辣椒花器官发育MADS-box基因的克隆与表达分析

采用RACE技术从辣椒（Capsicum annuum L.）花药中获得了一个控制辣椒花器官发育的MADS-box基因,命名为PPI（GenBank登录号：GU812276）。该基因全长952 bp,编码215个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域,与番茄花器官发育MADS-box基因TPI高度同源,同源性达88%。系统进化树分析表明,PPI基因属于花器官发育B类基因。RT-PCR表达分析表明,该基因在辣椒花瓣中的表达高于在花药、萼片以及子房等花器官中的表达,在营养器官叶片中没有表达。     

甜樱桃成花相关MADS-box基因的克隆及表达分析

【目的】克隆甜樱桃中可能参与成花途径的MADS基因,分析其基本信息,研究其在不同组织中的表达情况。【方法】以甜樱桃‘萨米特’(‘Summit’)为试材,结合桃基因组分析,克隆得到14个可能参与成花的MADS基因,分别命名为PaSOC1、PaAG、PaAP1、PaAP1-2、PaAP3、PaPI、PaSVP、PaAGL24、PaSEP1、PaSEP2、PaSEP3、PaSEP4、PaSEP5、PaFLC,通过DNAMAN、SMART、protein BLAST和MEGA5等软件分析14个甜樱桃的MADS基因结构、氨基酸结构域及其进化关系,RT-PCR检测其在樱桃根、叶芽、叶、花芽、花、韧皮部中的表达模式。【结果】14个甜樱桃MADS成员大小为612~765 bp,均含有典型的MADS结构域和K-box结构域,含有6~8个内含子。分属7个亚组,PaSEP1、PaSEP2、PaSEP3、PaSEP4、PaSEP5属于SEP亚组,PaAP1、PaAP1-2属于AP1亚组,PaAG属于AG亚组,PaSOC1属于SOC1亚组,PaAP3和PaPI属于AP3/PI亚组,PaSVP属于SVP亚组,PaAGL24属于AGL24亚组,PaFLC并未聚到FLC亚组中。RT-PCR分析显示,14个MADS基因在花芽或花中均有不同程度的表达,此外,除PaAP3、PaSEP1、PaSEP4及PaSEP5之外,其他几个基因在韧皮部中也有不同程度的表达。【结论】获得的甜樱桃MADS-box基因结构高度保守,参与调控成花及花发育过程。     

苹果SUPERMAN家族基因的组织特异表达及MdSUP3的功能分析

通过半定量RT-PCR分析SUPERMAN家族基因在‘富士’苹果（Malus × domestica Borkh.‘Fuji’）叶芽、幼叶、花芽、花蕾、花、皮部组织和幼果中的表达模式,通过MdSUP3自主启动子驱动的GUS基因表达和MdSUP3异位表达分析其功能。结果表明,MdSUP3、MdSUP11和MdSUP9a在所检测的组织器官中均有表达,MdSUP9b主要在营养器官中表达,MdSUP5a、MdSUP1b主要在生殖器官中表达。MdSUP3启动子驱动GUS基因在植株根尖、幼叶、幼茎和花等器官中表达。超表达MdSUP3的转基因烟草植株矮化、节间缩短、叶片卷缩、花器官颜色改变和部分花器官形态异常;与对照相比,转基因烟草中ABA合成酶基因NtNCED3-2,花青素合成途径的NtDFR2和NtANS1基因表达显著上升,细胞分裂素氧化酶基因NtCKX和赤霉素氧化酶基因NtGA2ox4表达显著下降。异位过量表达删除C端DLELRL基序的MdSUP3基因不影响转基因烟草的生长发育,证明DLELRL是基因必不可少的功能域。     

洋葱花发育B类MADS-box基因AcDEF的克隆与表达分析

 以紫皮洋葱常规品种‘RUPI’为试材,通过RACE方法克隆了AP3/DEF同源基因AcDEF,并用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR研究AcDEF在洋葱各类器官中的表达模式。GenBank登录号为JX661502的AcDEF基因长1 014 bp,开放阅读框长度为675 bp,编码224个氨基酸。系统发育分析表明,AcDEF基因属于单子叶B功能基因家族的AP3/DEF亚家族。表达模式分析显示,AcDEF在花器官中特异表达,其中在花瓣、雄蕊内高丰度表达,在花葶和膜状总苞中微量表达,在心皮中表达水平极低,在无性营养器官如根、假茎、叶片和鳞茎中无表达。在开花过程中,各花器官中AcDEF转录物的积累呈动态变化;在花瓣和雄蕊发育过程中AcDEF均高丰度表达,但在完全开放花的花瓣和雄蕊中表达量略有降低;在花葶、膜状总苞和心皮中表达量递减,在完全开放花的膜状总苞和心皮中AcDEFAcDEF基因的序列结构和表达模式具有单子叶物种AP3/DEF基因的特征,属于paleoAP3进化系。的表达量很低。     

