胡萝卜FLC 同源基因对低温及光周期响应

 基于‘松滋野生’（Ws）和‘Amsterdam’（Af）胡萝卜转录组测序，挖掘胡萝卜FLC 同源 基因（DcFLCs），深入研究其对低温及光周期响应规律。结果表明，胡萝卜中存在3 个具有完整MADS-box 和K-box 保守结构域的FLC 同源基因DcFLC1、DcFLC2、DcFLC3，分别编码209、212、219 个氨基酸 残基蛋白，进化树显示与其它植物FLC 亲缘关系较远。RT-PCR 表明DcFLC1 和DcFLC2 在供试材料中均 表达，而DcFLC3 仅在部分材料中表达。qPCR 结果显示低温能促进DcFLC1 和DcFLC3 在耐抽薹品种 Af 幼苗叶片和种根中表达，而DcFLC2 仅在Af 种根中表达显著，在幼苗叶片中表达不显著。DcFLC1 和 DcFLC2 在抽薹敏感的Ws 幼苗叶片和种根春化过程中表达规律不同，低温能促进DcFLC1 在幼苗叶片以 及DcFLC2 在种根中表达。连续光照能促进DcFLC1、DcFLC2 在Af 幼苗叶片中表达，但在Ws 中则不同。     

实时定量PCR分析不同栽培措施下番茄蔗糖转运蛋白（SUT1）基因表达差异

通过实时荧光定量PCR进行相对定量分析,得到番茄SUT1基因在不同栽培条件下不同器官的表达差异。结果表明：叶片和果柄中SUT1基因表达量高于果实中;不同栽培措施对番茄SUT1表达量的影响各不相同,营养液的EC值较低水平时（1.8 dS?m-1）SUT1基因表达量高于EC值较高水平时（3.0 dS?m-1）、栽培密度较高时SUT1基因表达量高于栽培密度较低时、不摘叶时SUT1基因的表达量高于1/3摘叶及1/2摘叶,均一摘叶高于下叶摘叶。品种对SUT1基因表达量的影响比较复杂,叶片中莱邦索﹥麗容,而果柄和果实中反之,表明莱邦索比麗容更有利于蔗糖的转运和蔗糖在果实中的累积。SUT1基因在叶片中的表达量与番茄的单株产量呈正相关。     

辣椒PEBP基因家族的全基因组鉴定、比较进化与组织表达分析

植物磷脂酰乙醇胺结合蛋白(Phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP)分为MFT、FT和TFL1共3个亚家族,其中FT和TFL1亚家族蛋白构成了植物的成花激素—抗成花激素系统,调控开花时间和株形结构。基于辣椒(Capsicum annuum)全基因组数据,对辣椒PEBP基因家族进行鉴定,并对基因和蛋白结构、比较进化、共线性和组织表达特征等进行了分析。结果表明,辣椒基因组包含9个PEBP成员,并且9个基因均含有4个外显子和3个内含子,定位在6条染色体上,其编码蛋白质定位在细胞质和细胞核中。与番茄PEBP同源基因的比较进化分析表明,辣椒的PEBP基因受纯化选择,其中CaFT2和CaFT4在进化中较稳定,辣椒和番茄之间存在8对共线性基因。qRT-PCR分析表明CaPEBP基因在所检测的组织中明显差异表达,如CaMFT/CaTFL1-1在果实中高表达,CaFT1在叶片中相对表达量最高,Ca FT3在顶端分生组织和花中表达量最高,CaTFL1-4在根中特异表达。     

