过表达钙调素类似蛋白基因CML25-like诱导黄瓜单性结实的研究

[目的]钙调素类似蛋白(calmodulin-like protein,CML)是一类含有EF-hand结构域的钙受体蛋白,与植物细胞的分裂及形态建成密切相关。本文基于前期克隆的一个黄瓜果实特异性表达基因CML25-like,研究其调控单性结实的机制。[方法]采用RT-qPCR方法研究CML25-like表达的时空特点;构建植物表达载体pLP100-35S-CML25-like,利用农杆菌介导子叶节法转化黄瓜自交系CCMC,并研究转基因植株的表达特点;观察转基因植株的表型,采用RT-qPCR方法检测其坐果期激素相关基因的表达变化。[结果]CML25-like在黄瓜幼叶和雌花中表达量最高,在雄花中表达量最低,而且CML25-like在果实发育过程中上调表达,在果实败育过程中下调表达;性状统计发现过表达CML25-like植株的单性结实率最高可达到98.25%,比对照CCMC提高了86%,而且单性结实果实与对照授粉果实的长度和横径均无明显差异。RT-qPCR检测结果显示,在转基因植株坐果期22个激素相关基因中有16个显著上调表达。[结论]CML25-like基因的活跃表达与果实发育密切相关,而且CML25-like能够诱导黄瓜单性结实,促进果实膨大,推测CML25-like通过上调弱单性结实黄瓜子房中激素相关基因表达而诱导单性结实。     

低温胁迫下外源激素对番茄SlMYB102转录因子表达量的影响

探讨在低温胁迫下,6种外源激素对番茄转录因子SlMYB102基因表达量的影响。对长至四叶一心的番茄幼苗进行外源激素喷施和低温处理,激素处理采用水杨酸(SA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)进行叶面喷施,以喷施去离子水作为对照。分别在4℃低温处理后的0、1、3、6、9、12、24 h取样,利用实时荧光定量PCR法检测番茄转录因子SlMYB102基因的表达情况。结果表明,在ABA、GA3、IAA、SA、6-BA、MeJA的诱导下,SlMYB102基因对6种激素均有响应,并呈上调表达模式。SlMYB102转录因子作为MYB家族中R2R3-MYB亚家族的一员,可能参与这些激素对于逆境胁迫的调控网络。     

外源激素对水稻籽粒碳氮代谢相关酶基因表达影响

试验选用寒地穗重型超级稻品种松粳9号和穗数型优质品种龙稻18号,通过盆栽试验在灌浆初期喷施外源激素6-苄基腺嘌呤(6-BA)和脱落酸(ABA),齐穗期增施氮肥及喷清水对照处理,系统比较分析外源激素对水稻籽粒淀粉和蛋白质合成相关酶基因及OsRSR1基因转录表达量的影响,旨在阐明外源激素对水稻籽粒碳氮代谢相关酶基因转录表达的影响并为建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。结果表明,水稻籽粒OsGBSS1、OsSSSI、OsISA1、OsAGPL2、OsSBEIIb和OsGS1;3基因mRNA表达量随灌浆进程呈先升后降单峰曲线变化趋势,在灌浆中期表达量最高;转录因子OsRSR1基因mRNA表达量随灌浆进程呈先降后升V字形变化趋势,在灌浆中期表达量最低;喷施6-BA、ABA和增施氮肥均显著上调OsGBSS1、OsSSSI、OsISA1、OsAGPL2和OsSBEIIb基因mRNA表达量,上调幅度达22.35%～525.97%,显著下调转录因子OsRSR1基因mRNA表达量,下调幅度达3.45%～27.93%;喷施6-BA和增施氮肥显著上调籽粒OsGS1;3基因mRNA表达量,上调幅度达241.79%～457.24%,喷施ABA显著下调籽粒OsGS1;3基因mRNA表达量,下调幅度达13.12%～29.55%,基因转录表达量调控是外源激素和氮素营养等对生物性状调控作用的分子基础,外源激素或氮素营养对稻米蒸煮食味品质的影响通过籽粒碳氮代谢相关酶基因转录表达量调控实现。     

