辣椒DNA甲基化修饰酶基因的鉴定与表达特征分析

DNA甲基化与去甲基化是表观遗传修饰中一种保守的分子机制,参与植物生长发育、次生代谢和逆境胁迫响应等多种生物过程,受DNA甲基化修饰酶基因的调控.为了解DNA甲基化修饰酶基因在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学手段鉴定出14个辣椒DNA甲基转移酶和去甲基化酶基因,并对其进行系统分析.结果表明:辣椒基因组中含10个DNA...     

植物表观遗传修饰的分子机制及其生物学功能

表观遗传调控是指基于非DNA序列的改变所致基因功能的变化,最终导致生物多效性表型。表观遗传调控因子通过多种途径调控基因表达,参与植物几乎所有的生长发育过程。本文介绍了DNA甲基化、组蛋白修饰、RNA甲基化、染色质重塑、非编码RNA、基因印记和母性效应等植物表观遗传修饰主要类型的分子机制,以及它们在细胞增殖、细胞分化、生物与非生物胁迫、开花、果实成熟和胚胎发育中的作用机制和生物学功能,并对其在农业上的应用作了展望。     

DNA甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷对水稻基因组甲基化及幼苗生长发育的影响

【目的】DNA甲基化是高等植物中普遍存在的一种表观修饰形式,其在调节基因表达、维持基因组稳定以及调控植物生长发育等方面发挥重要作用。本研究拟对基因组甲基化如何影响水稻发育进行解析。【方法】利用DNA甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷(AZA, 5-Aza-2′-deoxycytidine)处理水稻幼苗,研究DNA甲基化抑制剂对水稻幼苗生长发育及相关基因表达的影响。【结果】AZA处理后水稻基因组甲基化水平下降、植株发育迟缓,但种子萌发并不受AZA处理的影响;DNA和组蛋白表观修饰相关基因的表达受到AZA处理抑制。此外,防卫反应和光合通路相关基因表达也受到AZA处理的影响,暗示DNA甲基化在这些基因的表达调控中可能发挥作用。【结论】这些结果表明AZA是一种有效的DNA甲基化抑制剂,AZA处理可以破坏水稻基因组甲基化水平的正常状态,从而影响水稻的正常发育。     

双胚苗水稻单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化特异位点的分析及功能探讨

 采用甲基化敏感性扩增多态性技术对水稻单倍体SARⅡ 628及它与蜀恢527、蜀恢363的杂交后代基因组DNA甲基化位点进行了分析。用16对选择性扩增引物在双亲及杂交后代中共检测到765个DNA甲基化位点,与双亲相比,杂交后代DNA甲基化水平均有不同程度的降低。通过分析两个杂交组合与双亲的甲基化带型差异,发现非单倍体遗传及单倍体独立遗传两种甲基化差异位点。对部分甲基化位点的序列进行功能分析,发现这些位点主要涉及细胞构造、代谢途径、应激反应等生物学功能。推测这类功能基因的甲基化修饰调控着相关基因的开启与关闭,为植物的生存、生长、发育及进化提供动力。     

植物组织培养过程中的DNA甲基化研究进展

组织培养是植物无性繁殖和遗传转化的重要技术基础。组织培养包括外植体脱分化、愈伤组织形成、再分化等过程,最后形成新的植株。在植物组织培养过程中,DNA甲基化模式不断发生变化,表明植物细胞发生了大量的表观遗传重编程事件。一般来说,DNA甲基化可以促进或加快组织培养过程,对于许多很难进行组织培养和再生的植物来说非常重要。本文主要总结了植物组织培养过程中DNA甲基化模式的变化规律和分子机制,以及新的研究手段和思路,旨在为开展植物组织培养过程中的DNA甲基化研究提供帮助。     

橡胶树幼态与老态无性系间的MSAP分析

利用MSAP技术,检测橡胶树热研8-79幼态无性系与老态无性系DNA甲基化差异。结果表明,幼态无性系的DNA甲基化水平为33.2%,老态无性系的DNA甲基化水平为22.9%,两者基因组DNA甲基化水平有一定差异,而且DNA甲基化模式也不同。对部分差异片段经同源性比对分析可知,同源序列的功能主要与代谢、细胞生长相关。这些差异可能是导致橡胶树幼态与老态无性系间性状差异的原因。     

