紫色芸薹属蔬菜花青素合成调控研究进展

本文主要利用拟南芥、玉米、牵牛花和金鱼草的类黄酮合成途径推测并绘制了芸薹属花青素合成途径;紫色芸薹属花青素合成结构基因CHS、F3'5'H、DFR和ANS的高水平转录是芸薹属着色的直接原因;调控花青素合成途径中后期合成基因的R2R3-MYB类转录因子启动子突变并高水平转录是芸薹属蔬菜组织中花青素大量积累的关键。     

牛FoxO1基因启动子转录调控分析

为鉴定牛叉头框转录因子1(Forkhead box,FoxO1)的核心启动子区及其关键转录因子,利用PCR扩增牛FoxO1基因的启动子序列,同时设计7个逐段缺失片段引物扩增其启动子逐段缺失片段,进一步将其构建双荧光素酶报告载体并分别转染小鼠C2C12和3T3-L1细胞系,通过检测不同缺失片段荧光素酶报告载体的活性,以确定牛FoxO1启动子的核心区域;使用Genomatix和JASPAR在线软件预测牛FoxO1基因启动子核心区域的关键转录因子,采用定点突变试验在小鼠C2C12细胞系中初步鉴定预测的关键转录因子对FoxO1的转录调控作用。结果表明:1)成功扩增了牛FoxO1的启动子区1 920 bp序列,获得了FoxO1基因启动子序列的7个逐段缺失片段序列;2)经双荧光素酶报告试验进一步证实,牛FoxO1基因核心启动子位于-285/-27区域;3)预测并通过定点突变试验鉴定出MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5转录因子对FoxO1基因的转录活性具有关键调控作用。综上,本研究初步鉴定出牛FoxO1基因启动子核心区(-285/-27)内转录因子MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5对FoxO1基因有重要的转录调控作用,为FoxO1基因对牛肌肉脂肪发育过程中的转录调控机制奠定了一定理论基础。     

马铃薯转录因子StNAC043基因的克隆及其生理功能分析

为探究马铃薯转录因子StNAC043基因的功能，克隆马铃薯转录因子StNAC043基因，利用农杆菌介导法将其转入马铃薯‘东农310’基因组，使其过量表达。转基因植株经无性系扩繁后，测定转基因株系的根和茎的生长指标、叶绿素相对含量(SPAD)以及荧光参数(F_v/F_m、ETR_max)，并以转录组测序结合qRT-PCR验证分析其下游调控基因。结果表明:StNAC043基因过量表达可以显著促进转基因马铃薯根系和茎的生长、显著提高转基因植株叶片SPAD、F_v/F_m、ETR_max；并且转录因子StNAC043可以调控捕光色素结合蛋白基因StCAB1和StCAB2的表达。综上，马铃薯转录因子StNAC043基因对马铃薯幼苗的生长和光合生理调控具有重要作用。     

转录因子TaMADS2在小麦-叶锈菌互作中的功能研究

为探究转录因子TaMADS2在小麦抗叶锈病中的功能，以TaMADS2基因在亲和/非亲和小麦与叶锈菌互作过程中上调表达，且在非亲和组合中上调表达时期较亲和组合更早为依据，利用BSMV-VIGS技术沉默‘中国春’‘郑麦9023’中TaMADS2基因表达，观察TaMADS2沉默植株的表型以及病程相关基因的转录水平变化。结果表明:在接种叶锈菌后，TaMADS2基因沉默植株较对照相比叶锈菌感染加重，单侵染点处活性氧积累面积减小，菌丝长度增加，发病面积增大，促进了病原菌的生长，减弱了植物的抗性反应；通过qRT-PCR分析发现在叶锈菌侵染早期，病程相关基因TaPR1和TaPR2的表达水平下调。综上，TaMADS2基因可能通过调控抗病相关基因的表达正向调控小麦对叶锈菌的抗性。     

甘蓝型油菜BnWRKY41的理化性质分析及BnWRKY41-2 在花青素合成中的功能解析

甘蓝型油菜BnWRKY41-1通过负调控花青素合成相关基因的表达而显著抑制拟南芥叶片花青素的积累。为[JP2]深入了解同源拷贝BnWRKY41-2在花青素合成过程中的作用,对BnWRKY41-1和BnWRKY41-2进行生物信息学分析,并从甘蓝型油菜品种‘中双11’中成功克隆BnWRKY41-2 的全长编码序列,分别转化烟草和拟南芥 wrky41-2 突变体,对其亚细胞定位和在花青素合成中的调控作用进行分析。结果表明,BnWRKY41两个拷贝均具有典型WRKY结构域,N端不含跨膜结构和信号肽,二级结构主要由无规则卷曲组成,蛋白质修饰以磷酸化为主。BnWRKY41-2 定位在细胞核中,在拟南芥 wrky41-2 突变体背景下异源表达 BnWRKY41-2 基因使突变体叶片中的花青素含量恢复到野生型水平,而且可显著调控花青素积累相关基因的表达。这些结果表明BnWRKY41-2 与BnWRKY41-1在蛋白质结构及理化性质方面相似,并且在调控拟南芥叶片花青素积累方面发挥类似的生物学功能,起负调控作用。     

