龙眼多聚半乳糖醛酸酶基因DlPG1表达模式与幼果脱落关系研究

从龙眼中分离获得1个多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因,命名为DlPG1。DlPG1基因与多种物种PG基因氨基酸序列有较高的同源性,其中与同属于无患子科的荔枝同源性最高,为95%,且与荔枝的亲缘关系最近。DlPG1基因包含PG基因特有4个保守区中的3个,DlPG1属于E进化支PG基因家族成员。环剥摘叶处理可以显著促进龙眼幼果脱落,对照累积落果率为6.12%,处理为89.85%,相对落果率高峰出现在处理后第5天。处理的离区DlPG1基因表达量始终高于对照,且表达量高峰出现在处理后第4天。基因表达量的高峰早于相对落果率高峰出现,据此推测,DlPG1基因可能是调控龙眼幼果脱落的关键基因。截至目前,DlPG1基因是首例在龙眼中发现的属于E进化支的可能与器官脱落相关的PG基因。     

纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶与果实成熟

对果实成熟软化过程中组织超微结构变化以及Cx和PG对果实成熟软化的作用,Cx、PG在分子水平上的研究和尚待进一步研究的问题进行了系统综述:果实成熟软化与Cx、PG活性增强直接相关,PG在果实成熟软化过程中对果实着色也有着一定影响;编码Cx的基因已经在某些果实的cDNA文库中被鉴定;利用反义RNA技术对PG进行负调控是研究PG对果实成熟软化作用的主要手段。目前对Cx、PG在果实成熟过程中的作用研究主要集中在呼吸跃变型果实上,而在非呼吸跃变果实中的作用很可能有所不同。因此,研究Cx、PG在柑橘等非呼吸跃变果实成熟过程中的作用将是尚待研究的又一重要方向。     

白菜多聚半乳糖醛酸酶基因B cM F6的克隆、序列分析及其表达

 从白菜(Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino) 核隐性不育两用系‘Bajh97201A /B’可育株中分离得到的一个cDNA-AFLP差异片段入手, 利用RACE技术成功克隆了一个花粉特异的多聚半乳糖醛酸酶( PG) 基因BcMF6的DNA和cDNA全长序列, 并对其序列进行了分析。结果表明, 该基因包含4个外显子和3个内含子, 最大开放阅读框为1 194 bp, 编码397个氨基酸序列, 对推导的氨基酸序列进行分析, 1到22个氨基酸是1信号肽序列, 其后有4个平行β螺旋重复( PbH1) 结构, 该序列包含3个N -糖基化位点, 4个蛋白激酶c磷酸化位点, 5个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点, 10个N - 豆蔻酰化位点, 1个PG活性位点(²²⁷RVTCGPGHGIS1 IGS²⁴⁰ ) 等。将B cM F6基因氨基酸序列与数据库中的其他PGs基因进行同源序列比对, 构建系统进化树, 发现该基因具有所有PGs基因特有的4个保守结构域, 并且与花粉中特异表达的PG基因聚为一类, 表明该基因是与花粉发育相关的多聚半乳糖醛酸酶基因。RT-PCR对其表达的研究表明, 该基因在可育株(野生型) 的中大蕾、开放花和短角果中特异表达, 进一步表明该多聚半乳糖醛酸酶基因与白菜的花粉发育相关。     

西洋梨全基因组bZIP基因家族生物信息学分析

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP),是广泛存在于真核生物中的保守转录因子,其在植物生长过程中参与重要的调控作用。为了解西洋梨bZIP基因家族相关信息,本研究利用生物信息学的方法,在全基因组水平鉴定并分析了西洋梨bZIP基因家族。结果表明,共鉴定出52个PcbZIP基因,系统进化将其分为9个亚族(A、B、C、E、F、G、H、I和S),PcbZIPs中外显子的个数从1~10个不等,PcbZIP转录因子的氨基酸数目在122~741个,等电点在5.42~10.41,PcbZIP基因都定位在细胞核上。基因定位显示,52个PcbZIP基因不均匀地分布在17条染色体上。本研究对西洋梨bZIP家族基因的鉴定与分析,为进一步开展西洋梨bZIP基因的挖掘与功能验证提供依据。     

