黄龙病菌胁迫下‘锦橙’CsCalS5表达和胼胝质沉积的初步分析

胼胝质合成酶是控制胼胝质合成的关键酶,在植物生长发育和抗逆胁迫中具有重要作用。克隆并分析‘锦橙’胼胝质合成酶基因CsCalS5及其启动子序列,实时荧光定量PCR检测CsCalS5的组织表达模式以及植物生长调节剂、黄龙病菌和柑橘溃疡病菌的诱导表达模式,并通过组织切片观察感染黄龙病和柑橘溃疡病‘锦橙’叶脉胼胝质的沉积。结果显示,CsCalS5启动子序列中含有脱落酸和病原菌的响应元件;CsCalS5编码1952个氨基酸含有保守结构域FKS1和β-1,3-葡聚糖合成酶功能域的跨膜蛋白;CsCalS5在‘锦橙’的茎中高表达,且受脱落酸的诱导;黄龙病菌侵染后叶脉韧皮部的胼胝质沉积明显,患病叶片CsCalS5的表达量是健康对照的4.02倍;柑橘溃疡病菌侵染叶片后,叶脉韧皮部胼胝质沉积无明显增加,且CsCalS5的表达量与健康对照无显著差异。综上,黄龙病菌可能通过上调‘锦橙’CsCalS5的表达促进韧皮部胼胝质的沉积,从而增强其防御能力,且这种抗性可能受到脱落酸的调控。     

柑橘衰退病晚期抑制差减cDNA文库的构建及初步分析

为了研究柑橘衰退病晚期应答的分子机理,利用经典的抑制差减杂交技术,以感染柑橘衰退病3年后的‘不知火’杂柑实生苗叶片组织的c DNA为测试方,以脱毒的‘不知火’实生苗叶片组织的c DNA为驱动方进行差减杂交,构建了柑橘衰退病诱导的正向抑制差减c DNA文库。随机挑取此文库中210个阳性克隆进行测序,获得了192条有效序列。将这些EST序列聚类拼接后,共获得77条非重复序列。对这些EST进行GO和KEGG分析,发现这些EST的功能主要与胁迫及防御、代谢、转录、转运、蛋白命运等途径相关。用实时定量RT-PCR验证了其中4个基因:几丁质酶基因、茉莉酸响应基因的转录抑制因子1基因(JAZ1)、钙调素结合蛋白基因、咖啡酸—氧甲基转移酶基因,结果表明在衰退病的诱导下,‘不知火’杂柑叶片中这4个基因的表达量均有明显提高,说明这些基因可能参与了‘不知火’杂柑叶片晚期衰退病应答。JAZ1基因的上调表达表明可能宿主衰退病晚期应答过程中的诱导系统抗性受到了抑制。     

黄龙病菌侵染晚锦橙叶脉和根早期病原蛋白组学的比较分析

【目的】黄龙病(Huanglongbing,HLB)是世界柑橘生产上最具毁灭性的病害,由于黄龙病病原菌无法离体培养,其关键的致病机制仍不清楚。为此,通过蛋白组学分析探究黄龙病菌侵染晚锦橙早期时病原蛋白的表达情况。【方法】利用叶圆片嫁接技术对晚锦橙(Citrus sinensis Osbeck)进行嫁接传毒,在传毒2个月时,对感病后的根和叶脉组织进行蛋白组测序,以黄龙病亚洲种(Candidatus Liberibacter asiaticus,CLas)基因组为参考,对测序结果进行注释,并以感病叶脉为对照,筛选病原菌差异表达蛋白,最后利用qRT-PCR对显著性差异表达蛋白质进行验证。【结果】共鉴定出38个病原蛋白,其中有6个显著性表达差异蛋白;GO功能注释揭示这些病原蛋白主要与核酸结合和物质转运活性相关;qRT-PCR结果显示,6个显著差异蛋白在根部组织中的表达水平显著高于叶片组织;其中ABC转运系统重要组成成分CLasMalE(ACT56611.1)转运蛋白基因的表达倍数高达595倍。【结论】在黄龙病菌侵染柑橘根和叶的早期,与病原菌物质运输和核酸代谢相关基因的表达差异明显,暗示其在黄龙病菌侵染寄主中起着重要作用,为黄龙病菌致病机制研究提供了基因资源和理论基础。     

