艾纳香MYB转录因子家族生物信息学分析

MYB转录因子是植物中庞大的转录因子家族之一,在植物体内有着广泛的生物学功能。基于艾纳香全长转录组数据库,利用DNAMAN 6.0、MEGA 5.05软件以及ProtParam、WebLogo和SOPMA在线网站分析艾纳香MYB转录因子家族蛋白的分类、理化性质、氨基酸序列高级结构、保守结构域、系统进化等。结果表明,挖掘到127个BbMYB基因,预测47条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为1R-BbMYB和R2R3-MYB 2个亚类,其中R2-BbMYB与R3-BbMYB基序中都含有3个保守的色氨酸,而R1-BbMYB基序只有2个保守的色氨酸;艾纳香MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-BbMYB3、R2R3-BbMYB4与1R-BbMYB15蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树发现,艾纳香MYB家族在进化上包括2个大类,6个亚类,通过艾纳香与拟南芥MYB蛋白序列相邻或是进化关系近可以预测艾纳香MYB基因功能,为进一步对艾纳香MYB家族基因研究及其功能鉴定提供科学依据。     

基于转录组信息的艾纳香牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(BbGPPS)的克隆及序列分析

采用RT-PCR和RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术,从艾纳香(Blumea balsamifera L.DC)的叶片中克隆到单萜化合物合成的关键酶牻牛儿基焦磷酸合成酶(BbGPPS)基因。研究结果显示,BbGPPS基因的cDNA全长1 692 bp,包含开放阅读框(ORF)1 083 bp,编码361个氨基酸;亚细胞结构定位于叶绿体,既非膜蛋白也非分泌性蛋白。疏水性分析显示,BbGPPS是亲水性蛋白。同源性比对结果显示,BbGPPS蛋白与其他植物中GPPS蛋白具有高度的相似性,且具有异戊烯基结构域。系统发育分析表明,所有序列被聚为5大类,BbGPPS与其他菊科植物聚类一类,与万寿菊(Tagetes erecta)TeGPPS亲缘关系最近,其次是甜菊(Stevia rebaudiana)SrGPPS。     

中国艾纳香属植物资源与民族药学研究

深入研究我国艾纳香属(Blumea DC.)植物资源和开发新资源,从而系统全面的了解该属植物资源状况。通过查阅文献资料、实地调查、标本采集、分类鉴定等相结合的方法,确定了我国艾纳香属32种,该属植物资源广泛分布于我国华南、东南、西南等省区,但其破坏严重,艾纳香、东风草、假东风草和柔毛艾纳香4种蕴藏量较大,其它各种资源蕴藏量极小,纤枝艾纳香、线叶艾纳香已经濒危;文献检索结果显示,艾纳香属中有艾纳香、六耳铃等16种植物已被药用,在风寒感冒、痢疾、肠炎以及妇科疾病的治疗与护理具有重要作用。     

龙眼DlICE1基因克隆及低温胁迫表达分析

本研究以龙眼胚性愈伤组织为材料,根据龙眼转录组数据库,采用RACE-PCR和RT-PCR技术获取龙眼DlICE1 cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析与低温胁迫下表达分析。结果表明,龙眼DlICE1 cDNA全长为2327 bp,其中开放式阅读框（ORF）序列长1614 bp,共编码537个氨基酸。生物信息学分析表明,龙眼DlICE1编码的蛋白质属于不稳定的弱酸性蛋白,不具有典型的信号肽,且不属于分泌蛋白;亚细胞定位表明其位于细胞核内,与甜橙的同源蛋白亲缘关系最近;实时荧光定量PCR表明,龙眼DlICE1能够有效响应低温胁迫,低温诱导其表达量提高。研究结果显示,龙眼DlICE1基因参与龙眼胚性愈伤组织抗寒过程。     

