深绿木霉1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶基因的克隆及表达

以深绿木霉(Trichoderma atroviride)ACCC30153为试材,应用聚合酶链式反应(PCR)技术克隆获得1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶ACCD基因的c DNA全长。结果表明:此基因的c DNA编码区序列全长1 083 bp,编码区可编码360个氨基酸。经Blast P相似性分析,其属于Try-synth-beta-Ⅱ家族,与里氏木霉(T.reesei)氨基酸序列XP-006967764的同源性最高,达到91%。在5种不同诱导条件下,ACCD基因的表达量均有明显变化。在C、N饥饿培养基中分别培养8 h与16 h时,ACCD基因表达量达到最大值,为未诱导时的22.7倍与22.4倍;在山新杨叶粉与茎粉的诱导下,ACCD的表达量分别在培养的24 h与2 h达到最大,为未诱导的22.6倍与27.3倍。     

刺激植物响应蛋白基因Epl1克隆、原核表达及功能初探

目的研究刺激植物响应蛋白Epl1对木本植物山新杨的刺激响应功能, 为开发新一代提高植物免疫的新型诱导剂奠定基础。方法从棘孢木霉ACCC30153菌株中克隆获得一个刺激植物响应蛋白基因Epl1, 并进行序列分析和原核表达, 将获得的原核重组蛋白rEpl1与山新杨组培苗进行互作, 初步探讨rEpl1蛋白对山新杨生长、生理指标、以及生长和防御相关基因转录水平的影响。结果刺激植物响应蛋白基因Epl1的cDNA序列全长为417 bp, 预测蛋白分子量12.6 kDa, 属于Cerato-platanin家族; 通过构建原核表达载体, 成功获得重组蛋白rEpl1;在1 μg/mL rEpl1诱导下, 山新杨组培苗生长较快、根系旺盛, 生物量明显增加, CAT活性在诱导第1 d时为对照的3.51倍, 可溶性糖含量和脯氨酸含量在诱导初期急剧积累; 山新杨生长素基因LAX2/AUX和水杨酸防御基因JAR2的转录水平分别在蛋白诱导2 d和12 h时达到峰值, 分别为对照的873.10和388.02倍。结论Epl1基因的克隆、序列分析和原核表达为进一步研究Epl1蛋白诱导植物系统抗病性提供了理论基础; 重组蛋白rEpl1与山新杨组培苗互作实验, 初步Epl1蛋白能够刺激木本植物在生理及分子水平上的响应, 从而促进生长, 提高抗性。      

湖北海棠病程相关蛋白MhPR8基因的克隆与表达

【目的】从湖北海棠叶片中克隆植物第Ⅲ类几丁质酶基因PR8的cDNA序列和基因组DNA序列,研究化学试剂SA、MeJA、ACC、ABA,非生物胁迫NaCl和低温（4℃）,生物胁迫苹果轮纹病病原菌和苹果蚜虫诱导下MhPR8基因的表达特性。【方法】利用PCR技术分别从SA诱导的湖北海棠全长cDNA文库和基因组DNA中克隆MhPR8基因全长序列;利用生物信息学方法对其进行结构和功能的初步分析;利用实时荧光定量RT-PCR技术分析该基因的表达特性。【结果】该基因编码区为897 bp,编码298个氨基酸,蛋白质分子量为31.67 kD,等电点为4.77,命名为MhPR8。该基因在其编码区内部没有内含子。MhPR8蛋白含有保守的结构域GH18_hevamine_XipI_class_III,属于第III类几丁质酶。该蛋白含有6个保守的半胱氨基酸残基,含有植物第III类几丁质酶起催化作用的天冬氨酸和谷氨酸,分别位于第151和153位氨基酸。qRT-PCR分析结果表明,该基因在湖北海棠根中的表达量最大;SA、MeJA和ACC明显诱导该基因的表达,ABA略微诱导该基因的表达;低温诱导该基因的表达,而NaCl诱导该基因的表达不明显;生物胁迫苹果轮纹病病原菌和苹果蚜虫诱导该基因的表达。【结论】湖北海棠MhPR8可能参与SA、JA/ET介导的信号通路中,在湖北海棠抵抗生物胁迫和非生物胁迫中起着非常重要的作用。     