响应黄龙病侵染的柑橘乙醇脱氢酶基因CsADH1的克隆与表达分析

对前期在感染黄龙病的‘晚锦橙’中发现的明显差异表达的柑橘乙醇脱氢酶（CsADH1）基因进行克隆测序分析，结果表明，CsADH1 的 CDS 序列长为 1 143 bp，编码 380 个氨基酸。蛋白质结构预测显示，CsADH1 含有乙醇脱氢酶 GroES（ADH_N）和 ADH_zinc_N 保守结构域。进化树分析显示，CsADH1 蛋白与拟南芥、蓖麻和中国莲的 ADH 蛋白亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示，CsADH1 蛋白定位在细胞质中。以感病‘晚锦橙’的根和叶脉为材料，qPCR 分析显示 CsADH1 在感病根和叶脉中均上调表达，且根中的表达水平是叶脉中的 10 倍。离子胁迫试验和外源植物生长调节剂诱导试验表明，Zn、水杨酸（SA）、生长素（IAA）和脱落酸（ABA）均显著诱导 CsADH1 上调表达，并且根中的表达水平明显高于叶中。本结果表明，CsADH1 可能在柑橘根响应黄龙病菌侵染中起着重要作用。     

嫁接对柑橘microRNA表达的影响

以‘锦橙’、‘资阳香橙’、‘飞龙枳’实生苗和‘锦橙’/‘资阳香橙’、‘锦橙’/‘飞龙枳’嫁接苗为试材,通过荧光定量PCR检测miRNA及其靶基因在嫁接苗和实生苗叶片和根系中的表达差异,分析嫁接对柑橘microRNAs及其靶基因表达的影响。结果证明嫁接对柑橘miRNA的表达有直接的影响。嫁接的影响更多地是促进接穗中一些与调控植物生长发育、胁迫应答及激素信号转导相关的miRNA的表达,并抑制了其对应靶基因的表达;而在砧木中,嫁接对根系的影响较多表现为抑制与植物生长发育、胁迫应答相关的miRNA的表达,促进其靶基因的表达。受影响的miRNA的种类及其表达的差异水平在不同砧木间有明显差异。     

柑橘中黄龙病菌效应子SDE70的表达特征及寄主互作蛋白解析

柑橘黄龙病菌主要致病种亚洲种（‘Candidatus Liberibacter asiaticus’，Las）具有完整的Sec依赖型分泌系统，可分泌致病因子（效应子）作用于寄主靶标蛋白或基因，调控寄主的抗（感）病反应。为了研究黄龙病菌Sec依赖型效应子在柑橘中的致病机理及其寄主靶标基因，本研究中从感病‘锦橙’中克隆了Las病原菌Sec依赖型效应子基因SDE70（CLIBASIA_02470）。生物信息分析显示，SDE70蛋白全长132个氨基酸，N端20个氨基酸为典型信号肽。大肠杆菌碱性磷酸酶活性分析显示，该信号肽具有胞外分泌功能。亚细胞定位显示，SDE70::GFP融合蛋白在洋葱细胞质和细胞核中积累。定量PCR分析发现，耐黄龙病酸柚显症叶脉中SDE70表达量显著低于未显症叶脉，相反，易感黄龙病‘锦橙’显症叶脉中表达显著高于未显症叶脉；‘锦橙’根中SDE70表达量显著高于叶脉，而幼叶叶脉中显著低于老叶。SDE70在不同品种不同症状发育时期以及不同组织中表达差异显著。利用酵母双杂交试验筛选获得26个与SDE70互作的柑橘蛋白。GO富集分析表明，42.3%的蛋白质与细胞内生物合成过程有关；65.4%的靶标蛋白位于细胞质或质膜上；34.6%的靶标蛋白具有核糖核苷酸结合的分子功能。进一步酵母点对点杂交试验验证3个与SDE70效应子强相互作用的靶标蛋白（CsTRAPP、CsARF、CsRub1），其主要参与植物囊泡转运、类泛素化等过程，暗示SDE70效应子极有可能调控柑橘信号转导和胞质运输途径影响寄主抗（感）病反应。     

