月季切花RhNAC4启动子表达特性分析

为解析月季失水诱导SNAC类转录因子RhNAC4的转录调控特性,利用染色体步移的方法分离了RhNAC4的启动子,并构建含GUS报告基因的载体转化拟南芥,分析了RhNAC4的启动子表达特性。结果表明:1)在月季中分离得到RhNAC4基因5′端上游1 753bp的启动子序列;2)RhNAC4启动子序列中具有与发育、激素响应、非生物胁迫和生物胁迫等相关的顺式作用元件;3)获得了RhNAC4启动子驱动GUS基因的转基因拟南芥植株,GUS染色表明RhNAC4基因在植株不同的生长发育阶段和花器官中都有表达;4)失水胁迫、赤霉素、1-氨基环丙烷1-羧酸和甘露醇处理能够诱导RhNAC4的启动子活性,而盐和脱落酸处理对启动子活性的影响不显著。总之,月季切花失水胁迫诱导的SNAC类转录因子RhNAC4基因启动子含有逆境相关调控元件,其启动子在植株不同发育阶段和失水、乙烯等条件下具有转录活性。研究结果有助于解析RhNAC4参与月季切花失水胁迫耐性的作用机理。     

SlDREB1B过量表达可促进番茄果实发育及成熟

为探讨DREBs在果实发育及成熟调控中的作用及机理,以番茄‘Micro-Tom’为试材,克隆得到1个DREBs转录因子SlDREB1B。研究证实,在果实中SlDREB1B的表达可受脱水胁迫和温度胁迫诱导。将SlDREB1B构建到带有e-GFP报告基因的载体上,采用叶盘法将SlDREB1B基因转入番茄,经报告基因筛选和SlDREB1B表达检测,成功获得转基因阳性植株。和转空载基因的植株相比,转SlDREB1B植株的果实发育和成熟进程明显加速。进一步分析表明,SlDREB1B的过量表达,可调控一系列与果实发育和成熟相关的基因表达,其中,色素合成相关基因和果实软化相关基因的表达受到强烈诱导,说明SlDREB1B可通过调节果实成熟相关基因的表达影响番茄果实发育和成熟进程。     

葡萄SCARECROW Like 14-Like基因的表达特征及胁迫响应研究

为探索外源赤霉素(GA3)介导的无核葡萄果实膨大过程中的信号途径的调控基因,寻找验证主要调控元件,本研究以欧亚种无核葡萄品种‘无核白鸡心’(Vitis vinifera L.cv.Centennial Seedless)为材料,通过半定量RT-PCR技术分析属于GRAS基因家族的SCARECROW Like 14-Like(VvSCL14-Like)基因在葡萄不同组织器官和果实发育期的表达。通过启动子克隆、生物信息学分析、promoter∷GUS融合基因和GUS组织染色法对该基因的表达特征进行了研究。半定量RT-PCR结果表明,VvSCL14-Like基因主要在休眠芽中表达,在果实发育过程中无表达。利用GA3对葡萄幼果进行膨大处理,处理后1、3和7d的果实转录组结果表明VvSCL14-Like的转录水平无差异。对VvSCL14-Like启动子进行生物信息学分析,发现多个响应外源激素和逆境胁迫的作用元件。VvSCL14-Like启动子驱动的GUS基因,只在拟南芥萌发初期下胚轴处表达。以GA3和NaCl分别处理阳性拟南芥幼苗,48h后GUS基因均在叶柄和叶脉表达。干旱胁迫处理阳性拟南芥幼苗,15d后GUS基因只发现在根部表达。研究结果表明:VvSCL14-Like基因的表达具有组织特异性,参与外源赤霉素(GA3)和非生物胁迫响应过程,但不是外源赤霉素(GA3)介导的无核葡萄果实膨大过程的主要调控元件。     

粉蕉PAL家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL)在植物生长发育和对生物/非生物胁迫的响应中起着重要作用，因此有必要对香蕉中的PAL家族基因进行详细的研究。本研究从粉蕉基因组中鉴定出8个MaPAL基因，分别命名为MaPAL1～MaPAL8,在系统发育树中MaPAL6基因单独被分成一支。根据基因系统进化关系、蛋白质结构域和基因结构的分析，8个MaPAL基因属于PAL家族基因。转录组分析结果表明，MaPAL基因参与了粉蕉的发育、成熟以及对生物/非生物胁迫的响应。MaPAL4基因在所有果实发育和成熟阶段都表现出高表达。MaPAL1和MaPAL7基因可能对非生物胁迫有响应，MaPAL2和MaPAL8基因的表达在香蕉枯萎病菌4号生理小种(Foc4)侵染时被明显抑制，可能响应Foc4的侵染。和巴西蕉相比，MaPAL基因在粉蕉中被低温和渗透胁迫诱导的程度要高。本研究结果为进一步研究香蕉PAL家族基因的功能提供了基础，也为香蕉遗传改良提供了潜在基因资源。     