胡杨叶绿素a/b结合蛋白基因的克隆及序列特性分析

采用RT-PCR和RACE-PCR技术,首次从胡杨中克隆到捕光叶绿素a／b结合蛋白基因全长cDNA,命名为PeCab（GenBank序列号：EU078170）。序列分析表明：该基因全长为992bp,开放阅读框为792bp,编码263个氨基酸,属于光系统Ⅱ类型ⅠCab基因,与植物Cab家族基因具有较高同源性,并且与双子叶植物的Cab家族基因的亲缘关系更近。半定量RT-PCR分析表明,该基因受光诱导表达,对6-BA、GA3和NAA三种激素的诱导均有应答,但在黑暗和ABA激素处理下,PeCab基因在转录水平上的表达基本没有变化。本研究丰富了Cab家族基因库资源,对揭示胡杨光保护及对各种环境适应性机理的研究奠定了基础。     

黄瓜不同组织中内源激素与单性结实的关系

运用4个黄瓜单性结实率不同的自交系为材料,通过摘叶、去雌蕊、摘花瓣等处理,观察果实生长发育情况,测定子房、叶片及柱头的内源激素种类及含量,以探索内源激素产生的部位、种类及作用浓度.试验结果表明:(1)单性结实黄瓜开花后子房中的IAA来源于叶片和子房,只有叶片和子房两者提供的IAA之和达到300 ng/g,果实才能正常生长发育.(2)果实中的GA3含量在6个处理中变化不大,说明果实中的GA3来源于子房,而且它在果实中的浓度也在30 ng/g以上.(3)去柱头的果实子房中的ZT含量明显低于其他处理,测量柱头的激素发现,单性结实的品系柱头中ZT含量都在350 ng/g左右.说明IAA、GA3、ZT是促进黄瓜单性结实的主要内源激素.     

叶面喷施脱落酸对黄瓜果实品质的影响

【目的】探讨叶面喷施脱落酸(ABA)对黄瓜品质的影响,为外源施用激素ABA调控黄瓜果实品质提供生产指导和理论基础。【方法】以‘川翠13号’黄瓜品种为试验材料,通过叶面喷施不同浓度的ABA(0、50、100、200和400μmol/L),研究其对黄瓜果实的可溶性糖、抗坏血酸以及风味物质反,顺-2,6-壬二烯醛累积的影响。【结果】叶面喷施50～200μmol/L ABA提高了黄瓜果实中可溶性糖和抗坏血酸含量,降低了风味物质的累积。当叶面喷施400μmol/L的ABA时,抗坏血酸含量显著降低。为了进一步分析外源施用ABA影响黄瓜果实品质的机理,对黄瓜果实进行转录组分析,ABA处理叶片后,果实差异表达基因中上调的有94个,下调的有75个,GO基因功能富集分析结果表明,大量差异基因参与转录调控以及大分子的生物合成调控过程,KEGG通路富集分析结果表明差异表达基因主要参与代谢途径和激素信号转导途径,说明外源施用ABA可能通过调控黄瓜果实代谢过程以及激素信号转导过程影响果实的品质。此外,44个转录因子的表达也受到外源ABA的诱导,主要包括bHLH、bZIP、FAR1、MYB以及NAC等转录因子。【结...     

利用胚培养诱导单性结实黄瓜果实形成单倍体植株的研究

以强单性结实黄瓜EC1(全雌)、L8(雌雄同株)以及L8与强非单性结实黄瓜6429(自交系)的F2为材料,取其单性结实果实中的种胚进行胚培养.在EC1、L8以及F2(L8×6429)中共产生了34株再生植株,经倍性鉴定是单倍体.研究发现:果实生长时间、植株单性结实座果率对果实形成种子及诱导胚成苗均有影响,并且培养基中高浓度的6-苄基腺嘌呤(6-BA)对诱导胚产生单倍体植株具有较好的效果.     