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。     

蓝果忍冬果实花青素含量及合成相关基因表达分析

[目的]分析蓝果忍冬果实花青素含量及其合成相关调控基因表达情况,为蓝果忍冬种质的挖掘、利用及花青素的合成调控研究提供参考依据.[方法]利用高效液相色谱检测技术定性定量分析不同蓝果忍冬品种(蓓蕾、HSY-4和日本-5)果实花青素成分及含量,并以实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对3个品种不同成熟期花青素合成相关基因及转录因子的表达量进行分析.[结果]在525 nm波长下,从成熟蓝果忍冬果实中检测出8种花青素,含量最高的花青素是矢车菊3-葡萄糖,占总花青素含量的76.61%~86.67%,其中蓓蕾的花青素含量最高,达500.14 mg/100 gFW,日本-5最低,为162.79 mg/100 gFW.半转色期花青素合成相关基因表达量最高,与花青素积累情况相符;PAL、ANS和bHLH基因的表达量随花青素合成积累量增加呈先升高后降低的变化趋势.[结论]蓝果忍冬果实含8种花青素,以矢车菊为苷元的花青素种类最多,其合成相关基因中PAL、ANS和bHLH基因在花青素合成过程中起调控作用.蓓蕾、HSY-4和日本-5的花青素合成相关基因表达情况相似,但品种间存在差异.     

汉麻Alfin-like转录因子家族鉴定及表达分析

对汉麻Alfin-like转录因子家族进行鉴定和生物信息学分析,为Alfin-like转录因子调控汉麻生长发育及抗性奠定基础。通过利用拟南芥Alfin-like转录因子蛋白序列作为模板,利用TBtools、MEGA等生物信息学工具分析汉麻全基因组数据。在汉麻基因中共鉴定出5个CsALs基因,对其进行了理化性质分析、亚细胞定位、保守基序、基因结构、染色体定位、顺式元件、共线性分析、进化分析及聚类分析等基础分析。结果表明：鉴定的5个汉麻AL转录因子均含有DUF3594结构域（PAL结构域）和PHD手指状结构域;经理化性质分析得出,CsALs蛋白质长度在239～256 aa之间,等电点在4.97～5.31之间,亲水性为-0.809～-0.623,属于酸性亲水蛋白;CsALs基因分布在4条染色体上,亚细胞定位发现AL转录因子均定位在细胞核;上游2 000 bp启动子元件分析与光响应、胁迫响应和激素相关;根据与拟南芥、大豆、水稻、玉米、烟草等系统发育分析共分为B、E、F 3个亚族;热图聚类分析表明CsALs基因在汉麻中具有较高表达。     

西藏绒山羊羊绒细度候选基因筛选及其chi-miR-105a靶基因的验证

为研究西藏绒山羊羊绒细度，以及了解相关候选基因对绒山羊产绒性能的影响，本研究对筛选chi-miR-105a靶基因进行验证，以西藏绒山羊为研究对象，联合RNA测序数据和蛋白质组学数据，筛选与羊绒细度相关的关键候选基因，并通过实时荧光定量和双荧光素酶报告基因试验对候选基因进行调控作用验证。结果表明:1)通过转录组和蛋白组数据整理得到384个DE mRNAs，12个DE miRNAs和29个DEPs。通过多组学联合分析发现CXCL10、SRC、CXCL9、FOS、ETV6、GMPS和PIP5K1B基因与羊毛细度相关。2)通过DEG-DE miRNA互作网络图发现chi-miR-105a与靶基因ETV6和PIP5K1B均在网络当中出现。因此对该调控因子进行验证和分析，根据靶基因表达水平试验发现转染chi-miR-105a mimics后引起毛乳头细胞中ETV6基因的mRNA表达显著降低(P<0.001)，而PIP5K1B基因的表达量均无显著变化。3)通过双荧光素酶报告基因试验表明，过表达chi-miR-105a后，ETV6酶活性显著降低，即chi-miR-105a可与ETV6的3′UTR区结合。综上，通过多组学联合分析筛选出与羊毛细度相关基因CXCL10、SRC、CXCL9、FOS、ETV6、GMPS和PIP5K1B。通过双荧光素酶报告基因进行chi-miR-105a与其预测靶基因ETV6和PIP5K1B的靶标验证，确定chi-miR-105a是ETV6潜在的调控因子，本研究为加快优质绒山羊新品种(系)的培养提供理论依据。     

MYB转录因子调控植物花青素生物合成的研究进展

MYB转录因子是植物重要的调控因子,可与bHLH和WD40类转录因子形成二元MYB-bHLH或三元MBW复合体,对植物花青素合成与积累起着至关重要的作用.本文综述了花青素合成途径、MYB转录因子类型、MYB转录因子正向及负向调控、MYB转录因子调控机制等方面的研究进展,并对相关后续研究进行了探讨与展望.本综述可为花青素...     