大花蕙兰授粉后子房cDNA差异表达片段序列分析

 应用mRNA差异显示(DDRT-PCR) 方法比较分析了大花蕙兰(Cymbidium hybridium ) 授粉后2 d与未授粉子房的基因表达差异。结果分离到了7个在授粉后子房中特异表达的cDNA片段, 分别命名为CDD-313, CDD-272, CDD-265, CDD-243, CDD-193, CDD-218,CDD-470。在GenBank中进行同源性比较发现前4个没有同源序列与之匹配; 后3个片段推导的氨基酸序列分别与ABC型transporter, GTPase和40S核糖体蛋白质S3 (RPS3) 有高度同源性。反向Northern杂交进一步证实它们存在, 并在授粉子房中高度表达。其中, 最为有意义的是CDD-470, 其推定的氨基酸与参与细胞生长分化的植物源多功能蛋白RPS3高度同源性, 进而推测其与RPS3有相似的功能, 可能与兰花子房发育有关, 这为解释花发育分子机制提供了新资料。     

牡丹切花ERF转录因子基因的分离与表达分析

利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库,筛选得到3个与植物乙烯响应因子ERF蛋白同源性较高的Unigene序列,利用RACE及RT-PCR技术,设计特异性引物对3个ERF基因最大阅读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明PsERF1、PsERF2和PsERF3分别含有长为1 158、747和609 bp的开放阅读框,编码383、248和202个氨基酸残基,且均含有1个典型的AP2结构域。进化分析表明3个牡丹ERF转录因子分别属于ERF亚家族的B2组、B1组和B3组。利用实时定量PCR分析了3个ERF基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官（花瓣、雄蕊、雌蕊和萼片）以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明,PsERF1在2个品种花瓣中的表达量显著高于其他花器官,其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加,而在‘雪映桃花’切花发育过程中逐渐降低,推测PsERF1可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用,PsERF2和PsERF3则可能同时参与了多种信号途径。     

蕙兰CfAOC基因的克隆及表达分析

以野生蕙兰为试材,利用分子手段解析CfAOC(allene oxide cyclase,丙二烯氧化物环化酶)在蕙兰花香合成途径中的作用,同时为揭示蕙兰花香合成的分子机制提供理论依据。结果表明:分别以蕙兰基因组DNA和cDNA为模板PCR扩增出CfAOC基因的全长序列和CDS序列,比较发现CfAOC基因由3个外显子和2个内含子构成,亚细胞定位预测该蛋白位于叶绿体中,氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白含有保守的丙二烯氧化物环化酶结构域,进化树结果也表明CfAOC与其它植物的AOC同源性较高,都参与茉莉酸及其衍生物的合成代谢。CfAOC基因的时空特异性表达分析发现该基因在蕙兰盛花期时的花中表达量最高,暗示该基因可能与蕙兰花香合成有关。     

麝香百合花发育基因LLGLO1在花蕾中的时空表达

 为了获得百合花发育相关的B功能基因LLGLO1在调控百合花发育过程中的重要信息,以麝香百合（Lilium longiflorum）未开放的花蕾为试材,以LLGLO1基因的特异片段为探针,应用RNA原位杂交技术,对LLGLO1基因在花发育各个阶段的时空表达动态进行了研究。结果表明,LLGLO1基因在外轮花被、内轮花被、雄蕊和心皮等4轮花器官中均有表达,但表达强度随不同的发育阶段而变化。长度2.0和3.0 cm的花蕾中LLGLO1基因的表达量明显高于0.5和1.0 cm的花蕾,说明随着花器官的发育成熟,该基因在各轮花器官中的表达量逐渐增加。     