茶树DNA甲基转移酶基因CsDRM2的克隆及表达分析

DNA甲基化作为表观遗传修饰的主要途径之一,能够通过对基因组 DNA 的修饰参与植物对外界环境胁迫的响应, DNA甲基化需要DNA甲基转移酶的参与.实验室前期研究表明,茶树在冷驯化过程中发生了甲基化反应.通过RACE克隆,获得了茶树中DNA甲基转移酶CsDRM2基因的cDNA全长序列(NCBI登录号KR057963).CsDRM2序列全长2328bp,含1815bp的开放阅读框,编码604个氨基酸,预测蛋白质分子量为67.39 kD,理论等电点(PI)为4.85.生物信息学分析结果显示,茶树CsDRM2蛋白与芝麻和烟草的亲缘关系最近,CsDRM2的氨基酸序列与其他植物的DRM2相似性均高于65%.CsDRM2基因表达分析的结果发现,随着冷驯化的进行,CsDRM2基因的表达量呈现出增加的趋势,参与茶树冷驯化过程的甲基化响应.     

黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的MSAP分析

为了获得黑麦基因组DNA甲基化修饰水平、模式及位点等表观遗传信息,采用EcoR Ⅰ和Hpa Ⅱ / Msp Ⅰ双酶切建立适合于黑麦基因组的"甲基化敏感扩增多态性"(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)分析体系,在全基因组水平检测黑麦DNA甲基化修饰位点.以12对MSAP引物进行选择性扩增,共检测到甲基化修饰位点226个,"CCGG/GGCC"位点甲基化修饰比例为51.72%.对部分黑麦基因组甲基化修饰位点进行回收,最终分离了22条存在甲基化修饰的基因组DNA序列.BLAST比对分析结果表明,黑麦基因组中包括转座子序列、散在重复序列以及单拷贝蛋白质编码序列在内的多种类型DNA序列中均存在DNA甲基化修饰现象.同时发现,在甲基化检出序列中都存在明显的"CpG"二核苷酸成簇富集现象,这些区域分布与MSAP分析结果相一致.在此基础上,对应用MSAP技术分离黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的有效性以及黑麦基因组序列中DNA甲基化修饰潜在位点分布特征和生物意义进行了讨论.     

利用oligo芯片技术鉴定橡胶树死皮相关基因

橡胶树死皮（Tapping Panel Dryness,TPD）是天然橡胶单产提高的主要限制因子之一,给橡胶种植业带来严重危害。本研究利用定制橡胶树oligo芯片,通过提取死皮和健康橡胶树胶乳总RNA,标记并反转录成cDNA后与橡胶树oligo芯片进行杂交鉴定TPD相关基因,利用RT-PCR技术对芯片结果进行验证。对芯片数据分析结果显示,以2倍标准在死皮与健康橡胶树间筛选到26个差异表达基因,其功能涉及橡胶生物合成、细胞程序性死亡、细胞抗性及防御反应、活性氧代谢、DNA甲基化、泛素-蛋白酶体、信号传导、蛋白质合成、加工及转运等调控途径。进一步的RT-PCR验证结果表明,随机选取12个基因的表达模式均与芯片结果一致。本研究为大规模鉴定TPD相关基因和揭示TPD发生分子机制奠定了基础。     

木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。      

Extreme resistance to infection by potato virus X in genotypes of wild tuber-bearingSolanum species

Summary Clones derived from thirty-one different accessions (nineteen of Argentine origin) belonging to eightSolanum species were screened for resistance to infection by potato virus X strain cp (PVX cp) by mechanical inoculation of plantlets that had been micropropagated in vitro. Estimates of PVX multiplication obtained by enzyme linked immunosorbent assay and slot blot nucleic acid hybridization allowed the identification of resistant clones derived from five accessions belonging toS. commersonii S. oplocense, S. sparsipilum andS. tuberosum andigena. Resistant genotypes supported PVX concentrations 5 to 15 times smaller than did the susceptible control cultivar Spunta. Graft inoculation test confirmed the presence of extreme resistance similar to that conferred by the ‘immunity’ gene X¹ (also called RX_act).     

Studies on natural repellents against potato tuber moth (Phthorimaea operculella Zeller) in country stores

Summary The effects of the leaves of five plant species, one from each of the generaAmbrosia, Anemone, Eupatorium, Eucalyptus andLantana, on potato tuber moth were investigated under indigenous storage conditions at the Central Potato Research Station, Shillong (1800 m above sea level). Their action was compared with that of a biological insecticide (spores ofBacillus thuringiensis), a chemical insecticide (carbaryl), and an untreated control. The data collected after six months storage on tuber damage, sprout damage and the rotting indicated that the leaves ofLantana aculeata provided most protection to the tubers, reducing damage from over 70% in the check to below 5%, and sprout damage from over 45% to below 3%. Next best wasEucalyptus globulus followed byB. thuringiensis. They may be used on tubers stored for table use or for seed as they had no adverse effect on germination or on the yield of a subsequent crop.     