‘库尔勒香梨’PsPL基因的克隆与表达分析

【目的】分离和克隆‘库尔勒香梨’(Pyrus sinkiangensis Yu)果胶裂解酶(pectate lyase,PL)基因Ps PL,了解其在香梨果实不同时期转录水平上的表达差异,为香梨果实成熟软化机制研究提供理论依据。【方法】以‘库尔勒香梨’果肉组织为试验材料,通过RT-PCR和RACE技术得到Ps PL c DNA全长序列,并利用生物信息学方法对其进行分析和功能预测。运用实时荧光定量(q RT-PCR)技术,分析Ps PL基因在香梨果实生长发育后期及货架期的表达特性和差异。【结果】Ps PL基因c DNA全长序列为1 245 bp,Gen Bank收录号为KJ547669,该基因共编码414个氨基酸,属于果胶裂解酶家族基因,与其他植物PL基因编码的氨基酸序列有较高的同源性,与苹果同源性最高,达到97%;Ps PL在不同时期香梨果实中的表达差异很大,在生长发育后期表达量很低,盛花后150 d表达量最高。【结论】同源克隆了‘库尔勒香梨’Ps PL基因,可能在该梨果实软化过程中起到作用。     

软枣猕猴桃果胶分解酶基因克隆及表达量分析

以不同软化阶段的软枣猕猴桃果实为试材,采用分光光度法测定了多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PG)、β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-gal)和果胶甲酯酶(Pectin methylesterase,PME)活性,采用RT-PCR法对其控制基因克隆,并对不同成熟阶段的表达进行了分析,以期探讨软枣猕猴桃果实软化机理。结果表明:软枣猕猴桃果实软化中PME和β-gal在软化初期出现活性高峰,PG在软化期形成活性高峰,而且成功克隆得到了软枣猕猴桃PG和β-gal的基因序列。NCBI Blast结果表明与中华猕猴桃PG基因和β-gal基因的一致性分别大于95%和90%。PG基因的半定量分析表明PG基因的转录表达与PG活性协同一致,说明在软枣猕猴桃果实中PG基因的表达是转录水平上调控的;而β-gal基因的半定量分析表明β-gal活性波峰结果一致,但是与果实软化过程中β-gal保持较高的酶活性结果不一致,说明β-gal基因的表达不仅受到转录水平的调控,还可能受到翻译水平上的调控。     

矮牵牛ECE 支TCP 基因的克隆及表达分析

 ECE 支TCP 基因调控植物的分枝和花的对称性,但其功能在不同物种间存在差异。利用简 并PCR 法结合RACE 技术从矮牵牛（Petunia hybrida Vilm）GL8 自交系中获得了4 个矮牵牛ECE 支TCP 基因家族成员的全长cDNA 序列,分别命名为PhTCP1 ~ 4（登录号：JQ400104 ~ JQ400107）。cDNA 和 基因组序列分析表明,PhTCP1 ~ 4 分别编码406、332、341 和343 个氨基酸,PhTCP1 不含内含子,其 余3 个基因含1 ~ 2 个内含子。进化树分析发现,PhTCP1 ~ 4 分属于CYC1、CYC2 和CYC3 分支。荧光 定量PCR 分析表明,PhTCP1 ~ 4 均在成株期矮牵牛腋芽中优势表达,在不同节位腋芽中表现的表达趋势 各不相同,提示矮牵牛ECE 支TCP 基因可能主要与腋芽的生长发育相关     

辣椒MYB基因家族的鉴定及与辣味关系分析

利用生物信息学方法从辣椒全基因组数据库中筛选出172个MYB转录因子，并对其序列特征、染色体定位、进化关系、蛋白质保守基序和基因结构等进行综合分析，同时通过辣椒果实不同发育阶段胎座组织转录组测序筛选与辣味可能相关的MYB基因。结果表明，辣椒MYB有1R、2R（R2R3）、3R、6R等类型，其中R2R3型居多，结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序；获取20个motif元件并进行位置分析，发现同一支MYB蛋白具有相似的结构特征；进一步与拟南芥聚类得到37个类群，推测具有多种生物学功能。转录组测序发现，CaMYB98、CaMYB168等12个MYB表达量符合‘黄魔王’辣椒果实胎座组织在不同发育期的辣椒素含量变化规律，推测其可能通过特异位点的结合来上调或下调相关蛋白的表达，从而达到对辣椒素代谢路径的调控，可作为辣味调控的重要候选基因进一步研究。     

