5种蔷薇科树种多酚氧化酶比较基因组学分析

蔷薇科植物中有多种具有重要价值的水果,如苹果、梨、桃、草莓和黑树莓等。这些水果普遍容易发生由多酚氧化酶(PPO)介导的酶促褐变而导致重大经济损失,从全基因组角度分析比较PPO基因家族,有助于加深对PPO基因家族和功能的认识。采用比较基因组学的方法,对这5种植物的PPO基因家族进行了基因鉴定、染色体定位、编码蛋白的亚细胞定位、内含子统计分析、基因系统进化、基因倍增与丢失等特征分析。从这5种植物中,共计鉴定出了42个PPO基因,其中6个基因被认定是假基因;绝大多数基因编码的蛋白定位于叶绿体,2个定位于线粒体,3个是分泌型蛋白;PPO基因在染色体上有串联重复和散布两种形式;9个基因具有内含子,聚类结果显示可以将它们分为6个类型,每个基因类型在进化过程中都发生过基因倍增和丢失;同型基因内含子的位置和大小具有相似性。这些结果揭示蔷薇科植物PPO基因内含子是伴随着基因倍增产生的,基因倍增也是推动PPO基因多样化的重要动力,PPO基因倍增和丢失差异导致PPO基因数量在不同物种之间产生差异。     

大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

金花茶组叶片生化成分评价及其最佳采收期研究

本研究以26份来源于6种金花茶组植物、不同表型防城金花茶和不同月份采收的防城金花茶的成熟叶片为材料,建立同时测定芦丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚4种黄酮成分的HPLC法,以及优化了测定茶多酚、总黄酮、总多糖和总皂苷成分含量的紫外分光光度法,基于以上8种成分含量,结合主成分综合评分和聚类分析的化学计量学方法,对不同来源金花茶叶片生化成分进行综合评价。结果表明：8种成分含量在不同来源金花茶叶片中存在差异,其中无名金花茶8种成分含量均较高,四季金花茶、防城金花茶次之;8年生1—12月份采收的防城金花茶叶片中,总皂苷、总黄酮和总多糖含量均表现为升-降-升-降的变化规律,并在10月含量达到最高;5年生不同种（S1~S14）主成分综合评分顺序为：无名金花茶>四季金花茶>防城金花茶（花蕾大、花多、不抗寒、花黄且大、尖果）>显脉金花茶>凹脉金花茶>小果金花茶;8年生不同月份（S15~S26）主成分综合评分顺序为：10月采>2月采>3月采>4月采>5月采>7月采>6月采>1月采>8月采>12月采>11月采>9月采,其中无名金花茶、四季金花茶及防城金花茶中花蕾大、花多、花黄且大等表型的金花茶叶片与2—4月份和10月份采集的8年生金花茶叶片的多指标综合评分排序位列前10;聚类分析结果将供试26份样品分为5类。综上所述,金花茶叶片的生化成分与金花茶植物种类和采收期有关,无名金花茶、四季金花茶和防城金花茶中花蕾大、花多、不抗寒、花黄且大的表现型的综合生化成分较高,初步确定防城金花茶叶片的适宜采收期为2—4月份和10月份,所建立的多指标定量结合化学计量学分析方法为金花茶组植物叶片的生化成分评价提供依据。     

Bamboo NiR gene is associated with regeneration capacity

It was reported that the activity of NiR (nitrite reductase) enzyme encoded by the NiR gene was correlated with the regeneration ability in rice. To testify the function of NiR gene in bamboo, seven bamboo species whose calli had different differentiation rate were chosen to analyse their NiR enzyme activity. The results showed that bamboo NiR enzymatic activity had a certain correlation with the regeneration capacity. A NiR gene named DhNiR from Dendrocalamus hamiltonii with high regeneration capacity was cloned. Sequence analysis revealed that the ORF of DhNiR was 1779bp encoding 592 amino acids. Overexpression of DhNiR in rice reduced the time of shoot differentiation and increased the transformation rate, suggesting that DhNiR might play an important role in the regeneration ability of bamboo, and can be applied in regeneration and gene transformation of bamboo and other plant species.     

混合盐胁迫对马蔺幼苗根系构型及生长量的影响

为探讨不同种类盐胁迫对马蔺幼苗生长状况的影响,采用室内培养的方法,研究总质量浓度为0.3%的NaCl、NaHCO₃单盐溶液及其不同配比的混合盐溶液胁迫对马蔺(Iris lactea var. chinensis)幼苗生长量、地上部干鲜重比值、地下部干鲜重比值以及根系构型的影响。结果表明,随着胁迫时间的延长,0.3%NaCl溶液对叶数和株高增长量的影响最小,其次为3种混合盐溶液,各处理在第14天时株高增幅达到最大。经0.3%NaHCO₃处理后的幼苗地上部干鲜重的比值为空白对照的2.17倍,地下部干鲜重则为空白对照的56.61%,随着混合溶液中NaHCO₃浓度的上升,地上部干鲜重比值表现出上升的趋势,地下部干鲜重比值则表现出下降的趋势。经35天处理后,0.3%NaHCO₃胁迫的马蔺幼苗根系总长、根系表面积较对照均显著下降,降幅分别为39.73%、26.08%,而各处理间的根系体积却无显著差异。研究结果显示,0.3%NaHCO₃溶液对马蔺幼苗的胁迫作用最强,2种单盐对根系的胁迫作用强于混合盐胁迫,而0.3%NaCl溶液对生长量的胁迫作用最弱。     