木薯MeLHCB4基因的克隆及表达分析

本研究采用RT-PCR技术克隆了木薯叶绿素a/b结合蛋白基因MeLHCB4编码区序列。通过生物信息学对其基因结构、基因编码蛋白的理化性质等进行分析,并对不同物种的LHCB4氨基酸序列进行比对和构建进化树。结果表明,木薯MeLHCB4基因的CDs序列全长858 bp,编码285个氨基酸,蛋白理论相对分子质量约为30.9 kDa,理论等电点为5.47,该蛋白属于稳定的亲水性蛋白,预测该蛋白可能定位于细胞核或细胞质中。实时荧光定量PCR检测该基因的表达模式发现,MeLHCB4基因主要在木薯叶片和茎中表达,受到茉莉酸甲酯（JA）、水杨酸（SA）和乙烯前体（ACC）等激素的诱导表达,推测其可能参与了JA、SA、ACC信号途径。细菌性枯萎病病原菌侵染木薯叶片12 h后,MeLHCB4的表达量显著提高,表明MeLHCB4参与了木薯对病原菌的响应过程。     

黑喉石斛DoFT1基因在花发育过程中的表达模式分析及功能验证

FT（FLOWERING LOCUS T）基因是植物开花调控过程中的关键整合基因。为探明黑喉石斛（Dendrobium ochreatum）FT同源基因功能及其在黑喉石斛嫩茎开花过程中扮演的角色,本研究以黑喉石斛为试验材料,基于转录组测序结果,克隆得到黑喉石斛FT同源基因,命名为DoFT1。DoFT1基因编码区长度为537 bp,共编码178个氨基酸;生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白属于PEBP家族蛋白,其含有关键保守氨基酸位点Tyr84和11个连续保守氨基酸残基序列,为FT同源基因;进化树分析结果显示,DoFT1氨基酸序列与铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰同源基因亲缘关系较近;Real-time PCR分析结果显示,DoFT1主要在黑喉石斛叶片部位表达,其表达量在花芽开始分化阶段出现上调,并在花芽成熟期达到峰值后呈下降趋势;将DoFT1导入烟草中超量表达,可以显著促进烟草提前开花。     

艾纳香乙酸乙酯部位抗菌活性成分研究

本研究采用硅胶柱层析、ODS反相柱层析、sephadex LH-20分子筛等技术进行分离纯化艾纳香乙酸乙酯部位,共获得7个化合物。采用波谱学技术进行结构鉴定,7个化合物分别为：3,3’,5,7-四羟基-4’-甲氧基-二氢黄酮（1）,7-甲氧基紫衫叶素(padmatin)（2）,木犀草素-7-甲醚（3）,咖啡酸（4）,北美圣草素（5）,槲皮素（6）和木犀草素（7）。采用96孔板倍比稀释法,对单体化合物抗细菌活性进行评价,结果显示化合物2和3具有较好的抑制金黄色葡萄球菌活性,MIC值均为64 μg/mL。化合物2和4均为首次从该植物中分离,化合物2 和3可作为艾纳香抗菌活性先导化合物,为相关新药研发提供依据。     

茶树八氢番茄红素脱氢酶cDNA全长克隆与表达分析

八氢番茄红素脱氢酶是类胡萝卜素生物合成途径的关键酶之一。本实验采用3’/5’RACE和RTPCR技术成功扩增出茶树八氢番茄红素脱氢酶基因（PDS）的3’端和5’端序列,序列拼接获得全长cDNA序列,命名为CsPDS,并将其登录至GenBank,登录号KF646537。经生物信息学分析,所得基因cDNA序列全长为2295 bp,开放阅读框（ORF）1749 bp,编码582个氨基酸,预测分子量约为64.86 kDa,理论等电点（PI）为6.77,属于亲水性蛋白。该基因编码的氨基酸序列与柿树PDS序列的同源性达到87%,多序列比对表明茶树PDS具有高度保守区域,基于邻接法的进化树显示与柿树、葡萄的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果显示,CsPDS在‘黄金芽’体内表达没有受抑制,表明‘黄金芽’黄色白化可能不是在CsPDS基因转录水平异常而引起。     

艾纳香总黄酮提取工艺研究

在考察提取溶剂、提取方法对总黄酮提取率的影响的基础上,运用正交试验对艾纳香中总黄酮的提取条件进行优化,确定最佳提取工艺.结果表明,艾纳香总黄酮最佳提取工艺为:30％的乙醇以1∶300料液比投料,以85 Hz的频率超声提取2次,每次30 min.在该最佳提取工艺下,艾纳香总黄酮提取量为208.6 mg/g.     

