小麦DEAD-box基因家族鉴定及其低温下的表达模式分析

DEAD-box RNA解旋酶是RNA代谢途径中的关键酶,在RNA代谢过程中调控植株的生长发育和抗逆性。目前,尚未见有人对小麦DEAD-box基因家族进行系统鉴定与分析。为探究小麦DEAD-box基因的功能,本研究以水稻DEAD-box基因家族基因为参照,从小麦全基因组数据库中共鉴定到134个小麦DEAD-box家族基因,并利用生物信息学对其家族成员的理化性质、基因结构、进化树和共线性进行分析。结果表明,小麦DEAD-box蛋白多数为弱碱性蛋白,亚细胞定位分布广泛,核分布最多;小麦与水稻DEAD-box家族基因亲缘性较高,小麦DEAD-box蛋白结构域与核心基序排列有序稳定,高度保守;小麦DEAD-box家族基因在进化过程中可能发生了节段性复制事件,水稻与小麦DEAD-box基因无序共线性连线,说明DEAD-box基因在进化过程中可能存在染色体异位突变。进一步以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和东农冬麦2号(Dn2)为材料,对其转录组库中低温差异表达的7个DEAD-box基因进行qRT-PCR分析,结果表明,这7个基因在不同品种和不同组织中表达量均有差异。Dn1中DEAD-box基因的表达量在 -10 ℃达到峰值,而Dn2中DEAD-box基因的表达量在-25 ℃达到峰值。     

霜霉病菌侵染的黄瓜叶片cDNA文库的构建及抗病相关基因筛选

以接种黄瓜霜霉病菌的抗病黄瓜品种‘649’的叶片为材料,使用改良SDS法提取总RNA,构建黄瓜叶片全长cDNA文库,得到的原始文库滴度为5.5 × 106 pfu • mL-1,扩增后的文库滴度达6.5 × 109 pfu • mL-1,重组率约为99%,插入片段在0.5 ~ 2.0 kb之间,大多在1.0 kb左右。随机选取3 360个克隆进行测序,共拼接出2 507个unigenes,其中包括211个重叠群（Contigs）和2 296个单拷贝EST（Singlets）。生物信息学分析显示：这些unigenes中存在427条与植物防御/抗病相关的基因,其中包括两类抗病基因和细胞程序性死亡相关基因,这些基因的发现为下一步研究黄瓜抗病机理,克隆抗霜霉病相关基因提供了重要的参考。     

冬小麦东农冬麦1号miR5049-3p和miR1120a前体与靶基因的克隆及低温和ABA作用下的表达调控

为研究外源ABA对miRNA响应低温胁迫的影响,利用实验室已有的冬小麦品种东农冬麦1号miRNA库,通过生物信息学手段筛选出了与糖代谢相关差异表达的miR5049-3p和miR1120a,预测出其靶基因分别为 6PGL（6-磷酸葡糖酸内酯酶基因）和FBA（果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因）。生物信息学分析表明,两种miRNA的前体序列均能形成稳定的茎环结构,但其成熟体的碱基保守性较差,它们的启动子序列包含多种响应环境因子的顺式作用元件。经qRT-PCR分析,随着温度的降低,miR5049-3p和miR1120a分别与其靶基因呈负相关调控;外源ABA处理后,随着温度的降低,miR5049-3p和miR1120a的表达量皆呈“升-降-升”的趋势,其靶基因表达则相应明显降低,表明mi5049-3p和miR1120a可能分别负向调控靶基因 6PGL和FBA,进而介导糖代谢途径来响应低温胁迫。     

利用茎尖离体嫁接获得大蒜体细胞嵌合体的研究

以‘阿城紫皮’大蒜和日本‘福地六瓣’白皮大蒜鳞茎茎尖为接穗、鳞茎盘为砧木,利用离体茎尖微体嫁接技术,研究了大蒜体细胞嵌合体的培育,用RAPD分子标记技术进行了嵌合体的鉴定。结果表明：最佳生芽培养基为MS+NAA 0.1 mg·L^-1+2ip 0.4 mg·L^-1;最佳生根培养基为1/2 MS + IBA 1.5 mg·L^-1。嫁接成活率达16.00%~26.67%。利用引物OPF-16鉴定表明白/紫、白·紫/紫、白·紫/白、紫/白4种嫁接方式获得了嵌合体。利用引物OPJ-12鉴定表明紫/白嫁接方式获得了嵌合体,而引物OPE-05鉴定未能检测出亲本与嫁接苗之间的差异。     

