芒果(Mangifera indica)F3’H基因的克隆及其表达分析

花色素苷的合成是红色芒果果实着色的主要代谢途径,而类黄酮3’羟化酶(F3’H)基因是花色素苷合成的一个关键酶,其参与决定了花色、果实颜色、种皮颜色、茎叶表面等花色素苷的生物合成。本研究根据已经报道的F3’H基因的序列设计兼并引物,采用3’RACE和5’RACE方法,克隆得到了芒果果实F3’H基因的全长c DNA序列为1782 bp。该基因开放阅读框为1548 bp,编码515个氨基酸,分子重量为57.44 k D。通过系统发育分析发现该基因编码的蛋白与西洋梨、草莓、大豆等具有较近的亲缘关系。对不同芒果品种的F3’H基因的表达进行分析发现:红色的贵妃品种中表达量较高,而黄色的金煌品种中表达量较低。     

甘蓝型油菜黄籽粒色性状研究

从结构解剖、生理生化、遗传和分子生物学等方面对20多年来国内外甘蓝型黄籽油菜的研究成果进行了综述。解剖学研究揭示了甘蓝型黄籽油菜不耐自交的原因，色素物质存在的部位及种皮颜色变化过程；生理生化方面认为花色素、多酚和类黄酮对未成熟种子的种皮颜色有决定作用，黑色素决定了成熟种子种皮颜色。花色素可能由游离苯丙氨酸转化而来，黑色素由游离酪氨酸和多酚为前体合成的，并以邻苯二酚型为主要组成成分；品质性状方面的研究表明：粒色浅，则种皮薄，种皮纤维素含量低，而种子含油量，胚含油量及皮壳含油量就高，但粒色与种子含油量的相关是通过皮壳率和皮壳含油量而体现的。种皮厚，种皮纤维素含量高，千粒重小。单株粒重越大，胚蛋白质含量就高；黄籽粒色主要受母本基因型影响，至少受2对基因控制，环境及农艺措施也影响种皮色泽，其遗传复杂性可能由于不同的A和C基因组控制粒色基因位点间互作，或转座子控制导致的；可以通过系统选育、杂交选育、理化诱变及生物技术选育等方法获得甘蓝型黄籽油菜。     

芥菜型油菜A9染色体黄籽基因区域BAC重叠群的构建

A9染色体是芸薹属植物A基因组最长的染色体(序列约37 Mb),具有控制种子大小、种皮颜色、硫苷合成、油脂合成等重要性状的基因。利用芥菜型油菜A9染色体黄籽性状共分离标记A9-88和A9-32对已经构建的ZBjH BAC文库进行PCR步移筛选,共筛选出BAC 752个,测序395个,得到BAC末端序列674条,利用BAC末端序列设计引物533对,此外利用白菜已经公布的序列设计SSR引物38对、STS引物15对,构建了芥菜型油菜黄籽基因区域估算长约2.2 Mb的BAC重叠群。     

油菜种子发育早期种皮颜色的快速鉴定方法

利用香草醛与原花色素生成有色物质的原理,创建了一种简单、快捷、可靠的油菜种皮颜色鉴定方法,在授粉后15 d能准确鉴定芥菜型和甘蓝型油菜种子的种皮颜色,利于在油菜开花结束前进行黄籽性状选择.     

油菜栽培生理与技术讲座(1) 油菜种子和苗期生理及培育壮苗

1.油菜种子油菜有甘蓝型、白菜型和芥菜型三种类型,当前我国生产上主要推广甘蓝型油菜。成熟的油菜种子由于种皮积累原花色素等色素物质,种子呈现黑褐色。油菜种子的胚由合子发育形成,在开花后25～30天完成体积增大后,开始积累油分等贮藏物质,正常发育成熟的胚由胚根、胚芽和子叶组成,种子萌发后产生新一代植株。     