8个玉米DOF家族基因对非生物胁迫的响应模式分析

以8个玉米DOF基因为研究对象,研究这8个基因在玉米生长发育中的器官表达模式及应答4种逆境胁迫(200 mmol·L~(-1) NaCl, 20%PEG,铵态氮胁迫和硝态氮胁迫)的响应表达模式。结果表明,7个基因具有明显的组织表达特异性,5个基因主要在玉米1种器官中表达,2个基因主要在2种器官中表达,而ZmDOF37呈组成性表达。这些数据表明,这8个基因参与玉米器官的发育进程。在200 mmol·L~(-1) NaCl胁迫处理和20%PEG6000胁迫处理1 h后,分别有8个基因和4个基因表现上调,表明这些基因是NaCl和PEG胁迫响应信号途径中的早期响应基因。在20%PEG6000胁迫处理24 h后,有4个基因被明显的诱导(ZmDOF29,ZmDOF32,ZmDOF37和ZmDOF45),表明这4个基因属于晚期响应基因。在铵态氮和硝态氮胁迫处理1 h后,分别有7个基因被明显诱导,属于早期响应基因,表明这7个基因可能参与玉米应答氮胁迫的早期响应机制。     

草莓转录因子基因FaGAMYB的克隆与表达分析

为研究FaGAMYB基因在草莓成花诱导和花发育中的作用,以‘卡姆罗莎’草莓(Fragaria×ananassa Duch.‘Camarosa’)为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术分离了一个赤霉素信号途径中的MYB转录因子基因FaGAMYB。该基因开放阅读框为1 689bp,编码562个氨基酸。序列分析发现FaGAMYB蛋白含有高度保守的R2R3DNA结合域,以及GAMYB基因家族所特有的Box1,Box2和Box3保守区域。亚细胞定位研究发现FaGAMYB蛋白定位于洋葱表皮细胞的细胞核。FaGAMYB基因具有组成型表达特性,但在雄蕊、花芽、茎尖生长点和果实等生殖生长组织与器官的表达丰度较高。在草莓成花诱导期,茎尖中FaGAMYB基因表达上调,当进入雄蕊原基分化期后,该基因表达量迅速升高。上述结果表明FaGAMYB可能在草莓成花诱导和雄蕊发育中发挥重要作用。     

紫花苜蓿NAC类转录因子基因MsNAC2的克隆及其功能分析

【目的】NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,N端含有一段高度保守、约150个氨基酸组成的NAC结构域,而C端为高度变异的转录调控区。NAC转录因子不仅参与植物生长发育的调控,而且在植物抗逆反应中具有重要的调控作用。作者从紫花苜蓿中克隆了一个NAC类转录因子基因MsNAC2,期望通过分析其DNA和氨基酸序列特征,阐明其在紫花苜蓿中响应非生物胁迫的表达模式,通过在烟草中过量表达鉴定其生物学功能,为进一步了解MsNAC2在紫花苜蓿中的耐逆调控机理提供试验基础,并为通过转基因技术改善紫花苜蓿抗逆力和提高其品质奠定研究基础。【方法】应用RT-PCR和RACE技术获得紫花苜蓿MsNAC2全长序列,并进行生物信息学分析。应用real-time PCR技术分析该基因在非生物胁迫下的时空表达特征。构建MsNAC2-GFP融合表达载体,进行基因表达的亚细胞定位分析。同时构建pBI121-MsNAC2植物超表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草叶盘,比较逆境胁迫条件下野生型烟草和转基因株系的表型和生理指标,鉴定超表达MsNAC2对烟草耐逆能力的调控效应。【结果】MsNAC2全长1 358 bp,开放阅读框长度为1 023 bp,编码340个氨基酸,编码蛋白质分子量为39.4 kD,其N端含有典型的NAC保守结构域,C端高度变异。进化树聚类分析表明,该基因与脐橙CsNAC亲缘关系较近,属于NAC蛋白的ATAF亚家族。洋葱亚细胞定位分析表明MsNAC2定位于细胞核。转录水平表达分析表明MsNAC2受250 mmol·L^-1 NaCl、20% PEG6000、0.1 mmol·L^-1 ABA和4℃胁迫诱导而显著升高,并且MsNAC2在根中的表达量要明显高于在叶中的表达量。抗性试验结果显示,在NaCl、PEG和4℃冷害胁迫下,转基因烟草苗高、根长、鲜重和干重等生长指标均高于野生型。生理指标检测结果表明,在250 mmol·L^-1 NaCl、20% PEG6000和4℃处理24 h后,转基因烟草叶片丙二醛含量明显低于野生型烟草,分别为野生型的82.6%、73.2%和77.8%。脯氨酸含量高于野生型烟草,分别达1.52倍、1.72倍和2.24倍,且SOD和POD的活性均高于野生型烟草,分别为野生型的1.101倍、1.105倍、1.33倍和1.12倍、1.08倍及1.19倍。【结论】从紫花苜蓿中克隆了一个新的NAC转录因子基因MsNAC2,该基因能够对盐、冷害和干旱胁迫产生响应,与野生型烟草相比,过量表达MsNAC₂烟草具有较强的耐盐、抗旱和抵御寒冷的能力,说明该基因可能参与调控非生物逆境胁迫的生理响应。     

