环境光照改变马铃薯苯丙烷代谢途径相关酶和转录因子基因对低温胁迫的应答模式（英文）

[目的]通过实时荧光定量PCR分析不同环境温度和光照强度处理下,马铃薯苯丙烷类代谢途径关键酶基因,转录调节因子St R2R3-MYB和TGA基因表达情况。[方法]运用多因子及其互作逐步回归法建立光照强度、温度和处理时间影响基因表达的模式,逐步回归分析法研究St R2R3-MYB和TGA转录因子对苯丙烷类代谢途径关键酶基因的影响力。[结果 ]环境温度与St PAL、St DFR和St R2R3-MYB基因的表达量负相关,St TGA表达与温度正相关;环境光照强度与St CHS、St DFR和St R2R3-MYB表达正相关。环境光照强度和温度对St PAL和St DFR基因表达存在显著交互作用。[结论]环境光照强度影响马铃薯苯丙烷代谢途径关键酶St PAL和St DFR基因对温度的响应模式。马铃薯St R2R3-MYB转录调节因子对St CHS基因表达具有明显正向影响,而马铃薯St TGA转录调节因子对St DFR表达具有明显反向作用。     

卷首语

<正>《Agricultural Science & Technology》2014年第11期共收录49篇论文,其中熊兴耀教授、何孔旺研究员等撰写的3篇论文颇有代表性,择编在此,以飨读者。湖南农业大学园艺园林学院熊兴耀教授运用多因子及其互作逐步回归法建立光照强度、温度和处理时间影响基因表达的模式,逐步回归分析法研究STR2R3-MYB和TGA转录因子对苯丙烷类代谢途径关键酶基因的影响力。结果表明,环境光照强度影     

卷首语

<正>《Agricultural Science Technology》2014年第11期共收录49篇论文,其中熊兴耀教授、何孔旺研究员等撰写的3篇论文颇有代表性,择编在此,以飨读者。湖南农业大学园艺园林学院熊兴耀教授运用多因子及其互作逐步回归法建立光照强度、温度和处理时间影响基因表达的模式,逐步回归分析法研究STR2R3-MYB和TGA转录因子对苯丙烷类代谢途径关键酶基因的影响力。结果表明,环境光照强度影     

苯丙氨酸解氨酶研究进展

苯丙氨酸解氨酶（phenylalanineammonia-lyase，PAL，EC4．3．1．5）广泛存在于各种植物和少数微生物中。它是连接生物初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶，是苯丙烷类代谢的关键酶和限速酶，也是苯丙烷类代谢途径中研究最多的酶。综述PAL的存在与分布、基本特性、在植物和微生物中的研究现状，重点介绍植物PAL的基因结构、表达特点以及基因表达调控机制，为PAL的深入研究指明了方向。     

马铃薯光响应StR2R3–MYB1基因的克隆与表达分析

以马铃薯原始栽培种Yan(S.tuberosum subsp.andigena var.yanacochense)为材料,采用同源克隆技术,得到1条800 bp的c DNA片段。该c DNA片段包含1个完整的开放阅读框,编码265个氨基酸长度的蛋白质,定位在马铃薯10号染色体上。在线氨基酸序列分析、原生质体转化核定位分析和定量PCR表达特异性分析结果表明,该蛋白与番茄Sl CMYB1、茄子Sm MYB的同源性达99%,与拟南芥At MYB113的同源性在70%以上;该蛋白含有2个DNA–结合结构域,是2个串联的myb–功能域,属于R2R3类MYB转录因子,命名为StR2R3–MYB1。StR2R3–MYB1基因的调控区域存在G–Box、Box4、BoxⅡ、I–Box、MNF1等光相关元件和脱落酸诱导相关元件ABRE、生物钟相关元件Circadian、茉莉酸甲酯相关元件CGTCA。StR2R3–MYB1氨基酸序列没有跨膜信号,不存在卷曲螺旋,其N端存在蛋白信号肽,具有明显的亲水区域;StR2R3–MYB1基因在细胞核内表达;StR2R3–MYB1在根、茎、叶中的表达量依次升高,同时受白光、远红光和蓝光的诱导表达。综合分析结果表明,马铃薯StR2R3–MYB1基因是1个光响应MYB类转录因子。     

