cDNA文库与RACE方法结合克隆马铃薯DnaJ -like基因全长cDNA

 以青枯病菌小种3号(生化变种2) PO41诱导24 h和48 h的马铃薯抗青枯病基因型ED13叶片为材料, 应用SMART技术构建了一个富集青枯病抗性相关基因的cDNA文库。继而利用RACE技术与该cDNA文库相结合克隆了一个马铃薯分子伴侣基因的全长cDNA。该cDNA长735 bp, 5′端有25 bp的非翻译区, 3′端具有完整的polyA 尾, 包含一个编码177 个氨基酸的完整开放阅读框架( GenBank 登录号:DQ885360) 。该分子伴侣基因与拟南芥DnaJ-like 20的部分核苷酸序列具有84%的一致性, 与其编码的氨基酸序列具有59%的一致性, 暂命名为StDnaJ。目前在马铃薯中尚未发现与之同源的已知基因。半定量RTPCR结果表明, 该基因同时受青枯病菌的诱导和茉莉酸的调节, 可能在青枯病菌和茉莉酸胁迫下具有促使胁迫损害细胞恢复活性的功能。     

基于晚疫病菌效应子识别策略挖掘马铃薯潜在抗病基因资源

为探索利用晚疫病菌效应子识别策略快速挖掘具有潜在抗晚疫病基因的马铃薯资源,挑选了晚疫病菌侵染马铃薯时早期上调表达的68个RXLR类效应子基因,将它们分别克隆到PVX病毒植物表达载体pGR106上,采用农杆菌牙签穿刺方法,在55份不同基因型的马铃薯叶片上进行瞬时表达,根据过敏反应（Hypersensitive response,HR）发生与否来推断马铃薯中是否存在潜在抗病基因。结果表明,10个效应子基因,包括无毒基因AVR2家族成员PITG_23008,细胞死亡激发子PexRD2、无毒基因PexRD39（AVRblb2）,以及其它未知功能效应子基因Pex147-2、PexRD8、PexRD49、PITG_10232、PITG_11484、PITG_07555和PITG_22724,能够在10份马铃薯材料上诱导HR,预示这些马铃薯材料中具有潜在抗病基因。另外,离体叶片晚疫病菌接种鉴定表明,识别6个晚疫病菌效应子的马铃薯材料IVP196-2比识别3个效应子的马铃薯材料HJT349-3抗病性更强。     

月季响应黑斑病的早期差异表达基因分析

为了获得月季抗黑斑病的相关基因,探究月季抗病分子机制,以月季高抗黑斑病品种‘粉和平’叶片为材料,采用单孢子离体接种法对其接种黑斑病菌,以接种24、48和72 h的cDNA等量混合样为检测子,以相应对照的cDNA混合样为驱动子,构建抑制差减杂交文库。挑选200个阳性克隆进行测序、BLASTx比对分析,获得37条非冗余EST序列,其中32条序列在蛋白数据库中具有同源序列。将获得的EST序列导入相应样本的转录组测序数据库,以其在两个样本中的RPKM比值作为基因相对表达量。结果表明,接种病原菌后,上调表达基因涉及信号识别、离子转运、活性氧清除、光呼吸途径及苯丙烷代谢等方面,其中以活性氧清除、光呼吸途径和苯丙烷代谢途径的基因数最多。这一结果说明月季抗病是通过多基因的协同作用实现的,活性氧清除、光呼吸途径和苯丙烷代谢途径在月季抵抗黑斑病菌过程中发挥重要作用。     

