PG酶与果实的成熟软化

多聚半乳糖醛酸酶（PGs）是一种在细胞壁结构的改变中起重要作用的酶，它可以催化果胶分子中α～（1、4）－聚半乳糖醛酸的裂解，从而参与果胶的降解，它与果实的软化密切相关。PGs具有2或3种同工酶，它们分别出现于果实发育的不同阶段。PGs是由多基因家族编码的，各基因家族成员分别调节不同时空的表达，通过反义RNA技术和插入失活的方法可对PG基因进行调控。乙烯在翻译水平控制PG基因的表达而对PGmRNA的转录没有影响。气调贮藏、热处理、钙处理等贮藏措施能抑制果实PG酶的活性，延缓果实的后熟软化进程。综述了多聚半乳糖醛酸酶（PG酶）在果实成熟中的作用、PG酶同工酶、PG酶基因及其表达调控、乙烯及贮藏措施对PG酶活性和果实软化的调控。     

白菜花茎发育相关基因BcPG17的表达特征分析

在从白菜‘矮脚黄’自交系Bcajh97-01中克隆获得多聚半乳糖醛酸酶基因BcPG17及其启动子序列的基础上,采用qRT-PCR、原位杂交和启动子融合表达载体瞬时转化技术,分析了该基因的表达特征。BcPG17的DNA全长为2105 bp,包含9个外显子和8个内含子。ORF序列长度为1344 bp,编码447个氨基酸残基。预测的编码蛋白的相对分子量为48.61kD,理论等电点为8.39,含有1个跨膜结构域,N末端具有信号肽序列,具有被分泌到细胞膜外起作用的特征;其氨基酸序列具有PG蛋白的4个典型结构域,与十字花科芸薹属的其他物种亲缘关系较近。通过qRT-PCR分析发现,BcPG17在开花期花茎中的表达水平最高,且在花粉发育的四分体时期和单核小孢子时期有表达。原位杂交试验结果也显示,BcPG17在开花期花茎的所有组织中均存在强烈的表达信号。通过对克隆获得的1442 bp的BcPG17启动子序列分析,发现该序列含有与分生组织表达有关的顺式作用元件1个、与植物激素响应相关的作用基序和元件多个,以及花药特异基序4个和绒毡层降解延迟蛋白(TDR)结合位点2个;能够启动GUS信号在开花期花茎的第2节间和节处强烈表达,在花发育中期的花药中也存在明显的GUS信号。上述结果表明,BcPG17可能通过与植物激素代谢相关蛋白相互作用调控花茎的伸长,受到绒毡层降解相关蛋白的调控参与花粉的发育。     

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。     

大白菜核雄性不育相关基因BrLTP1的克隆及特征分析

 利用cDNA-AFLP技术分析大白菜核雄性不育两用系‘AB02’可育株（msms）和不育株（Msms）花蕾的基因表达谱,在可育株混合花蕾cDNA中扩增出1条特异条带TDF-25,通过RACE和RT-PCR技术克隆了该基因的全长cDNA序列。序列分析表明,该基因编码脂质转移蛋白,命名为BrLTP1。BrLTP1全长cDNA序列为750 bp,推测编码1个包含183个氨基酸残基的前体蛋白。BrLTP1蛋白含有典型的脂质转移蛋白N端信号肽,保守的AAI结构域和半胱氨酸位点。预测BrLTP1蛋白含有多种修饰性位点,包括1个PKC磷酸化位点,2个N–糖基化位点和10个N–端豆蔻酰基化位点。基因表达模式表明,BrLTP1在两用系不育株花蕾中受到强烈抑制,在可育株的大花蕾、成熟花药以及花瓣中高水平表达。     