过氧化氢酶基因CsKat01与柑橘溃疡病相关性分析

为了探究过氧化氢酶基因Cs Kat01在柑橘抵御溃疡病过程中的作用,对感病品种‘晚锦橙’和抗病品种‘四季橘’中Cs Kat01进行了生物信息和表达分析,并探究了溃疡病菌接种处理后两品种中CAT酶活性和H2O2含量的关系。克隆Cs Kat01的编码序列并对该基因及其编码蛋白进行结构和功能分析,发现Cs Kat01编码框全长为1482bp,共编码493个氨基酸残基,蛋白序列中含有典型的CAT结构域;通过启动子序列克隆和分析发现‘晚锦橙’和‘四季橘’核心启动子区域均含有水杨酸、茉莉酸和脱落酸的响应元件,但数量不同;利用q RT-PCR分析水杨酸、茉莉酸、脱落酸和柑橘溃疡病菌(Xcc)对Cs Kat01的诱导表达特性,发现Cs Kat01的高表达可能使柑橘相对更感病;结合Xcc诱导后植物组织中Cs Kat01酶活性和H2O2含量,综合分析Cs Kat01、CAT酶活、H2O2含量和柑橘对溃疡病抗性之间的关系,推测Cs Kat01基因可能通过调控CAT的酶活性,改变H2O2含量进而影响柑橘对溃疡病的抗性。     

‘Cocktail’葡萄柚黄龙病菌检测及鉴定

采用直接组织免疫印迹(Direct tissue blot immunoassay,DTBIA)和常规PCR技术,对采自广东梅州新建‘Cocktail’葡萄柚园内表现疑似黄龙病症状的样品进行检测。DTBIA检测发现疑似样品的韧皮部存在特征性紫红色反应,与黄龙病阳性对照反应一致。PCR检测发现枝条、叶片和果实样品中均检测出了黄龙病菌特异性条带,其中果蒂、中柱和种皮内病菌含量较高。进一步测序分析发现,来自‘Cocktail’葡萄柚病样的16Sr DNA和ef Tu基因与NCBI中的柑橘黄龙病菌亚洲种(Candidatus Liberibacter asiaticus,CLas)对应基因的序列相似性均为100%,证实‘Cocktail’葡萄柚感染了柑橘黄龙病菌亚洲菌株。     

植物胼胝质合成酶研究进展

胼胝质是一种β-1,3–葡萄糖聚合物,植物在生长发育和受到生物、非生物胁迫过程中均会有胼胝质沉积。胼胝质合成酶又称β-1,3–葡聚糖合成酶类似物,通常以多亚基复合物形式控制胼胝质的合成。本文中对胼胝质合成酶的分离鉴定过程进行了梳理,对胼胝质合成酶复合物的亚基及其作用进行了描述,重点总结了转录因子、植物生长调节剂等对胼胝质合成酶基因表达的调控作用,并对胼胝质合成酶在花粉发育和韧皮部运输过程中的作用,对机械损伤、磷酸盐、金属离子等非生物胁迫,以及虫害、细菌和真菌等生物胁迫的应答反应进行了归纳;最后对胼胝质合成酶的研究方向提出展望,以期为解析胼胝质合成酶的调控机制提供参考,也为植物(特别是园艺植物)抗性基因的挖掘提供借鉴。     