调控苯丙烷类生物合成的MYB类转录因子研究进展

大多数植物的次级代谢产物来源于苯丙烷代谢途径，苯丙烷类化合物对植物的生长发育及应答逆境胁迫有重要作用， 同时与人们的生产生活密切相关。随着大量有生物活性苯丙烷类化合物的发现，苯丙烷类生物合成及调控已成为研究热点。目前从植物中已分离出大量的调控木质素、类黄酮、花青素合成的转录因子基因，并对它们的结构、功能及表达模式进行了分析研究；同时发现一些转录因子结合相应顺式作用元件，特异性调控苯丙烷代谢途径相关基因的表达，从而增强植物对环境胁迫的抗性，本文为研究MYB转录因子对苯丙烷类的调控规律提供理论参考。     

荷花R2R3-MYB转录因子NnMYB4对拟南芥木质素合成的影响

[目的]本文旨在研究荷花R2R3-MYB转录因子NnMYB4的功能,探讨其在木质素合成过程中的作用。[方法]利用RT-PCR技术从荷花品种‘黑龙江红莲’中克隆得到1个MYB转录因子基因c DNA全长开放阅读框(ORF),命名为NnMYB4。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)法分析NnMYB4在荷花不同组织中的表达情况。构建p MDC43-NnMYB4过表达载体转化拟南芥,采用乙酰溴法测定转基因植株的木质素含量,通过qRT-PCR技术对木质素合成关键酶基因的表达进行分析。[结果]NnMYB4基因ORF全长726 bp,编码241个氨基酸,属于R2R3-MYB转录因子G4亚组,与拟南芥At MYB4亲缘关系较近。组织定量结果表明,NnMYB4基因在荷花根、茎、叶柄、叶中均有表达,且在幼叶中表达量相对最高,在剑叶中最低。与野生型拟南芥相比,转NnMYB4拟南芥植株花序茎变矮,花期延迟,茎木质部染色面积较小、染色程度变浅,木质素含量显著降低。过表达NnMYB4分析结果显示,转基因拟南芥At C3H、At4CL1、At F5H、At COMT1等木质素合成关键酶基因的表达量显著下调。[结论]荷花NnMYB4可能是木质素合成途径中的一个负调控因子,对植物木质素合成具有负调控作用。     

比较转录组分析揭示花生种皮花青素积累的分子调控机制

花青素作为一种抗氧化物质,具有多种保健功效。与其他颜色花生相比,黑种皮花生具有良好的感官品质,且花青素含量更高。为了揭示花生黑种皮花青素形成和调控的分子机理,本研究以黑种皮花生(YH29)和粉红种皮花生(WH10)为研究对象,通过RNA-seq技术比较其转录组的差异。结果表明,与粉红种皮花生相比,黑种皮花生中1 539个基因表达上调,1 275个基因表达下调。KEGG分析发现花青素生物合成、苯丙素生物合成、类黄酮生物合成等多个与色素积累相关的通路在黑色种皮花生中富集。在黑种皮花生中,苯丙氨酸解氨酶、查尔酮合成酶等5个与花青素合成相关的关键酶基因表达上调,而与花青素生物合成途径竞争同一底物的一些关键酶基因,如柚皮素和甘草素基因,则表达下调,这使得有更多的底物流向花青素合成途径,这些基因的协同表达可能是黑种皮花青素高水平积累的关键。另外,两个R2R3-MYB转录因子在黑种皮花生中也表达上调,可能是引起花青素合成关键基因表达差异的关键因素。我们的研究结果为深入研究花生种皮花青素合成的分子机理及培育高花青素含量的花生新品种提供了参考。     