花生热激蛋白AhHSP70与热激因子AhHSF基因的克隆及表达分析

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)和热激转录因子(heat shock factors,HSFs)在植物热胁迫信号转导和耐热性的产生过程中发挥了重要作用。本研究从花生转录组文库中筛选到HSP70、HSF的c DNA片段,通过序列比对在花生全基因组序列中获得这两个基因的基因组序列,根据序列信息设计引物,以花生叶片c DNA为模板扩增全长ORF并进行生物信息学分析。结果显示,Ah HSP70基因的ORF全长为1 962 bp,编码653个氨基酸,分子质量为71.45 k D,理论等电点p I为4.93;Ah HSF基因的ORF全长为1 212 bp,编码403个氨基酸,分子质量为46.03 k D,理论等电点p I为4.85。Ah HSP70与Ah HSF均不具有信号肽,为可溶性蛋白,二级结构中有大量无规则卷曲。利用这两个基因的氨基酸序列分别与来源于其他物种HSP70、HSF的氨基酸序列进行同源比对,并构建进化树进行亲缘关系分析,结果表明,Ah HSP70与大豆Gm HSP70亲缘关系较近,与番茄Sl HSP70亲缘关系比较远;Ah HSF与菜豆Pa HSF亲缘关系较近,而与蒺藜苜蓿Mt HSF的亲缘关系较远。利用实时荧光定量PCR对Ah HSP70和Ah HSF在热胁迫情况下的表达进行分析,结果表明这两个基因在42℃高温条件下表达量显著升高,Ah HSP70在高温胁迫3 h后表达明显升高,热处理24 h和48 h后,表达量为对照的50倍和135倍;转录因子Ah HSF在高温胁迫3 h后表达明显升高,高温处理6 h后达到最高,随后下降。本研究初步验证了花生热激蛋白和热激因子基因在花生响应高温胁迫中的作用。     

青花菜钙依赖蛋白激酶基因BoCDPK1的克隆与表达

钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK)为Ca²⁺传感蛋白,在植物生长发育和逆境响应中起着重要作用。在克隆青花菜BoCDPK1基因的基础上,开展序列分析、系统发育分析和表达分析,为后续的基因功能鉴定和抗逆育种奠定基础。该研究以青花菜为材料,利用PCR法克隆1个CDPK 基因,利用生物信息学对序列进行分析,并采用qRT-PCR研究该基因在霜霉菌和核盘菌侵染下的表达模式。测序结果表明,BoCDPK1的基因组DNA全长为2 414 bp,具6个内含子,编码区全长为1 647 bp,编码548个氨基酸;BoCDPK1有1个S_TKc和4个EF手性结构域。多序列比对结果表明,BoCDPK1与芸薹属植物同源序列的相似性最高,仅个别氨基酸残基存在差异,它们在系统发育树上聚于一组。qRT-PCR结果表明,BoCDPK1的表达受霜霉菌和核盘菌的诱导,表达量均呈现先上升后下降的规律。在霜霉菌的诱导下,BoCDPK1的表达量在72 h达最大值,为对照的3.4倍;而在核盘菌侵染下,BoCDPK1的表达量在36 h达最大值。该研究明确了青花菜BoCDPK1基因的序列特点、系统发育关系和表达特征。     

苹果梨果实CHI基因cDNA克隆及表达分析

以苹果梨果实为试验材料,克隆得到CHI基因c DNA序列(片段),Gen Bank登录号:JN120854,其长度为444 bp,推断其编码148个氨基酸序列。生物信息学分析结果表明,该氨基酸序列与其他植物CHI氨基酸序列的同源性在90%左右,与砂梨CHI氨基酸序列聚类关系最近,该CHI基因c DNA序列含有常用的限制性内切酶Bam HI的识别位点。半定量RT-PCR分析结果表明,随着果实的成熟,套袋果与未套袋果CHI基因的表达量都不断增加,但套袋果在果实成熟期的表达量明显高于未套袋果。     

SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导湖北海棠MhWRKY1基因的表达

 【目的】从湖北海棠叶片中克隆MhWRKY1转录因子的全长cDNA序列,分析该基因在各种组织中(叶、茎、根)的表达特性,并分析SA、MeJA、ACC在叶、茎、根中诱导MhWRKY1基因的表达模式以及苹果轮纹病病原菌诱导条件下湖北海棠叶片中该基因的表达特性。【方法】利用电子克隆技术和RT-PCR验证相结合的方法,从SA诱导的湖北海棠全长cDNA文库中,克隆MhWRKY1转录因子的全长序列;利用生物信息学的方法对其进行结构和功能的初步分析;利用实时荧光定量RT-PCR技术分析该基因在不同组织中的表达以及在SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导下的表达特性。【结果】克隆了MhWRKY1基因的全长cDNA序列为1 338 bp,GenBank数据库登录号为FJ598139。生物信息学分析表明,该基因最大开放阅读框为993 bp,编码330个氨基酸。推导的氨基酸序列与杨树WRKY26、杨树WRKY20、大豆WRKY,马铃薯WRKY2、烟草WRKY、拟南芥WRKY7、水稻WRKY53的同源性分别为68%、68%、66%、60%,59%,49%和43%。该转录因子含有1个WRKY结构域,其N端含有1个WRKYGQK结构域,C端含有1个C2H2锌脂结构,属于第Ⅱ类型的转录因子。表达分析结果表明,MhWRKY1在叶和茎中的表达量较大,分别是根的4.81和3.75倍。在湖北海棠叶、茎、根中,SA、MeJA、ACC都可以诱导该基因的表达。另外,在所研究的72 h内,苹果轮纹病病原菌可以诱导该基因表达,且表达量在12 h达到最大,是未处理之前的9倍左右。【结论】MhWRKY1转录因子可能参与SA、MeJA和ET介导的植物抗病防卫反应的基本信号通路,并且参与对苹果轮纹病病原菌引起的防卫反应,在湖北海棠的的抗病过程中可能起着非常重要的作用。     

大豆蚜CYP4G51基因克隆及吡虫啉胁迫对其诱导效应

细胞色素P450是昆虫体内重要的解毒代谢酶,与昆虫对杀虫剂抗性有关。试验通过转录组测序获得1条新的大豆蚜细胞色素P450的cDNA序列,经国际P450命名委员会命名为CYP4G51,该基因GenBank登陆号为MG829857。cDNA序列全长2 347 bp,含1个长度为1 701 bp开放阅读框,编码566个氨基酸,等电点约为6.46,分子质量约为64.5 ku。氨基酸序列中包含昆虫P450基因共有保守结构域。LC10、LC30和LC50不同浓度吡虫啉诱导3 h后,基因相对表达量均显著上调,与浓度呈正相关;LC50浓度下诱导12 h时相对表达量最高,为未诱导的5.467倍,表明该基因参与大豆蚜对吡虫啉的解毒代谢过程。     

龙眼己糖激酶基因的克隆及原核表达

【目的】克隆龙眼Dimocarpus longan己糖激酶(Hexokinase,HXK)基因,并对其进行生物信息学分析及原核表达分析.【方法】以龙眼总RNA为模板,采用RT-PCR结合RACE法获得基因全长c DNA序列,构建p ET-32a-Dl HXK原核表达载体,转化到大肠埃希菌Escherichia coli Rosetta(DE3)中诱导表达.【结果和结论】成功克隆龙眼己糖激酶基因的c DNA全长序列,命名为Dl HXK,登录号为KF776906.1.龙眼Dl HXK序列全长2 101 bp,包括1个1 488 bp的开放阅读框,预测编码495个氨基酸;进化树和相似性分析发现,该基因与温州蜜柑Citrus unshiu的相似性最高,达到了82%;荧光定量表达分析表明,Dl HXK基因随着果实的发育成熟表达量逐渐上升;经IPTG诱导和SDSPAGE检测,所构建的原核表达载体表达的融合蛋白与预期蛋白大小相吻合.由此可见,利用RT-PCR结合RACE方法成功克隆了龙眼的己糖激酶基因,构建原核表达载体,并在大肠埃希菌Rosetta(DE3)中获得高效表达.     

油棕EgNAC33基因的克隆与逆境响应表达分析

应用RT-PCR及RACE技术,克隆了油棕抗逆相关基因EgNAC33的全长cDNA;应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行了分析,同时采用qRT-PCR分析了低温、干旱及高盐胁迫处理后EgNAC33的响应表达情况。结果表明:克隆获得的基因EgNAC33的cDNA全长为1952 bp,含1个长约735 bp的开放阅读框,编码245个氨基酸,该基因编码的蛋白与椰子NAC蛋白的同源性最高;EgNAC33基因受低温及高盐胁迫的诱导,其中,在8℃条件下胁迫8 h时的表达量最高,在高盐条件下胁迫24 h时的表达量最高;但在干旱胁迫下,EgNAC33的表达量基本上不受影响。     

山新杨转eIF1A基因及耐盐性分析

将从柽柳cDNA文库中分离的eIF1A基因采用农杆菌介导法进行山新杨的遗传转化。经PCR及Northern检测,证明了该基因已经整合到山新杨基因组中,并且能够在转录水平上得到表达。盐胁迫处理表明:盐胁迫处理7 d后,转基因山新杨净光合速率(Pn)、气孔导度平均值(Gs)分别为对照的1.33、1.27倍。光化学猝灭系数(qp)、PSⅡ电子传递量子产率(ΦPSⅡ)的平均值是对照株系的1.49、1.10倍。胁迫处理15 d后,转基因株系与非转基因株系相比,所受的盐害较小,而高生长均高于对照株系,其平均值是对照的1.26倍。这些指标的变化均证实eIF1A基因的表达能够提高转基因山新杨抵抗盐胁迫的能力。     

