有转录活性,在小麦条锈菌侵染早期诱导表达,推测其参与了小麦条锈菌的侵染过程。     

玉米ZmNAC1基因的克隆与分析

[目的]NAC(NAM,ATAF1,ATAF2和CUC2)转录因子是植物中特有的具有多种生物学功能的转录调控因子,通过与下游靶基因启动子区域内特异的DNA序列结合,调控下游胁迫应答基因的表达,从而发挥其转录调控功能.本研究从玉米自交系B73中分离得到一个玉米NAC转录因子家族基因ZmNAC1,并对其进行氨基酸序列比对、氨基酸组成和系统进化分析,为进一步研究ZmNAC1基因在非生物胁迫反应中的生物学功能奠定基础.[方法]运用RT-PCR技术克隆基因全长cDNA,应用多种生物信息软件分析基因序列特征:氨基酸组成、保守结构域、跨膜结构域.[结果]结果表明ZmNAC1基因全长962 bp,共编码302个氨基酸;Zm-NAC1蛋白的N-末端具有NAC家族典型的NAM结构域;玉米ZmNAC1与高粱SbSNAC1的氨基酸序列一致性达到80.12％;系统进化分析结果表明ZmNAC1可能在植物抗逆过程中发挥重要功能.     

FOS蛋白的研究进展及生物信息学分析

FOS蛋白作为一类核蛋白转录因子,在调控细胞生长、分裂、增殖、分化乃至程序性死亡等方面具有重要的作用,它的表达影响了许多生命活动和过程,引起了人们的广泛关注,并在学习记忆及射精的标记方面吸引了学者的眼球。对FOS蛋白的作用进行了综述,并对人、大鼠及小鼠FOS蛋白进行了生物信息学分析,旨在为FOS蛋白在生理学方面的研究提供参考依据。     

植物bZIP转录因子在非生物胁迫中的作用

非生物胁迫因子如干旱、高温、低温和盐碱等严重影响着植物的生长发育,碱性亮氨酸拉链(bZIP)类转录因子与非生物逆境胁迫响应有密切关联。综述了植物bZIP类转录因子在应答非生物逆境胁迫中的作用及研究进展。