转光棚膜对番茄叶片光合能力和番茄红素含量的影响

以番茄‘金鹏8号’为材料,在普通EVA(乙烯—乙酸乙烯酯共聚物膜)中添加不同转光剂形成的转光棚膜,覆盖日光温室中比较不同棚膜对番茄植株生长、叶片光合能力以及果实产量和品质的影响。采用荧光光度计、红外光谱仪和双光束紫外可见光分光光度计对EVA膜(对照)、EVA膜加转光剂VTB470的转光膜C-RBI-2和EVA加转光剂VTB450的转光膜C-RBI-3的光学特性和力学特性(厚度、拉伸强度、断裂伸长率和直角撕裂强度)进行了测定。结果表明:C-RBI-2膜将紫外光转为蓝光,发射光谱在470nm,覆盖C-RBI-2膜能够通过提高番茄叶片内Rubisco小亚基基因(RbcS)的表达、提高叶片的组织结构紧密度(CTR)和叶片组织疏松度(SR)、增加栅栏细胞、海绵细胞和叶片的厚度进而提高净光合速率(Pn)。覆盖C-RBI-2膜能够增加根系对全氮(N)、全磷(P)和全钾(K)的吸收,提高番茄产量,增加成熟期果实八氢番茄红素合成酶1基因(PSY1)、八氢番茄红素脱氢酶基因(PDS)和ζ–胡萝卜素脱氢酶基因(ZDS)的表达量,进而增加番茄红素含量;而C-RBI-3膜将紫外光转为蓝光,发射光谱在450 nm,抑制了RbcS和RbcL基因的表达,降低了番茄叶片中Pn和Rubisco活性,降低了番茄红素含量。明确了紫外光转蓝光,发射光谱在470 nm具有提高番茄叶片光合能力和番茄红素含量的作用。由此可知,覆盖C-RBI-2转光膜可有效促进秋冬茬日光温室内番茄叶片光合能力,提高番茄品质。     

苹果K~+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K~+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K~+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K~+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K~+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K~+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。     

桃PpSnRK1β1和PpSnRK1β2在番茄中超表达对光合碳代谢的影响

从毛桃[Prunus persica(Linn.)Batsch.]叶片中克隆了PpSnRK1蛋白激酶β亚基编码基因PpSnRK1β1和PpSnRK1β2,其c DNA全长分别为720 bp和867 bp。q RT-PCR组织表达分析表明,PpSnRK1β1在‘鲁星’桃叶片中的表达量最高,PpSnRK1β2在其果实中表达量最高,两者在其花中的表达量均较低。通过农杆菌介导转化番茄,获得超表达PpSnRK1β1的番茄株系T21、T23和超表达PpSnRK1β2的株系T91、T92。研究发现,与野生型(WT)相比,超表达株系T23和T91叶片的Sn RK1蛋白激酶活性分别增加9.84%和53.32%。T91叶片净光合速率比WT提高17.02%;叶片可溶性糖含量比WT增加34.00%。T91和T92叶片淀粉含量分别约是WT的2倍。T23、T91和T92果实维生素C含量分别比WT下降19.21%、38.49%和39.76%。因此说明PpSnRK1β1和PpSnRK1β2参与了光合作用过程,调控碳代谢及次生代谢过程。     

香蕉果实MaGBSSI基因家族的克隆及表达分析

以"巴西"蕉(Musa acuminata L.AAA group cv.Brazilian)为试材,利用同源克隆法获得4个颗粒结合淀粉合成酶I(Granule-Bound Starch Synthase I,GBSSI)基因家族成员的cDNA全长,运用MEGA 5.05软件进行聚类分析,并通过quantitative real-time PCR(qPCR)技术检测MaGBSSI基因家族成员在香蕉果实不同发育时期及成熟阶段和不同组织中的表达情况。结果表明:香蕉4个MaGBSSI基因家族成员MaGBSSI-1、MaGBSSI-2、MaGBSSI-3、MaGBSSI-4的cDNA全长分别为1 851、1 851、675、1 845bp,登录号分别为KF512020、KF512021、KF512022、KF512023。聚类分析发现,香蕉MaGBSSI基因家族与其它植物GBSSI基因同源性达65%。qPCR分析发现,MaGBSSI-1、MaGBSSI-2、MaGBSSI-4在香蕉根、球茎、叶片和苞片等营养器官中明显上调表达,而MaGBSSI-3在花、果皮、果肉等生殖器官中表达量比较高,在根、球茎及叶片中几乎不表达。香蕉果实发育过程中,MaGBSSI-1、MaGBSSI-2、MaGBSSI-4在0~30d明显上调表达,而MaGBSSI-3在香蕉果实发育30~60d表达量比较高,在0~30d几乎不表达,且随着果实的成熟,MaGBSSI-3表达量逐渐下降。研究结果为阐明香蕉果实的直链淀粉生物合成及降解机制并对其进行表达调控奠定了基础。     