柽柳过氧化物酶基因的序列分析及山新杨遗传转化研究

对刚毛柽柳(Tamarix hispida)的过氧化物酶基因(ThPOD)全长序列进行分析,结果表明,该基因全长为1 376 bp,包含一个1 086 bp的开放阅读框,可编码361个氨基酸残基,蛋白分子质量为39.3 ku。根据ThPOD基因保守序列设计特异引物克隆该基因,并成功构建了pROKⅡ-ThPOD植物过表达载体,利用农杆菌介导法转化山新杨(Populus davidiana×P.bolleana),经PCR和Northern blot鉴定,初步证明外源基因ThPOD已整合到山新杨的基因组中并在转录水平上进行了表达。     

克里本类芽孢杆菌TRCC 82001抑菌活性分析及发酵条件优化

分析克里本类芽孢杆菌TRCC 82001的抑菌活性和防病效果,优化其发酵条件以提升发酵液抑菌效果。通过平板对峙试验测定拮抗菌的抑菌活性,利用不同检测平板分析其产真菌细胞壁裂解酶特性,以单因素试验筛选其最优发酵培养基和最优发酵条件,最后通过离体枝条防治试验研究其防病能力。结果表明,克里本类芽孢杆菌TRCC 82001对金黄壳囊孢菌等多种植物病原真菌均有较好的抑菌活性,抑菌带宽度范围在10.00~13.33 mm;能产生蛋白酶、β-1,3-葡聚糖酶和纤维素酶;最优发酵培养基为马铃薯葡萄糖肉汤培养基;最佳发酵条件组合为时间3 d、温度30 ℃、pH 6.0、转速180 r/min、装液量20%和接种量1%;拮抗菌在离体枝条上对杨树腐烂病的抑制效果达到100%。该研究结果为该菌株及其抑菌物质在防治植物病害方面的应用奠定了基础。     

杨树对潮霉素的敏感性研究

以山新杨、欧美杨、小黑杨无菌苗的幼叶、叶片分化的不定芽、茎段为外植体,研究了其对潮霉素的敏感性。结果表明:叶片分化时山新杨和欧美杨的潮霉素敏感性为2.0 mg/L,小黑杨为3.0 mg/L;不定芽生长和生根时山新杨和小黑杨的敏感性为2.0 mg/L,欧美杨为1.0 mg/L;茎段生长和生根时山新杨和小黑杨的敏感性为6.0 mg/L,欧美杨为2.0 mg/L。     

南方根结线虫诱导辣椒基因CaRKNIF2的克隆与分析

 【目的】明确辣椒(Capsicum annuum L. HDA149)中与南方根结线虫(Meloidogyne incognita)不亲和互作过程中抗性相关WRKY转录因子的基因结构及其表达模式。【方法】采用RACE结合RT-PCR方法克隆cDNA序列,并根据cDNA序列设计特异引物扩增DNA序列,Southern杂交确定基因拷贝数,实时荧光定量PCR方法分析该基因在线虫侵染后辣椒的不同组织和不同时间点的表达。【结果】从辣椒中克隆到一个WRKY转录因子基因CaRKNIF2(GenBank登录号：GQ253367),该基因编码区全长1 662 bp,编码553个推定的氨基酸,为单拷贝基因。CaRKNIF2基因编码区全长DNA序列2 530 bp,包含5个内含子和6个外显子。在线虫接种诱导处理时,该基因表达具有组织特异性,根尖组织中的表达量最高;接种3 h后在根尖组织中的表达量开始升高,12 h最高,此时相对表达量约为3.1倍。【结论】CaRKNIF2在线虫接种处理后的表达上调,表明该基因参与了抗性基因Me3介导的辣椒与根结线虫的不亲和互作,可能在此过程中具有重要功能。     