西瓜抗根结线虫相关基因的克隆与表达分析

【目的】筛选西瓜(Citrullus lanatus)抗根结线虫相关基因,克隆其全长CDS序列,检测根结线虫接种后其在抗病材料和感病材料中的表达特征,分析其与西瓜根结线虫抗性的关系。【方法】以抗根结线虫的野生西瓜‘09005’和易感根结线虫的栽培西瓜‘ZDPI0006’为试材,用已知的植物抗线虫基因在葫芦科基因组数据库中比对,从结果中筛选到西瓜的相关基因Cla006580,与甜菜抗孢囊线虫基因Hs1~(pro-1)同源性达到65%,命名为Cla Hs1~(pro-1)。克隆Cla Hs1~(pro-1)基因的CDS区序列并进行生物信息预测分析,在根结线虫接种处理和CK处理72 h内利用q RT-PCR技术检测不同抗性的西瓜根系中Cla Hs1~(pro-1)的表达特征。【结果】从野生抗病西瓜‘09005’和栽培易感西瓜‘ZDPI0006’中均克隆得到Cla Hs1~(pro-1)基因,CDS区序列全长1 434 bp,编码478个氨基酸,含有Hs1pro-1_N和Hs1pro-1_C两个蛋白保守结构域,抗、感材料之间存在4个SNP位点。RT-PCR分析显示‘09005’在接种根结线虫后Cla Hs1~(pro-1)表达趋势呈先抑后扬,而在CK中呈先扬后抑,二者相反;‘ZDPI0006’在接种根结线虫后Cla Hs1~(pro-1)表达趋势呈先上扬后抑制再上扬,与CK中表达趋势一致。【结论】西瓜Cla Hs1~(pro-1)基因在抗病材料中表达特征与根结线虫接种密切相关,而在感病材料中与根结线虫接种无明显相关性,是西瓜抗根结线虫可能的候选基因。     

柑橘属SAUR基因家族的全基因组鉴定及表达分析

分析SAUR（Small auxin up-regulated RNA）基因家族在不同柑橘基因组中的数量、连锁群分布、基因结构、系统进化、基因表达模式等，从香橼、柚、莽山野橘和克里曼丁橘等基因组中分别鉴定到69、62、58和70个SAUR基因。SAUR在基因组上分布不均，呈现明显的串联重复现象，基因家族成员的差异可能是由于串联重复和染色体大片段复制引起。大多数柑橘SAUR基因不含内含子，含有SAUR特有的4个保守motif。系统进化树分析显示，来源于拟南芥、水稻、番茄、马铃薯和柑橘的629个SAUR基因分为9组，每一组都含有5个物种的家族成员，并且同一个物种的SAUR基因具有较近的遗传距离。顺式元件分析表明，CclSAUR基因家族成员的上游序列含有光响应、转录因子结合、激素响应、伤害响应、低温响应、玉米素代谢和类黄酮生物合成相关的元件。qRT-PCR分析结果显示，大多数CclSAUR都能响应外源IAA和低温处理。     

柑橘MAPK基因的生物信息及其响应溃疡病菌侵染的表达分析

为挖掘柑橘溃疡病抗性关键基因，对柑橘促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）基因家族进行注释和功能域分析，明确了CsMPK1、CsMPK3、CsMPK4、CsMPK6和CsMPK19的组织表达特异性和在抗病品种‘金弹’（Fortunella japonica Swingle）和感病品种‘晚锦橙’（Citrus sinensis Osbeck）中受病原菌（Xanthomonas citri subsp. citri，Xcc）诱导的表达情况；并对CsMPK19进行了生物信息分析。共注释出12个柑橘MAPK基因家族成员，根据系统发育树将其分为3个亚类，均含有促分裂原活化蛋白激酶（Pkinase）功能结构域。其中CsMPK1、CsMPK3、CsMPK4-1和CsMPK6在果实中表达水平较高，CsMPK19在叶片中表达量相对较高。CsMPK1的表达在溃疡病抗（感）品种中均受病原菌强烈诱导，且在感病品种中上调的幅度高于抗病品种；CsMPK3 和CsMPK6仅在感病品种中病原菌处理早期有较强烈的响应；CsMPK4-1和CsMPK4-2的表达在感病品种中受病原菌诱导上调，而在抗病品种中病原菌处理后低于水处理对照；CsMPK19的表达在抗（感）品种中均受病原菌强烈诱导，且在抗病品种中上调幅度更大。克隆了CsMPK19，其序列全长为1 824 bp，编码607个氨基酸，分子量为69 174.36 D，为非分泌性蛋白，其25 ~ 316 aa为典型的Pkinase功能域。晚锦橙和金弹MPK19启动子的顺式作用元件存在较大差异。结果表明柑橘MAPK基因强烈响应溃疡病菌侵染，推测CsMPK19在溃疡病抗性调节中有潜在应用价值。     