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。     

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。     

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。     

植物多聚半乳糖醛酸酶研究进展

多聚半乳糖醛酸（内切）酶（Polygalacturonase,EC,3．2．1．15,简称PG或endo—PG）是多聚-α-1,4-半乳糖醛酸聚糖水化酶（poly—galacturonideglycanohydrase）的通用名,是可分解果胶或果胶酸酶类中的-种,亦称果胶酶（pecticenzyme）或果胶解聚酶（pectin depolymerase）。     

桃花粉可育基因连锁的RAPD 标记与SCAR标记的转化

 桃品种以重阳红(花粉不育) ×大久保(花粉可育) 的52株F₁代群体为试材, 应用RAPD技术, 结合集群分组分析法(Bulked Segregate Analysis, BSA) 构建花粉可育/不育基因池, 利用180个随机引物, 筛选在花粉可育基因池中稳定扩增的一个RAPD标记OPW03-900。经过重复性验证和群体单株验证, 该标记仅在花粉可育个体(重组型除去) 中出现, 与桃花粉可育/不育位点的连锁距离为5.80cM。将该特异性片段回收、克隆、测序, 并设计一对特异SCAR引物, 再对F1代个体进行PCR扩增, 发现该特异带的位点及重组型个体的数目与RAPD扩增结果一致, 片段大小为906 bp, 命名为SCW03-906,表明RAPD标记已成功转化为与桃花粉可育基因连锁的SCAR标记。该序列已被GenBank收录, 登录号为DQ659676。     

苹果轮纹病菌侵染机制的研究(英文)

苹果轮纹病菌(Botryosphaeriaberengrianaf.sppiricola)能在培养基及活体内产生一系列果胶酶:多聚半乳糖醛酸酶(PG)、聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)和果胶甲基反式消除酶(PMTE)。其中PG和PMG是降解果实胞壁的主要酶类,在整个致病过程中起重要作用。从结果可看出PG活性随着侵染的进展而升高,PMG的作用在侵染前期更大一些,2种果胶酶可能是引起被接种苹果果皮上还原糖变化的重要因素。接种与未接种果实果皮的pH值差异随侵染进程而降低,接种40d后,接种处pH值开始低于健康组织的pH值,这一变化可能造成细胞壁软化而有利于PG和PMG活动。接种后10～20d,PG活性及组织中还原糖的增长速度比其他阶段要快。对侵染点的病原组织学研究进一步表明,病菌产生的各种果胶酶不论是在侵染初期还是后期都是重要的致病物质。     

RNAi沉默BcMF3基因对菜薹花粉发育的影响

根据从白菜(Brassica campestris ssp. chinensis var. communis) 核雄性不育两用系中分离到编码果胶甲酯酶( PME) 的雄性不育相关基因BcMF3 cDNA序列设计引物, 从白菜花蕾cDNA中扩增出一短一长两个片段, 分别反向和正向连接至双元载体pB I12 l中, 得到了RNAi (RNA interference) 植物表达载体pB I2B3R, 并导入农杆菌LBA4404菌株中; 通过组织培养途径转化菜薹(B. campestris ssp. chinensis var.parachinensis) , 分子检测证明B cM F3片段单拷贝整合到转基因菜薹的基因组中; 50%转基因菜薹植株的花粉畸形, 花粉离体萌发率为32。3% , 出现畸形花粉植株的花药PME活性降低了13。5%。这一结果从转基因植株后代的表型和酶活性上证明, 采用RNAi技术沉默BcMF3基因, 可能通过影响PME活性而引起转基因菜薹植株部分花粉的败育, 从而证明BcMF3基因在普通白菜和菜薹等植物的花粉发育中起着重要作用。     

龙眼14-3-3基因的克隆与原核表达

 以龙眼(Dimocarpus longan Lour. ) 为试材, 应用同源克隆和RACE方法从花芽中获得了调控 蛋白14-3-3的全长cDNA序列, GenBank登录号为FJ479618 (GI: 218202931) 。该cDNA全长1 121 bp, 包括一个783 bp的开放阅读框, 编码261个氨基酸, 序列比较分析显示14-3-3 cDNA具有较高的保守性。半定量RT-PCR分析结果表明, 14-3-3 mRNA在龙眼叶芽、叶片、花芽和成熟的花中都有表达, 但在花芽中表达量最大。构建了pET14-3-3原核表达系统, 将14-3-3全长cDNA在大肠杆菌中表达, 获得一个分子量约为34 kD的可溶性融合蛋白, 经Western blotting验证, 该蛋白为14-3-3蛋白。     