银杏MYB转录因子的鉴定及特征分析

[目的]MYB蛋白是真核生物中一类重要的转录因子,在植物形态建成、生长发育、初生和次级代谢产物合成等生命过程中起重要调控作用。银杏作为植物中的"活化石",其提取物中含有的活性成分次生代谢物类黄酮等对人体有益。在类黄酮的生物合成中,MYB转录因子扮演着重要角色。本研究从转录组水平详细鉴定和分析了银杏GbMYB转录因子,为今后GbMYB的功能研究奠定基础,也为其他物种MYB转录因子的分析提供方法。[方法]本文首先利用BlASTp和PlantTFbcat等生物信息学工具对银杏的MYB蛋白序列进行筛选和鉴定;其次运用MEME和MEGA 7.0软件分别对GbMYB蛋白进行基序和系统进化分析;最后使用MeV对GbMYB在银杏各组织中的表达水平进行聚类分析。[结果]从41151个银杏蛋白中共鉴定出60个MYB转录因子,根据MYB保守域的特点将其分为R1-MYB、R2R3-MYB和R1R2R3-MYB三大类。系统进化树分析发现60个GbMYB可分为16个亚家族且具有相似功能的蛋白序列通常聚在一个家族。在银杏GbMYB蛋白中共检测到21种不同的保守基序。表达谱数据分析表明,一些GbMYB基因的表达具有组织特异性。[结论]本研究利用生物信息学方法,在银杏转录组水平上共鉴定出参与调控银杏各个组织发育的60个GbMYB转录因子;结合拟南芥AtMYB家族分类法将GbMYB分为16个亚家族;保守基序分析显示GbMYB在功能上具有多样性。研究结果为全面解析银杏MYB基因结构与生物学功能提供了新信息,也为进一步研究银杏GbMYB转录因子在次生代谢产物中的调控功能奠定了基础。     

基于WGCNA鉴定茶树响应草甘膦相关的基因共表达模块

【目的】分析茶树响应草甘膦相关的基因表达规律和调控途径,在转录水平上探究草甘膦对茶树的作用,确定茶树响应草甘膦的关键基因。【方法】以茶树品种‘金观音’为试验材料,将推荐使用浓度的草甘膦施于茶树土壤基质表面,经0、0.25、1、3和7 d后,取叶片进行转录组测序,并测定莽草酸含量。利用WGCNA方法联合分析转录组和莽草酸含量数据,鉴定与草甘膦响应相关的共表达基因模块,筛选关键调控基因。【结果】茶树叶片中的莽草酸含量在草甘膦处理后0.25、1和3 d降低,而在7 d时大量积累（为未处理的6.99倍）。从表达谱数据中筛选得到12 568个差异表达基因（DEGs）,草甘膦处理不同时间点与未处理数据比对的DEGs均显著富集在苯丙烷、类黄酮生物合成及植物激素信号转导途径;此外,草甘膦处理分别诱导茶树莽草酸代谢及其下游苯丙烷、类黄酮生物合成和激素信号转导途径相关的24、52、31和69个基因差异表达。通过加权基因共表达网络（WGCNA）方法鉴定得到19个基因模块,将转录组与莽草酸含量数据相关联,筛选到两个与草甘膦响应高度相关的关键基因模块,分别包含2 024和2 305个基因。选取关键模块中连通度最高的前50个基因进行共表达分析,获得6个关键调控基因,包括2个抗性基因（SHMT和RPM）、1个耐药性基因（PDR）、1个离子转运基因（At）、1个膜转运基因（GPT）和1个转录因子（ERF）。【结论】草甘膦通过干扰茶树叶片中莽草酸代谢,影响其下游代谢途径苯丙烷、类黄酮生物合成及激素信号转导途径的基因转录。此外,研究还鉴定到2个草甘膦响应密切相关的共表达模块,发现SHMT、RPM、At、PDR、ERF和GPT等多个潜在候选基因和转录因子在茶树抵御草甘膦逆境中发挥重要作用。     

不同温度下水稻胚乳AGPase各同工酶基因表达特征分析(英文)

