Kr1基因在小麦×玉米远缘杂交中的表达及甲基化变异

Kr1基因是小麦远缘杂交不亲和主效基因,为了解其表达及调控机制,本研究系统比较了小麦自花授粉和小麦×玉米远缘杂交两个过程中Kr1基因的表达差异,同时分析了这两个过程中Kr1基因部分序列的DNA甲基化状态。结果表明,Kr1基因在小麦自花授粉过程中始终处于低量表达或不表达状态,而在小麦×玉米远缘杂交过程中的表达呈动态变化,具体表现为授粉前低量表达,授粉后迅速大量表达,24h后又恢复为低量表达,高峰表达时期在外源花粉授入后0.5~2h左右。DNA甲基化分析显示,小麦自花授粉前后Kr1基因一直处于较高水平的甲基化状态,分别为58%和62%;而在授以玉米花粉后,Kr1基因迅速去甲基化,在0.5h内降到12%,在其后的1、2、24h内一直维持在10%~12%的低甲基化水平,表明DNA甲基化修饰参与了Kr1基因在小麦×玉米远缘杂交中的表达调控。     

茄子冷诱导转录因子CBF的分离及分析

利用白菜CBF基因序列搜索茄子基因组DNA序列和茄子EST序列,然后参考这些序列设计开放型阅读框两端的特异引物,以茄子叶片cDNA为模板克隆获得了该基因的cDNA序列。经生物信息学分析证实该序列是CBF基因,命名为SmCBF（登录号：KY780486.1）。该基因编码211个氨基酸,包含AP2功能域和DNA结合位点,属于AP2超基因家族。用PlantCARE分析SmCBF基因启动子序列的顺式作用元件,发现了1个MYC识别位点和1个MYB结合位点,说明该基因受到MYC和MYB的调控。采用Real-time PCR研究了SmCBF基因在低温诱导茄子中的表达情况,结果显示该基因随着低温处理时间延长表达量逐渐升高,在6 h达到最高值,说明低温诱导该基因表达。     

水稻抗感纹枯病品种Ospgip1基因的表达特征

 从水稻基因组DNA中扩增出1 184 bp的Ospgip1基因片段。该片段包含930 bp的完整开放阅读框,终止密码子为TAA,无内含子。RT PCR结果表明,Ospgip1基因在水稻抗、感纹枯病品种中均能表达,但不同生育期、不同部位表达量有差异。实时PCR结果显示,抗病品种YSBR1和中感品种Jasmine 85中Ospgip1的表达量要明显高于感病品种Lemont;稻苗黄化处理后,无论是抗病品种还是感病品种的Ospgip1表达量均显著提高;纹枯病菌侵染使得抗病品种Ospgip1表达量大大增加,而对感病品种影响不大。     

茶树CsCDF1基因克隆及表达分析

采用SMART-RACE技术克隆了茶树Dof（DNA binding with one finger）基因CsCDF1的全长cDNA序列,并利用在线生物信息学软件对其进行了分析。采用实时荧光定量PCR分析该Dof基因在茶树不同组织间的表达差异和昼夜表达规律,及其在氮饥饿处理2周后对不同浓度氮素诱导的响应。该cDNA序列全长1β606βbp,包含1个编码464个氨基酸的完整开放阅读框,含有高度保守的DOF结构域,推导的蛋白分子量为50.8βkDa,理论等电点（PI）为5.52;其编码的蛋白序列与茸毛烟草、马铃薯和美花烟草的CDF蛋白（Cycling dof factor）相似性分别为69%、67%、68%。系统发育分析结果表明,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥CDF蛋白聚为一类,因此将其命名为CsCDF1;CsCDF1在3个不同茶树品种根系中的表达量均高于一芽二叶和成熟叶;在一天中,该基因的表达呈现出昼夜节律变化;在氮饥饿后重新供氮,不同组织中该基因对不同浓度氮素的响应均为上调。     

玉米抗病相关基因ZmEDS1的克隆及表达分析

从玉米中克隆ZmEDS1基因的cDNA序列,全长2 164 bp,开放阅读框(Open reading frame,ORF)长1 860 bp,编码619个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白等电点为6.05,分子量为68.74 kDa,内部无信号肽结构,N端有一个酯酶结构域。系统进化树分析表明,玉米ZmEDS1蛋白和高粱EDS1L蛋白的亲缘关系最近,同源性高达94%。采用实时荧光定量PCR分析病毒侵染下该基因在感性材料郑58和抗性材料D863F中的表达模式,在两种材料中,ZmEDS1基因均在病毒侵染48 h的表达量最高,分别达到0 h对照组感、抗材料的1.56、3.47倍,在抗病材料D863F中的表达水平高于感病材料郑58。初步判断,ZmEDS1基因应答病毒的侵染过程,且在感病材料和抗病材料中的响应模式存在差异。     