桃CYP450超基因家族的基因鉴定及Prupe.6G046800的功能分析

【目的】鉴定分析桃(Prunus persica)细胞色素P450(Cytochrome P450,CYP450)超基因家族成员,并对Prupe.6G046800基因进行功能分析。【方法】系统分析了桃的CYP450超基因家族功能。采用比对和检索2种方法鉴定桃基因组中的CYP450超家族成员,构建上述基因和拟南芥同源基因的系统进化树并分析其基因结构;运用转录组学数据分析该家族基因组织特异性表达和果实发育时期表达量变化;最后,构建了其中1个重要基因Prupe.6G046800的过表达载体并转化番茄,采用瞬时转化的方法分析该基因的启动子活性。【结果】桃基因组CYP450超家族成员共295个,可分为9个家族簇,其中包含4个多基因家族簇和5个单基因家族簇。未发现CYP727和CYP746家族簇成员,其中CYP71家族簇成员数量最多。组织特异性表达分析显示,CYP450超家族在桃不同组织中均有表达,有145个基因至少在1个组织中表达,以根中特异表达基因数目最多。选择上述表达基因进行基因结构分析,发现桃的CYP450s基因长度跨度大、外显子数量差异明显。分析了CYP450超基因家族在果实发育过程中的表达,发现有45个基因表达量持续下降,36个基因持续上升。将Prupe.6G046800在番茄中进行异源稳定转化,此基因在过量表达的番茄植株不同组织中表达有着显著差异,且明显高于野生型番茄。启动子顺式作用元件分析显示,该基因可能受到光、干旱及激素等信号的调控。【结论】从桃基因组中鉴定出295个CYP450超家族成员,可分为9个家族簇。转录组数据显示,CYP450s基因参与了桃的整个生长发育过程。Prupe.6G046800过表达导致番茄单果质量降低,表明Prupe.6G046800参与果实发育调控。     

过量表达杜鹃红山茶CaAPX1的烟草耐热性提高

根据山茶(Camellia japonica)同源序列设计特异性引物,利用同源克隆和3′,5′-RACE技术,从杜鹃红山茶(C.azalea)嫩叶组织中克隆出抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)基因,命名为CaAPX1(Gen Bank登录号:KP635267),基因全长1 097 bp,开放阅读框753 bp,编码250个氨基酸。实时荧光定量分析发现,CaAPX1在4种不同的山茶中均得到表达,其中较耐热的微花连蕊茶(C.minutiflora)表达量最高,其次是中等耐热的杜鹃红山茶和‘耐冬’山茶(C.japonica‘Naidong’),最低的为耐热性较差的‘恨天高’云南山茶(C.reticulata‘Hentiangao’)。结果表明该基因的表达量高低与测试物种的耐热性有关。CaAPX1在杜鹃红山茶4种组织中均得到表达,表达量由高到低依次为:叶片、花蕾、种胚、花芽,其中叶片表达量高达其他组织的1.29~4.26倍。CaAPX1转基因烟草分析表明,过量表达CaAPX1后,APX酶活性提高了2.58~3.81倍,抗坏血酸(Ascorbate,AsA)含量也提高了2.67~3.56倍,并且转基因烟草植株及其种子的耐热能力也提高。     