黄瓜果实发育早期Aux/IAA家族部分基因的差异表达分析

用生物信息学方法获得28个黄瓜Aux/IAA家族基因,选取具有Aux/IAA蛋白典型特征及与单性结实基因SIIAA9亲缘关系较近的6个基因(Csa020459、Csa006680、Csa003118、Csa016715、Csa018571和Csa012115),并以单性结实和非单性结实自交系6401和6429为试材,对这6个基因设计特异引物,在黄瓜果实的cDNA中进行测序验证,同时利用半定量RT-PCR技术在开花当天和花后第2和4天的6401、6429及授粉的6429果实中进行表达分析。结果显示:有5个基因可以检测到表达情况,其中Csa016715在未授粉的6429果实发育过程中表达丰度较低,而在6401和授粉的6429果实中高水平表达。     

水稻 OsbHLH109 基因的表达分析

【目的】bHLH 转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。分析水稻（Oryza sativa L.）bHLH 转录因子基因 OsbHLH109（LOC_Os01g67480）对逆境胁迫和激素的响应模式,为进一步研究 OsbHLH109 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】对 OsbHLH109 进行生物信息学分析,同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 OsbHLH109 在水稻品种中花 11 不同组织、不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】OsbHLH109 编码区全长为 1 164 bp,包含 6 个外显子,编码 388 个氨基酸,是一个含有 HLH 保守结构域的 bHLH 转录因子。系统进化分析显示,OsbHLH109 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近,与双子叶植物中的同源蛋白亲缘关系相对较远。顺式作用元件分析表明,OsbHLH109 的启动子区含有 24 个植物激素响应元件和 25 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明,OsbHLH109 在水稻根、茎、叶和幼穗等组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高;激素和非生物胁迫处理结果表明,叶片中 OsbHLH109 对细胞分裂素（6-Benzylaminopurine, 6-BA）、生长素（Indole acetic acid, IAA）、赤霉素（Gibberellic acid, GA3）、脱落酸（Abscisic acid, ABA）等激素处理的响应表达均达到显著差异水平;且叶片中 OsbHLH109 在低温、干旱、高温、盐胁迫等逆境处理的响应表达均达到显著差异水平,表明 OsbHLH109 的表达受 6-BA、IAA、GA3、ABA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导,推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】水稻 OsbHLH109 为 bHLH 转录因子家族成员,主要在叶片中高表达,OsbHLH109 基因的表达受高温、低温、盐害等外界因素调控,同时响应 6-BA、IAA、GA3、ABA 等激素信号,推测其可能通过 ABA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

萝卜ARGOSs基因的克隆及表达分析

本研究利用RT-PCR方法从萝卜(Raphanus sativus)中分离了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2,并对其表达模式进行了分析。结果表明,RsARGOS1基因预测编码133个氨基酸,RsARGOS2基因预测编码109个氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表达,其中肉质根中表达量最高,叶中表达量最低;RsARGOS2基因在花蕾中表达量最高,花序轴中的表达量最低。RsARGOSs基因表达受到激素的调节,RsARGOS1基因的表达量在喷施6-BA后明显增高,6小时左右达到顶峰,喷施NAA的影响不大;RsARGOS2基因的表达同时受NAA和6-BA的诱导,NAA的诱导幅度大于6-BA。上述研究结果对理解RsARGOSs基因参与调控萝卜的生长发育过程具有重要参考价值。     