[目的]分析不同温度对水稻胚乳中AGPase各同工酶基因表达水平的影响。[方法]以特青和泰国香米为材料,利用人工气候箱设置高温(日平均温度33℃)和适温(日平均温度25℃)2个温度处理,结合实时荧光定量PCR技术分析比较了水稻淀粉合成关键酶腺嘌呤-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)7个同工酶基因AGPS1、AGPS2a、AGPS2b、AGPL1、AGPL2、AGPL3及AGPL4的表达特征。[结果]AGPase 3个同工酶基因AGPS2b、AGPL2和AGPL3表达较强,其中AGPL2相对表达量最高;AGPS2b、AGPL2和AGPL3在2个品种中的相对表达量在适温条件下的均高于高温处理,在特青胚乳中各时期2种温度处理下的相对表达量总体高于泰国香米中的相对表达量。[结论]本研究为进一步利用分子生物学技术培育稳定的优质水稻品种提供理论基础。     

水稻胚乳贮藏物代谢相关基因响应花后高温胁迫的微阵列分析

【目的】揭示花后高温条件下水稻灌浆过程中胚乳淀粉和蛋白贮藏物代谢相关基因的表达谱,并阐明部分重要功能基因对花后高温胁迫的响应表达模式。【方法】利用人工气候箱设高温(日均温度32℃,日最高温36℃/日最低温28℃)和适温(日均温度22℃,日最高温26℃/日最低温18℃)2个温度处理,并在水稻开花后的不同时期取样,对水稻胚乳贮藏物代谢各类相关基因的表达谱与表达模式进行高通量的cDNA微阵列检测。【结果】在水稻胚乳贮藏物代谢的相关基因中,以对高温胁迫响应表现较迟钝的基因居多,其高温处理与低温处理之间的杂交信号(nARVOL)比值(称R值)大致在0.8—1.2,但随高温处理时间的持续,呈上调或下调差异表达的基因数量均有明显增加;花后高温对胚乳糖代谢和淀粉合成类基因表达的调控效应,不仅随各个基因的功能类型、代谢途径和灌浆进程的差别变化而异,而且其表达丰度及其上调或下调幅度在很大程度上还与该功能基因的同工型(或酶亚基)有关;高温处理下水稻胚乳中的谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白类基因多呈下调表达特征,但也会随其所调控的蛋白亚基组分的不同而异,从而对胚乳贮藏蛋白的亚基构成和组分变化产生较大影响;与胚乳白贮藏物代谢密切相关的糖信号传导类基因、核糖体蛋白类基因和逆境防御蛋白类基因普遍比直接参与胚乳贮藏物合成路径的功能基因对高温胁迫响应表现敏感。【结论】花后高温胁迫对水稻胚乳灌浆贮藏物代谢的调控相当复杂,涉及到众多的功能基因位点。     

基于转录组的漆树MYB转录因子的筛选及分析

MYB转录因子家族是植物最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、形态建成、次生代谢等的调控中起着重要作用。本研究在漆树转录组测序的基础上,应用生物信息学方法,筛选到48个漆树MYB转录因子,依据MYB保守域的特点将其分为3类:1条R₃-MYB 序列,21条R₂R₃-MYB序列和26条R₁-MYB序列。结果表明,蛋白序列分析显示,48条漆树MYB转录因子大部分属疏水性蛋白,且无规则卷曲和α螺旋在二级结构中占有较大比例。GO分析发现漆树R₂R₃-MYB蛋白共注释到生物学过程、细胞组分和分子功能3大类功能的27个亚类。系统进化分析将48个漆树MYB转录因子分为了8个亚组。表达谱数据分析表明,漆树MYB基因的表达具有组织特异性,11个在叶片中高水平表达,21个在茎中的表达量较高。研究结果为今后进一步解析漆树MYB转录因子的结构和生物学功能奠定基础,有助于进一步研究漆树MYB转录因子在次生代谢产物中的调控功能。     

