黄丹木姜子叶绿体基因组特征分析

【目的】分析黄丹木姜子（Litsea elongata）叶绿体基因组特征,为木姜子属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供理论参考。【方法】基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对黄丹木姜子叶绿体基因组进行测序,利用GeSeq在线工具对叶绿体基因组进行注释,并利用REPuter、MISA、CodonW和IQ-TREE等生物信息学软件对其基因组结构、基因数目、序列重复、密码子使用偏性和系统发育进行分析。【结果】黄丹木姜子叶绿体基因组全长为154028 bp,具有典型的四分结构,编码126个基因,其中蛋白编码基因82个,rRNA基因 8个,tRNA基因 36个。叶绿体基因组的注释基因中,有9个基因含1个内含子,有3个基因含有2个内含子,其余基因均不含内含子;44个基因编码蛋白参与光合作用信号途径,21个基因编码蛋白构成了核糖体大小亚基。黄丹木姜子叶绿体基因组含有32对长序列重复和90个SSR位点,其中,正向重复和回文重复最多,均为12对,反向重复和互补重复分别为6和2对;95.56%的SSR位点位于单拷贝区［大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）］,仅4.44%的SSR位点位于反向重复区（IR）。黄丹木姜子叶绿体蛋白编码基因GC含量为39.14%,GC3s为27.95%,平均有效密码子数（ENC）为49.04,说明其密码子偏性弱;相对同义密码子使用度（RSCU）大于1.00的密码子31个,其中13个以A结尾,16个以U（T）结尾。系统发育进化树分析结果显示,木姜子属的14个物种聚为两组,其中黄丹木姜子和10种木姜子属植物聚在一个组,与日本木姜子的亲缘关系最近。【结论】黄丹木姜子叶绿体基因组结构保守,偏好A或U（T）结尾的密码子,鉴定的SSR位点可用于物种鉴定和群体遗传学研究。     

光强对罗平小黄姜生长和叶绿素荧光参数的影响

为明确光照强度对生姜生长和生理参数的影响,确定该植物的最佳光照强度,采用盆栽法研究不同遮光处理（100%、75%、50%、25%、12.5%光照）对小黄姜生长、生理及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,25%光强下的小黄姜株高、冠幅、叶宽、单株总叶面积较高,100%光强下所有生长参数均较低;50%光强下,过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、可溶性蛋白含量均较高,而丙二醛含量和可溶性糖含量均较低,100%光强下的结果与50%光强相反;50%光强下小黄姜产量最高;随光强的增加,叶片中脯氨酸含量呈递增趋势,而叶绿素含量呈递减趋势;50%光强下最大荧光和最大光化学效率较高,而100%光强下均较低。50%光强为罗平小黄姜的最适生长光强,研究结果为罗平小黄姜的田间栽培提供了理论依据。     

蒿属植物叶绿体基因组特征及进化

蒿属植物具有重要的药用和经济价值,开展蒿属物种叶绿体基因组研究,为我国蒿属植物的分类鉴定和资源利用提供借鉴。基于29个蒿属物种叶绿体基因组序列,采用REPuter、MISA、DNASP和IQ-TREE等生物信息学软件,比较叶绿体基因组特征、序列重复和结构变异,并对蒿属物种系统发育进行分析。结果表明,蒿属叶绿体基因组均由大单拷贝(LSC)区、小单拷贝(SSC)区和1对反向重复(IRs)区构成,基因组序列长度150 858～151 318 bp, GC含量相近。所有蒿属叶绿体基因组均注释到114个unique基因,包含80个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。蒿属叶绿体基因组长重复序列主要由正向重复和回文重复构成,长度30～49 bp。简单重复序列(SSR)主要由A/T碱基构成,其中单碱基重复最多,其次为四碱基重复。RSCU(相对同义密码子使用度)值大于1的30个高频密码子中,13个以A结尾,16个以T结尾。蒿属植物叶绿体基因组结构高度相似,未检测到基因重排或倒置事件。检测到11个核苷酸变异值P_i>0.007的高变区,其中8个位于LSC区,3个位...     