芒果UFGT基因的克隆及表达分析

花色素苷的合成是红色芒果果实着色的主要代谢途径,类黄酮糖基转移酶(UFGT)是花色素苷合成的最后一个酶,它可以将不稳定的花色素催化成花色素苷。根据已经报道的UFGT基因的序列设计兼并引物,采用3'RACE、5'RACE方法,克隆得到芒果果实UFGT基因的全长c DNA序列。该基因开放阅读框为1 392 bp,编码463个氨基酸,分子量为51.15 ku。对基因组扩增得到2 770 bp长度的片段分析发现,该基因含有2个内含子,分别在501~1 095 bp、1 548~2 330 bp。通过系统发育分析发现,该基因编码的蛋白与荔枝、山竹子等热带果树具有较近的亲缘关系。对不同芒果品种的UFGT基因表达进行分析发现,红色的芒果品种中表达量较高,黄色的芒果品种中表达量较低。     

芥菜型油菜类黄酮合成相关基因的克隆和序列分析

 【目的】分离和克隆芥菜型油菜类黄酮合成相关基因。【方法】采用同源克隆基因的方法，参照拟南芥等植物控制类黄酮合成的基因保守序列设计引物，对扩增片段进行测序并进行BLAST分析。【结果】有13对引物扩增的17个基因拷贝与参考基因序列相符，这些克隆属于13个已知功能基因，其中查尔酮合成酶基因有3个不同的基因拷贝，花色素形成（Production of anthocyanin pigment）基因和查尔酮异构酶基因分别有2个不同的基因拷贝，其余引物的扩增只获得一个拷贝。在GenBank数据库中进行检索表明，所克隆的基因拷贝中的DNA结合/转录因子基因(TT2、TT8、TTG2) 、花色素形成基因（PAP）和黄烷酮-3-羟化酶基因（TT6），在芸薹属植物中未见报道。【结论】克隆芥菜型油菜类黄酮合成相关基因拷贝为阐明油菜种皮颜色形成的遗传调节奠定了基础。     

甘蓝型油菜种子特异表达油体蛋白启动子P_(BnOA03)的克隆及功能分析

为了改良油菜种子的性状,常常需要研究种子特异表达目的基因的情况。在分析油菜油体蛋白表达模式的基础上,选择种子特异高表达的油体蛋白,根据甘蓝型油菜基因组序列设计引物,利用PCR技术从基因组中克隆到一段715bp的启动子序列。启动子顺式元件分析表明,这一克隆序列具有CAAT-box和TATA-box启动子基本元件,另外含有ABA响应元件等多种顺式元件。进一步利用GUS报告基因在拟南芥中对该启动子的功能进行鉴定,结果表明,在转基因株系的幼苗、根、茎、叶、花和种子发育前期及成熟种子中没有检测到GUS基因明显表达,在种子发育的中后期检测到GUS基因的表达逐渐增强。说明这个启动子的表达调控具有一定的种子特异性。     

谷子SiMYB76基因抑制种子油脂积累的功能分析

拟南芥AtMYB76转录因子参与调控脂肪族芥子油苷和油脂的积累过程。为深入了解谷子中的同源基因 SiMYB76在种子油脂积累过程中的调控作用,从谷子品种‘豫谷1号’中克隆获得 SiMYB76基因的全长编码域序列,对其进行烟草叶片的亚细胞定位研究,并初步分析其在种子油脂积累过程中的调控作用。结果表明,SiMYB76定位于烟草叶片细胞的细胞核中。在拟南芥 myb76-2突变体背景下,异源表达 SiMYB76基因不仅能够完全恢复突变体高含油量的表型,而且可显著调控油脂合成途径上多个关键基因的表达。由此可知,谷子SiMYB76通过调控油脂合成途径上关键基因的表达而显著抑制种子油脂积累,并在种子油脂积累过程中与拟南芥AtMYB76具有相似的生物学功能。     

甘蓝型油菜F3’H基因反义植物表达载体的构建

类黄酮3’-羟化酶(F3’H)是类黄酮途径中的一个关键酶,对种皮色泽和花色的形成具有重要作用。通过PCR法扩增了甘蓝型油菜(Brassica napus L.)F3’H基因的一段特异保守片段F3’HA,并将其亚克隆到中间载体pCAMBIA2301G中,构建了F3’H反义植物表达载体pCAMBIA2301-F3’HA,通过PCR鉴定和酶切鉴定证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌LBA4404菌株中形成工程菌株。为进一步研究F3’H基因在甘蓝型油菜种皮色素合成途径中的分子生物学机理和该基因的代谢调控网络奠定基础。     