番木瓜半胱氨酸蛋白酶基因CpCP的分离及表达分析

采用cDNA-AFLP技术分离了一个与番木瓜果实成熟衰老相关的差异片段,经生物信息学分析证实该片段属于半胱氨酸蛋白酶（Cysteine Protease,CP）基因。将差异片段序列在NCBI中的番木瓜基因组序列中搜索,获得了半胱氨酸蛋白酶基因DNA序列。设计开放型阅读框上、下游引物,以木瓜果肉RNA逆转录的cDNA为模板扩增该基因全长cDNA序列,命名为CpCP（登录号：JN689334）。该基因属于C1肽酶家族中的C1A亚家族,编码471个氨基酸,含有家族特有的催化三联体：Cys166-His302-Asn322。Real-time PCR结果显示CpCP在果实中大量表达,是根、茎、叶、花中表达量的几十倍;CpCP受乙烯处理诱导,受1-MCP处理抑制,表达模式与番木瓜果实成熟衰老进程一致,说明CpCP参与了番木瓜果实成熟衰老进程。     

马铃薯晚疫病菌小种特异无毒基因候选表达序列的cDNA-AFLP鉴定

 利用具有6个无毒基因不同表现型且处于萌发中的静孢子时期的马铃薯晚疫病菌构建4个混合池, 通过cDNA2AFLP分析, 共获得85个与无毒基因相关的差异表达片段, 其中与无毒基因Avr1、Avr2、Avr3-Avr10-Avr11、Avr4 相关的差异表达片段分别为20, 28, 16和21个。将这些差异表达片段对20个晚疫病病菌个体进行无毒基因差异表达验证, 得到1 个无毒基因连锁群Avr3-Avr10-Avr11 的候选片段, 即A11T13Avr3-10-11S157; 无毒基因Avr4的候选片段2个, 即A24T19Avr4S122和A24T24Avr4S142。Blast分析表明: A11T13Avr3210211S157 与马铃薯晚疫病菌萌发孢子囊( germinating sporangium ) EST ( expressed sequence tag) 库中的序列PG001F10.XT7 同源; A24T19Avr4S122 与晚疫病菌萌发中静孢子( germinating cyst) EST库中的PH051G10.XT7部分序列完全一致, 而A24T24Avr4S142与PH051G10. XT7具有98%的同源性。这些结果将促进通过电子克隆并结合RACE (Rapid Amplification of cDNA Ends) 技术获得全长的无毒基因Avr4。     

马铃薯CHI家族基因鉴定及其对外源水杨酸和茉莉酸的响应分析

利用拟南芥几丁质酶(Chitinase,CHI)基因家族蛋白序列在马铃薯基因组内进行Blast P分析,获得马铃薯CHI家族成员,并对其进行基因结构分析、motif预测、进化树构建、顺式作用元件和组织表达分析。共有26个马铃薯CHI基因成员得到鉴定,其所有成员均含有较少的内含子,其中motif 1~motif 6均含有具有催化功能的GH19结构域。一共检测到166个胁迫或激素响应元件。进化树分析显示,CHI分为6个亚家族。马铃薯几丁质酶基因在不同组织中差异表达并且在水杨酸或茉莉酸处理后诱导表达,暗示水杨酸和茉莉酸对几丁质酶家族有不同的调控作用。     

甘蓝型油菜BnaWRKY75-like基因cDNA序列的克隆及表达分析

WRKY超基因家族能广泛地参与植物的多种生理过程及胁迫反应。该研究以甘蓝型油菜为试验材料,根据转录组测序获得的EST序列设计引物,采用RT-PCR及RACE技术克隆甘蓝型油菜WRKY转录因子基因cDNA全长序列,以期为研究该基因的功能提供参考依据。结果表明:BnaWRKY75-like基因编码序列长444 bp,推导的氨基酸序列编码147个氨基酸残基,在67～124区域含有一个典型的WRKY结构域,其中包含有"WRKYGQK"核心序列,与Brassica rapaWRKY75基因的编码序列相似性为99.77%,氨基酸序列一致。半定量RT-PCR分析表明,低温处理油菜后,BnaWRKY75-like基因的表达增强,表达峰值出现在处理3 h时,其可能在油菜低温胁迫响应中发挥作用。     