菠萝锌指蛋白基因AcRCHYI的克隆与表达分析

根据植物C3HCA型兼CHY型锌指蛋白的功能保守区设计简并引物,通过RT-PCR结合RACE方法从菠萝(Ananas comosus L.Merr)幼苗中克隆获得了一个新的菠萝锌指蛋白基因cDNA全长,将其命名为AcRCHY1.该基因cDNA全长1 261 bp,开放阅读框ORF为918 bp,推测其编码一个含有306个氨基酸残基的多肽.AcRCHY1蛋白具有保守的C3HC4(RING finger)和CHY两个锌指结构域,与其它植物锌指蛋白的同源性高达81%-91%.半定量RT-PCR分析表明,AcRCHY1在菠萝中呈组成性表达,在子房、花瓣和小花中的表达量明显高于根和叶;低温、高盐、干旱和ABA等非生物胁迫处理后,AcRCHY1在叶片中的表达明显增强.因此,AcRCHY1蛋白可能与花器官生长发育的调控有关,而且可能作为一个转录调控因子在菠萝响应低温、高盐和渗透胁迫过程中参与了依赖ABA的信号转导途径.     

菠萝锌指蛋白基因AcRCHY1的克隆与表达分析

 根据植物C3HC4型兼CHY型锌指蛋白的功能保守区设计简并引物, 通过RT2PCR结合RACE 方法从菠萝(Ananas comosus L. Merr) 幼苗中克隆获得了一个新的菠萝锌指蛋白基因cDNA全长, 将其命名为AcRCHY1。该基因cDNA全长1 261 bp, 开放阅读框ORF为918 bp, 推测其编码一个含有306个氨基酸残基的多肽。AcRCHY1蛋白具有保守的C3HC4 (RING finger) 和CHY两个锌指结构域, 与其它植物锌指蛋白的同源性高达81%～91%。半定量RT-PCR分析表明, AcRCHY1 在菠萝中呈组成性表达, 在子房、花瓣和小花中的表达量明显高于根和叶; 低温、高盐、干旱和ABA等非生物胁迫处理后, AcRCHY1在叶片中的表达明显增强。因此, AcRCHY1蛋白可能与花器官生长发育的调控有关, 而且可能作为一个转录调控因子在菠萝响应低温、高盐和渗透胁迫过程中参与了依赖ABA的信号转导途径。     

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     

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。     

茶树LEAFY基因的克隆和表达分析

以茶树（Camellia sinensis）大叶且无蕾不开花的突变体‘大叶龙’及其母株为材料,通过同源克隆结合RACE-PCR方法,克隆了LEAFY（LFY）同源基因的全长cDNA序列,两种序列分别命名为CsLFL1和CsLFL2,其cDNA全长分别为1 448和1 466 bp,各自包含1 191和1 197 bp的完整开放阅读框,编码396和398个氨基酸。它们与漆树科、无患子科以及壳斗目（山毛榉目）一些物种的LFY同源序列具有77% ~ 79%的一致性,具有植物LFY成员作为转录因子的脯氨酸富集区、亮氨酸重复、酸性和碱性结构域以及保守的C–端等典型结构特征。系统发育分析表明,它们属于双子叶植物LEAFY分支,并且亲缘关系最近,说明两者的形成是发生在茶树物种进化过程中较晚期的复制事件。两种序列在正常开花母株及‘大叶龙’中没有区别,在母株花芽中强烈表达,在母株和‘大叶龙’叶芽中有微弱表达。这些结果说明CsLFL1和CsLFL2代表了茶树中LFY的同源基因,并且可能参与茶树的成花启动过程。     

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。     

广东辣椒上首次检测到西瓜银斑驳病毒

2014 年在广东辣椒产区发现疑似番茄斑萎病毒属（Tospovirus）病毒侵染引起的辣椒褪绿坏死环斑症状。Dot-ELISA 检测显示,该病毒分离物与番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus,TSWV）单克隆抗体不产生血清学反应,表明该病毒不属于TSWV。利用Tospovirus 属病毒通用引物gL3637/gL4435C进行RT-PCR 检测,可以从所有辣椒病样总RNA 中扩增出预期大小约800 bp 的目的片段。基因克隆与序列分析表明,该片段序列与西瓜银斑驳病毒（Watermelon silver mottle virus,WSMoV）中国广州分离物的同源性最高,为97.5%。系统进化分析也显示,该病毒分离物与WSMoV 各分离物亲缘关系最近,并聚类在一个分支。因此,侵染广东辣椒的病毒分离物为WSMoV。     