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。     

茉莉酸合成关键酶基因FaOPR3调控草莓果实成熟

为了研究茉莉酸(Jasmonic acid,JA)合成路径关键酶基因FaOPR3在草莓果实成熟中的作用,测定了八倍体红颜草莓果实成熟过程中内源JA含量,并用外源茉莉酸甲酯(Me JA)涂抹草莓果实观察其果实着色情况及测定相关酶基因的表达,同时使用瞬时基因表达对草莓果实进行FaOPR3基因的超表达和干扰。结果显示草莓果实中内源JA含量从小绿果期到白果期急剧上升,到果实成熟后开始下降。草莓果实涂抹外源JA,能够促进果实发育和成熟。FaOPR3基因的过量表达可诱导果实内源JA含量的增加,并且可诱导色素合成基因FaCHS、FaCHI、FaF3H、FaUFGT、FaDFR的表达量上升。而FaOPR3基因干扰后果实内源JA含量降低,并且抑制相关色素代谢基因表达。说明FaOPR3基因能够促进草莓果实着色和成熟。     

草莓ARF4基因启动子的克隆及转录活性分析

草莓果实成熟的早晚,直接影响果农的收益。课题组前期研究发现,草莓ARF4基因能够调控草莓开花时间。启动子是基因转录的开关,其转录活性影响着基因表达的强弱。克隆ARF4基因启动子并分析其转录活性,对进一步明确ARF4基因的功能具有重要意义。根据草莓基因组信息设计特异引物,克隆草莓ARF4基因启动子。使用Plant CARE在线软件,预测其序列上的顺式作用元件。将ARF4启动子进行分段缺失克隆,利用农杆菌介导的果实注射法及GUS组织染色,确定GUS基因表达的强弱。通过农杆菌介导的叶盘转化法,获得转proARF4::GUS基因草莓植株,利用GUS组织染色法分析启动子的组织表达特异性。对转基因草莓植株进行非生物胁迫处理,通过qRT-PCR方法确定影响ARF4基因启动子转录活性的因素。结果表明:在ARF4基因启动子序列上,除了存在基本的核心元件外,还包含一些光响应、胁迫响应、厌氧诱导及激素响应等作用元件。GUS组织染色结果显示,随着启动子序列长度逐渐变短,GUS基因表达变弱。在转proARF4::GUS基因草莓植株叶柄、嫩叶及新茎中GUS表达水平较高,且在嫩叶中表达量最高。在非生物胁迫处理下,IAA和GA可使GUS基因表达显著提高。这些结果提供了影响ARF4基因表达的相关因素,为调控草莓开花时间奠定了基础。     

野生樱桃李对北方根结线虫和花生根结线虫的抗性

为探明野生樱桃李抗根结线虫种质资源的价值,以实生钵苗为试材,采用人工接种等方法,研究其对北方根结线虫和花生根结线虫的抗性.结果表明:接种后30 d,野生樱桃李根系中北方根结线虫、花生根结线虫的雌成虫数量分别占2龄线虫接种量的0.16％和0.03％,依据抗性评价标准判定其高抗北方根结线虫和花生根结线虫;接种北方根结线虫的群体中包含免疫、高抗和中抗3种类型,分别占群体总数的46％、48％和6％;接种花生根结线虫的包含免疫和高抗2种类型,分别占群体总数的56％和44％;接种北方根结线虫和花生根结线虫的植株未被侵染率分别为46％和52％,所有供试植株根系表面均未发现线虫卵块.野生樱桃李高抗北方根结线虫和花生根结线虫,其对北方根结线虫、花生根结线虫的抗性均存在显著的株间分离现象;抗侵入、抗发育和抗繁殖是其对北方根结线虫和花生根结线虫的主要抗性机制;野生樱桃李是抗根结线虫核果类果树砧木种质资源树种.     