辣椒N 基因介导抗根结线虫作用早期表达基因的抑制性消减杂交SSH分析

 以含N 基因的辣椒(Capsicum annuum L. ) 为试验材料, 接种南方根结线虫(Meloidogyne incognita) 12、24、36 h的根尖材料作为测验方( tester) , 相应的未接种根尖材料作为驱动方( driver) , 构建一个南方根结线虫诱导N 基因表达早期的正向抑制消减杂交cDNA文库, 并结合文库高密度点阵膜杂交差异筛选, 获得了237条表达序列标签( EST) 。在GenBank上进行BLASTn与BLASTx分析, 得到148条功能已知的EST序列, 获得已知的上调抗性相关EST 68个。分离出了具有NBS2LRR结构的抗线虫蛋白和类LRR抗性蛋白的基因, 防御作用相关的类萌芽素(GLP) 、HSR203J 蛋白、蜜腺蛋白、蛇毒素肽等基因,抗性相关的WRKY、ERFBP等转录因子基因, 以及G蛋白、142323蛋白等多种信号蛋白基因。通过GeneOntology分析, N 基因介导的早期表达抗病基因涉及病原物的识别、抗性信号传导、过敏性坏死、系统获得性抗性以及植物细胞保护机制等多个方面, 并有许多功能未知的基因有待于进一步的研究。     

氟唑活化酯诱导大白菜抗根肿病效果与机理初步研究

为明确新型植物诱导抗病剂氟唑活化酯对大白菜根肿病的诱导抗病效果及抗病机理,研究了氟唑活化酯的诱导浓度、在白菜根部的运输过程以及氟唑活化酯诱导白菜后相关防御基因的表达情况。结果显示以氟唑活化酯25 mg ? L-1对大白菜进行叶面喷雾诱导时根肿病的病情指数最低。通过台盼蓝（Trypan blue）染色观察到氟唑活化酯诱导大白菜叶片后,根部对根肿菌也产生了一定的抗性。利用Real-time PCR技术检测大白菜防御相关基因的表达,发现氟唑活化酯诱导大白菜2 h后JA途径中的COI1和LOX2基因以及SA途径中的PR-1基因都有显著的过量表达,其中JA信号途径相关基因表达变化更明显。结果说明氟唑活化酯可以诱导大白菜产生系统获得抗性,两种信号传导途径都参与了抗病过程,但以JA途径为主,SA途径为辅。     

辣椒Me3基因介导抗根结线虫相关基因的SSH分析

以辣椒（Capsicum annuum L.）双单倍体HDA149为试验材料,接种南方根结线虫（Meloidogyne incognita）12、24、36 h的根尖材料作为测验方(Tester),相应的未接种根尖材料作为驱动方(Driver),构建一个南方根结线虫诱导Me3 基因表达早期的抑制消减杂交cDNA文库,通过高密度点阵膜杂交差异筛选,获得了309条表达序列标签(EST)。通过测序,除去重复序列共得到259条EST序列,在GenBank上进行BLAST分析,30个EST片段未发现同源性基因,229个为具有同源性的已知基因,其中71个为功能未知的基因。在显微观察和抗性相关EST表达谱分析的基础上,推测在Me3基因介导的不亲和互作中,编码NBS-LRR结构的抗病基因参与了寄主对根结线虫的识别,激发了过敏性坏死反应的信号基因, 同时多种抗性相关的转录因子基因表达, 使以代谢为基础的防御反应和保护机制发挥抗线虫作用。     

茄子单性结实差异表达序列鉴定及分析

利用实时荧光定量PCR技术,研究茄子单性结实SSH-c DNA文库中的96条EST序列在单性结实自交系和非单性结实自交系果实发育过程中的表达模式。分析表明,在低温条件下,相对表达量有显著差异的EST序列有31条,总体上调表达的EST序列有17条,总体下调表达的EST序列有14条。通过NCBI对EST序列进行Blastx比对,得到与其同源性高的序列信息。其中5条EST与抵御低温相关,6条EST与植物激素代谢相关,多条EST与植物代谢过程中的蛋白质和碳水化合物合成相关,1条EST无比对结果,可能为新基因。差异表达序列可作为研究茄子单性结实和耐低温的候选基因。     