巴西橡胶树HbMlo9基因的功能

Mlo基因是一种负向调控植物防卫机制的基因。为了解巴西橡胶树HbMlo9基因的功能,通过基因表达分析,探究HbMlo9基因在橡胶树不同组织中的表达情况,以及在机械损伤、干旱、白粉菌、脱落酸(ABA)、乙烯利(ETH)、茉莉酸(MeJA)和过氧化氢(H_2O_2)处理下的表达模式。结果表明:HbMlo9基因主要在树皮和花中表达,在胶乳和树叶中表达量较低。在处理早期机械伤害会诱导该基因显著上调表达。在干旱处理下该基因表现出复杂的应答模式。白粉菌侵染不能诱导HbMlo9基因表达量发生变化。ABA、ETH、MeJA和H_2O_2处理早期,该基因表达水平显著上调,随后显著下调。这说明HbMlo9基因参与橡胶树的激素信号传导以及逆境响应过程,但不参与抗白粉病作用机制。     

黄瓜、西瓜和西葫芦子房发育中ZT和GA变化的比较

通过黄瓜、西瓜及西葫芦3种作物子房发育过程中的内源激素变化规律的比较,进一步探明瓜类单性结实、授粉结实及外源激素诱导结实与内源激素消长的关系,试验结果表明,黄瓜、西瓜(2X、3X)、西葫芦授粉、外源激素处理及黄瓜未处理子房ZT在开花前2d至花后5d均呈持续升高趋势,GA在开花前含量较高,开花前1d下降至较低水平,开花后则渐升。但西瓜和西葫芦未处理子房(自然凋萎前)开花前至开花当天ZT不断升高,花后2d开始下降,至花后5d时ZT降至最低;GA于花前1￣2d速降,开花当天略升,开花后又速降至低点。黄瓜、西瓜及西葫芦正常发育子房的ZT/ABA在1.0￣1.5之间,GA/ABA则在0.04￣0.07间波动。     

森林草莓HD-ZipⅠ亚家族基因的鉴定及表达分析

[目的]本文旨在鉴定森林草莓同源异型域-亮氨酸拉链家族(homeodomain-leucine Zipper,HD-Zip)Ⅰ亚家族的转录因子,分析其序列属性及表达模式,为其进一步功能研究和利用奠定基础。[方法]运用生物信息学方法,鉴定和分析森林草莓HD-ZipⅠ亚家族基因的系统进化关系、蛋白基序、基因结构、复制方式及启动子元件等;利用公共转录组数据和荧光定量PCR技术,分析其在花和早期果实中以及黑暗、脱落酸(ABA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)或水杨酸(SA)处理的离体叶片中的表达模式。[结果]森林草莓HD-ZipⅠ亚家族包含11个基因,它们含有0～3个内含子,相对均匀地分布在第1和3～7号染色体上。全基因组/片段复制是HD-ZipⅠ亚家族基因扩张的主要复制方式。光和激素响应元件是其启动子区所占比例最高的2类顺式作用元件。转录组数据显示,多数HD-ZipⅠ基因在森林草莓除成熟花粉粒和胚之外的花和早期果实组织中表达量较高。5个HD-ZipⅠ亚家族基因的定量结果表明,FvH4_1g20230、FvH4_5g36570、FvH4_5g15520和FvH4_7g32570基因在ABA、6-BA或SA处理3和6 h时有响应;FvH4_7g32570基因在黑暗时被诱导,FvH4_5g36570、FvH4_7g32570、FvH4_1g20230、FvH4_5g15520基因在ABA诱导的离体叶片衰老过程中发生显著的表达变化;而在6-BA处理的叶片中,这5个基因的表达与对照相比均无持续的显著变化。[结论]HD-ZipⅠ亚家族基因很可能在黑暗和ABA诱导的森林草莓离体叶片衰老过程中起重要的调控作用,并参与森林草莓花和早期果实的发育以及激素响应过程。     