茄萼花色苷合成相关基因DFR和MYB克隆及表达分析

【目的】花色苷是一类通过类黄酮途径合成的水溶性次生代谢产物,既能使植物的不同器官呈现红、紫、蓝等颜色,还有利于人体健康。紫茄富含花色苷,但是有关茄萼花色苷生物合成的分子机制还不是很清楚。本研究旨在通过克隆茄萼花色苷合成相关基因DFR和MYB,测定其在不同发育时期不同颜色茄萼中的表达量,探究DFR和MYB在茄萼花色苷合成中的作用。【方法】选用绿萼和紫萼长茄(Solanum melongena L.)果萼为试材,测定不同p H条件下茄萼花色苷含量;通过RACE方法分离克隆DFR和MYB cDNA全长序列,分析DFR和MYB的保守结构域及序列特征;分别对DFR和MYB及其同源蛋白序列进行系统进化分析,构建系统进化树来进一步分析鉴定基因;使用Ex PASy网站提供的在线分析软件SOPMA预测蛋白质二级结构;利用实时荧光定量PCR方法检测目的基因在不同发育阶段果萼中的表达情况。【结果】从绿萼和紫萼长茄果萼中克隆了DFR和MYB片段,分别命名为ouSmDFR、dongSmDFR和ouSmMYB、dongSmMYB,Gen Bank登录号分别为:KX224250、KX224251和KX224253、KX224254。ouSmDFR和dongSmDFR全长分别为1 285 bp和1 249 bp,开放阅读框为858 bp和864 bp,分别编码285个和287个氨基酸;ouSmMYB和dongSmMYB全长分别为969 bp和959 bp,开放阅读框均为462 bp,编码153个氨基酸。蛋白质二级结构分析表明α-螺旋和无规则卷曲均为两个DFR蛋白和两个MYB蛋白的主要二级结构元件。序列比对表明DFR蛋白具有NADPH结构域(NADPH binding domain)和底物特异性结合结构域(Substrate specific binding domain),属于NADB-Rossmann超基因家族;MYB蛋白属于R2R3-MYB转录因子,具有R2、R3两个MYB结构域和b HLH结合域。ouSmDFR和dongSmDFR与St DFR和Sl DFR具有相对较高的同源性;ouSmMYB和dongSmMYB与Es MYB同源性较高。花色苷含量测定显示,紫萼果茄萼花色苷含量较高且随着果实的发育成熟而逐渐增加;而绿萼茄萼几乎检测不到花色苷。荧光实时定量PCR分析表明,DFR和MYB在紫萼长茄果萼中表达量均远高于绿萼长茄;从初蕾期到盛花期,紫萼长茄果萼中DFR和MYB表达量逐渐升高,而绿萼长茄则几乎没有变化,与两个品种茄萼颜色变化相一致。【结论】ouSmDFR和dongSmDFR属于NADB-Rossmann超基因家族,ouSmMYB和dongSmMYB为典型R2R3-MYB转录因子,DFR和MYB在紫萼长茄果萼中表达明显高于绿萼长茄。推测DFR和MYB在茄萼呈色中发挥作用,并且参与花色苷生物合成。     

枣R2R3-MYB亚家族基因鉴定及其在果实发育中的表达分析

【目的】MYB作为植物中最大的基因家族之一,在植物生长、果实发育等方面具有重要作用。本研究拟鉴定枣R2R3-MYB亚家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究该类基因在枣生长发育尤其是果实发育中的功能提供参考。【方法】以拟南芥R2R3-MYB亚家族成员为探针,利用BLAST和HMMER方法,在枣全基因组数据库中筛选R2R3-MYB亚家族成员;利用植物转录因子、UniProt、Gcorn plant等数据库,采用MEGA-x、ExPASy、TBtools、PheatMap等软件进行生物信息学分析;利用转录组和实时荧光定量PCR技术分析该类基因的表达,对重点基因进行互作蛋白的预测及验证。【结果】在枣全基因组范围内,鉴定出118个R2R3-MYB亚家族成员,均具有典型的MYB超家族结构域,分为18个亚组,依次命名为ZjMYB1—ZjMYB118。理化性质分析表明,该家族基因编码的氨基酸数目介于200—400;95个成员定位到12条染色体上,其中4号染色体上分布最多;谱系分析表明该类基因进化过程中发生了直系和旁系同源事件。通过转录组和实时荧光定量PCR分析,发现一些R2R3-MYB基因参与枣果实的发育过程,并进一步筛选出了可能与果实膨大和色泽发育相关的候选基因ZjMYB59、ZjMYB104。并利用蛋白互作预测和酵母双杂试验证明ZjMYB104和ZjMPK3存在互作。【结论】鉴定出118个枣R2R3-MYB亚家族成员,结构高度保守,分布在12条染色体上,在进化中发生了直系和旁系同源事件,并筛选出了与果实发育密切相关的候选基因,为进一步的功能分析提供了线索和参考。     