水貂多巴胺受体D1基因多态性及与自咬行为的关系

以多巴胺受体D1基因（DRD1）作为候选基因, 分析该基因对水貂自咬行为的影响。本试验采用聚合酶链式反应法,首次从美洲黑貂脚部肌肉组织扩增出多巴胺受体D1基因的部分序列片段,并测序,现已将该序列提交到GenBank上,得到序列号为EU249297。通过序列比较,在179位点处发生了(T→C)转换,但并没有导致氨基酸的变化。采用单链构象多态性(PCR-SSCP)方法进行了多态性检测,结果在不同个体中检测到3种基因型：AA、AB和BB型。对该基因的不同基因型与自咬行为的关系进行分析。结果表明,DRD1多态性对水貂自咬行为的影响差异显著（P<0.05）。在该群体中A等位基因的频率均高于B等位基因,AA型的基因型频率均高于BB型的基因型频率;自咬行为组AA基因型的频率远低于健康组,BB和AB基因型个体分布频率比较差异显著。      

寒地冬小麦TaEXPA7同源基因的遗传转化及其功能分析

膨胀素是一类具有非酶活性的细胞壁松弛蛋白,广泛参与植物生长的各个阶段,其表达受非生物胁迫如低温等调控。为了探究寒地冬小麦(Triticum aestivum)膨胀素基因 TaEXPA7-A/B/D的功能,本研究将 TaEXPA7-A/B/D三个基因分别转入拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,利用抗性筛选和PCR鉴定,分别获得了过表达 TaEXPA7-A/B/D三个基因的转基因拟南芥植株,分别观察并测定了 TaEXPA7-A/B/D三个基因对转基因拟南芥生长和低温胁迫下生理指标的影响。结果表明,转基因拟南芥的根长、侧根数目、株高、开花后2周内的花序和角果数目均显著高于野生型;4℃低温处理后,转基因植株中抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性及可溶性糖的含量相比于野生型均维持在较高的水平,且MDA的积累量较低。以上结果表明, TaEXPA7-A/B/D三个基因的过表达显著促进了转基因拟南芥的生长,并使植株在低温条件下维持更好的抗氧化和渗透调节能力。     

一株异养氨氧化青霉（Penicillium sp.）特性研究

[目的]对分离自鸡粪好氧堆肥的一株氨氧化青霉(Penicillium sp.)M25-22进行异养氨氧化特性的研究,为该菌在鸡粪等固体废弃物好氧堆肥过程中的应用提供依据.[方法]在以铵盐为唯一氮源的培养基中,研究该菌生成亚硝酸盐氮与硝酸盐氮的能力;调整培养基的碳源种类、氮源种类、蔗糖浓度、铵态氮浓度、pH和培养温度等,研究环境条件对该菌氨氧化能力的影响.[结果]该菌在以铵盐为唯一氮源的培养基中,菌体生长量及铵态氮利用率在1-5 d迅速增加;硝酸盐氮浓度3-5 d上升迅速,以后维持在1.1-1.2 μg·mL~(-1);同时有少量亚硝酸盐氮生成.该菌在以葡萄糖、蔗糖、淀粉或纤维素为唯一碳源的培养基中均进行异养氨氧化,能氧化硫酸铵、蛋白胨、乙酰胺、尿素或L-天冬氨酸中的负三价氮,其中可溶性淀粉、纤维素、蛋白胨等缓效碳、氮源更有利.该菌在以蔗糖为唯一碳源、铵盐为唯一氮源的培养基中,异养氨氧化的最适条件为,蔗糖浓度12 g·L~(-1)、铵态氮浓度2.438 mg·mL~(-1)、pH 7.5和培养温度30℃.[结论]M25-22存在细菌的无机氮氧化途径,且能将生成的亚硝酸盐氮迅速氧化为硝酸盐氮,其氨氧化作用属于次级代谢.该菌能以多种有机物为碳源进行异养氨氧化,能氧化多种氮源中的负三价氮素,且在高有机物,高铵态氮浓度下表现出较强的异养氨氧化能力,因而在鸡粪等固体废弃物的好氧堆肥实践中具有应用价值.     