秋水仙碱对银杏和毛新杨雄株生殖细胞的生理影响

目的多倍化是树木遗传改良的重要途径,秋水仙碱诱导生殖细胞是树木多倍体诱变的重要方式,但还存在某些树种多倍体诱导困难、多倍化诱导质量难以判别等问题。因此,探究多倍化诱导机制,找到一种能够对秋水仙碱人工诱导树木生殖细胞多倍化效果进行初步判别的科学方法很有必要。方法本文以银杏和毛新杨雄性生殖细胞为研究对象,采用茚三酮显色法、CBA法、四氮唑蓝法、愈创木酚法、硫代巴比妥酸法,分别测定了受秋水仙碱诱导后其各自细胞内游离脯氨酸（PRO）含量、可溶性蛋白（Protein）的含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性、丙二醛（MDA）含量等变化趋势,并对比分析了银杏和毛新杨雄性生殖细胞在秋水仙碱加倍诱导状态下各自生理生化指标差异动态变化节点。结果秋水仙碱处理后,银杏生殖细胞内脯氨酸含量在12 ~ 36 h先增高后降低,可溶性蛋白含量1 ~ 36 h内降低,SOD活性有所降低,POD活性在3 ~ 36 h内大幅度升高,MDA含量6 h开始升高,12 ~ 48 h处在顶峰状态。毛新杨生殖细胞脯氨酸含量0.5 ~ 1 h内升高后期变化趋势不明显,可溶性蛋白含量24 ~ 48 h内略降低,SOD活性在12 ~ 48 h内明显升高,POD活性与空白组变化差异不明显,MDA含量与空白组、对照组相似。结论秋水仙碱诱导对银杏与毛新杨生殖细胞基因表达机制影响不同,对银杏生殖细胞的胁迫强于毛新杨。毛新杨受水分与秋水仙碱胁迫伤害较小,生理指标变化差异不大,但保护酶变化银杏相反,12 ~ 48 h内SOD活性上升明显,POD活性变化不明显。银杏生殖细胞POD活性上升,SOD活性有所降低,在此之前脯氨酸与MDA含量有明显上升趋势,可溶性蛋白含量下降。 所以秋水仙碱胁迫损伤积累后的基因表达调控可能是其生殖细胞多倍化困难的主要原因,对基因表达调控的影响主要在秋水仙碱胁迫后期。研究结果将为探究秋水仙碱诱导过程基因表达调控机制奠定基础,并为初步判别不同树木种质生殖细胞多倍化诱导难易提供了理论和实例参考。      

毛乌素沙地新疆杨生长季节蒸腾耗水规律

利用热扩散(TDP)技术测算得到了时间步长为10min的毛乌素沙地21年生新疆杨蒸腾速率,并结合自动气象站同步测定的太阳辐射(Q)、空气温度(Ta)、相对湿度(HR)、风速(V)和降雨量(P)等气象要素,分析了杨树蒸腾速率时间变化特征以及气象因素对杨树蒸腾速率的影响,以期为毛乌素沙地杨树防护林的发展提供必要的生态耗水量的理论依据。结果表明,在生长季节(4—9月份),新疆杨蒸腾速率具有明显的时间变化特征。具体表现为:晴天状况下,各月份均表现为单峰曲线,除4月份外,其余月份峰值较宽。受太阳辐射等因素的影响,各月份峰值出现时间及最大蒸腾速率不尽相同;多云状况下,4、8、9月份新疆杨液流变化表现为单峰曲线,5—7月份表现为多峰曲线;阴天状况下,各月份新疆杨蒸腾变化均表现为单峰曲线,5—7月份液流启动早,蒸腾速率上升快,峰值宽,相比之下,4、8、9月份液流启动晚,蒸腾速率上升慢,峰值窄。在新疆杨主要生长季节,杨树单株总耗水量为5300.96L,各月耗水量差别不明显。耗水最大的月份为6月,单株总耗水量为1073.82L,占整个生长期总耗水量的20.26%,平均日耗水量为34.64L;4、5、7、8、9月份耗水量分别为819.79、944.89、911.11、782.92、768.43L,平均日耗水量分别为27.33、31.50、29.39、25.26、25.61L。蒸腾速率(Tr)与Q、Ta、HR、V等气象要素有很好的复相关性。说明影响新疆杨蒸腾的最主要气象因子为太阳辐射。     

6种乔木树种固碳能力和能量转化效率分析

对新疆克拉玛依地区的6种乔木树种树干和树皮的热值与含碳率进行测定和分析,结果表明：白榆树干的热值含量最高,为19.272 kJ/g;沙枣树干的含碳率最高,为49.66%;胡杨和俄罗斯杨、新疆杨和银×新杨这2组树种树干的热值没有显著性差异,其余树种树干的热值间均存在显著性差异;白榆树皮的含碳率与其余树种间均存在极显著性差异。按照生物量、固碳量、热值等数据综上分析得出,在克拉玛依地区优先选择高效固碳与能源乔木树种的顺序为：白榆、银×新杨、新疆杨、沙枣、胡杨、俄罗斯杨。