先玉335、郑单958和京科968抗虫能力的比较研究

以先玉335、郑单958、京科968为材料,以玉米螟(Ostrinia furnacalis)、黏虫(Mythimna separata)和禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)为供试昆虫,探究玉米品系大喇叭口期对玉米螟和黏虫及抽雄期对禾谷缢管蚜抗性差异,测定其主要抗虫化合物丁布类物质的含量。结果发现,京科968对玉米螟及禾谷缢管蚜抗性均高于另外两个品系;对黏虫的抗性,郑单958和京科968高于先玉335。大喇叭口期京科968中丁布类物质含量最高,抽雄期郑单958和京科968中主要丁布成分含量均高于先玉335,上述组织中丁布合成相关基因在郑单958及京科968中的表达量也均高于先玉335。本研究揭示杂交玉米抗虫性与抗性相关化合物含量及其相关基因表达间存在正向相关关系,为抗虫玉米分子育种提供理论参考。     

Mineral composition of some traditional Mexican teas

Teas of plant origin traditionally consumed by the Mountain Pima of Chihuahua, Mexico, were analyzed for mineral nutritional content. Fe, Cu, Zn, Ca, and Mg composition was determined for native teas made from shoots ofTagetes lucida, T. filifolia, Elytraria imbricata, andHolodiscus dumosus, and from root xylem ofCeanothus depressus andPhaseolus ritensis. Native uses of these teas are also described.     

In vitro antimicrobial activity of different accessions ofSolanum commersonii Dun. from Uruguay

Summary The in vitro antimicrobial activity of extracts from accessions ofSolanum commersonii Dun. collected in the south of Uruguay was investigated against five microorganisms including the pathogenRalstonia solanacearum. A total of 30 extracts corresponding to organic and aqueous extracts were studied. Interestingly, most of the positive results for growth inhibition were againstR. solanacearum. The extracts were also analyzed for the presence of glycoalkaloids and lectins. Six of the ten aqueous extracts showed lectin presence and a wide variation in the type and amounts of glycoalkaloids, was found. Results indicate that there is no clear relationship between the antimicrobial activity against the five microorganisms screened and the presence or amounts of lectins and glycoalkaloids, traditionally regarded as possible antimicrobial metabolites in theSolanum genus, which indicates the presence of as yet unidentified antimicrobial compounds.     

The effects of colchicine doubling of potato dihaploid X wild species hybrids on eelworm resistance and pollen ‘stainability’

Summary Diploid potato clones (dihaploid x wild species hybrids) and their colchicine doubled, tetraploid counterparts were compared for resistance to eelworm (Globodera rostochiensis andG. pallida) and for pollen ‘stainability’ as an indicator of viability. The responses due to doubling were not uniform. For eelworm resistance, three of the five clone pairs showed no differences; in one pair the tetraploid was significantly more susceptible to one pathotype but not to two others and in the remaining pair, the tetraploid was significantly more susceptible to both pathotypes used. In eleven of fourteen pairs tested for pollen ‘stainability’, the tetraploid had significantly less ‘good’ pollen. In one case, the tetraploid had significantly more ‘good’ pollen. Generally there was sufficient ‘good’ pollen to allow further crossing at the tetraploid level.