柑橘黄龙病相关水杨酸羧基甲基转移酶基因CsSAMT-1的克隆与表达分析

为研究水杨酸羧基甲基转移酶(Salicylic acid carboxyl methyltransferase,SAMT)在柑橘防御黄龙病(Huanglongbing,HLB)中的作用,克隆获得Cs SAMT~(-1)基因,并以易感HLB锦橙和耐HLB酸柚为试材进行基因表达分析。q RT-PCR结果表明,易感病锦橙中CsSAMT~(-1)在感染HLB后上调表达,且在叶脉中的表达量显著高于叶肉;而耐病酸柚中CsSAMT~(-1)呈组成型表达。外源水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理锦橙和酸柚,均可诱导CsSAMT~(-1)上调表达。HLB侵染前,耐病酸柚叶脉中SA和水杨酸甲酯(MeSA)含量分别为11.85和18.18 ng·g~(-1),显著高于锦橙(0.82和0.01 ng·g~(-1));HLB侵染后,锦橙中SA和MeSA含量明显上升,酸柚中SA含量明显下降,MeSA含量基本保持原有水平。研究表明,Cs SAMT~(-1)可能通过调节SA和Me SA信号分子转换来增强对柑橘黄龙病的抗性。     

柑橘响应黄龙病侵染的韧皮部蛋白2基因CsPP2B15的克隆与表达分析

黄龙病病原菌诱导柑橘筛孔胼胝体过度积累是其致病的一个重要因素。柑橘韧皮部蛋白（Phloem Protein,PP）在筛孔胼胝体积累中起着重要作用。为研究柑橘韧皮部蛋白响应黄龙病亚洲种（Candidatus Liberibacter asiaticus,CLas）侵染的功能,克隆获得了一个响应黄龙病侵染差异表达的PP基因CsPP2B15的编码区和长1.5 kb的启动子序列,并以高感品种锦橙和耐病品种酸柚老叶和嫩叶为材料,进行基因表达分析。结果发现,CsPP2B15在高感品种锦橙嫩叶中受CLas诱导显著上调表达,而在耐病品种酸柚嫩叶中受CLas诱导显著下调表达,且在叶肉中的表达量显著高于叶脉。嫩叶和嫩梢被认为是柑橘响应黄龙病侵染的早期原初侵染部位。因此,CsPP2B15可能在CLas侵染柑橘早期中起重要作用。CsPP2B15启动子的顺式作用元件预测分析发现,CsPP2B15启动子含有许多与逆境和激素有关的顺式作用元件。进一步构建了CsPP2B15启动子控制GUS报告基因的植物表达载体,转化枳[Poncirus trifoliata（L.）Raf.]上胚轴。GUS组织化学染色和GUS酶活性测定均表明,CsPP2B15启动子具有较强的韧皮部组织特异性。     