茉莉酸甲酯诱导的小麦白粉病抗性与9个抗病相关基因表达间的关系

[目的]为了明确茉莉酸对小麦白粉病抗性的诱导作用和对抗病相关基因的激活作用,以及抗病性变化与基因表达变化之间的相关性,探索小麦抗白粉病分子机理。[方法]以田间表现不同的代表性感白粉病小麦品种＂中国春＂、＂濮麦9号＂和＂周麦18＂为材料,用茉莉酸甲酯（methyljasmonate,MeJA）处理小麦幼苗叶片进行诱导,通过离体叶段培养法接种白粉菌（Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt）进行抗性鉴定;用实时定量PCR技术检测叶片中PR1（PR1.1）、PR2（β,1-3葡聚糖苷酶）、PR3（几丁质酶）、PR4、PR5（类甜蛋白）、PR9（TaPERO,过氧化物酶）、PR10、TaGLP2a（类胚素蛋白）和Ta-JA2（茉莉酸甲酯诱导蛋白）基因的表达变化。[结果]MeJA处理可以显著提高＂中国春＂、＂濮麦9号＂和＂周麦18＂对白粉菌的抗性水平。诱导抗性可以从MeJA处理后12～96h检测到,24h达到峰值。虽然存在一定差异,但MeJA对3个品种中除TaGLP2a外的8个抗病相关基因的表达有显著激活作用,在处理12、24或48h后达到峰值。MeJA对PR9和PR1的诱导作用最强,可达100倍,对PR2、PR4、PR5、PR3、PR10和Ta-JA2的诱导作用强,可达10-70倍;对TaGLP2a没有明显作用。茉莉酸诱导的抗病性提高与8个抗病相关基因的表达增强呈正相关。[结论]茉莉酸诱导的抗病性增强与抗病相关基因的表达增强呈正相关,茉莉酸信号传导途径在小麦抗白粉病反应中起作用,对这一途径的调控可提高小麦的白粉病抗性。     

在苏云金芽胞杆菌中高效和稳定表达AiiA蛋白

 【目的】摸索提高AiiA蛋白对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力的方法。【方法】苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白是一种胞内蛋白，能降解参与诱导调控多种植物病原菌致病基因表达的N-乙酰高丝氨酸内酯信号分子。本文采用两种方式来提高AiiA蛋白的活性，即利用苏云金芽胞杆菌S-层蛋白在细胞表面表达该蛋白以及利用苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子来提高aiiA基因的表达量。为此构建该蛋白基因与细胞表面S-层蛋白的锚定区结合而成的融合蛋白基因slh-aiiA以及带有基因cry3Aa启动子的融合基因pro3A-aiiA。为了提高表达的稳定性以及去掉重组菌中非苏云金芽胞杆菌片段，本文构建了解离载体pBMB5401，并将上述两个融合基因单独或同时装入解离载体pBMB5401，分别得到重组质粒pBMBcaiiA，pBMB3aiiA和pBMB3439。转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171，随后导入温度敏感型辅助质粒pEG922，重组质粒在整合酶的作用下发生体内重组，消除了抗性基因等非必需片段。【结果】得到3个重组菌BMBcaiiAR，BMB3aiiAR和BMB3439R，在无抗性选择压力下的稳定性均在90%以上。融合蛋白SLH-AiiA及pro3A-AiiA在解离后的重组菌中得到表达，具有对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力。【结论】在苏云金芽胞杆菌中高效和稳定表达AiiA蛋白,可增强其对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力，当同时结合两种方式来表达AiiA蛋白时效果最好。     