基于28S, COI和Cytb基因序列的薜荔和爱玉子传粉小蜂分子遗传关系研究

薜荔和爱玉子均属于桑科榕属植物,二者为同一物种的原变种与变种的关系,早期研究认为这两种榕树与同一种传粉榕小蜂(Wiebesia pumilae (Hill))建立了稳定的互利共生关系,但近期在形态学、生态学、传粉生物学等方面对二者的研究结果表明,薜荔传粉小蜂和爱玉子传粉小蜂之间可能发生了遗传分化。实验用核糖体28SrDNAD1-D3区、线粒体Cytb及COI基因部分序列,对采自福建3个不同样地的薜荔传粉小蜂和3个不同品系的栽培爱玉子的传粉小蜂进行分析,结果表明:(1)薜荔传粉小蜂和爱玉子传粉小蜂的核糖体28S序列的碱基组成中A,T,G,C 4种含量较平均,C+G的平均含量(56%)稍高于A+T的含量(44%)。线粒体Cytb序列中A+T的含量(76.1%)明显高于C+G的含量(23.9%),COI序列中A+T的含量(71.9%)也明显高于G+C的含量(28.1%),这是膜翅目昆虫线粒体基因的普遍特征。在薜荔和爱玉子传粉小蜂的线粒体Cytb及COI基因中,密码子第三位点A+T的含量最高。(2)比较薜荔和爱玉子传粉小蜂的3种分子标记的变异范围显示,28S进化速度较Cytb及COI序列慢,比较保守,更适合科、亚科等较高分类单元的研究。薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂之间的亲缘关系较近,采用Cytb与COI序列进行分析更为精确。(3)用Cytb及COI序列对薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂之间的遗传距离进行分析显示,薜荔传粉榕小蜂个体间Cytb序列平均遗传距离为0.0054,爱玉子传粉小蜂个体间的Cytb遗传距离为0.0164;薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂群体之间的Cytb序列平均遗传距离为0.1385;COI序列的薜荔传粉榕小蜂个体间遗传距离为0.0048,爱玉子传粉小蜂各样本间平均遗传距离为0.0102;薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂群体间COI序列平均遗传距离为0.1896,两群体间的遗传距离(差异大于10%以上)明显大于群体内各样本之间的遗传距离,表明薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂之间已经发生了很大的遗传分化,其变异水平达到了种间分化水平,即薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂为两个不同的种。     

塔里木河叶尔羌高原鳅摄食和生长的研究

为了探讨叶尔羌高原鳅在高盐碱水域环境的摄食和生长,本研究通过鱼类生物学和渔业资源调查等研究方法,对2012-2013年在塔里木河干流阿拉尔段、阿拉尔周边排碱渠和台南河等3个不同水域的叶尔羌高原鳅样本237尾、水生生物和水质进行了测定和分析。结果显示:塔里木河叶尔羌高原鳅口裂较大,下口位,有高原鳅属鱼类类似的摄食器官和肠道,体肠比约为1,杂食性偏肉型;3个不同水域水质和水生生物差异较大,叶尔羌高原鳅适口饵料缺乏,摄食强度明显降低,抢食现象严重,残食现象明显,成活率差,生长性状不稳定。研究表明:塔里木河叶尔羌高原鳅应对不同水域,摄食形态未发生改变,但其食物组成有所变化,长期的适应中摄食行为可能会发生变化。     

鸡胚NANOG、POUV和TWIST2基因不同发育阶段表达谱分析

为了解析鸡胚发育过程中NANOG、POUV和TWIST2基因的调控作用,利用荧光定量RT-PCR方法,研究NANOG、POUV和TWIST2基因在孵化1~6d(E1~E6)的整体胚胎和孵化15和18d(E15、E18)鸡胚的大脑、心脏、肝脏和左侧大腿肌肉组织中的表达谱。结果表明,1)NANOG基因的表达水平在E2~E6整胚和E15、E18胚期的大脑、心脏、肝脏和腿肌中的表达水平均极显著低于E1时期(P0.01)。2)在鸡胚发育的整胚E1~E6和E15、E18时期的大脑、肝脏、心脏和腿肌中,POUV基因的表达水平基本呈现逐渐降低趋势,且从E3时期后均显著低于E1时期(P0.05或P0.01)。3)TWIST2基因在E1~E6整胚中的表达水平呈现逐渐增高趋势,到E6达到最高水平(P0.05或P0.01);在E15和E18时期的上述4种组织中又呈现降低趋势,但均高于E1时期。NANOG、POUV和TWIST2基因在鸡胚发育过程的调控水平存在差异,研究结果可望为鸡的育种和临床研究提供资料。     