柑橘CsNCED3-2的克隆及其响应溃疡病菌侵染的表达分析

柑橘溃疡病是世界柑橘的一种重要病害，对柑橘产业造成严重的经济损失。对柑橘中9–顺式–环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）基因家族进行注释，并克隆出受柑橘溃疡病菌诱导表达的CsNCED3-2，确定了其表达模式。从柑橘全基因组公共数据库共注释出14个NCED基因家族成员，根据系统发育树和功能结构域将其分为4个亚类；CsNCED3-2其序列全长2 377 bp，开放阅读框1 830 bp，编码609个氨基酸，属于RPE65超家族成员和类胡萝卜素双加氧酶家族成员，是非分泌性蛋白；在‘晚锦橙’和‘金弹’叶片注射溃疡病菌后的各个时间点，‘晚锦橙’叶片中CsNCED3-2的相对表达量总体高于‘金弹’，并且两品种的相对表达变化呈相反趋势；与茎、叶和种子相比，CsNCED3-2在两品种果皮中表达量较高；两品种的CsNCED3-2上游启动子均含有参与植物激素和逆境应答相关的顺式作用元件ABRE（脱落酸响应）、TCA-element（水杨酸响应）、MYC/MYB（干旱响应）等，但数量和类型存在差异。     

茶树CsAIL的克隆及在不同休眠阶段的表达分析

从茶树不同休眠状态腋芽转录组中筛选出一条差异表达基因,经全长克隆和同源性分析证实该基因为与多年生植物休眠的形成和解除密切相关的AINTEGUMEN-LIKE(AIL)的同源基因,命名为CsAIL。生物信息分析表明,该基因包含1个1 872 bp的开放阅读框,编码623个氨基酸。编码的蛋白质分子质量为69.2kD,理论等电点为6.6,是一种非分泌性蛋白;该蛋白有两个保守的AP2结构域,是植物中特有的广泛参与生长发育调节的AP2亚家族成员。亚细胞定位预测CsAIL蛋白不存在于叶绿体或者线粒体中,可能定位于其他细胞器;经同源性分析,在‘云抗十号’和‘舒茶早’全基因水平上分别鉴定了11个和12个AIL同源基因。系统进化树及序列保守性分析显示,Cs AIL与‘云抗十号’CSA001743.1和‘舒茶早’TEA027750.1的进化关系最近,与已知的拟南芥AIL蛋白处于不同分支,但具有典型的保守结构域和已知的重要氨基酸位点。启动子序列分析显示该基因可能受生理节律、光及多种激素等信号共同调控。CsAIL在茶树顶芽、腋芽和茎中的表达量较高,叶片中较低,花中几乎不表达。在茶树冬季类休眠和生理休眠阶段,该基因的表达量在叶和越冬芽中均逐渐下调并维持在较低水平;在生态休眠及萌动阶段显著上调。分析其可能的下游调控基因CsCYCD3.2和CsCYCD6.1的表达,二者与Cs AIL的表达模式高度一致,与越冬芽的休眠状态存在高度关联。本研究表明,CsAIL可能是参与茶树休眠调控的关键基因,与CsCYCDs共同在茶树年休眠—生长循环中发挥作用。     

辣椒碱基–抗坏血酸转运蛋白（NAT）家族基因的鉴定和表达分析

利用生物信息学手段，在辣椒‘遵辣1号’中鉴定到12个碱基–抗坏血酸转运蛋白（NAT）基因，命名为CaNAT01 ~ CaNAT12，它们不均等的分布在7条染色体上，片段复制和串联复制是其扩增的原因。CaNATs包含多个跨膜结构域，等电点主要集中在8.39 ~ 10.15。系统进化分析发现植物中的NAT起源于D亚组基因，后经过分化，在双子叶植物中稳定存在4个亚组，C亚组基因间的核苷酸差异最小，在进化过程中最保守，CaNATs在这4个亚组均有不同分布。辣椒NAT家族基因具有明显的组织表达差异性，部分基因在根、茎以及果实发育过程中具有重要的调控作用。在低温、高温、干旱和盐胁迫下通过qRT-PCR分析发现CaNATs具有不同程度的响应，对低温和高温具有较强的响应。