马铃薯抗晚疫病基因R3a、R1和RB在番茄中的表达

 晚疫病由疫霉菌( Phytophthora infestans) 引起, 主要侵染番茄和马铃薯等茄科作物, 造成巨大的经济损失。马铃薯已有5个抗晚疫病基因被克隆。为了研究已克隆的马铃薯抗晚疫病基因是否在番茄中起作用, 将马铃薯的抗晚疫病基因R3a、R1和RB 通过农杆菌介导法分别导入番茄品种Moneymaker中。筛选得到的再生植株经PCR检测结果表明, 目的基因已整合入番茄基因组; 转基因番茄离体叶片接种验证结果表明, 接种马铃薯晚疫病菌株8914829 (即小种0) , 转基因番茄产生了抗病的过敏反应(HR反应) 。为了验证转基因番茄是否对番茄晚疫病菌株产生抗性, 用番茄晚疫病的主流小种和强致病力菌株共5个菌株接种转基因番茄植株, 结果表明转R3a和R1 基因的番茄对部分番茄晚疫病菌株能够产生抗性, RB转基因植株叶片对5个番茄晚疫病菌株均产生抗性。该研究为番茄抗晚疫病的基因工程育种开辟了新的途径。     

菊花FT类似基因的克隆与表达分析

以地被菊（Chrysanthemum morifolium Ramat.）‘七月桃花’为材料,利用同源基因克隆法结合RACE技术克隆了光周期调控开花重要基因FLOWERING LOCUS T（FT）的类似基因（基因登陆号GQ925916,命名为CmFT）。该基因开放阅读框有525 bp,可编码174个氨基酸。蛋白比对发现,CmFT所推测的氨基酸序列包含FT类蛋白保守基序和两个关键性氨基酸残基。通过系统遗传进化树分析进一步表明CmFT属于FT亚家族成员。SYBR GREEN法实时荧光定量RT-PCR表达分析结果表明CmFT在花芽的表达量最高,茎的表达量次之,叶片表达量最低。在短日条件下,该基因的表达量呈昼夜节律表达型,在光照期间呈下降趋势,在夜间逐渐上升,光照前4 h时达到最高水平。在长日条件下,其相对表达量显著低于短日条件下且趋于零。由此推测,该基因主要与菊花光周期敏感性密切相关,可能在光周期促进开花中发挥一定的作用。     

甜樱桃不同砧穗组合成花调控关键基因表达差异研究

为了研究甜樱桃(Prunus avium)成花调控关键基因在不同砧穗组合中表达差异,以甜樱桃‘艳阳’(Sunburst)为接穗,‘ZY-1’(P.cerasus)、马哈利(P.mahaleb)和‘兰丁2号’(P.avium × P.pseudocerasus)为砧木的嫁接组合为试材,调查统计4年干龄不同砧穗组合的总花芽量及开花情况;克隆甜樱桃成花调控网络中EARLY FLOWERING 3(ELF3)、CONSTANS(CO)、FLOWERING LOCUS T(FT)等9个关键作用基因,并利用实时荧光定量PCR对不同砧穗组合接穗的幼叶、叶芽、成龄叶、花芽、叶芽附近叶片叶柄及花芽附近叶片叶柄中这些基因的表达量鉴定。结果显示,艳阳/ZY-1、艳阳/马哈利和艳阳/兰丁2号组合的平均单株花芽量分别为279、288和317朵,不存在明显差异,但不同组合的花期却明显不同,当艳阳/马哈利有72%花芽处于开放期时,艳阳/兰丁2号的花开放比例只有7%,艳阳/ZY-1的花开放比例为49%;此外,PaELF3、PaCO、PaFT等9个成花关键基因,在同一时期不同砧穗组合的接穗组织中表达量存在差异,其中PaAP1在不同砧穗组合的花芽中表达模式与花期规律一致,表明PaAP1与樱桃花期调控密切相关。     

平邑甜茶童区和成年区叶片基因表达差异

为从分子水平了解苹果童期、童性的调节机制,揭示实生平邑甜茶(Malus hupenensis Rehd.)由童区向成年区转变的分子机制,以6年生的平邑甜茶实生苗为试材,分别取童区(Y2)和成年区(A2)的叶片,提取RNA,测试基因表达差异情况。结果表明,与童区叶片相比,成年区叶片中有269个基因的表达上调,而表达下调的基因有727个。分析发现,差异基因中有606个基因能对应到pathway中,包括:碳和氮的固定、同化、代谢和降解,脂类合成和代谢,核酸代谢,次生代谢,植物激素信号等。许多成花抑制基因在成年区叶片的表达低于童区。本研究从基因水平支持"多因子控制假说":平邑甜茶通过营养代谢、激素等途径相关基因的调控,并下调抑制花芽分化的PAF1复合体同源基因的表达的方式来上调AP1同源基因最终达到花芽分化。     

