菠萝生长素极性运输载体基因AcPINs和AcAUXs的分离与表达分析

乙烯已经被广泛应用于菠萝人工催花,但其分子机制不是很清楚。以菠萝(Ananas comosus L.‘Perola’)茎尖为材料,采用RT-PCR结合RACE方法得到3个生长素极性运输输出载体基因(Ac PIN1、Ac PIN2和Ac PIN3)和2个生长素极性运输输入载体基因(Ac AUX1和Ac AUX2)的c DNA及基因组DNA全长。Ac PIN1、Ac PIN2、Ac PIN3、Ac AUX1和Ac AUX2的c DNA全长分别为2 690、2 388、2 057、2 156和1 580 bp,其开放读码框长度分别为1 854、1 917、1 530、1 479和1 392 bp,分别编码617、638、509、492和463个氨基酸;其基因组DNA全长分别为3 602、3 208、4 204、5 457和2 436 bp,从起始密码子到终止密码子的长度分别为3 244、2 780、3 947、5 264和2 321 bp。氨基酸序列多重比对及系统发育树结果显示Ac PINs和Ac AUXs分别属于植物PINs和AUX/LAXs家族。荧光定量PCR结果表明,菠萝茎尖经200和1 200 mg·L-1乙烯利诱导处理后,Ac PINs的表达上调较多,其中Ac PIN2在处理后的早期(1~2 d)和后期(28~37 d)显著上调,另外两个PIN家族基因Ac PIN1和Ac PIN3在处理后的大部分时间都明显提高。Ac AUX1的上调表达量相对较少,且相对表达量显著提高也主要集中在处理初期(1 d)和后期(28~37 d),而Ac AUX2的上调表达则只在处理后的前期(1、2、9 d)。研究结果表明,乙烯利诱导菠萝成花过程中,存在着生长素极性运输,且生长素极性输出在此过程中的作用可能更重要。     

葡萄EIN3/EIL转录因子家族成员鉴定及表达特征分析

【目的】探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式。【方法】通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表达情况。【结果】EIN3/EIL家族主要分布在6号染色体上,定位在细胞核中,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。对顺式作用元件分析发现,EIL基因的启动子序列中包含许多激素应答、胁迫响应、植物防御及与植物生长相关的元件。组织芯片数据显示,不同组织中EILs基因的表达量由低到高依次为根、叶、茎且VvEIL2基因在所有组织中高表达。qRT-PCR分析表明,逆境胁迫下,VvEILs基因在NaCl诱导下的表达量较高且根系中VvEIL1基因的表达量最高,是对照的18倍;激素处理下,EILs基因均被不同程度地诱导表达,且在250 mg·L~(-1)乙烯利处理下,VvEIL6基因的表达量极显著高于对照,是对照的93倍;随着处理浓度的增加,乙烯利诱导下VvEIL2和VvEIL5基因下调表达,乙烯抑制剂处理下上调表达。【结论】葡萄EIN3/EIL基因家族在非生物逆境胁迫应答过程中具有重要作用,VvEIL2和VvEIL5在乙烯信号通路中可能是负调控因子。     

乙烯利对5个菠萝品种成花及品质的影响

【目的】筛选出不同菠萝品种适宜的乙烯利催花质量浓度,为菠萝成熟期调节及新品种推广提供参考依据。【方法】利用25～1000 mg·L^-1乙烯利对Josapine、台农4号、MD-2、台农21号和台农22号5个菠萝品种进行灌心处理,探究不同乙烯利质量浓度对各菠萝品种成花率、抽蕾期、果实内外品质及畸形率的影响。【结果】除台农22号外,各菠萝品种随着乙烯利质量浓度的增加成花率显著提升。其中,Josapine和台农4号诱导成花的最佳质量浓度为400 mg·L^-1,MD-2和台农21号诱导成花的最佳质量浓度为800 mg·L^-1。当处理质量浓度大于400 mg·L^-1时,Josapine、台农4号和台农21号抽蕾期进一步缩短,MD-2抽蕾期则逐渐延长。当乙烯利质量浓度大于200 mg·L^-1时,Josapine、MD-2和台农22号纵横径、单果质量等形态指标呈下降趋势。随着乙烯利质量浓度的升高,各品种可滴定酸含量呈下降趋势;相反地,可溶性固形物含量随质量浓度的升高呈上升的趋势。此外,5个菠...     