麻疯树AP2/ERF基因家族孤儿基因Soloist的克隆与原核表达分析

【目的】含有AP2结构域的AP2/ERF蛋白是与植物抗逆性密切相关的转录因子家族,Soloist是AP2/ERF家族中的孤儿基因,大部分植物只有1个。克隆麻疯树该基因编码框的全长c DNA序列,并对其理化性质、基因结构、启动子区域调控元件、表达特性及蛋白原核表达进行分析,为深入开展麻疯树Soloist基因的功能鉴定及其在麻疯树遗传改良中的应用提供依据。【方法】利用AP2结构域的隐马尔可夫模型结合拟南芥与水稻的Soloist蛋白序列对麻疯树蛋白质数据库进行相似性检索,经过Pfam与CDD在线工具的验证获得麻疯树AP2/ERF基因家族成员。利用不同的工具对Soloist基因进行生物信息学对比分析。通过实时荧光定量PCR检测该基因在麻疯树不同器官及低温处理下的相对表达量。通过双酶切构建该基因的原核表达载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株进行IPTG诱导表达,分别收集不同诱导时间段的菌液,SDS-PAGE检测融合蛋白的表达情况。【结果】共鉴定到119个麻疯树AP2/ERF家族基因,其中包含1个Soloist基因,命名为Jc Soloist。序列分析显示,麻疯树Jc Soloist基因编码框长度为699 bp,编码232个氨基酸,预测分子量为26.3 k Da,理论等电点为9.65,包含6个外显子与5个内含子。在其基因启动子序列中鉴定到TATA框、CAAT框,以及赤霉素、水杨酸及干旱等应答元件。表达分析显示,麻疯树Jc Soloist基因在麻疯树各器官中都有表达,但表达水平具有器官特异性,在根中表达量较高,而在叶片中表达量相对较低,同时,在叶片与根中都属于低温诱导表达基因,分别在低温胁迫3 h与24 h达到最大表达量,较对照提高34.38倍与3.83倍。构建了p ET-32a-Jc Soloist重组载体,且在原核细胞中稳定表达,SDS-PAGE结果显示融合蛋白分子量为46.0 k Da,与预期大小一致。【结论】麻疯树AP2/ERF基因家族鉴定到1个Soloist基因,包含由3条反平行β-折叠与1条α-螺旋组成的AP2结构域,与其他物种的报道一致。基因启动子区域鉴定到赤霉素、水杨酸等顺式作用元件,暗示该基因在麻疯树激素信号转导中发挥重要作用。Jc Soloist基因在麻疯树叶片与根中受低温诱导表达显著,说明该基因参与麻疯树低温响应过程以及低温信号转导途径,也成为麻疯树抗冷新品种选育的候选基因。     

外来入侵植物紫茎泽兰的研究进展

综述了紫茎泽兰的生物学特性、入侵机理、危害、防治和利用等最新的研究进展,并且探讨了今后的研究方向。     

水分和温度对紫茎泽兰幼苗生长的影响

比较2个水分和3个温度梯度条件下,中国和墨西哥两种群紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng）的形态、生物量分配和光合色素的可塑性反应,探讨两种群在幼苗阶段生长特点及入侵潜力。结果表明：（1）各温度水分处理下墨西哥种群株高、叶片数、总叶面积、总生物量、叶生物量比、叶根比、总叶绿素较高,中国种群根长、根生物量、根冠比较高。表明墨西哥种群在适宜的环境条件下比中国种群有更高的资源捕获能力,而中国种群对干旱和低温条件有更好的适应能力。（2）两种群紫茎泽兰对水分响应显著,100%水分下总叶面积、平均叶面积、总生物量、叶生物量比、叶面积比、叶根比、总叶绿素均高于50%水分条件。对温度响应显著,尤其20℃时,中国种群根长,墨西哥种群总叶面积,100%水分下平均叶面积、总生物量、叶生物量比、叶根比5,0%水分下根生物量比,均达最高值。两种群喜湿润的环境,温度20℃时生长较好。     

药用真菌茯苓基因组密码子使用偏性分析

为了解药用真菌茯苓基因组密码子使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特性的因素,以茯苓核基因组和线粒体基因组数据为研究对象,利用CodonW、Mega X和EMBOSS等软件对基因密码子使用偏性进行分析,根据中性绘图、奇偶偏性绘图、ENC-plot和对应性分析推测茯苓基因组密码子偏性形成的影响因素.茯苓核基因平均GC含量...     