艾纳香中绿原酸类化学成分研究

为全面了解海南传统黎药艾纳香抗菌药效物质基础,本研究采用硅胶柱色谱、凝胶色谱以及高效液相色谱技术对艾纳香提取物进行系统化学成分研究。结果显示:共分离鉴定6个绿原酸类成分:3,5-O-二咖啡酰奎尼酸乙酯(1),3,5-O-二咖啡酰奎尼酸甲酯(2),3,4-O-二咖啡酰奎尼酸甲酯(3),3,4-O-二咖啡酰奎尼酸(4),3,5-O-二咖啡酰奎尼酸(5),1,3,5-O-三咖啡酰奎尼酸(6)。化合物1~6均为首次从该植物中分离得到,其中化合物1为新天然产物。抗细菌活性评价显示化合物3对枯草芽孢杆菌及化合物6对金黄色葡萄球菌均具有较强抑制活性,MIC值均为64μg/mL,推测绿原酸类为艾纳香的重要抗菌活性组成。     

三明野生蕉β-1,3-葡聚糖酶Mugsp7基因克隆及其在低温处理下的表达分析

以三明野生蕉组培苗为材料,通过RT-PCR技术克隆获得β-1,3-葡聚糖酶基因Mugsp7（β-1,3-glucanase）的 cDNA 和 gDNA 序列,并对该基因进行生物信息学分析和不同低温下的实时荧光定量PCR表达分析,并进一步测定8 ℃处理1、2、3、4和5 d后三明野生蕉叶片β-1,3-葡聚糖酶活性。结果表明：Mugsp7的 gDNA 长 1132 bp,开放阅读框（ORF）长984 bp,具有一个148 bp的内含子,共编码 327 个氨基酸。cDNA、gDNA 的登录号分别为 KU363808和KU363809。生物信息学分析表明,Mugsp7 属于酸性、亲水、稳定性蛋白,不具有信号肽,与小果野蕉、大叶藻、玉米、大麦、水稻等位于同一分支,与小果野蕉亲缘关系较近分为一类。实时荧光定量PCR表明,不同低温处理和8 ℃低温不同时间处理下,Mugsp7 呈现不同表达模式,且三明野生蕉叶片β-1,3-葡聚糖酶活性的测定分析也进一步表明,Mugsp7 能进一步响应低温胁迫。因此,推测 Mugsp7 在三明野生蕉抗寒响应中发挥重要作用。     

Quantitative trait loci for seedling vigor in rice under field conditions

Previous QTL studies on seedling vigor in rice (Oryza sativa L.) were conducted all based on laboratory germination tests. In the current study, a set of recombinant inbred lines derived from a rice cross were assessed for seedling vigor related traits in natural field environments including two treatments (drained soil and flooded soil). Composite interval mapping identified nine QTL for seedling vigor traits that correlated positively with each other. Individual QTL explained 4–14% of the total trait variation. Among the QTL, three and four were specific to the drained and flooded treatments, respectively, while two others were common between the two treatments. Four QTL (qFV-1-1, qFV-3-2, qFV-5-1 and qFV-10) each simultaneously showed effect on two or more traits with additive effects always in the same direction. The QTL qFV-5-1 could be further resolved into at least two linked loci, qFV-5-1a controlling seedling height and qFV-5-1b controlling seedling dry weight while the QTL qFV-10 could be a single locus with a pleiotropic effect on both seedling height and dry weight. The QTL qFV-1-1 and qFV-3-2 expressed specially under the flooded conditions, each pleiotropically controlling both coleoptile and seedling emergence. These two QTL were completely different from that affecting seedling emergence in the drained conditions. Comparison of the QTL indicated that the QTL mapping results based on field assessments could to some extent coincide with those based on lab tests but the discrepancy between the two kinds of experiments could not be overlooked.     