小麦耐盐相关基因TaHAK1的克隆与表达分析

为了解小麦品种山融3号耐盐性的基因状况,以大麦HvHAK1为探针,通过电子克隆和PCR方法,从该品种根的cDNA文库中克隆到一个小麦的耐盐相关基因TaHAK1（High Affinity K＋transporter1）。该基因ORF全长2 405bp,编码776个氨基酸,含有8个内含子。与已报道的大麦、水稻、玉米等单子叶植物的HAK基因具有较高的相似性。RT-PCR分析表明,TaHAK1在小麦根中表达量较高,且受钾饥饿和盐胁迫诱导表达。在200mmol.L-1 NaCl胁迫条件下,TaHAK1在耐盐小麦品种山融3号中的最高表达量高于在盐敏小麦品种济南177中的最高表达量。这些结果说明,在小麦中克隆到了大麦HvHAK1的同源基因,该基因参与了小麦对高盐、低钾等非生物胁迫的响应,可能对山融3号的耐盐性具有一定贡献。     

甘蔗核苷二磷酸激酶（NDPK1）基因克隆及表达分析

采用RT-PCR技术克隆了甘蔗核苷二磷酸激酶基因全长cDNA,并用荧光定量PCR分析该基因的表达情况.结果表明:克隆得到的cDNA片段长度为686 bp,包括1个450bp的开放阅读框,编码149个氨基酸,GenBank登录号为JQ712580.甘蔗与高粱NDPK基因cDNA序列的同源性为96％,氨基酸序列同源性为98％;该基因推导的蛋白分子量大小为16.83 ku,等电点为6.58,疏水性分值在-2.089～2.033;蛋白二级结构中α-螺旋占44.3％,随机卷曲占24.83％,延伸链占20.13％,β-转角只占10.74％.实时荧光定量分析结果表明,随着甘蔗干旱胁迫时间的延长,NDPK1基因表达均呈先升高后降低的趋势,30h达最大;在处理后的18、30、40h,PEG与PEG+Si处理的NDPK1基因的表达量有显著差异.     

大豆转录因子GmWRI1基因的分离及其转录激活特性分析

为探讨大豆转录因子GmWRI1在大豆种子油脂形成过程中的调控作用,本研究从大豆吉育72花后35d的种子中克隆得到GmWRI1全长cDNA序列,并对该基因编码的蛋白的理化性质、结构功能进行了初步分析;通过实时荧光定量PCR对花后不同时期籽粒中GmWRI1进行定量分析并对种子进行油脂含量的测定,推测GmWRI1的表达量可能与大豆籽粒中油脂含量有关。此外,利用重组DNA技术构建酵母表达载体pGBKT7-GmWRI1并转入AH109酵母菌株中,结果表明GmWRI1具有转录激活活性,属于转录激活子。     

非编码RNA BcNR1在菜心中的克隆及表达分析

非编码RNA是近年来新发现的一类在生物体内广泛存在的特殊基因.以菜心[Brassica campestris L.ssp.chinensis(L.)Makino vat.utilis]为实验材料,根据普通白菜花粉特异的非编码RNA基因Bc MF11的全长序列设计引物,通过PCR直接扩增的方法从菜心中克隆出BcMF11的同源基因全长序列,命名为BcNR1 (GenBank登录号为EF363720).序列分析显示,该基因全长801 bp,缺乏明显的开放阅读框,而且在序列中多处出现终止密码子,具有非编码RNA基因的序列特征.RT-PCR表达分析结果显示BcNR1是菜心花粉发育特异表达的基因,推测该非编码RNA基因在植物花粉发育中发挥作用.     

青稞法尼基转移酶β亚基编码基因HbERA1的克隆及表达分析

ERA1(Enhanced response to ABA)基因编码法尼基转移酶(Farnesyl transferase)β亚基,该酶在干旱胁迫下对ABA信号负向调控因子的修饰起着关键作用。本研究以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了ERA1基因全长cDNA序列,命名为HbERA1(登录号:KJ699392)。生物信息学分析表明,该基因全长1 401bp,可编码466个氨基酸序列,蛋白分子量为51.14kD,等电点为5.00。Prosite Scan分析结果表明,HbERA1含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、N-糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点。利用实时定量PCR方法研究了HbERA1在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现在水分过剩处理下(土壤绝对含水量15.5%),HbERA1在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,并随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量也明显下调表达;复水后表达逐渐恢复,复水8h时超过正常表达水平,表明HbERA1基因可能参与调控水涝和干旱胁迫双重信号传导。     

Mixing properties and dough functionality of transgenic lines of a commercial wheat cultivar expressing the 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 HMW glutenin subunit genes

