Identification and expression analysis of 11 MADS-box genes in peach (Prunus persica var. nectarina ‘Luxing’)

MADS-box genes play a central role in the development of flowers in plants. In this study, 11 PpMADSs were isolated from ‘Luxing’ peach, and the expression levels were detected in different tissues and fruit development. Eleven PpMADSs, designated as PpMADS13, 14, 18, 23, 24, 25, 32, 33, 34, 35, and 39 were isolated. Phylogenetic analysis revealed that PpMADS13, 14, and 18 belonged to SVP, AGL15, and MIKC* group respectively; PpMADS23, 24, 25, and 39 were in the Mα group; PpMADS32, 33, 34, and 35 belonged to the Mγ group. Predictions from subcellular localization showed that 10 PpMADS were located in the nucleus. RT-PCR revealed that PpMADS13 was expressed in stems, leaves, and during fruit development (70d); PpMADS14 was expressed in sepals, stamens, petals, and during flower development; PpMADS18 was expressed in roots, stems, leaves, sepals, ovaries, stamens, petals, and during flower and fruit development; all MADS-box genes (expect for PpMADS33) in the Mα and Mγ group were expressed in roots, stems, leaves, sepals, ovaries, stamens, petals, and during flower development; few genes were expressed during fruit development. These results indicated that PpMADS may play a crucial regulatory role in vegetative growth and development processes of flowers and fruits in peaches.     

水稻粒宽突变体gw87的基因定位及候选基因分析

【目的】对水稻粒宽突变体gw87（grain width 87）进行表型鉴定、遗传分析、基因定位及候选基因分析,为探明该基因调控水稻籽粒大小的分子机制及应用潜力奠定基础。【方法】利用甲基磺酸乙酯诱变籼稻恢复系材料676R,获得一份籽粒宽度和千粒重显著增加的突变体gw87。对该突变体进行表型观察、农艺性状调查及外源油菜素内酯（BL）敏感性、叶绿素含量、光合参数测定,了解其表型特征及生理特性。调查gw87与676R杂交F₁的表型和F₂群体的分离情况,分析其遗传行为;选取该群体中的突变植株进行高通量测序,并利用gw87与粳稻品种日本晴杂交的F₂代作为定位群体,通过MutMap分析和分子标记定位,遴选候选基因并进行DNA和cDNA测序验证。利用qRT-PCR分析gw87和676R中BR合成途径基因OsDWARF4、D11和D2的表达差异。【结果】与野生型亲本676R相比,gw87突变体的株高降低,节间缩短,其中,倒一节间长度缩短最大,并呈现出扭曲的形态;叶片长度减少,宽度增加;单株有效穗数、主穗穗长和结实率显著降低,但籽粒宽度和千粒重显著增大。BL敏感性试验显示,gw87突变体幼苗对外源BL的敏感性降低。光合色素和光合参数测定表明,gw87光合色素含量增加,光合速率也有所增加。遗传分析表明gw87的突变性状是由1对隐性核基因控制。MutMap分析显示gw87突变基因位于第5染色体中部,在该染色体区域仅有1个碱基突变引起编码氨基酸变化;分子标记连锁分析表明该突变基因位于InDel标记X2和X3之间约101 kb的染色体区域;综合这两方面分析结果,最后遴选出gw87候选基因是编码一个含有AP2/EREBP DNA绑定结构域的转录因子基因LOC_Os05g32270。对该候选基因进行DNA和cDNA测序验证,发现gw87突变体中该基因DNA的第1 041位的碱基由G突变为A,导致与该位点相邻的76 bp内含子序列被剪接为外显子,引起阅读框移码,蛋白翻译提前终止。qRT-PCR分析显示gw87突变体中BR合成途径基因的表达量显著上调,表明gw87突变体中BR信号减弱。【结论】gw87是smos1、shb、rla1、ngr5的新等位突变体,但与这些突变体表型不同,gw87籽粒的宽度和千粒重显著增加,可能是LOC_Os05g32270的突变位点不同,导致其编码蛋白的功能活性不同所造成。     

枣AP2/ERF转录因子鉴定及其响应枣疯病植原体表达分析

利用生物信息学方法，从植物转录因子数据库和NCBI数据库中分别得到175和164个候选的枣AP2/ERF转录因子序列，使用DNAMAN软件进行序列比对、去除重复序列，采用SMART软件预测蛋白结构域发现，枣基因组中包含有145个AP2/ERF基因，其中ERF、AP2、RAV亚家族分别含有116个、23个、5个，另有1个独立基因。预测枣AP2/ERF转录因子氨基酸数量在111 ~ 692之间，分子量在12 446.87 ~ 76 154.10之间，pI在4.31 ~ 10.11之间。鉴定出的145个AP2/ERF转录因子，105个分别定位到12条染色体上，40个未能定位。在此基础上，利用嫁接病芽方法将枣疯病植原体转至健康枣植株，通过转录组测序和qRT-PCR手段，分析了AP2/ERF转录因子对枣植原体侵染的响应，在植原体侵染枣的6个不同时期，枣AP2/ERF表达数量和表达量均不相同，共有48个差异表达基因，其中ZjAP2*9、ZjERF49和ZjERF91是响应枣疯病植原体最为重要的AP2/ERF转录因子。     

光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号（光强、光质、光照时长）对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境（光强、光质、光照时长）主要通过不同的光受体（UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs）影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境（光强、光质、光照时间）调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。     