菜心采后褪黑素处理的低温保鲜效果分析

为了延长采后菜心的货架期,保持低温下的贮藏品质,用褪黑素对菜心进行了采后处理。将菜心采后分别喷洒50、100 mg/L褪黑素水溶液,以清水处理作为对照,在4 ℃下进行低温贮藏,观察菜心外观品质变化并测定品质相关的生理生化指标。结果表明：4 ℃条件下,褪黑素延缓了菜心叶片叶绿素降解,使茎、叶组织保持了较高可溶性糖和可溶性蛋白含量,减少丙二醛积累,提高了采后菜心组织内超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,同时褪黑素处理降低了采后菜心木质素含量,抑制了肉桂醇脱氢酶BcCAD4和BcCAD5基因的表达,推测褪黑素的作用效果可能与抑制肉桂醇脱氢酶基因的表达相关。     

福州市长乐沿海木麻黄林下野生苗的根系形态特征

植物根系对环境的形态适应研究对准确揭示植物与环境的关系十分重要。为探索滨海恶劣环境条件下木麻黄林下植被天然更新特征,本研究以沿海木麻黄防护林林下野生苗为研究对象,比较不同高度级木麻黄野生苗根系的总根长、总根表面积、平均根系直径、总根体积和总根尖数,分析林下3种草本植物根系形态特征。结果表明：随着木麻黄野生苗高度级的增加,总根表面积、平均根系直径和总根体积显著增长（P<0.05）;高度级1的野生苗总根表面积随根系径级的增加显著减少,高度级2的野生苗总根表面积在0~2.0 mm随根系径级的增加而减少,但在>2.0 mm时显著增加（P<0.05）;与林下草本植物相比,木麻黄野生苗的根系生长不占优势,其平均根系直径是窃衣和一点红的2~3倍,但是总根尖数最少且显著少于天门冬（P<0.05）;此外,在根系径级>1.5 mm时,仅木麻黄有根尖存在,根尖数占总数的0.33%。研究结果为促进林下植被的更新和保持植物多样性提供参考。     

槟榔Catalase基因的克隆及亚细胞定位

过氧化氢酶（Catalase）广泛存在于生物体内,主要功能是清除植物细胞内光呼吸、线粒体电子传递及脂肪β-氧化等过程中产生的H₂O₂,从而保护细胞免于过氧化氢酶的毒害。为了解槟榔过氧化氢酶基因的相关信息,利用植物总RNA提取试剂盒提取槟榔叶片总RNA,通过同源克隆和RACE技术获得槟榔全长cDNA,并对其进行生物信息学分析及亚细胞定位。结果表明：获得ArCAT1（MN692600）、ArCAT2（MN692601）、ArCAT3（MN692602）3个同源基因,其序列全长均为1476 bp,编码492个氨基酸。遗传进化分析显示,ArCATS与同为棕榈科的油棕（Elaeis guineensis）、海枣（Phoenix dactylifera）等植物的过氧化氢酶氨基酸序列具有较高的相似性,其中与油棕的亲缘关系最近。亚细胞定位结果表明,ArCAT1蛋白定位于过氧化物酶体中,而ArCAT2和ArCAT3既定位于过氧化物酶体又定位于细胞核中。这为进一步研究Catalase基因在槟榔中的生物学功能奠定基础。     

Possible alternative utilization of Cynara spp.: I. Biomass, grain yield and chemical composition of grain

Globe artichoke (Cynara scolymus L.) and cultivated cardoon (C. cardunculus L. var. altilis DC.) are horticulturally important crop plants. These species have potential as biomass and oilseed crops. We field tested, for 3 years, two artichoke and two cardoon cultivars and one wild cardoon (C. cardunculus L. var. sylvestris Lam.) population on the Sicilian plain of Catania (37°27′ N, 15°04′ E, 10 m a.s.l.). On a 3-year average, the dry aboveground biomass resulted about 31 t ha⁻¹ in both cultivated cardoons, 18.8 t ha⁻¹ in wild cardoon, 13.7 t ha⁻¹ in globe artichoke ‘3/10 V.S.’ and 9.9 t ha⁻¹ in globe artichoke ‘374’ F₁. The caloric values of aboveground biomass (except for seeds), which was not significantly different among genotypes, ranged between 16 005 and 17 028 KJ kg⁻¹ of dry matter. The cultivated cardoon ‘Gigante di Lucca’ had the greatest grain yield (on 3-year average, 2.6 t ha⁻¹), whereas the two globe artichokes had the lowest yield (on 3-year average, 0.5 t ha⁻¹). Regardless of genotypes and years, the grains contain 20.1% crude protein, 24.4% oil, 18.5% crude fiber and 4.1% ash (dry weight basis). The grains of globe artichokes showed the highest crude protein content (21.6%), whereas those of cardoons the highest oil content (25.2%).     