山葡萄C4H基因的克隆表达及遗传转化分析

通过生物学技术来研究C4H基因在山葡萄着色过程中的作用,进而揭示山葡萄果皮着色的分子机理;利用RT-PCR技术克隆了山葡萄C4H基因的全长cDNA序列,并对该蛋白进行生物信息学分析,预测其功能;利用实时荧光定量PCR检测C4H基因在山葡萄8个不同转色时期的表达量,将克隆获得的山葡萄C4H基因完整的ORF连接到原核表达载体pET28a上,转化到大肠杆菌E.coli BL21(DE3),并通过不同浓度的IPTG诱导表达, SDS-PAGE检测表达产物.为了验证山葡萄C4H基因的功能,构建了表达载体pC C4H并转化农杆菌GV3101.用菌液浸泡花序法对拟南芥进行遗传转化,在含50 mg/L Kan的培养基上对T_0代种子进行筛选.克隆获得的山葡萄C4H cDNA全长1 735 bp,开放阅读框1 518 bp,编码505个氨基酸,该基因表达产物分子质量为57.70 KDa,等电点值9.06.C4H基因在山葡萄果皮转色各个时期均存在表达;该基因原核表达产物与预期大小一致,表明原核表达成功,拟南芥遗传转化先后得到3个阳性幼苗.对移栽成活的2株抗性植株进行PCR检测为阳性, 2株叶片颜色均变成紫红色;经花色素苷质量浓度的测定表明其质量浓度比对照组植株高出3倍.在拟南芥中花色素苷质量浓度虽然较低,但还是能少量合成,说明其花色素苷生物合成途径是开通的,只是积累的量较少.     

盐分和重金属胁迫下AM真菌对小果白刺生长的影响

【目的】探究接种丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌对不同程度盐分和重金属胁迫下小果白刺Nitraria sibirica Pall.生长的影响,为重金属污染盐渍化土壤的植物-微生物联合修复提供科学依据和数据支持。【方法】采用温室盆栽的方法,模拟不同程度重金属Cd污染(干土中含0、2、5 mg·kg^-1 Cd)NaCl型(干土中含0、1.5 g·kg^-1 Na⁺)盐渍化土壤（Cd0Na0、Cd0Na1.5、Cd2Na0、Cd2Na1.5、Cd5Na0、Ca5Na1.5）,研究接种AM真菌Funneliformis mosseae对Cd和NaCl胁迫下小果白刺的菌根侵染、元素吸收、离子平衡、生物量、Na⁺和Cd含量与吸收的影响。【结果】在重金属Cd和NaCl胁迫下,接种F. mosseae的植物根系平均菌根侵染率为12.68%～21.90%。与不接种CK相比,接种AM真菌使不同处理小果白刺总干质量增加101.35%～215.29%;地上部矿质营养元素增加47.55%～21...     

红花CtMYB-TF1基因的克隆与表达分析

为了探索R2R3-MYB转录因子与植物类黄酮的次生代谢调控之关系,及对植物花青素合成代谢的作用,以红花花瓣为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术,从红花(Carthamus tinctorius)中克隆获得1个全长1 260 bp的调控花青素代谢的 CtMYB-TF1基因。结果表明,该基因序列可编码249个氨基酸,其蛋白质分子质量为28.08 ku;红花CtMYB-TF1蛋白分子式为C_(1220)H_(1930)N_(358)O_(378)S_(13),是一种不稳定的碱性亲水蛋白;由系统进化树分析可知,红花 CtMYB-TF1与葡萄 VvMYBPA1亲缘关系较近;通过RT-qPCR技术对表达体系进行基因表达量的检测分析,红花 CtMYB-TF1基因在花期的各个时期相对表达量均高于红花CtANS基因,并且随着花期的延长红花 CtMYB-TF1基因和CtANS基因的相对表达量也有增高,其中在花期的第5天红花 CtMYB-TF1基因的相对表达量出现峰值,说明 CtMYB-TF1基因对CtANS基因具明显的上调作用,可为构建高产、稳定的红花基因工程改良细胞株提供参考。     