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Zusammenfassung Fünf diploide Kartoffelklone, Kreuzungen zwischen anf?lligen Dihaploiden und nematodenresistenten Vermehrungen vonSolanum spegazzinii, S. vernei und einer nicht-beschriebenen, mitS. sparsipilum verwandten peruanischen Art, wurden hinsichtlich ihrer Resistenz mit ihren Colchicin-verdoppelten Gegenstükken verglichen. Tabelle 1 zeigt die verwendeten Nematoden-Populationen (Globodera rostochiensis undG. pallida) zusammen mit der Anzahl gebildeter Zysten. Die Reaktionen gegenüber Verdopplung waren nicht einheitlich; drei der fünf Klonpaare zeigten keine Unterschiede, bei einem der Paare war der tetraploide Teil signifikant anf?lliger gegen einen der Pathotypen, aber nicht gegen zwei andere, und beim letzten Paar war der tetraploide Teil gegen beide verwendeten Pathotypen signifikant anf?lliger. Obwohl die tetraploiden Pflanzen generell ein etwas gr?sseres Wurzelsystem entwickelten als die diploiden und eine gr?ssere Oberfl?che für die Einwirkung der Nematodenlarven boten, liess sich der Schluss ziehen, dass dies nur geringe Auswirkung auf die Feststellbarkeit von Unterschieden zwischen Vertretern der Ploidiepaare hatte. Die Zahl der Eier pro Zyste wurde durch die Resistenz der Pflanzen im Testmaterial nicht beeinflusst. Die Ergebnisse deuten auf gleiche oder niedrigere Grade der Nematodenresistenz durch die Colchicin-Verdopplung. Allerdings deutet die Uneinheitlichkeit der Reaktion darauf hin, dass die Produktion einiger ‘verdoppelter’ Klone mit erh?hter Resistenz doch nicht ganz auszuschliessen ist. Colchicinverdoppelte Klone mit Resistenz im Duplex-Stadium dürften hohen potentiellen Wert als Eltern für weitere Züchtungen auf tetraploidem Niveau haben, vorausgesetzt sie behalten ausreichende Fertilit?t bei. Pollen-‘F?rbbarkeit’ als Indikator der m?nnlichen Fertilit?t wurde in einem gr?sseren Umfang bei Ploidiepaaren, von denen die meistenS. acaule und/oderS. stoloniferum in der Elternschaft hatten, untersucht. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 2. In 11 von 14 Paaren hatten die Tetraploiden signifikant weniger ‘gute’ Pollen, in einem Falle signifikant mehr. Generell waren ausreichend ‘gute’ Pollen vorhanden, um weitere Kreuzungen auf tetraploider Ebene zu gestatten. Die Rückkehr auf die tetraploide Ebene via Colchicin-Verdopplung l?sst deshalb einen hohen Anteil verwertbarer Elternlinien für die Erzeugung nematodenresistenter St?mme erwarten.

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Résumé Cinq cl?nes diplo?des obtenus par croisement entre dihaplo?des sensibles aux nématodes et résistants, issus deS. spegazzinii, S. vernei et d'une espèce péruvienne non décrite associée àS. sparsipilum, ont été comparés, pour leur résistance, avec leurs homologues tétraplo?des. Les populations de nématodes (Globodera rostochiensis etG. pallida) qui ont été utilisés sont présentées dans le tableau 1 avec le nombre de kystes nouvellement formés. La réponse donnée par le doublement des chromosomes n'a pas été uniforme; trois des cinq cl?nes n'ont pas montré de différences avec leurs homologues diplo?des; dans un cas le tétraplo?de a été significativement plus sensible à un pathotype mais pas aux deux autres et dans le dernier cas, le tétraplo?de a été significativement plus sensible aux deux pathotypes utilisés. Bien que les plantes tétraplo?des développent généralement un système radiculaire légèrement plus important et présentent une plus grande surface à l'infection par les larves de nématodes que les diplo?des, on conclut que cela a eu peu d'effet au niveau des différences observées entre les deux types de plo?die. Le nombre d'oeufs par kyste n'a pas été affecté sur les plantes résistantes, dans le matériel testé. Ces résultats suggèrent que des degrés similaires ou moindre de résistance aux nématodes peuvent résulter du doublement chromosomique d? à l'effet de la colchicine. Cependant, la non uniformité des réponses fait en sorte que la création de quelques cl?nes tétraplo?des résistants aux nématodes pourrait se faire. De tels cl?nes, ayant des gènes de résistance au niveau duplex, auraient une grande valeur potentielle comme parents pour les hybridations futures au stade tétraplo?de s'ils gardent une fertilité suffisante. La coloration du pollen comme indicateur de fertilité male a été étudiée sur une large gamme de plo?die doublée ayantS. acaule et/ouS. stoloniferum dans la parenté. Les résultats de ces tests sont donnés dans le tableau 2. Dans onze des quatorze paires comparées le tétraplo?de a eu un pollen significativement moins bon que le diplo?de. Dans un cas le tétraplo?de a présenté un pollen significativement meilleur. Cela parait suffisant pour prendre en considération le croisement au niveau tétraplo?de. Par le retour au state tétraplo?de sous l'effet de la colchicine ont peut s'attendre à obtenir de fortes proportions de géniteur valables pour la création de variétés résistantes aux nématodes.