高含固率木质纤维素厌氧发酵物总DNA的4种提取方法比较

不同的样本特性和提取方法对获得微生物总DNA的质量有重要影响。文章基于高含固率木质纤维素厌氧发酵物腐殖酸、酚类物质含量高、质地均一性差、微生物浓度低的特点,研究了4种方法提取不同高含固率粪秸厌氧发酵物中微生物总DNA的效果。结果表明,常规的十二烷基磺酸钠法(sodium dodecyl sulfate,SDS)、十二烷基磺酸钠和溴化十六烷基三甲铵结合法(sodium dodecyl sulfate and cetyltrimethyl ammonium bromide,SDS-CTAB)和商业的粪便试剂盒法提取的DNA质量均较差,SDS法和试剂盒法未能获得聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增目的条带,SDS-CTAB法得到的条带较模糊;改进SDS-CTAB法获得的DNA杂质少、纯度高,具有较好的稳定性,A260/A280和A260/A230值分别为1.74~1.86和1.65~1.86,每克样品的DNA浓度在50 ng·μL^-1以上,电泳条带单一齐整、清晰明亮,PCR扩增的目的条带清晰度高,适宜后续分子生物学技术的分析。林格氏液洗脱、聚乙烯吡咯烷酮-40(Polyvinyl Pyrrolidone-40,PVP-40)洗涤液除杂以及裂解液和多种酶联合破壁是改进SDS-CTAB法获得该类专一性样本高质量微生物总DNA的关键步骤。     

日本百脉根LjbHLH34基因克隆及耐旱功能鉴定

干旱是影响植物生长发育的重要环境因素。本研究分析了日本百脉根抗旱相关基因LjbHLH34的耐旱功能，初步解析其响应干旱胁迫的分子机制，以期为百脉根抗旱分子育种提供理论基础。本研究克隆得到的LjbHLH34基因大小为711 bp、编码236个氨基酸，属bHLH转录因子家族成员。系统进化树分析显示，LjbHLH34蛋白与拟南芥bHLHⅣ亚家族中AtbHLH34和AtbHLH104亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明LjbHLH34在日本百脉根的根中表达量最高，叶中次之，茎中最少，暗示其在日本百脉根多个组织中发挥作用；同时LjbHLH34基因也受聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)诱导表达。在酵母中检测发现LjbHLH34具有转录激活活性；亚细胞定位试验表明LjbHLH34蛋白定位于细胞核中。将LjbHLH34基因转入拟南芥获得过表达株系。在200 mmol·L^-1甘露醇胁迫下，LjbHLH34转基因拟南芥的根长明显长于野生型。干旱处理后，野生型拟南芥比转基因拟南芥萎蔫程度更加明显，而转基因株系的相对含水量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型，丙二醛(MDA)积累...     

柴达木盆地梭梭LEA基因的扩增及序列分析

为发掘梭梭(Haloxylon ammodendron)抗逆相关基因,以柴达木盆地梭梭的同化枝为材料,扩增其LEA基因并进行了序列测定与分析。结果表明,所得柴达木盆地梭梭的LEA基因碱基数为234 bp,其中A碱基70个,T碱基52个,G碱基59个,C碱基53个;氨基酸序列分析表明,所得LEA基因片段编码78个氨基酸,其中强碱性氨基酸有12个,强酸性氨基酸有6个,疏水性氨基酸有34个,亲水性氨基酸有26个。     

香蕉TGA转录因子家族的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. Cubense, Foc）引起的香蕉枯萎病是我国香蕉的主要病害之一,严重影响香蕉的产量和品质。TGA防御反应基因在香蕉应对尖孢镰刀菌胁迫的应答转录调控过程中至关重要。本研究以拟南芥TGA转录因子家族成员蛋白为查询序列,在香蕉基因组数据库中Blast筛选出TGA转录因子家族成员,并对该家族成员进行生物信息学分析。共鉴定得到9个香蕉TGA家族成员,分别命名为MaTGA1~MaTGA9;香蕉TGA家族蛋白富含酸性氨基酸,大部分蛋白以α螺旋为主;亚细胞定位主要在细胞核内。进化树分析表明,香蕉MaTGA转录因子家族的9个成员可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两类,基因结构及功能结构域的分布情况也呈现出高度一致。进一步通过RT-qPCR分析发现,MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉枯萎病菌侵染后的‘威廉斯’（易感病）及‘南天黄’（抗病）中均显著下调表达,MaTGA1、MaTGA6、MaTGA7和MaTGA9均呈现先下降后上升的趋势;然而MaTGA4和MaTGA5仅在‘威廉斯’中上调表达,以上结果表明MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉抗枯萎病中发挥重要的生物学功能。本研究结果为香蕉TGA转录因子功能挖掘奠定理论基础。     

Gene cloning of ZmMYB59 transcription factor in maize and its expression during seed germination in response to deep‐sowing and exogenous hormones

Discovering the key genes responsible for deep‐sowing germination is very meaningful to cultivate maize varieties with strong germination ability in soil. In this study, ZmMYB59 gene whose functions remain unknown was successfully cloned. Subcellular localization showed that ZmMYB59 was localized in the nucleus. By analysing cis‐acting elements of its promoter sequence, many elements of MYB binding domain responsive to hormones (particularly gibberellin, GA) were found. On this basis, ZmMYB59 expression in different sowing depths, germination stages, tissues and treatments was analysed by real‐time PCR. ZmMYB59 expression levels in embryos or seedlings were significantly decreased with the increase in sowing depth at 2 days or 4 days after sowing (DAS). Further analysis showed that its expression in mesocotyls was also significantly downregulated with the increase in sowing depth at both 6 DAS and 8 DAS. Similarly, seed soaking with 10^‐5 M GA₃ inhibited ZmMYB59 expression in mesocotyls at 3 DAS. These results suggest that ZmMYB59 may play a negative regulatory role in seed germination in deep soil and the regulation is involved in GA signalling pathway.