类黄酮物质及查尔酮合酶在油菜性状改良中的作用

类黄酮化合物(Flavonoids)是一类重要的植物次生代谢产物,查尔酮合酶(CHS)是类黄酮物质形成步骤中的一个关键酶,影响植物的多种重要性状.油菜是重要的经济作物,许多植物的CHS基因已经被克隆并进行了基因工程的研究,但CHS与油菜性状发育的关系和分子机理的研究还十分欠缺.本文简略综述了类黄酮物质的结构、分布、功能、CHS基因在类黄酮途径中的重要作用、植物界CHS基因克隆和基因工程的研究进展,重点论述了CHS在油菜的种皮色泽、花瓣颜色、异花传粉、花粉育性、抗紫外线能力、茎表紫色、抗病能力等性状形成中可能的重要作用,并提出了通过对CHS基因的表达调控来改良这些性状的可能性.     

Identification of quantitative trait loci and candidate genes controlling seed pigments of rapeseed

Rapeseed (Brassica napus L.) is an important source of edible vegetable oil and feed protein; however, seed pigments affect the quality of rapeseed oil and the feed value of the residue from oil pressing. Here, we used a population of rapeseed recombinant inbred lines (RILs) derived from the black-seeded male parent cultivar Zhongyou 821 and the yellow-seeded female parent line GH06 to map candidate genes controlling seed pigments in embryos and the seed coat. We detected 94 quantitative trait loci (QTLs) for seed pigments (44 for embryos and 50 for seed coat), distributed over 15 of the 19 rapeseed chromosomes. These included 28 QTLs for anthocyanidin content, explaining 2.41–44.66% of phenotypic variation; 24 QTLs for flavonoid content, explaining 2.41–20.26% of phenotypic variation; 16 QTLs for total phenol content, accounting for 2.74–23.68% of phenotypic variation; and 26 QTLs for melanin content, accounting for 2.37–24.82% of phenotypic variation, indicating that these traits are under multigenic control. Consensus regions on chromosomes A06, A09 and C08 were associated with multiple seed pigment traits, including 15, 19 and 10 QTLs, respectively, most of which were major QTLs explaining >10% of the phenotypic variation. Based on the annotation of the B. napus “Darmor-bzh” reference genome, 67 candidate genes were predicted from these consensus QTLs regions, and 12 candidate genes were identified as potentially involved in pigment accumulation by RNA-seq and qRT-PCR analysis. These preliminary results provide insight into the genetic architecture of pigment biosynthesis and lay a foundation for exploring the molecular mechanisms underlying seed coat color in B. napus.     

RACE方法在甘蓝型油菜基因克隆中的应用

将Invirtogen公司开发的一种RACE技术应用于甘蓝型油菜基因家族成员的克隆,克隆了查尔酮异构酶基因家族的全部6个成员和类黄酮3′-羟化酶基因家族的2个成员。应用结果表明:该方法具有低成本、高效率、能克隆全长基因的特点,适合甘蓝型油菜等多倍体物种基因家族成员的克隆。     

芸薹属DFR基因家族RNA干扰载体的构建

二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)是类黄酮途径的一个关键酶,对种皮色泽和花色的形成具有重要作用。本研究从甘蓝型油菜克隆了600 bp(不计人工酶切位点)的芸薹属DFR基因家族的RNA干扰片段BDFRI,将其反义片段和正义片段分别插入到本课题组新近改造的植物RNAi平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区之间、间隔区与终止子之间,构建了11 400 bp的RNAi干扰载体pFGC5941M-BDFRI,通过多重PCR鉴定证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌菌株LBA4404中形成了工程菌株。此载体的构建为进一步研究DFR基因参与决定芸薹属种皮色素和茎叶彩色性状的分子机理和代谢调控奠定了基础。     