     

两种赤眼蜂在甜玉米上的不同释放方式对治亚洲玉米螟效果的影响

为评价玉米植株上不同放蜂位置对两种赤眼蜂防治玉米螟效果的影响,采用盆栽控制试验,分别设置玉米心叶内、盆栽土壤表面及玉米叶片背部3个接蜂点,每点分别单独、混合释放两种赤眼蜂,研究同一蜂种不同释放方式对玉米螟的控害效果。结果表明,在同一位置接蜂,单独接玉米螟赤眼蜂和混合接蜂在卵块寄生率、卵粒寄生率、玉米螟卵中的总出蜂数等指标均高于单独接松毛虫赤眼蜂。当接入蜂种相同而位置不同时,在心叶内接蜂玉米螟卵粒寄生率最高,玉米螟赤眼蜂在心叶内接蜂的蜂卡羽化率高于土壤表面和叶片背部接蜂;松毛虫赤眼蜂在3个位置上差异不显著。在玉米心叶内单独释放玉米螟赤眼蜂或者混合释放赤眼蜂对玉米螟的防治效果最好。     

Evaluation of fungicides to control Petri disease pathogens in the grapevine propagation process

The efficacy of fourteen selected fungicides against Phaeomoniella chlamydospora and Phaeoacremonium aleophilum was evaluated in vitro by mycelial growth and conidial germination assays. Azoxystrobin, carbendazim and tebuconazole were the most effective fungicides against P. chlamydospora, while carbendazim and didecyldimethylammonium chloride were the most effective against P. aleophilum. An assay was also conducted with cubiet, hydroxyquinoline sulphate and didecyldimethylammonium chloride to determine their potential to prevent infections caused by these pathogens during the hydration stage in grapevine propagation. The results of this experiment demonstrated that P. chlamydospora and P. aleophilum were able to infect healthy cuttings during the hydration stage and showed that didecyldimethylammonium chloride was consistently the best treatment as a disinfectant soak for grapevine cuttings. Additionally, semi-commercial trials were conducted in two grapevine nurseries to evaluate the effectiveness of several strategies with carbendazim, flusilazole and hydroxyquinoline sulphate at different nursery stages. Soaking planting material in carbendazim during the hydration stage was the most effective treatment since neither P. chlamydospora nor P. aleophilum were isolated from planting material in either nursery.     

Effect of a continuous hot water treatment of potato tubers on seed-borne fungal pathogens

Summary The viability of five pathogens was decreased by treatment with hot water when tested in vitro.Polyscytalum pustulans was most sensitive andRhizoctonia solani least sensitive. Potato tubers were exposed to 55°C for 5 min in a commercial continuous hot water treatment plant using naturally contaminated seed tubers and tubers which had been inoculated by dipping in comminuted cultures. The frequency of eyes colonised byP. pustulans, Helminthosporium solani, andR. solani was reduced to virtually zero and the effect persisted on tubers subsequently stored at 4°C and at 15°C for up to 16 wk. Results withColletotrichum coccodes were inconclusive. Treatment suppressedPenicillium spp. which, however, rapidly recolonised the eyes during storage, leading to higher contamination levels in the treated than in the untreated tubers. With tubers inoculated withPhoma foveata, good control was achieved when the incubation period before treatment was 10 d but not when the period was 42 d.     

转小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥植株的主要抗旱性研究

核氧还蛋白（nucleoredoxin,NRX）可通过还原目标蛋白的二硫键来调控其生物活性,在植物的生长发育和抗逆境胁迫中发挥着重要作用。蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）、h型硫氧还蛋白（h-type thioredoxin,TRXh）和蛋白磷酸酶2A催化亚基（protein phosphatase 2A catalytic subunit,PP2Ac）是小麦核氧还蛋白TaNRX1的互作蛋白。为了明确TaNRX1互作蛋白的抗旱性功能,本研究在拟南芥中过表达了小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因,对野生型和转基因拟南芥的表型和抗旱相关生理指标进行了鉴定。结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的根长、存活率、脯氨酸含量均大于野生型,离体叶片失水率、丙二醛（MAD）含量均小于野生型。二氨基联苯胺（diaminobenzidine,DAB）对H₂O₂组织定位染色结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的H₂O₂含量均低于野生型。上述结果说明,TaNRX1的互作蛋白基因 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D增强了拟南芥对于干旱胁迫的抵抗能力。本研究可为小麦抗旱育种提供候选基因和理论基础。