番茄WD40家族SlWDR204调控植株形态建成的功能分析

作物的株高是非常重要的农艺性状,影响农作物的品质和产量.植物中WD40蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用.克隆了番茄SlWDR204基因,利用植物基因工程技术,构建植物过表达载体pBI121-35S::SlWDR204,通过农杆菌介导法获得过表达转基因植株.生物信息学分析表明该蛋白含有典型的WD40蛋白基序.定量RT-PCR分析发现在番茄各器官及果实发育不同时期该基因均有表达.观察发现SlWDR204过表达转基因植株相对于野生型植株,表现出较长的茎秆长度,表明该基因是番茄植株高度的正向调控因子.酵母双杂交文库筛选发现转录因子S1SPL3与S1WDR204具有相互作用,S1WDR204与S1SPL3可能共同调控番茄植株的茎杆发育.该研究增加了对番茄WD40蛋白参与株高调控的认知.     

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。     

天山雪莲SikP基因提高类黄酮质量分数的研究

通过分子克隆技术人工调控天山雪莲类黄酮代谢过程,以提高其类黄酮质量分数。采用农杆菌介导法将SikP基因的植物表达载体转入天山雪莲叶片,成功获得转SikP基因天山雪莲抗性愈伤组织及从生芽;提取并检测对照组和转SikP基因天山雪莲的类黄酮,结果显示,转SikP基因天山雪莲的类黄酮质量分数明显提高,是对照组天山雪莲类黄酮质量分数的9.63倍。说明,天山雪莲Myb转录调控因子SikP基因对天山雪莲次生代谢具有重要的调控作用,能够有效地提高天山雪莲类黄酮的质量分数。     

三角帆蚌所育不同颜色珍珠及其相关组织金属元素种类和含量差异分析

为研究Mn、Mg、Fe、Cu、Zn、Co这6种金属元素对珍珠颜色的影响,选用产自同一养殖池塘的三角帆蚌,比较分析这6种金属元素在内壳色为深紫色、浅紫色和白色的三角帆蚌中分别培育的紫色和白色珍珠中的含量差异,并分析金属元素含量与珍珠L,a,b颜色参数的相关性。结果显示:Mn、Mg、Fe、Co 4种金属元素在深紫色珍珠中均呈现最高含量,在白色珍珠中未检出Fe; Cu除了在三角帆蚌内壳色为浅紫色的珍珠中稍有体现之外,其余组均未检出;Zn在所有颜色珍珠中均未检测出。通过金属元素含量与珍珠颜色参数相关性分析发现,在各颜色育珠蚌组中,所育珍珠的Fe含量均与dE值呈正相关(R~20.83),Mg含量均与L值呈负相关(R~20.80),Mn含量则均与a值呈正相关(R~20.64),仅在深色蚌组中发现,所育珍珠的Co含量与L值的负相关性最高(R~20.94)。进一步比较分析了深紫色、浅紫色和白色三角帆蚌不同部位外套膜以及间液的金属元素含量,深紫色蚌组不同位点外套膜Fe含量存在显著性差异(P0.05),1号位点含量最高;不同壳色蚌的2号位点外套膜Mn、Co含量存在显著性差异(P0.05),其中白色蚌Mn含量显著高于其他两组,深紫色蚌Co含量显著高于其他两组。在白色蚌组的间液中,Mg含量存在显著性差异(P0.05)。综上所述,淡水紫色珍珠的颜色深浅与Fe、Mg、Co、Mn含量存在相关性。     

欧李果实不同（成熟）阶段不同部位酚类物质含量比较

为了能给进一步研究和开发应用欧李提供理论参考，以红皮红肉欧李、红皮黄肉欧李和黄皮黄肉欧李3种不同资源类型欧李果实为试验材料，对不同成熟阶段不同部位欧李果实的酚类物质含量进行比较研究。结果表明：3种欧李资源类型果皮、果肉和果实中总酚、总黄酮、原花青素、花青素和黄酮醇含量均基本表现为硬熟期高于完熟期，其中硬熟期红皮红肉欧李果皮中各酚类物质含量分别比完熟期多124.95、30.21、99.39、264.28和6.93 mg·100 g^-1。在果实的不同部位，除黄皮黄肉欧李总酚含量在果肉中最高之外，3种欧李资源类型各酚类物质含量均表现为果皮中最高,其中红皮红肉欧李果皮中的总酚、总黄酮、原花青素、花青素和黄酮醇含量分别比果肉多471.99、48.19、75.42、111.33和3.79 mg·100 g^-1。以上结果显示，不同欧李资源类型均表现出硬熟期果实各酚类物质含量高于完熟期的特性；多数欧李资源类型果皮中的各酚类物质含量高于果肉，果皮是果实中各酚类物质主要分布和积累的部位。