芹菜NAC转录因子基因AgNAC1的克隆及其对非生物胁迫的响应

通过RT-PCR方法,从芹菜‘六合黄心芹’和‘文图拉’中分别克隆获得编码NAC转录因子的基因AgNAC1。利用生物信息学方法分析其编码氨基酸序列组成、蛋白质理化性质、亲缘关系、空间结构等,采用荧光定量PCR技术检测基因在不同非生物胁迫下的表达水平。结果表明：‘六合黄心芹’和‘文图拉’AgNAC1开放阅读框长度均为957 bp,编码318个氨基酸,其蛋白质相对分子量分别为36.89和36.77 kD,理论等电点分别为5.94和5.78。AgNAC1蛋白与不同植物中NAC家族成员同源性比对和进化树分析表明,其与胡萝卜DcNAC属于同一个分支,进化距离最近。蛋白功能域预测显示,AgNAC1有多个α螺旋和β转角二级结构单元。荧光定量PCR结果表明,AgNAC1在芹菜叶中表达量最高,具有组织特异性,同时对高温、低温、干旱和盐胁迫均有响应。‘六合黄心芹’中AgNAC1的表达水平在高温处理24 h达到最高。‘文图拉’中AgNAC1的表达水平在高温、低温及盐处理后2 h和8 h高于对照,呈现先下降后上升的趋势,在干旱处理4 h时表达水平最高。     

甘蓝自交不亲和相关转录因子BosiPA1 蛋白基因的克隆与表达分析

 通过自交不亲和甘蓝‘A1’自花授粉1 h 和未授粉柱头蛋白质表达谱的对比,鉴定出1 个受 自花授粉诱导上调表达的蛋白,通过PCR 技术获取了其编码序列,命名为BosiPA1 蛋白,其基因全长为 3 730 bp,具有1 个1 092 bp 的完整编码框（KF314579）。BosiPA1 由6 个外显子、5 个内含子组成,编码 363 个氨基酸。序列分析表明BosiPA1 蛋白具有典型的basic helix-loop-helix（bHLH）功能域,在SCR、SRK、 Exo70A1 基因的ATG 上游启动子序列中存在可以被bHLH 功能区识别并结合的E-box（CANNTG）序列。 在分子进化上甘蓝BosiPA1与AtbHLH128 距离最近,与AtHEC1/2/3 和TgGBOF-1 处在同一个分支。RT-PCR 检测表明甘蓝BosiPA1 基因在花瓣、萼片、花粉、柱头和叶片中均有表达;荧光定量PCR 分析表明BosiPA1 基因在自花授粉10 min、30 min、1 h 的柱头中呈逐渐上升趋势。上述结果说明BosiPA1 与bHLH 的进化 分支较早,可能是一个参与甘蓝多器官发育的自交不亲和相关的转录因子。     

金钗石斛SEP3-like基因的克隆及其在春化过程中的表达分析

 通过同源克隆从低温春化处理的金钗石斛腋芽中分离到1个SEP3-like基因的全长cDNA。该cDNA含有长度为684 bp的开放阅读框,可编码由227个氨基酸组成的蛋白质。同源搜索和系统进化分析表明,该蛋白与拟南芥AtSEP3同源,并同属于MADS-BOX 家族的SEP亚家族中的SEP3分支,故将该基因暂定名为DnSEP3-like。与其它的石斛属的SEP3蛋白类似,DnSEP3-like蛋白缺失C–末端的部分基序。DnSEP3-like基因的表达受春化作用的影响,其转录产物随春化时间延长逐渐积累,在春化20 d时达到峰值,暗示该基因可能参与春化调控开花的生物学过程。     

新疆蟠桃中发现油桃茎痘相关病毒和亚洲李属病毒

采用高通量测序(High-throughput sequencing,HTS)技术检测新疆蟠桃感染病毒的情况。采集具有穿孔、脉间褪绿等症状的蟠桃嫩叶,提取总RNA,用于高通量测序,共获得13.36 Gb的数据,包含44563187对reads,其中比对到油桃茎痘相关病毒(nectarine stem pitting-associated virus,NSPa V,KT273409)和亚洲李属病毒(asian prunus virus,APV2,KT893294)基因组的分别有9943对和40036对,经拼接各得到长4978和9393 nt的contig,基因组覆盖率均接近100%(5′端分别差10个和7个碱基),核酸一致度分别为95.0%和92.9%,将此分离物分别命名为NSPa V-Tao和APV2-Tao4。用RT-PCR方法对23个蟠桃树样品进行了检测,结果NSPa V和APV2检出率分别为43.5%和69.6%。通过比较已知NSPa V病毒的核苷酸序列,发现NSPa V-Tao可能是其他分离物重组的结果。