C14 族R2R3鄄MYB 基因调控杨树抗锈菌过敏性反应

由落叶松-杨栅锈菌引起的杨树叶锈病分布广泛,危害严重。为探究杨树C14族R2R3-MYB基因在杨树抗锈菌过敏性反应中的调控作用,对接种了落叶松-杨栅锈菌E4强致病性生理小种的2种杨树叶片进行症状观察、感病指数判定并对2种杨树C14族共6条R2R3-MYB基因表达量变化情况进行分析。接种7 dpi后,弱感病性树种杂交杨叶片产生的夏孢子堆数量显著少于感病树种欧美杨。杂交杨叶片4 dpi开始出现过敏性反应症状,欧美杨未观察到类似症状。表明过敏性反应可有效阻止锈菌夏孢子堆形成,降低杨树感病性。杂交杨与欧美杨R2R3-MYB基因表达量变化趋势相反,预测杨树C14族R2R3-MYB基因为杨树与病原互作过程中调控过敏性反应的正向调控因子。本研究为进一步系统研究杨树R2R3-MYB基因与过敏性反应的调控机理及杨树抗病育种工作提供理论依据。      

月季花青素苷相关R_2R_3-MYB蛋白基因的克隆和表达分析

【目的】花青素苷是月季花瓣呈红色或粉色的重要因素。R2R3-MYB蛋白是调控植物花青素苷合成的关键转录因子。从月季花瓣中克隆花青素苷调控相关的R2R3-MYB蛋白同源基因,并分析这些基因与月季花瓣颜色和花青素苷合成的关系,为花色基因工程改良奠定基础。【方法】根据植物花青素苷调控相关R2R3-MYB蛋白的保守序列设计简并引物,结合3'-RACE和Y-RACE方法从月季花瓣中扩增同源基因的全长编码序列。用植物第四(Sg4)和第六(Sg6)亚家族的R2R3-MYB蛋白、拟南芥次生代谢调控相关的R2R3-MYB序列和克隆基因的编码蛋白进行多序列比较和进化分析。通过比较不同颜色的月季花瓣中花青素苷含量和R2R3-MYB蛋白基因的表达水平,分析月季花瓣中R2R3-MYB蛋白基因与花青素苷调控的关系。【结果】从月季‘红胜利’的红色花瓣中克隆了2个R2R3-MYB蛋白基因(Rh MYBs4-1和Rh MYBs6-1,Gen Bank登录号分别为KJ664810和KJ664811)。序列分析表明,Rh MYBs4-1和Rh MYBs6-1蛋白均含有保守的R2R3-MYB结构域,分别与植物Sg4和Sg6 R2R3-MYB蛋白同源。Rh MYBs4-1具有Sg4 MYB蛋白典型的C1、C2抑制子和锌指结构。Rh MYBs6-1具有Sg6 MYB蛋白特有的(A/S/G)NDV和KPRPR(T/S)基序。表达分析显示Rh MYBs4-1和Rh MYBs6-1均在月季‘红胜利’的花瓣中高水平表达,在叶片和花药中表达水平很低。比较7种不同颜色月季花瓣中的花青素苷含量和Rh MYBs4-1和Rh MYBs6-1的表达水平,发现红色花瓣中花青素苷含量远高于其他材料,相应地,Rh MYBs4-1和Rh MYBs6-1均在红色花瓣中具有最高的表达水平。在粉红色月季花瓣中,花青素苷含量不到红色花瓣的10%,Rh MYBs4-1的表达水平极低,而Rh MYBs6-1的表达水平与红色花瓣相当。【结论】月季Rh MYBs4-1和Rh MYBs6-1分别编码Sg4和Sg6亚家族的R2R3-MYB蛋白,均在红色月季花瓣中高水平表达,可能是月季花青素苷合成和花瓣颜色的重要调控基因。