In this work we report the effects of the HMW-GS 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 on the breadmaking quality of the bread wheat cultivar Anza that contains the HMW-GS pairs 1Dx2 + 1Dy12 and 1Bx7* + 1By8, and is null for the Glu-A1 locus. This allows the characterization of individual subunits 1Dx5 and 1Dy10 in the absence of subunit 1Dx5, and the interactions between these subunits and subunits 1Dx2 and 1Dy12 to be determined. Three transgenic lines termed T580, T581 and T590, containing, respectively, the HMW-GS 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 were characterized over 3 years using a range of widely-used grain and dough testing methods. The transgenic subunits 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 accounted for 25.2%, 20.3% and 17.9%, respectively, of the total HMW-GS in the three transgenic lines. Although lines T581 and T590 expressed similar levels of subunits 1Dx5 and 1Dy10 they had different effects on other aspects of protein composition, including changes in the ratios of glutenin/gliadin, of HMW/LMW-GS, the 1Dx2/1Dy12, the x-type/y-type HMW-GS and the proportions of high molecular mass glutenin polymers. In contrast, lines transformed to express subunits 1Ax1 and 1Dx5 showed similar changes in protein composition, with higher protein contents and decreased ratios of glutenin/gliadin and 1Dx2/1Dy12. In addition, both transgenic lines showed similar increases in the ratio of x-type/y-type subunits compared to the control line. The transgenic lines were analysed using Farinograph, Mixograph and Alveograph. This confirmed that the expression of all three subunits resulted in increased dough strength (and hence breadmaking quality) of the cultivar Anza. A beneficial effect of subunit 1Dx5 has not been reported previously, transgenic wheat lines expressing this subunit giving overstrong dough unsuitable for breadmaking. However, the expression of subunit 1Dy10 had a greater effect on breadmaking quality than subunits 1Ax1 and 1Dx5. The Farinograph parameters such as dough stability and peak time were increased by 9.2-fold and 2.4-fold, respectively, in line T590 (expressing 1Dy10) with respect to the control line. Similarly, the Mixograph mixing time was increased by four-fold and the resistance breakdown decreased by two-fold in line T590 compared with the control line. The Alveograph W value was also increased by 2.7-fold in line T590 compared to the control line. These transgenic lines are of value for studying the contribution of specific HMW-GS to wheat flour functional properties.     

非1B/1R和1B/1R 类型小麦K型雄性不育系穗长和小穗数性状的遗传分析

为明确非1B/1R和1B/1R 类型小麦K 型雄性不育系穗长和小穗数的遗传规律,利用非1B/1R类型KTSP732A和1B/1R类型K3314A 两种K型不育系材料,采用主基因+多基因混合遗传模型分析法,对穗长和小穗数两类性状进行单世代和多世代混合分离分析.结果显示,非1B/1R类型KTSP732A和1B/1R类型K3314A穗长性状均符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0),无主基因存在;非1B/1R类型KTSP732A的小穗数性状符合两对等显性主基因+加性-显性多基因混合模型(E-6),主基因遗传率为40.7%;而1B/1R类型K3314A的控制小穗数性状基因类型与非1B/1R不同,该类型无主基因存在,也符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0).     

GmHs1~(pro-1)多样性分析及蛋白互作预测

GmHs1~(pro-1)是Hs1~(pro-1)同源的抗线虫候选基因,通过使用不同的大豆品种克隆GmHs1~(pro-1)CDS区研究了其多样性、建立了进化树,并利用在线数据库分析预测了与其互作的蛋白。结果表明:在24种大豆品种中均克隆到长度约1 400bp的GmHs1~(pro-1)CDS区,同已有数据合并后该区段共有20个突变点,5个新突变点中的3个引起了编码氨基酸的变化。GmHs1~(pro-1)可能主要同glyma18g04770编码的蛋白互作,该蛋白受syringolide诱导。GmHs1~(pro-1)定位在胞浆内,具有1个吲哚化合物双加氧酶类似结构域,可能参与吲哚相关通路影响线虫发育。     