杧果MiCO基因的克隆与表达模式分析

【目的】克隆杧果(Mangifera indica L.)MiCO基因并探讨其表达模式,为深入研究该基因的功能奠定基础。【方法】根据从杧果转录组测序数据中获得一个MiCO基因全长序列信息,设计基因全长引物,克隆具有不同开花习性的‘四季杧’和‘紫花杧’2个品种的MiCO基因全长序列,对其序列进行生物信息学分析,并利用荧光定量PCR技术对MiCO基因在杧果不同组织以及年周期的表达情况进行分析。【结果】序列分析显示,2个杧果品种的MiCO基因c DNA全长均为1 150 bp,都包含1个966 bp的开放阅读框,编码322个氨基酸,等电点为5.8,‘四季杧’品种的MiCO蛋白分子质量为35.30 ku,‘紫花杧’品种的MiCO蛋白分子质量为35.22 ku;MiCO基因编码的蛋白具有典型的CO同源蛋白结构,包括B-box1、B-box2和CCT结构域;系统进化树表明,杧果MiCO蛋白属于第一类CO蛋白,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)At COL4相似性最高而聚类到一起。基因表达分析表明,MiCO基因在杧果不同组织中均表达,但不同组织的表达水平存在差异。年周期表达分析表明,MiCO基因在杧果成花转变期高度表达,而且在来年的5—6月还存在一个小的表达高峰期,但2个品种不同组织中MiCO基因表达存在差异。【结论】克隆获得杧果MiCO基因全长序列,发现2个具有不同开花习性的杧果品种的MiCO基因核苷酸和氨基酸序列高度同源,只存在少许差异。MiCO基因在杧果成花转变期高度表达,说明MiCO基因与杧果成花关系密切。     

裂果性不同的番荔枝品种果皮中细胞壁代谢相关基因的表达分析

【目的】探讨细胞壁代谢相关基因在裂果品种(AP番荔枝)和不裂果品种(PO番荔枝)采后贮藏期间的表达差异。【方法】对番荔枝2个品种采后后熟不同阶段以及对AP番荔枝进行喷施乙烯利处理后对果皮进行取样,测定果实硬度和可溶性固形物含量,利用实时荧光定量PCR技术检测8个细胞壁代谢相关基因在2个品种室温贮藏期间和乙烯利处理后,基因在不同阶段的表达变化,并应用CLUSTER软件对基因的差异表达进行双向层次聚类分析。【结果】AP番荔枝和PO番荔枝采后后熟期间的可溶性固形物含量和硬度值变化基本一致,2者之间无明显差异,而乙烯利处理能加速AP番荔枝的成熟与开裂。定量PCR分析表明,贮藏期间8个基因在PO番荔枝中的表达量均低于AP番荔枝,其中PPO在PO番荔枝中无表达,EXP2、EXP3和PE在PO番荔枝贮藏期前3 d表达量很低。EXP1在2个番荔枝品种贮藏期间一直处于高水平表达,但不受外源乙烯诱导,而EXP2、EXP3、XET1、XET3、PE和PPO均不同程度受到乙烯诱导。大多数基因在第1天,果实开裂前表达量已增加,随着裂果的加重表达量下降。聚类分析表明在PO番荔枝后熟过程中发生剧烈变化的有EXP1、EXP2、EXP3和PE基因,在AP-正常和AP-乙烯裂果前后表达量变化比较剧烈的基因基本一致,包括EXP1、EXP2、EXP3、PPO和PE。【结论】EXP1更多和果实成熟软化有关。EXP2、EXP3、PE和PPO与裂果关系较为密切,而XET1、XET2和XET3可能与果实成熟软化有一定关系,但不是果实开裂的关键基因。     

砂梨(Pyrus pyrifolia)过敏原蛋白基因(Ppmal)的克隆与表达分析

【目的】分离和克隆梨过敏原蛋白基因Ppmal(Gen Bank登录号为KP008110),探讨其在梨果实发育过程中的功能。【方法】以砂梨品种‘翠冠’[Pyrus pyrifolia(Burm.f.)Nakai]为试材,在盛花期后30 d对植株果柄进行涂抹赤霉素处理,利用同源克隆和RACE方法克隆目的基因全长序列,并通过实时荧光定量技术和半定量技术分析该基因在梨不同组织以及梨果实发育过程中的表达变化。【结果】Ppmal的全长是906 bp,含有480 bp的开放阅读框(ORF),编码159个氨基酸,预测的蛋白质相对分子质量为17.56 k D,等电点为5.62。生物信息学分析显示该基因没有信号肽序列,没有跨膜结构域,具亲水性。与其他物种的过敏原蛋白基因核苷酸序列同源性超过75%,与苹果和西洋梨编码的氨基酸序列同源性分别高达97.48%和96.23%,进化树分析表明该基因与苹果的进化关系最近。同时,定量结果显示经过赤霉素处理后的果实中该基因的表达量随着果实的生长发育呈现先降低后升高的趋势,并且具有组织差异表达的特点,其表达量在叶片中最大,其次是嫩叶,再次是花,枝条最低。【结论】获得梨Ppmal基因全长,对该基因在砂梨品种‘翠冠’发育过程中的表达分析显示,Ppmal受到赤霉素的调控,并在砂梨果实膨大期发生上调表达。     