黄瓜3–磷酸甘油醛脱氢酶基因CsGAPDH的克隆及其涝胁迫响应分析

 以黄瓜耐涝品系‘早二N’根组织总RNA为模板,运用RT-PCR结合RACE技术,获得了黄瓜3–磷酸甘油醛脱氢酶基因（CsGAPDH）的cDNA全长序列,基因编码区共1 011 bp,编码336个氨基酸（GenBank登录号HQ156465）。系统进化分析表明：CsGAPDH基因与胡萝卜、葡萄、大豆等双子叶植物同源基因的核苷酸序列相似性均在88%以上,与单子叶植物水稻和玉米同源基因的相似性达86.8%和86%。qRT-PCR表达分析结果表明：CsGAPDH基因快速响应涝胁迫,在涝胁迫2 h,该基因在根中表达量达到对照水平的12倍,在涝胁迫12 h达到表达高峰,随后表达量呈现逐渐下降趋势;CsGAPDH基因在‘早二N’的根、茎、叶中均有表达,根和叶中原始表达量高于茎,在涝胁迫4 h后均诱导表达,根中诱导表达量上调幅度最大,为初始表达量的4倍。CsGAPDH属于黄瓜涝胁迫响应基因,在缓解涝胁迫伤害过程中可能具有重要的调控作用。     

中国野生葡萄病原菌诱导响应VqSAP基因的克隆及表达分析

【目的】为了验证SAP基因在葡萄抗病防御机制中的作用,【方法】在前期通过抑制消减杂交技术(SSH)获得中国野生葡萄毛葡萄株系‘商-24’衰老相关蛋白(SAP)基因EST序列的基础上,采用RT-PCR从毛葡萄‘商-24’中分离到SAP基因cDNA序列,并通过实时定量PCR和半定量PCR分析了SAP基因的表达特异性。【结果】序列分析表明该基因具有完整的的开放阅读框,序列长度为819 bp,编码272个氨基酸残基,相对分子质量为30.56 ku,等电点为8.78,将其命名为VqSAP。多重比较结果显示VqSAP基因与油棕、玉米、萱草、拟南芥、水稻等植物SAP基因的同源性为65%~74%。实时定量结果表明,在白粉菌诱导初期,抗病的毛葡萄株系‘商-24’和感病的华东葡萄株系‘湖南-1’VqSAP基因表达量均升高,这可能是因为它参与了病原菌诱导的细胞程序性死亡过程。水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(Eth)处理表明衰老相关蛋白基因表达受激素分子调节,但在抗病和感病株系中基因的表达量有所差异。在嫩叶、嫩茎、花、果皮、卷须等不同葡萄组织中的表达表明VqSAP基因的表达具有空间差异性。【结论】这些结果暗示着VqSAP的表达响应病原菌侵染并受生物胁迫相关激素的调控,很有可能在葡萄防御病原菌侵染的机制中发挥重要作用。     

茶树CsSPMS基因全长cDNA克隆和时空表达分析

为探究精胺合成酶（spermine synthase,SPMS）与茶树（Camellia sinensis）耐寒性的关系,以茶树品种‘迎霜’为试验材料,利用简并引物PCR扩增技术结合5′/3′RACE方法,获得与低温胁迫相关的CsSPMS片段cDNA全长序列（GenBank登录号为KJ580429）。该序列全长1 374 bp,包含1 113 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码371个氨基酸,预测分子量41.28 kD;构建亚细胞定位载体pJIT166-GFP/SPMS,亚细胞定位结果显示CsSPMS定位在细胞核上。荧光定量PCR分析表明CsSPMS在根、茎、叶、芽、花和果中都有表达,在根、茎中表达量较高;低温胁迫处理下不同组织CsSPMS的表达量,在叶片中2 h达到峰值,而在根中12 h达到高峰;在低温条件下4个茶树品种的耐寒性与CsSPMS表达量密切相关。     