大叶补血草Na+/H+ 逆向转运蛋白基因( SOS1)的克隆与序列分析

 用RT-PCR及RACE方法从盐生植物大叶补血草Limonium gmelinii (Willd. ) Kuntze中分离出Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白基因的cDNA (LgSOS1, GenBank登录号EU780458) , LgSOS1的cDNA全长为3 910bp, 5′非翻译区为79 bp, 3′非翻译区为376 bp, 开放阅读框为3 455 bp, 编码1 151个氨基酸, 推测分子量为126 kD。氨基酸同源性分析表明, LgSOS1与冰叶午时花、沙拐枣、番茄、盐芥和拟南芥质膜型Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白的一致性分别为69.02%, 64.42% , 61.96% , 60.12%和59.62%。预测分析表明, LgSOS1有12个跨膜结构区域。系统发育分析表明该蛋白与质膜型的Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白的亲缘关系较近, 与液泡型的Na⁺/H⁺ 逆向转运蛋白亲缘关系较远。     

唐菖蒲茉莉酸生物合成关键酶基因LOX1的克隆及表达分析

 以唐菖蒲（Gladiolus hybridus）品种‘Rose Supreme’的球茎为试材,通过RT-PCR和RACE技术克隆到了一个全长为2 797 bp的茉莉酸（Jasmonic acid,JA）生物合成关键酶LOX基因的cDNA序列,命名为GhLOX1,属于9-LOX。该序列含有一个2 541 bp的开放阅读框（ORF）,编码846个氨基酸,推导的蛋白质分子量为94.90 kD。RT-PCR表达分析表明,该基因在唐菖蒲叶、花、根、匍匐茎、新球茎和籽球上都表达,而在叶和匍匐茎中表达量最高,在花和籽球中表达量较低;离体条件下,经过0、0.1、0.5、1.0、2.0 mmol · L^-1的不同浓度梯度的水杨酸（SA）处理后,其表达水平随着浓度的升高而降低,当SA浓度达到2.0 mmol · L-1时没有表达。     

结球甘蓝花粉蛋白延伸因子基因的克隆及其序列分析

 以结球甘蓝（Brassica oleracea L. var. capitata L.）E1花粉为试材,对萌发前后的花粉总蛋白进行双向电泳及差异蛋白质谱分析,发现延伸因子BoEF-Tu蛋白在花粉萌发后较萌发前表达上调。利用同源克隆得到甘蓝BoEF-Tu基因的全长cDNA序列,其长度为1 728 bp,具有一个完整开放阅读框（ORF）,位于112 ~ 1 473 bp处,编码453个氨基酸残基,预测分子量为49.17 kD,等电点为6.52。生物信息学分析表明：BoEF-Tu蛋白含有9个α–螺旋结构,18个β–折叠结构,不含信号肽和跨膜区,在106 ~ 121位氨基酸残基处有1个GTP结合区域（DKAPEEKKRGITIATA）。氨基酸同源性分析表明,BoEF-Tu与拟南芥EF-TuM同源性较高,达到93%;系统进化分析表明,BoEF-Tu与拟南芥EF-Tu的亲缘关系最近。     