两种催花剂处理对“台农4号”菠萝催花效果的影响

针对生产上“台农4号”菠萝诱导催花通常采用电石处理2～3次,操作复杂,且不利于绿色安全生产,采用植物生长调节剂乙烯利进行“台农4号”菠萝诱导催花处理,测定比较不同浓度乙烯利和电石处理的结果性状和果实内外品质。结果表明,“台农4号”菠萝对乙烯利催花较敏感,较低浓度(30 mg/kg)乙烯利处理的抽蕾率可以达到99%以上,而高浓度(960 mg/kg和480 mg/kg)乙烯利和电石处理的平均单果质量无显著性差异,均在1.08 kg以上,低浓度(240、30 mg/kg)乙烯利处理的单果质量较低。在果实外观方面,480、960 mg/kg乙烯利催花处理的圆筒果率显著高于其他处理,均超过94%,较1.25%电石灌心2次处理高32%,说明高浓度乙烯利处理可以显著提高圆筒果率。在果实内在品质方面,乙烯利催花处理的维生素C含量、总糖含量、糖酸比、可溶性固形物含量显著高于电石催花处理。相关性分析表明,乙烯利催花处理浓度与果实维生素C含量、总糖含量、糖酸比和可溶性固形物呈极显著正相关,而与柠檬酸含量呈极显著负相关。综合来看,“台农4号”菠萝采用960 mg/kg乙烯利(40%乙烯利水剂500倍液)+0...     

‘黄冠’梨类甜蛋白编码基因PbPR5的克隆及其表达特性分析

【目的】分离和克隆类甜蛋白基因Pb PR5,了解其在‘黄冠’梨不同组织、不同发育阶段以及受到非生物胁迫和植物生长调节剂处理时的表达情况。【方法】以‘黄冠’梨(Pyrus bretschneideri‘Huangguan’)组培苗为试验材料,从水杨酸(salicylic acid,SA)处理的c DNA文库中克隆获得该基因全编码区序列,命名为Pb PR5,对其进行生物信息学分析,并研究该基因在盐、聚乙二醇(EG6000)、SA和乙烯(ETH)处理后的表达情况;以12 a生‘黄冠’梨的叶片和果实为材料,探究该基因在叶片和果实不同发育阶段的表达模式。【结果】Pb PR5的c DNA序列长度为741 bp,编码224个氨基酸残基;该基因的基因组DNA序列长度为813 bp,包含1个内含子。生物信息学分析表明,Pb PR5蛋白与其他植物PR5基因编码的氨基酸序列相似性较高。实时荧光定量PCR分析表明:Pb PR5基因在‘黄冠’梨组培苗的根,茎,叶中均能表达,其中根部的表达量高于茎和叶;盐和干旱胁迫诱导了该基因表达,根和茎中的表达高峰均出现在处理后6 h,叶在盐胁迫后24 h和干旱后12 h出现表达高峰;SA和乙烯也诱导了该基因在叶片中的表达。在不同发育阶段的叶片中,老叶表达量最高,成熟叶次之,幼叶中不表达;在不同发育阶段的果实中,成熟果实中表达量最高,幼果期和膨大期果实表达量较低。【结论】Pb PR5基因在‘黄冠’梨各组织中非组成型表达,并且在‘黄冠’梨抵御生物和非生物胁迫过程中可能具有重要的生物学功能。     

黄瓜cs-acs1g基因克隆及不同时空表达的研究

 在cs-acs1g基因克隆的基础上进一步研究了此基因不同发育阶段表达状况, 结果表明: 没有经过生长素处理, cs-acs1g基因在苗期1～5片叶中不表达, 与利用乙烯利、赤霉素等处理的材料效果相同,使用一定浓度生长素处理之后, 此基因在两叶期开始表达, 并且随着处理的次数增加而增加; cs-acs1g基因在黄瓜不同部位表达状况不同, 在根尖、茎尖生长点表达强, 在果实和腋芽中表达很弱。因此, 黄瓜cs-acs1g基因存在不同时空表达的差异。     

‘苹果梨’果实着色过程中PyCHI和PyF3H的克隆与表达分析

【目的】克隆‘苹果梨’(Pyrus bretschneideri Rehd.‘Pingguoli’)Py CHI和Py F3H的全长c DNA序列,检测其在果实着色过程中的表达特性及其与花青苷积累的关系。【方法】以‘苹果梨’套袋后去袋处理的果实和未套袋的果实(CK)为试材,采用同源克隆技术克隆Py CHI和Py F3H的全长c DNA序列并进行生物信息预测分析;利用实时荧光定量PCR技术检测Py CHI和Py F3H在去袋处理与未套袋处理的不同着色时期的果实中的表达特性。【结果】Py CHI和Py F3H的全长c DNA分别为702 bp和1095 bp,分别编码233和364个氨基酸。同源性分析显示,其与沙梨、西洋梨等蔷薇科梨属植物相应基因的同源性均超过95%,相应氨基酸序列相似性均达到85%。实时荧光定量PCR分析显示,套袋果实去袋见光后Py CHI和Py F3H表达量均迅速上升,随后Py CHI表达量虽然略有下降,但在整个果实着色过程中Py CHI和Py F3H的表达量一直维持在较高水平,均显著高于对照,且与果实花青苷含量的变化规律基本一致。【结论】获得‘苹果梨’PyCHI和Py F3H的全长c DNA序列,其表达水平与果实花青苷积累关系密切,表明其在调控‘苹果梨’果实着色过程中起重要作用。