苹果全基因组多聚半乳糖醛酸酶基因家族的鉴定及进化分析

从苹果全基因组中鉴定出85个多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因,通过聚类分析将其分成了7个组(Group A~Group G),其分子量在176~1 125 aa之间,等电点在4.68~9.58之间。鉴定出来的Md PG基因除在14号染色体没有分布外,其余都有分布。系统分析了Md PG蛋白的保守基序和Md PG基因结构,发现苹果PG蛋白除包含有广泛存在于各种PG蛋白的4个保守基序以外,还含有其他相对特异的保守基序,Md PG75具有最多的外显子数,达到18个。对85个苹果PG蛋白之间的功能联系网络进行了系统研究,分析预测了相关基因的功能和多个基因间功能的联系,并作了初步验证。     

胡萝卜类甜蛋白家族鉴定与生物信息学分析

为了全面了解胡萝卜基因组中类甜蛋白家族基因结构和蛋白功能,利用胡萝卜基因组数据库,通过生物信息学方法对筛选的32个胡萝卜类甜蛋白家族成员进行鉴定、聚类及结构功能分析。结果表明:胡萝卜类甜蛋白家族基因分布在8条染色体上,该家族蛋白保守性较强。系统发育分析显示,胡萝卜类甜蛋白家族属于10个进化组,其中进化组5中的基因主要来自1号染色体,该组成员具有抑菌潜力,值得深入研究。     

变叶海棠物种复合体的分类界定和遗传分化初探

 在根据系统发育分析探明变叶海棠物种复合体6 个类群遗传来源的基础上,使用单拷贝核 基因SbeⅠ 进一步研究其分类界定和居群遗传分化。结果表明,SbeⅠ 基因的最大似然树由3 个大的进化枝 构成,物种界定分析将这3 个进化枝界定为3 个物种,但是变叶海棠物种复合体中的类群除花叶海棠外, 均不能被界定为物种。基于遗传距离和固定指数的遗传分化研究支持分类界定的结果。同一进化枝类群内 和类群间的遗传距离在分布范围上完全重叠（0 ~ 0.006）,并且小于不同进化枝类群间的遗传距离（0.008 ~ 0.016）。固定指数分析与遗传距离计算结果一致,表明同一进化枝中的类群彼此遗传分化很小,不支持将 其界定为物种。根据分类界定和遗传分化研究结果以及复合体类群的遗传来源,建议把多毛海棠作为变 叶海棠的变型处理,将马尔康海棠和小金海棠作为复合体的单个无融合生殖种处理。     

日本晚樱花器官特征基因ClAP1的克隆与表达分析

用同源克隆的方法和3′ RACE技术,从日本晚樱（Prunus lannesiana）中克隆得到了1个AP1同源基因ClAP1的cDNA全长。其cDNA全长1 005 bp,包括1个编码238个氨基酸共717 bp的开放阅读框。序列比对和分子系统发生分析表明,ClAP1是拟南芥的AP1同源基因,其蛋白质的C末端具有一个保守的euAP1模体。半定量RT-PCR分析表明,ClAP1在3个日本晚樱品种‘大岛’、‘一叶’和‘普贤像’的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,在叶中不表达,属参与花发育的转录因子,但其表达模式与拟南芥的AP1有一定差别。     

巴戟天MoDXS基因及其启动子的克隆与分析

从药用植物巴戟天根部组织中克隆了3个1–脱氧–D–木酮糖5–磷酸合成酶基因MoDXS1、MoDXS2-1和MoDXS2-2,其全长cDNA分别为2676、2667和2610 bp,编码区序列长度为2154、2121和2190 bp,编码717、706和729个氨基酸。BlastP序列比对分析表明MoDXS蛋白与其他植物的DXS蛋白高度同源;系统进化发育树分析显示,MoDXS蛋白与中粒咖啡和小粒咖啡DXS蛋白亲缘关系最近。MoDXS1、MoDXS2-1和MoDXS2-2蛋白被分别归为clade 1、clade 3和clade 2。MoDXS1在巴戟天根中表达量最高;MoDXS2-1在巴戟天根、茎、叶中的相对表达量差异显著,叶中最高;MoDXS2-2在根中表达量最高,而在茎和叶中最低。MoDXS1、MoDXS2-1和MoDXS2-2基因的5′端上游启动子序列长度分别为2538、732和1744 bp。亚细胞定位预测3个MoDXS均在叶绿体上。     