矮牵牛PMADS9基因的结构特征和mRNA的表达分析

 PMADS9基因是MADS-box基因AGL15亚家族成员,而AGL15基因被认为在开花植物中具有促进胚胎发生、延缓衰老进程的作用。使用PCR法克隆到了PMADS9基因的基因组序列EU338501,通过同家族基因比较分析发现矮牵牛PMADS9基因和番茄SIMBP11基因组织结构相似,和其他同源基因相比有着较长的第3外显子和庞大的1、2内含子等显著特征。通过Southern杂交初步判定其在基因组中可能为单拷贝。利用荧光定量分析发现PMADS9基因在花药和子房中优先表达,并在随后合子胚发育过程中持续表达,这与AtAGL15在拟南芥中的表达模式略有不同。对矮牵牛幼苗施加不同化学和物理处理后发现PMADS9基因对2,4-D和GA3处理有反应,并在多种胁迫环境下表达量增加,可能参与植物抗逆途径。     

唐菖蒲茉莉素受体基因GhCOI1的克隆与表达分析

通过RACE技术在唐菖蒲(Gladiolus hybridus)品种‘Rose Supreme’的籽球苗叶片中克隆得到茉莉素受体COI1基因的c DNA序列,命名为Gh COI1。该基因全长为2 603 bp,包含一个编码613个氨基酸的开放阅读框,5′utr和3′utr分别为484 bp和277 bp,预测的蛋白质分子量为69.46 k D;其氨基酸序列具有典型的F-box基序和LRRs结构域。同源比对和系统进化树的分析结果表明,Gh COI1与番茄Le COI1氨基酸序列的相似性最高,达到64.3%;与水稻Os COI1的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR分析基因表达的结果表明,Gh COI1在唐菖蒲叶片中的相对表达量最高,根中其次,匍匐茎、新球、籽球、花瓣、雄蕊、雌蕊里中的相对表达量较低,推测在唐菖蒲中存在器官专一性表达的COI1同源基因。采用0.05、0.1和0.5 mmol·L-1 Me JA喷施处理唐菖蒲叶片,检测到施用0.1 mmol·L-1 Me JA可显著上调Gh COI1的表达。同时伴随此浓度Me JA处理时间的增加,12 h内Gh COI1的表达量呈现先上升再下降后上升的趋势。洋葱表皮细胞瞬时表达结果表明Gh COI1蛋白定位于细胞质和质体中。本研究中初步验证了Gh COI1在茉莉素信号途径中的作用。     

番茄漆酶基因LeLACmiR397的克隆与表达分析

通过BLAST分析,获得了番茄漆酶（Laccase,LAC）基因相关的15个EST片段,并对这些EST进行了同源比较和序列拼接,得到1个含有小分子RNA miR397识别位点的LAC片段,命名为LeLACmiR397。根据蛋白质结构域推测,LeLACmiR397蛋白存在1个Cu–氧化酶结构域。LeLACmiR397时空表达分析表明,其在番茄根、花、成熟果实和愈伤组织中特异性表达,而在叶中不表达。根据该片段的核苷酸序列信息进行5′-和3′-RACE扩增,得到了番茄LAC基因的全长cDNA（LeLACmiR397,登录号EU503151）,其在番茄基因组中对应的基因为Solyc07g049460.2.1。通过在番茄中过表达miR397a基因,发现转基因番茄中LeLACmiR397表达量降低,同时其PPO、POD、SOD含量也有所下降。用丁香酸和芥子酸处理转基因植株幼苗,其根系比非转基因植株更长,抗性增强,表明LeLACmiR397与番茄植株的抗性反应有关。     