外源激素影响苦瓜种子发育过程中蛋白表达的初步分析

[目的]研究外源ABA和GA对苦瓜种子发育过程中蛋白质表达的影响,揭示外源ABA和GA对苦瓜种子蛋白质累积进程调控的生理机制.[方法]以密瘤小果型苦瓜MC26为材料,在花后第5d分别用ABA和GA处理果实,以清水处理为对照;运用双向电泳分析苦瓜种子发育过程中蛋白质组的动态变化.[结果]不同处理中,经ABA处理且花后22 d采收的苦瓜种子蛋白表达量和蛋白条带数均最高,经GA处理且花后28 d采收的苦瓜种子蛋白表达量和蛋白条带数均最低.经GA处理的苦瓜种子蛋白表达量低于对照,而经ABA处理的苦瓜种子中低分子量(18～35 kD)蛋白表达量略高于对照.2-DE图谱分析结果表明,经外源ABA和GA处理的苦瓜种子分别出现23和26个差异表达蛋白质点;其中ABA处理上调表达的蛋白点有13个,下调表达的蛋白点有10个;GA处理上调表达的蛋白点有15个,下调表达的蛋白点有11个.选用表达量明显变化的19个蛋白质点,通过MALDI-TOF-TOF MS分析和数据库检索,成功鉴定出9个差异表达蛋白质点,涉及到胁迫响应、糖酵解、贮藏和未知蛋白等4个功能类别.[结论]ABA和GA处理的苦瓜种子贮藏蛋白的表达与对照存在明显差异,说明外源ABA和GA对苦瓜种子贮藏蛋白累积具有一定的调控作用.     

地钱部分MYB家族基因在不同发育时期、部位以及激素处理下表达量差异分析

为了研究植物适应陆地生活的机制,以较原始的陆生植物地钱(Marchantia polymorpha L.)作为研究对象,分析其部分MYB(v-Myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族基因在不同发育时期,不同部位以及不同激素处理下的表达量变化。构建系统进化树确认地钱与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中MYB转录因子亚家族S14、S28和 AtCDC5 同源的基因,使用qRT-PCR对不同生长时期、组织以及激素处理下目的基因表达量进行分析。qRT-PCR分析结果表明, MpR2R3-MYB20在胞芽中表达量最高,胞芽杯中最低,且在0.1μmol/L IAA诱导下表达量显著上调; MpR2R3-MYB8在分生区高表达,激素处理下表达量变化较小;MpR2R3-MYB3和 MpCDC5在3周分生区高表达,IAA处理后下调; MpR2R3-MYB18主要在胞芽和胞芽杯中表达,且受ABA诱导大幅上调; MpR2R3-MYB16在全株中都有较高表达,在0.1μmol/L IAA处理下显著上调,在其他激素处理下显著下调。这些结果说明上述基因在地钱不同器官或组织中具有调节生长、发育和抗逆的重要功能。     

玉米脱落酸受体ZmPYL9基因的克隆及功能探究

脱落酸(ABA)参与植物发育过程以及调控多种非生物胁迫的适应性,PYL基因作为ABA受体,直接影响ABA的生物合成。为了探究玉米中PYL家族基因的功能,克隆了一个ZmPYL9基因,该基因编码197个氨基酸;物种同源蛋白质系统进化分析发现,ZmPYL9与高粱同源蛋白相似度甚高,且具有相同的保守基序;启动子顺式作用元件分析发现,ZmPYL9基因ATG上游2 000 bp区域含有多种激素应答相关的结合位点;ZmPYL9基因组织表达分析结果表明,该基因属于组成型表达,在胚乳中高度表达。ZmPYL9基因正向响应外源ABA诱导,恢复正常培养后,该基因表达量急速下降且低于CK;但是ZmPYL9基因受PEG和PEG+ABA负向诱导,且在PEG+ABA胁迫下该基因表达量高于PEG胁迫下,恢复正常培养后,2种胁迫下该基因的表达量均表现上升趋势。说明ZmPYL9基因响应干旱胁迫和ABA诱导,且ABA可以提高干旱胁迫下该基因的表达量。     