蕙兰B类MADS-box基因的克隆及表达分析

 采用RT-PCR结合RACE技术从蕙兰（Cymbidium faberi）中分离到3个B类MADS-box基因CfGLO、CfDEF1和CfDEF2,分别编码210、222和227个氨基酸。系统进化树分析显示,CfGLO属于PI/GLO类基因,CfDEF1和CfDEF2分别属于PaleoAP3组基因的PeMADS2类基因和PeMADS3类基因。RT-PCR和实时荧光定量表达分析表明,CfDEF1在2、3轮花器官侧瓣、唇瓣和蕊柱中强烈表达,在萼片中不表达;CfDEF2在1、2、3轮花器官中都表达,在营养组织中不表达;而CfGLO在所有组织中都表达,说明3个基因在蕙兰花器官的形成过程中可能扮演着不同的角色。此外,3个基因都在蕙兰幼嫩子房中有表达,显示其可能在蕙兰子房的形成过程中起一定作用。     

猕猴桃PG基因在果实贮藏过程中的表达及其与硬度的关系

为鉴定猕猴桃果实贮藏过程中参与果胶降解的关键酶多聚半乳糖醛酸酶（PG）基因,以‘徐香’猕猴桃为试材,利用转录组测序（RNA-seq）和实时荧光定量（qRT-PCR）技术,研究了猕猴桃PG基因在不同成熟进程及外源乙烯诱导后果实中的表达变化。根据RNA-seq结果,可以将37个PG基因在采后不同时期的表达趋势分为4类,Achn325011、Achn240441、Achn071601和Achn100411,分别在采后2、4、6和8 d有表达高峰。鉴于果实硬度在常温贮藏6 d较4 d时急剧下降,因此利用qRT-PCR重点验证了其中的2类14个基因,发现4个基因在采后2 d和4 d明显上调,与果实硬度在6 d时的下降相关。进一步利用外源乙烯处理果实,发现其中1个基因Achn071601在处理与对照果实中的差异表达与同时期果实硬度的变化趋势一致,是猕猴桃关键的PG基因。     

白菜翻译起始因子eIF(iso)4E.a/c与芜菁花叶病毒TuMV-C4/UK1蛋白互作分析

为阐明白菜翻译起始因子异构体eIF(iso)4E的表达特性,以及该异构体与芜菁花叶病毒(TuMV)的互作关系,在白菜‘极早春’中克隆了eIF(iso)4E.a基因,在‘BP8407’中克隆了eIF(iso)4E.c基因。这两个基因长度一致,均编码200个氨基酸。酵母双杂交和双分子荧光互补试验表明:eIF(iso)4E.a仅与TuMV-C4株系互作,而不与TuMV-UK1株系互作;eIF(iso)4E.c仅与TuMV-UK1株系互作,而不与TuMV-C4株系互作。对白菜eIF(iso)4E蛋白氨基酸序列及空间结构分析发现:eIF(iso)4E蛋白包含帽结合蛋白结构,eIF(iso)4E.a和eIF(iso)4E.c蛋白间存在20个差异氨基酸,其中17个差异氨基酸位于帽结合蛋白结构上;TuMV-C4 VPg与TuMV-UK1 VPg蛋白有4个氨基酸差异位点。通过对TuMV不同株系的VPg蛋白(病毒基因组连接蛋白)氨基酸序列频率分析发现,在4个氨基酸差异位点处,氨基酸的使用频率具有选择性。     

基于ITS序列的红山茶组植物系统发育关系的研究

 测定了红山茶组30个物种的ITS序列,利用茶作为外类群,应用PAUP程序中的最大简约法构建了该组植物的系统发育关系。结果表明,大部分红山茶组植物构成一个单系群,这一单系群又分为两个分支。其中一个分支包括了分布在我国中南地区的大花红山茶、多齿红山茶以及分布在华东南的浙江红山茶、山茶等,其自展支持率为79 % (Clade I);另一个分支主要包括分布在我国西南地区的西南红山茶、金沙江红山茶、滇山茶等,自展支持率为92 % (Clade II)。根据ITS系统树并结合物种的形态特征及地理分布探讨了红山茶组植物的种间关系及其系统进化。