马铃薯广谱抗病Rpi-blb1同源基因抗性被进化晚疫病菌株克服

马铃薯晚疫病广谱抗性基因Rpi-blb1(克隆于Solanum bulbocastanum)及其两个同源抗病基因Rpi-sto1(克隆于Solanum stoloniferum)和Rpi-pta1(克隆于Solanum papita)的抗性可能已被高度进化的晚疫病菌株所克服。为证实此观点,将从荷兰田间和墨西哥野外S.bulbocastanum和S.stoloniferum病株上采集的晚疫病菌株重新接种于具有共同遗传背景(感病栽培品种Desiree)的Rpi-blb1及其同源基因转化体和3个野生种植株上,测试Rpi-blb1及其同源基因的抗性是否已被克服。结果表明,采自墨西哥野外S.stoloniferum的两个菌株Pic99189和Pic99192已经克服了Rpi-blb1及其同源基因的抗性;在野生种植株的测试中,只有S.papita的抗性明显地被菌株Pic99192所克服。同时发现在转基因植株离体叶片接种试验中,高抗晚疫病菌的转化体需要在多个转化体间进行选择。从采自中国4个不同地区晚疫病菌株接种sto1.Desiree转化体的小规模测试中可推断,Rpi-blb1及其同源抗性基因在中国仍具有潜在的应用价值。     

白榆二倍体及同源四倍体的生理特性及转录组差异分析

为了探究白榆二倍体及其同源四倍体的基因表达谱差异情况，以白榆二倍体及其同源四倍体为材料，比较二者成熟叶片的生理特征并采摘幼嫩叶片进行转录组数据分析。结果显示，与二倍体相比，同源四倍体丙二醛含量、可溶性蛋白含量及叶绿素含量增加，可溶性糖含量降低。转录组测序结果共得到2 407个差异表达基因，其中上调基因为1 076个，下调基因为1 331个。在COG蛋白质的同源注释分析得到918个差异表达基因，主要涉及21个方面。共有1 380个差异表达基因被GO注释，主要与细胞组分、代谢功能、催化活性等相关。通过KEGG通路注释发现，共有930个差异表达基因分布到5大类KEGG通路中，其中以代谢机制中差异表达基因被注释到的最多。叶绿素含量的增加使四倍体的叶片颜色变得更加浓绿，丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白的含量的增加与减少与四倍体植物在植物代谢与生长上有一定关系，经过转录组测序分析，糖酵解途径的基因表达为下调，还原性戊糖磷酸循环与光呼吸等与叶绿体有关的基因为上调。     

苹果糖转运蛋白基因MdSWEET1在番茄中异源表达提高其耐盐性

克隆得到苹果糖转运蛋白SWEET(sugars will eventually be exported transporters)基因MdSWEET1(MDP0000237435),组织表达分析发现该基因主要在苹果的茎和花中表达,相对定量分析发现其对NaCl、PEG、H_2O_2和ABA等均有响应。在番茄中异位表达MdSWEET1可提高植株耐盐性,并且可溶性糖含量,特别是蔗糖和果糖含量提高。     

番茄20S蛋白酶体基因家族鉴定及生物信息学分析

20S蛋白酶体能够通过自身或泛素—蛋白酶体系统特异性降解细胞质和细胞核中的蛋白质,维持细胞蛋白质稳态。本研究中鉴定出21个番茄（Solanum lycopersicum L.）20S蛋白酶体基因家族成员,并对其进行生物信息分析。结果表明,番茄20S蛋白酶体大多数基因含有相似的启动子和内含子,其中,编码α亚基的基因保守性较好,而编码β亚基的基因保守性较差;亚细胞定位发现,绝大多数基因在细胞质中发挥功能;染色体定位和基因复制分析发现,21个20S蛋白酶体基因不均匀地分布在12条染色体上,存在2对片段复制基因对;进化分析表明,编码α亚基和编码β亚基的基因被划分在不同的类群或亚群;多物种共线性分析发现,番茄与辣椒（Capsicum annuum L.）和马铃薯（Solanum tuberosum L.）之间的同源基因对较多,而与拟南芥[Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.]、水稻（Oryza sativa L.）和玉米（Zea mays L.）同源的基因对较少。SlPRA1-01、SlPRA10-04、SlPRA11-05和SlPRA16-09这4个基因在3个物种中均形...