基于EST 数据库的葡萄成花途径的预测及分析

 以拟南芥成花途径相关基因序列为探针,对葡萄EST 数据库进行同源检索筛选,获得相应 的同源EST 序列,并以葡萄不同发育时期的不同器官cDNA 为模板,通过半定量RT-PCR 反应研究了葡 萄成花途径相关基因的存在与表达情况,对葡萄成花途径的进行了分析与判断。研究发现,葡萄成花途 径中的基因在不同器官中的不同时期的时空表达存在强弱的差异。     

Investigations of barley stripe mosaic virus as a gene silencing vector in barley roots and in <Emphasis Type="Italic">Brachypodium distachyon</Emphasis> and oat

Background  

Gene silencing vectors based on Barley stripe mosaic virus (BSMV) are used extensively in cereals to study gene function, but nearly all studies have been limited to genes expressed in leaves of barley and wheat. However since many important aspects of plant biology are based on root-expressed genes we wanted to explore the potential of BSMV for silencing genes in root tissues. Furthermore, the newly completed genome sequence of the emerging cereal model species Brachypodium distachyon as well as the increasing amount of EST sequence information available for oat (Avena species) have created a need for tools to study gene function in these species.     

西瓜杂种及其亲本同工酶分析

以西瓜的10个杂种及其16个亲本为试材分析了干种子、发芽期、子叶期的根及子叶的过氧化物酶(POD)同工酶和酯酶(EST)同工酶。结果表明西瓜POD同工酶和EST同工酶酶谱在不同时期,不同部位不尽相同。发芽期及子叶期POD同工酶和子叶期EST同工酶存在着杂种与亲本差异,杂种酶谱表现为父本相同、母本相同、双亲相同、出现“杂种酶”带及缺少双亲某些酶带五种类型。其中POD同工酶与其父本相同和EST同工酶与其母本或父本相同的杂种多表现较强的杂种优势。     

黄瓜抗白粉病品系cDNA文库构建及EST分析

 采用SMART技术构建了高抗白粉病的黄瓜品系JIN5-508的叶片cDNA文库,并对其进行了质量鉴定。结果表明,该文库的重组率为95.3%,库容量为1.02 × 106 pfu · mL-1,平均插入片段为0.5 kb左右,是一个高质量的cDNA文库。利用该文库随机挑选的8 352个克隆从5′ 端进行单向测序,共获得8 035个有效的ESTs（expressed sequence tags）,序列的平均长度为838 bp。进一步的生物信息学分析表明：EST序列拼接出3 467个unigenes,其中包括953个contigs和2 514条singletons,文库冗余度较低,为56.9%;从文库中筛选出了大量的低丰度表达基因,约占unigene总数的72.5%,说明文库的复杂性较高;1 991个unigenes获得分子功能注释,其中与蛋白结合活性和催化活性相关的基因分别达到了41.34%和38.72%;在获得功能注释的unigene中,有部分抗病抗逆相关基因高丰度表达,其中3个unigenes与拟南芥白粉病抗性基因Mlo2、Mlo8和Mlo14高度同源,表明该文库可为进一步研究黄瓜抗白粉病相关的特异基因的克隆及功能验证奠定基础。     

全基因组基因表达分析技术及其在果树上的应用

基因表达分析对于揭示基因功能、了解基因间相互关系、阐明植物生长发育过程中的生理生化调控机制起着至关重要的作用。综述了mRNA差异显示、cDNA-AFLP、基因芯片、EST数据分析、基因表达系列分析(SAGE)等全基因组基因表达分析技术的原理特点及在果树上的应用情况,并介绍了利用全基因组基因表达分析技术开展果树研究的思路。