羽衣甘蓝花粉SCR13-b基因的分离及其功能分析

 以羽衣甘蓝(Brassica oleracea var. acephala) S_13-bS_13-b自交不亲和系为试验材料, 分离了控制花粉自交不亲和基因———S_13-b单倍型富含半胱氨酸基因(SCR_13-b) , GenBank收录号为EF577028。SCR_13-b cDNA序列含有237 bp的开放读码框(ORF) , 编码一个含78个氨基酸的蛋白。SCR_13-b gDNA含有一个758 bp的内含子, 内含子5′供体位点和3′受体位点边界序列符合GU2AG规则; DNA blot分析表明SCR_13-b在基因组中只有单一拷贝; 授粉生物活性分析试验显示原核表达SCR132b融合蛋白能够启动SI反应, 抑制杂交亲和花粉的萌发和生长。     

利用cDNA．AFLP技术鉴定甘蓝显性核不育基因相关表达序列

 利用cDNA—AFLP技术， 比较分析了一个甘蓝与两个青花菜自交系回交转育的显性核基因雄性不育材料与对应可育亲本植株花蕾发育过程中基因表达的差异。将花蕾混合提取RNA合成eDNA建立6个eDNA池，分析128个弓l物组合获得了26000个片段，共鉴定24个片段与雄性不育相关，其中13条表现为质的差异，11条表现为量的差异；将其中引物组合A16T15产生的300 bp左右的差异片段进行克隆测序，BLAST结果表明，该序列与花粉特异性相关的硫氧还蛋白氨基酸序列同源性达89％ 。     

枸杞Lb_PPR1的克隆及其在不同育性品种中的表达分析

三角状五肽重复（Pentatricopeptide repeats，PPR）蛋白定位于多种细胞器中，参与细胞核和细胞器中特异单链RNA的转录后修饰和编辑，在植物生长发育的多个阶段均发挥着重要的作用。分别从枸杞（Lycium barbarum）雄性可育系‘宁杞1号’和不育系‘宁杞5号’中克隆了Lb_PPR1基因，并对其编码蛋白质进行理化性质、亚细胞定位、保守结构域、蛋白结构以及系统进化等方面进行预测分析。结果显示，‘宁杞1号’和‘宁杞5号’中Lb_PPR1基因的开放阅读框均为1 977 bp，编码658个氨基酸，但其中存在20个碱基和14个氨基酸的差异。Lb_PPR1蛋白包含14个串联重复的PPR保守基序，属于PLS家族，该蛋白定位在细胞膜和细胞质。二级、三级结构预测显示该蛋白以α螺旋为主。同源进化分析得出Lb_PPR1蛋白与同属茄科的辣椒和烟草PPR蛋白亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR检测Lb_PPR1在枸杞不同组织器官及不同发育阶段花药中的表达特性。结果显示，Lb_PPR1在枸杞不同组织中均有表达，但在可育系花蕾中表达量最高，不育系‘宁杞5号’各组织中表达量均显著低于可育系‘宁杞1号’。以上结果表明，Lb_PPR1基因可能与枸杞花药发育有关。     

菜薹花芽分化及BrcuFLC基因的克隆与表达

通过制作石蜡切片研究了菜薹(Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino var. utilis Tsen et Lee)早熟品种‘油青49’和晚熟品种‘油青甜菜心80天’的花芽分化过程,结果表明,当展开2~3片真叶时花芽分化开始启动。用已报道的拟南芥Flowering locus C (FLC) 基因和FRIGIDA (FRI) 基因的保守区域设计引物,通过RT-PCR的方法从两个菜薹品种中均克隆得到了两个决定开花的关键基因,并命名为BrcuFLC (GenBank登录号为EF138603)和BrcuFRI (GenBank登录号为EU700362)。半定量式RT-PCR表达分析表明, BrcuFLC基因在早、晚熟菜薹品种的不同发育时期表达存在差异,表达量随真叶数增加而逐步减少,但在晚熟品种中BrcuFLC表达量降低幅度小;BrcuFRI则在早、晚熟品种的所有阶段表达都较低。BrcuFLC在菜薹不同部位表达的情况不同,在茎、叶中的表达强,花次之,根中表达较弱;而BrcuFRI在早、晚熟品种根中的表达量明显高于其它3个部位。