有斑百合和亚洲百合杂交亲和性的研究

为使我国野生百合资源用于新品种培育中,将有斑百合与亚洲百合进行杂交,评价其杂交亲和性.以有斑百合和8个亚洲百合品种为试验试材,采用常规柱头授粉,切割花柱授粉和柱头KCl处理3种不同授粉方法进行杂交.1)切割花柱的授粉方法能有效克服有斑百合为父本的组合的杂交障碍,其中‘Navona’×有斑百合、‘Lollypop’×有斑百合、‘Apricot pixels’×有斑百合和‘Pollyanna’×有斑百合的坐果率高达100％,‘Loroto’×有斑百合和‘ Prato,×有斑百合的有胚率也分别提高到15.9％和14.8％.2)柱头KCl处理未能克服有斑百合和亚洲百合之间的杂交障碍.3)有斑百合与亚洲百合杂交存在单向不亲和,有斑百合适合作父本.当父本花柱粗短(如有斑百合),母本花柱细长(如亚洲百合)时,用切割花柱的方法可以克服杂交障碍,提高蒴果膨大度.     

珠眉海棠(Malus zumi Mats)盐应答MzDREBb基因的克隆与功能研究

通过microarray(微列阵芯片)分析,从珠眉海棠盐胁迫cDNA文库中分离得到盐诱导的MzDREBb基因全长cDNA序列,研究苹果属植物DREB转录因子在胁迫中的作用。结果表明:MzDREBb全长1 185 bp,开放阅读框共714 bp,5''-UTR和3''-UTR的长度分别是121和350 bp;MzDREBb编码237个氨基酸,有一个AP2/ERF结构域;系统分类将MzDREBb归入DREB家族的A-5亚组;MzDREBb定位在细胞核中,具有转录激活活性;半定量RT-PCR表明MzDREBb基因受到盐诱导。超表达MzDREBb基因的拟南芥耐盐能力增强。以上结果表明MzDREBb基因在盐胁迫应答中起重要作用。     

梭梭树龄与肉苁蓉种子产量关系的研究

以梭梭和肉苁蓉为试验材料,研究了梭梭树龄与肉苁蓉种子产量的关系.结果表明:1)梭梭基径粗、株高、冠幅、肉苁蓉直径、花序长、蒴果数、有效果数、单蒴果重和单株种子产量与梭梭树龄呈显著正相关,相关系数在0.93以上.2)随着梭梭树龄增长,与对照相比,单株肉苁蓉种子产量提高了2～5倍.直径＜0.5 mm的种子所占比例下降,直径为0.5～0.7 mm种子所占比例提高.3)5年生及以上的梭梭所寄生的肉苁蓉直径和花序长可达21.72 mm和30.8 cm以上,并且蒴果数、有效果数和单株种子产量分别可达143个、128个和11.810 g以上.5年生及以上的梭梭可作为寄主培育肉苁蓉留种植株.     

新疆桃花柱S-RNase和花粉SFB基因的克隆与分析

为探索新疆桃自交亲和的原因及其与普通桃的分类关系,以4个新疆桃(Prunus ferganensis Kost.et Riab)品种为试材,分别在花柱S-RNase和花粉SFB基因保守区设计引物,在DNA中鉴定其S基因型,并通过全长引物分别克隆4个品种中的S-RNase和SFB全长基因。测序后经分析确定S基因型分别是:‘和田黄肉’S2S2m,‘喀什1号’S1S2,‘喀什4号’S2S2,‘黄李光’S1S2。DNAMAN软件比对结果表明:S2m-RNase的第602个碱基鸟嘌呤G变成了腺嘌呤A,导致半胱氨酸变成了酪氨酸;SFB1m在第978个碱基后插入155bp的片段,导致蛋白质翻译提前终止;SFB2m基因由于在第492个碱基处有5bp的片段插入,使翻译在525bp处终止。RT-PCR组织特异性分析发现新疆桃4个品种的S-RNase均具有花柱组织特异性表达,SFB均具有花粉组织特异性表达;酵母双杂交试验显示突变的SFB1m和SFB2m能分别与S1-RNase、S2-RNase和S2m-RNase相互作用。以上结果表明新疆桃的S基因与桃其他栽培品种一致,自交亲和性可能与S基因的突变相关,且S基因的突变类型与目前鉴定出的普通桃(Prunus persica L.)突变类型一致,该研究进一步说明新疆桃与普通桃的进化关系较近。