小麦中的1BL/1RS染色体易位

1BL／1RS易位在世界小麦品种中广泛分布，在世界小麦育种特别是在中国小麦育种中占有重要地位。通过种间特定的染色体易位和替换，黑麦（Secale cereale L．）染色体1R的短臂（1RS）已存在于大量普通小麦（Triticum aestivwm L）的染色体组中，许多对农艺性状具有重要作用的基因和抗性基因由此从黑麦转入小麦基因组中。1RS主要用于转移抗真菌病害的基因,尤其是抗锈病、白粉病的基因（Yr9、Lr26、Sr31、Pm8），1BL／1RS能增加小麦根系的生物量,并可提高小麦籽粒产量和蛋白质含量。然而，由于1RS替换了1BS，造成了1BS上重要基因位点Glu-3、Gli-1的丢失和1RS上Sec-1位点的引入。Sec-1编码的γ-黑麦碱、w-黑麦碱不能补偿Glu-3、Gli-1编码的低分子量麦谷蛋白和γ-醇溶蛋白、w-醇溶蛋白的品质效应，引起小麦的麦谷蛋白聚合物结构的改变和数量的减少。因此，1BL／1RS易位小麦面粉的烘烤加工品质较差，从而降低了1RS易位系小麦的利用价值。另一方面1BL／1RS易位小麦面粉的可溶性纤维含量高于一般小麦，对人体有益，因此利用不含黑麦碱的改良1BL／1RS新易位采替换中国小麦品种中普遍存在的1BL／1RS易位＋既可保持1BL／1RS易位系的优点又能改善其烘烤加工品质，这为提高1BL／1RS易位小麦的品质提供了新的途径。1RS片段能与异源细胞质互作导致雄性不育，这可用于小麦的杂种优势利用。本文主要阐述1BL／IRS易位的特征、检测方法、地理分布、在小麦育种中的应用以及给小麦品质带来的影响，并探讨了解决其负面影响的策略。     

小麦Wx-A1和Wx-D1位点的PCR分子标记

为了获得筛选低直链淀粉含量的分子标记,根据已知小麦Waxy基因序列设计PCR引物,通过在基因水平和蛋白质水平进行分离群体验证,建立分别专一检测Wx-A1位点和Wx-D1位点的PCR标记MAG264和MAG269。在分离群体中,MAG264标记能清楚地区分Wx-A1位点的三种不同基因型,呈共显性遗传。MAG269标记引物在野生型中扩增片段为1 400 bp,在突变型(Wx-D1bWx-D1b)中的扩增片段为800bp。但在分离群体中没有出现杂合体带型,从而使本应该表现为共显性的标记表现为显性遗传。MAG264和MAG269引物对DNA的扩增稳定性、重复性好。这些结果表明,本研究获得的Waxy基因分子标记可以用于小麦Waxy基因缺失类型的鉴定和糯质专用小麦的分子标记辅助选育。     

小麦1BL/1RS易位系1RS分子标记位点稳定性分析

为检测小麦1BL／1RS易位系1RS位点的稳定性，利用1RS上11个标记位点的PCR特异引物对21个小麦1BL／1RS易位系进行了分子检测。结果表明，21个1BL／1RS易位系中，66．7％的品种1RS的11个标记位点较为稳定，扩增出标记位点特异性带，但有33．3％的品种部分标记位点出现特异性带的丢失或添加，具有不同程度的位点变异，位点变异率最高达45．5％。对于1RS上的11种PCR特异引物，引物NOR-R1和APR1．3可稳定扩增出黑麦特异带，是在小麦遗传背景中鉴别黑麦1RS较为可靠的分子标记。     

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

为了解 Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用 Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到 Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系（简称 Sec-1位点缺失易位系）和正常1BL/1RS易位系（简称正常易位系）,并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在 Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而 Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于 Sec-1位点缺失易位系。 Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与 Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述, Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著, Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系中的染色体结构变异

用黑麦(Secale cereale L.)自交系Kustro与普通小麦(Triticum aestivum L.)品种绵阳11杂交,获得了八倍体小黑麦MK,再用绵阳11与MK回交,用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)的方法从回交后代中筛选到含1条1BL/1RS易位染色体的植株13FT-100。为了筛选含有变异染色体的姊妹1BL/1RS易位系,用FISH方法对植株13FT-100的自交后代进行了分析。结果表明,在1个后代植株中,1条6B染色体在核仁组织区断裂,造成6BS端部缺失;而在另1个后代植株中,1条1BL/1RS易位染色体的1BL端部Oligo-p Sc119.2-1信号缺失。变异6B染色体可以用来研究6BS臂从核仁组织区到端部区段的功能,变异1BL/1RS易位染色体可以用来研究1BL的变异对1BL/1RS易位染色体发挥功能的影响。本研究结果提示,对于小麦远缘杂交后代,应多留意小麦染色体结构的变化,获得具有新型结构的小麦染色体或易位染色体可能对小麦育种研究更具重要意义。     

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17 18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7 8出现的频率较高,两者之间优质亚基14 15和5 10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。     

人参皂苷代谢产物M1及其脂肪酸酯EMl抗肿瘤活性研究进展

目的:介绍人参皂苷代谢产物20—O—β—D—吡喃葡萄糖—20(S)—原人参二醇皂苷(M1)及其脂肪酸酯(EM1)抗肿瘤活性和EMl合成的研究进展,为其深入研究提供参考。方法:对近年来有代表性的文献进行分析、归纳。结果:人参皂苷代谢产物及其脂肪酸酯有抗肿瘤活性。结论:EM1抑制肿瘤作用比M1强,EM1可能是人参皂苷在体内的真正的活性形式。EM1的药代动力学和生理学需进一步深入研究。