薄皮甜瓜内源激素对不同夜间温度的响应及与果实生长的关系

 【目的】探讨薄皮甜瓜内源激素对夜间不同温度的应答及果实内源激素与果实发育之间的关系。【方法】采用HPLC方法,测定果实膨大期不同夜温处理后薄皮甜瓜果实中内源激素的含量,分析不同夜温处理下内源激素含量与单果重增长率的相关关系。【结果】薄皮甜瓜果实中内源GA3和ZT含量均在果实膨大前期出现高峰,IAA在果实膨大后期出现高峰,ABA含量一直维持较低的水平。不同夜温处理后薄皮甜瓜果实中内源激素含量变化明显。与其它处理相比,夜温9℃处理后,果实内源GA3、ZT、IAA含量均明显降低,GA3/ABA、ZT/ABA明显减小,ABA含量在果实发育后期明显升高,均达到极显著水平。夜温18℃处理后果实内源GA3、GA3/ABA含量明显低于夜温15℃和12℃处理。在薄皮甜瓜整个夜温处理过程中,夜温15℃和12℃间的内源激素无显著差异。进一步分析果实内源激素与果实膨大的关系表明,GA3/ABA与单果重增长率呈极显著正相关,不适宜夜温下其二者直线相关的斜率较小,其中9℃最小。ZT/ABA与单果重增长率间,除夜温15℃和18℃达到显著正相关外,其它夜温处理均不显著。【结论】不同夜间温度对果实内源激素含量的影响不同,GA3和GA3/ABA可能与薄皮甜瓜果实生长具有一定的关系,同时还与其它因子有关。     

梨磷脂酰胆碱转移蛋白基因的克隆及其表达分析

据转录组测序结果,结合RACE(cDNA末端快速扩增技术)和Genome walking(染色体步移技术)获得了梨磷脂酰胆碱转移蛋白基因的完整读码框序列,其开放阅读框长为1 323 bp,编码的440个氨基酸序列与葡萄磷脂酰胆碱转移蛋白质的同源相似性达73%,其具有START domain(启动域)、ZnF_TAZ(TAZ锌指结构)、DCD(双氰胺)保守结构域,将梨磷脂酰胆碱转移蛋白基因命名为PePCTP1。PePCTP1基因与GFP融合,构建植物表达载体,洋葱表皮亚细胞定位观察结果显示,PePCTP1基因编码的蛋白质分布在细胞膜上。用激素生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(6-BA)及NaCl诱导处理,发现与对照(CK)相比,SA和GA处理后PePCTP1基因表达量显著上升;NaCl和IAA处理后PePCTP1基因的表达量随时间逐渐上升;而ABA和6-BA处理不能增加目的基因的表达量。据此推测PePCTP1可能参与梨的逆境胁迫抗性反应。     

外源激素诱导西瓜单性结实的研究

 通过 5因子 (1/ 2 )二次通用旋转回归设计与分析 ,探明了各外源激素对西瓜子房发育的影响程度 ,依次是NAA >2 ,4 D >CPPU >BA >GA3 ;在NAA 116～ 118μg·g-1、2 ,4 D 2 7μg·g-1、GA3 2 5 μg·g-1、CPPU 110～ 116 μg·g-1、BA 2 1～ 2 2 μg·g-1时 ,对西瓜子房发育效应最大。外源激素处理西瓜诱导单性结实的适宜时期为子房开花当天及花后 1d ,以微滴喷雾法于开花当天及花后 1d各处理 1次 ,可有效促进西瓜子房发育成正常商品无籽果实。外源激素诱导早、中熟西瓜单性结实 ,其坐果率 (95 %～ 10 0 % )及商品果率 (90 %～ 95 % )均比晚熟品种高 ,但平均单果重小于晚熟品种。外源激素诱导子房所发育的果实 ,可溶性固形物含量较高 ,达 9.87%～ 11.10 %。