Cloning and Molecular Identification of A Fatty Acid Desaturase 2 Gene in a and C Genome of Brassica Species

The fatty acid desaturase 2 (fad2) gene was proven to be a major locus for high oleic acid (C18:1). Brassica napus is an amphidiploid species originating from a spontaneous hybridization of Brassica rapa and Brassica oleracea. B. napus contains multiple copies in genome for most of the genes, including fad2 genes. The research cloned nine fad2 genes from 3 varieties of B. rapa and 3 varieties of B. oleracea, respectively. Alignment of the nine fad2 sequences from B. rapa and B. oleracea detect-ed 6 single nucleotide polymorphic sites, which resulted in 6 amino-acid substitutions. The nucleotide substitutions at position 743 bp in the fad2-A gene and position 947 bp in the fad2-C gene were used as 3’ end of al ele-specific primers. In use of the al-lele-specific primers to amplify fad2 gene, we could identify if the fad2 gene originated from A genome or C genome. Besides, the research found that fad2 genes in C genome are more conserved in evolutionary process than those in A genome. The fad2 expression data reported in this study revealed that fad2-A from B. rapa was not only expressed in siliques same as fad2-C from B. oleracea, but also expressed in a high level in stems. Not even the less, fad2 gene from B. napus was expressed higher in roots and flowers. Al these results provided evidences that fad2, though it was expressed differently in B. rapa and B. oleracea, but it was regulated by the same approach in B. napus.     

甘蓝型油菜COI1的调控功能分析

【目的】研究甘蓝型油菜中茉莉素受体复合体核心成员CORONATINE INSENSITIVE 1（COI1）蛋白的基因表达特性及生理调控功能。【方法】利用基因组数据分析甘蓝型油菜及其亲本种白菜和甘蓝基因组的COI1构成情况;使用定量和半定量RT-PCR扩增方法检测油菜COI1的组织特异性表达;克隆油菜COI1保守区片段,构建病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silenceing,VIGS）载体,以农杆菌侵染方法培育VIGS诱导COI1沉默的油菜植株,然后,用鉴定出的COI1沉默植株研究油菜COI1在育性调控及虫害抗性等方面的调控功能。【结果】基因组数据分析表明,甘蓝型油菜亲本种白菜和甘蓝共有7个高度同源的COI1,依序列同源性可分为4类：COI1a、COI1b.1、COI1b.2和COI1c;甘蓝型油菜有8个COI1,也由上述几类同源基因组成。半定量和定量RT-PCR扩增试验表明甘蓝型油菜COI1在茎中的表达水平最低。从培育的VIGS诱导COI1沉默油菜中,共鉴定出COI1表达水平被抑制超过70%的株系25个,其中抑制效果最明显的10个株系被用于育性调控及蚜虫抗性试验。育性分析结果证明,VIGS沉默COI1油菜的结实能力受到严重影响,其角果在授粉20 d以后的长度只达到对照油菜角果授粉5 d后的长度,且角果中无正常种子;沉默COI1油菜的雄蕊长度短于相同花期的对照油菜雄蕊,其花药开裂延迟;显微观察发现,沉默COI1油菜的花粉中有超过80%呈不正常形态。在相同处理条件下进行的蚜虫抗性比较试验中,沉默COI1油菜叶片上的蚜虫数量超过对照油菜1倍多,而且有很多小蚜虫围绕大蚜虫的虫落,繁殖态势比对照油菜叶片上的蚜虫旺盛。【结论】甘蓝型油菜COI1具有组织特异表达特性,沉默COI1会导致油菜雄性不育性状发生,并降低油菜植株对蚜虫的抗性。     

鸭卵清蛋白5''端调控区的克隆和序列分析

通过PCR技术从产蛋鸭输卵管基因组中扩增出1．2kb的鸭清蛋白5’端调控区，将其亚克隆入phDl8-T载体的多克隆位点(命名为pOV)，经酶切和测序鉴定可作为启动外源基因表达的调控序列。为构建其启动外源基因的质粒表达载体作准备。