外源MeJA对低温胁迫下冬小麦冷响应基因表达的影响

为了探讨外源MeJA(茉莉酸甲酯)处理对低温胁迫下东农冬麦1号(Dn1)叶片和分蘖节中 TaICE41(CBF表达诱导因子)及4个冷响应基因( Wcor14、 Wcor15、 Wcor18、 Wcor413)表达量的影响,了解Dn1强抗寒性是否与JA(茉莉酸)对CBF途径冷响应基因的调节有关,以Dn1为试验材料,叶面喷施1mmol·L~(-1)MeJA,采用荧光定量PCR法检测低温(5℃、0℃、-10℃和-25℃)胁迫下Dn1叶片及分蘖节中 TaICE41及下游4个冷响应基因的表达量。结果表明,外源MeJA处理提高了低温胁迫下Dn1叶片及分蘖节中上述基因的表达量;-10℃下,Dn1分蘖节中 TaICE41、 Wcor14、 Wcor15、 Wcor18、 Wcor413表达量均达到最高值,处理组依次约为对照组的3.3倍、38.0倍、12.7倍、9.4倍、3.5倍,表明JA对CBF途径冷响应基因的调节与低温胁迫下Dn1的强抗寒性有关;-10℃是Dn1抗寒的重要温度节点,分蘖节是影响其越冬性的主要部位。生物信息学分析及预测表明, TaICE41位于3A染色体上,定位于细胞核内,表达产物为无规则卷曲型蛋白,属于HLH蛋白家族成员,与节节麦的ICE1蛋白亲缘关系最近。本研究可为解析激素JA调控植物抗寒性的分子机制提供理论依据。     

冬小麦lncRNA1808调控PPP限速酶（Ta6PGDH）抗寒应答研究

为探索lncRNA1808调控Ta6PGDH应答寒胁迫的机制,以冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）为材料,应用生物信息学分析了lncRNA1808和Ta6PGDH的生物学特性和功能,预测了lncRNA1808-Ta6PGDH互作关系和共表达趋势;应用real-time PCR鉴定小麦分蘖节和叶片的lncRNA1808和Ta6PGDH寒胁迫下表达谱变化。结果显示,lncRNA1808为lncRNA,不具备编码能力,富含稳定的茎环结构;lncRNA1808与Ta6PGDH的启动子序列含多种响应环境因子的顺式作用元件;预测lncRNA1808-Ta6PGDH互作并协同共表达;Dn1分蘖节和叶片的lncRNA1808和Ta6PGDH的表达谱与协同共表达分析一致,表达趋势上调。本研究初步揭示了冬小麦lncRNA1808调控PPP限速酶Ta6PGDH的抗寒应答机制。     

洋葱花发育B类MADS-box基因AcDEF的克隆与表达分析

 以紫皮洋葱常规品种‘RUPI’为试材,通过RACE方法克隆了AP3/DEF同源基因AcDEF,并用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR研究AcDEF在洋葱各类器官中的表达模式。GenBank登录号为JX661502的AcDEF基因长1 014 bp,开放阅读框长度为675 bp,编码224个氨基酸。系统发育分析表明,AcDEF基因属于单子叶B功能基因家族的AP3/DEF亚家族。表达模式分析显示,AcDEF在花器官中特异表达,其中在花瓣、雄蕊内高丰度表达,在花葶和膜状总苞中微量表达,在心皮中表达水平极低,在无性营养器官如根、假茎、叶片和鳞茎中无表达。在开花过程中,各花器官中AcDEF转录物的积累呈动态变化;在花瓣和雄蕊发育过程中AcDEF均高丰度表达,但在完全开放花的花瓣和雄蕊中表达量略有降低;在花葶、膜状总苞和心皮中表达量递减,在完全开放花的膜状总苞和心皮中AcDEFAcDEF基因的序列结构和表达模式具有单子叶物种AP3/DEF基因的特征,属于paleoAP3进化系。的表达量很低。