氮肥对不同种群紫茎泽兰光合色素含量的影响

探讨了加氮处理对7个不同种群的紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)(3个入侵地中国种群,3个原产地墨西哥种群和1个印度种群)叶片叶绿素含量的影响。结果表明,加氮显著提高了所有种群紫茎泽兰光合色素含量水平。种群M3光合色素含量对氮响应最大,说明该种群可能对高氮生境有更强的适应能力;种群C3、M1、M2、C1和I对氮响应适中;种群C2光合色素含量对氮处理的响应最小,这可能与该种群来源于较低海拔生境有关。     

小桐子CDPK及相关激酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

基于小桐子基因组数据库,在全基因组水平对小桐子CDPK及相关激酶基因家族进行鉴定,并对其系统进化、基因结构、保守结构域、染色体定位以及器官与低温胁迫表达进行分析,为深入开展小桐子CDPK及相关激酶基因的功能鉴定及其在小桐子遗传改良中的应用提供依据。利用CDPK结构域的隐马尔可夫模型对小桐子蛋白质数据库进行相似性检索,经过Pfam与CDD在线工具的验证获得小桐子CDPK及相关激酶基因家族成员。利用不同的工具对CDPK及相关激酶基因进行生物信息学对比分析。通过小桐子器官与低温表达谱数据进行CDPK及相关激酶基因的表达分析。小桐子基因组中共检索到17个CDPK基因、5个CRK基因、2个PPCK基因、4个PEPRK基因以及1个CCaMK基因,各基因家族成员的基因长度、蛋白质等电点及亚细胞定位等理化参数具有家族特异性。序列比对与系统进化分析显示,5个基因家族都单独聚类,而CDPK与PEPRK基因家族又分别聚类为4个与2个亚族,且鉴定到小桐子CDPK家族成员的N-端可变区、激酶结构区、自抑区及EF-hand调控区4个保守结构域以及其他激酶成员的激酶结构域。同时,分别有21个与24个CDPK及相关激酶可能发生N-豆蔻酰化与N-十六烷酰化的修饰。染色体定位表明,小桐子CDPK及相关激酶基因不均匀地分布于10条染色体上,且存在JcCDPK7/JcCDPK9串联复制现象。转录组表达分析表明,29个CDPK及相关激酶基因中,有24个基因在叶片、根及种子中都有表达,而JcCDPK3、JcCDPK11、JcCRK3及JcCCaMK属于低温诱导高表达基因,与小桐子的抗冷性直接相关。     

EDTA对白茅和藨草吸收土壤重金属的影响

[目的]探索采用生物与化学相结合对重金属污染土壤进行人工修复的最佳方法。[方法]以污染区采集的白茅和藨草种子为试材,采用温室盆栽法研究在不同浓度梯度的EDTA(1、3、5、10、15 mmol/L)调控下白茅和藨草对土壤中Cd、Zn、Pb积累的影响。[结果]调控剂EDTA不同程度地增加了白茅和藨草对土壤重金属的吸收,提高了植物对污染土壤的净化率。不同植物对不同土壤重金属污染元素的净化需要不同EDTA浓度调控。采用3 mmol/L EDTA调控时白茅对土壤Cd、Zn污染的净化率最高,分别为0.226%和0.305%;15mmol/LEDTA调控时对土壤Pb污染的净化率最高(0.047%)。采用10 mmol/LEDTA调控时藨草对Zn和Pb净化率最大,分别为0.305%和0.042%;15 mmol/LEDTA调控时对Cd净化率最大(0.211%)。[结论]修复土壤Cd、Zn、Pb污染的最佳方法是藨草+10 mmol/LEDTA。