大豆脂肪酸脱氢酶GmFAD3C-1基因的克隆及功能分析

研究通过对大豆脂肪酸脱氢酶GmFAD3家族中4个关键酶基因序列进行比对,与对照JN18相比,大豆低亚麻酸突变体MT72中GmFAD3C-1基因在起始密码子后+966bp处存在一个碱基位点的缺失（G→?）,产生移码突变,导致氨基酸序列上产生较大变化（该突变基因命名为gmfad3c-1）。构建GmFAD3C-1基因超表达及CRISPR/Cas9编辑载体,利用花粉管通道法获得T₂转化植株。脂肪酸脱氢酶酶活测定结果显示,超表达植株T₂籽粒中,酶活与对照相比上升47.62%~78.85%,编辑载体T₂籽粒中,酶活与对照相比下降25.67%~47.11%。脂肪酸相对含量测定的结果进一步表明,GmFAD3C-1基因的表达与植株亚麻酸含量密切相关。     

艾纳香中的黄酮类化合物及其抗菌活性

为明确艾纳香抗菌药效物质基础,采用硅胶柱色谱, 凝胶色谱和反相色谱等技术从艾纳香乙酸乙酯部位中分离获得15个单体化合物,经波谱学鉴定分别为：3,3°,5-三羟基-4°,7-二甲氧基二氢黄酮 (1)、4°,5-二羟基-3,3°,7-三甲氧基黄酮 (2)、艾纳香素 (3)、3,5,3°,4°-四羟基-7-甲氧基黄酮 (4)、香叶木素 (5)、3°,4°,5-三羟基-3,7-二甲氧基黄酮 (6)、异鼠李素 (7)、chrysosplenol C (8)、金丝桃苷 (9)、异槲皮苷 (10)、3°,5,7-三羟基-4°-甲氧基二氢黄酮 (11)、sakuranetin (12)、pilloin (13)、5,7,3°,4°-四羟基-3-甲氧基黄酮 (14)、5-羟基-3,7,3°,4°-四甲氧基黄酮 (15),其中化合物7、11、12和13为首次从该植物中分得。抗菌活性评价结果显示：化合物1、3、6、8和12对3株细菌具有不同程度的抑制活性,其中化合物3对金黄色葡萄球菌抑制活性最强, 最低抑菌浓度MIC值为32 μg/mL。     

甘蔗内生固氮菌Klebsiella variicola DX120E溶磷基因GDH和pqqE的克隆及溶磷特性分析

葡萄糖脱氢酶（GDH）和吡咯喹啉醌（PQQ）对溶磷微生物溶解无机磷具有重要作用。本研究为了探讨甘蔗内生固氮菌变栖克雷伯菌（Klebsiella variicola）DX120E的溶磷机制,从该菌中克隆溶磷基因GDH和pqqE的ORF,并进行了生物信息学分析,同时还研究了该菌对不同磷源的利用能力。结果表明：克隆得到甘蔗内生固氮菌Klebsiella variicola DX120E GDH和pqqE基因的ORF分别为2373 bp和1143 bp,编码氨基酸分别为790个和380个。生物信息学分析结果表明,GDH蛋白为稳定蛋白,pqqE蛋白为不稳定蛋白。GDH蛋白是一个与细胞信号传导有关的膜受体蛋白,具有PQQ_membr_DH、PQQ_mGDH功能域和PQQ_DH_like超家族蛋白结构;pqqE基因编码的蛋白是胞内蛋白,含有1个PQQ_syn_pqqE功能域和Radical SAM超家族蛋白的结构。内生固氮菌Klebsiella variicola DX120E对不同磷源的利用和GDH和pqqE基因在不同磷源培养时的qRT-PCR分析表明,该菌对不同磷源的溶磷能力表现为FePO₄>AlPO₄>Ca₃(PO₄)₂,且溶解FePO₄的能力与溶解Ca₃(PO₄)₂、AlPO₄等难溶磷源的差异均显著（P<0.05）。在几种磷源条件下,GDH和pqqE基因相对表达量均增加,且2个基因的表达量变化趋势一致。GDH和pqqE基因在以FePO₄为磷源条件下的表达量与以Ca₃(PO₄)₂为磷源的表达量差异显著（P<0.05）。本研究可为进一步研究内生固氮菌与甘蔗的互作和溶磷机制提供参考。