芸薹属及其他异源多倍体植物的基因表达特征研究进展

远缘杂交及异源多倍化导致许多重要作物的起源与进化，而芸薹属栽培异源四倍种是研究作物异源多倍化的模式系统之一。异源多倍体是如何调控及协调来自不同二倍体祖先的不同基因组的遗传行为及基因表达，是过去二十年间的研究热点和重要的生物学问题。利用不断发展的分子生物学技术，一方面揭示出芸薹属及其他多倍体物种基因组表现出动态性质，即在形成初期及长期进化过程中持续发生遗传及表观遗传的变化；另一方面发现异源多倍化过程中伴随着大量的基因表达模式改变，包括非加性表达、超亲表达、表达水平显性、部分同源偏向表达、基因剂量平衡效应等现象。上述基因组结构、表观遗传改变以及基因表达模式的调控，使新产生的多倍体得以成功进化为新物种。     

普通小麦主要农艺性状的全基因组关联分析

为解析小麦复杂农艺性状的遗传机制,本研究以150份小麦品种(系)为自然群体,在4个环境条件下测定了9个主要农艺性状,利用小麦35K SNP芯片,结合5种关联模型(Q、PCA、K、PCA+K、Q+K),进行全基因组关联分析。结果表明,全基因组多态性信息量PIC的范围为0.0950～0.5000,最小等位基因频率MAF值为0.0500～0.5000;群体结构分析和PCA分析均表明参试材料可分为两个亚群;连锁不平衡分析发现A基因组、B基因组、D基因组和全基因组的LD衰减距离分别为4.7、8、11和6 Mb。9个性状共检测到652个显著的关联位点(P≤0.001),其中21个SNP在2个或2个以上的环境中被重复检测到,分布在1A(1)、1B(4)、2A(3)、2D(2)、3A(1)、5A(1)、5B(5)、6A(1)、6B(2)和7D(3)染色体上; 1个SNP标记的物理位置未知, 3个SNP标记同时与2个性状显著关联;单个SNP的表型贡献率为7.67%～18.79%。8个优势等位变异在供试群体中所占比例较低,筛选出14个可能与小麦农艺性状相关的候选基因,其中TraesCS5B02G237200、TraesCS7D02G129700和TraesCS1B02G426300可能在植物抵御生物与非生物胁迫中起作用,TraesCS5B02G010800和TraesCS7D02G436800可能与植物激素的合成和响应有关,TraesCS2A02G092200可能与植物细胞壁的增强有关, TraesCS5A02G438800可能参与叶绿体发育,另外7个候选基因的功能未知。     

马疱疹病毒1型主要毒力基因分析及TK基因缺失载体的构建

为了解新疆马疱疹病毒1型（EHV-1）主要毒力基因遗传进化情况并构建TK基因缺失株，本研究以EHV-1 XJ2015株DNA为模板，对其主要毒力基因TK、gI和gE全长进行克隆、测序及生物信息学分析，并扩增TK基因左右重组臂TKL和TKR，构建质粒pUC-TKLR，将扩增后的增强绿色荧光蛋白（EGFP，含有CMV+polyA）插入pUC-TKLR质粒，构建TK基因缺失打靶质粒。TK、gI和gE基因同源性分析结果显示，XJ2015株与国外EHV-1分离株TK、gI和gE基因同源性均较高，分别为99.8%~100.0%、99.6%~100.0%和99.9%~100.0%；与EHV-3分离株同源性均最低，分别为72.9%、59.4%和62.1%；遗传进化分析显示，3个基因均与国外EHV-1同属于一个遗传进化分支，与EHV-9和EHV-4进化关系较近，但与EHV-3进化关系较远，表明XJ2015毒株与国外EHV-1毒株TK、gI、gE基因核苷酸上差异不明显，没有明显的地域性特征，功能基因保守且进化缓慢，同源基因功能相同或相近；经PCR扩增、酶切、测序及转染鉴定，本试验成功构建了用于TK基因缺失的打靶质粒pUC-TKLR-EGFP。通过对EHV-1主要毒力基因的分析及TK基因缺失打靶载体的构建，为新疆地区马鼻肺炎流行病学调查分析、TK基因缺失株的构建提供理论依据。     

Development of colchicine‐induced tetraploid St. Augustinegrass (Stenotaphrum secundatum) lines

St. Augustinegrass is well suited for lawns and commercial landscapes. While many genotypes are cross‐fertile, all cultivars are propagated vegetatively in sod production. To ensure varietal purity, development of sterile triploid hybrids by crossing tetraploid and diploid genotypes has been successfully used in other warm‐season turfgrasses. Applying this model in St. Augustinegrass would be beneficial to sod producers and turf managers who require purity for certification and uniformity for performance, respectively. This study was conducted to develop colchicine‐induced tetraploid lines of St. Augustinegrass. Seeds of cultivar ‘Raleigh’ were treated with four colchicine concentrations at four exposure times. A non‐treated control was included among the treatments. Seedlings that germinated were screened for genome size changes using flow cytometry. Line DSA 13005 and two progeny lines derived through selfing, DSA 16001 and DSA 16016, were corroborated as tetraploids (2n = 4x = 36) through chromosome counts. These lines will be used in future breeding efforts to attempt development of sterile triploid cultivars of St. Augustinegrass.     

茶树蛋白激酶基因CsCIPK的克隆与表达特性分析

以茶树品种‘龙井43’作为材料,利用RT-PCR方法,从茶树的cDNA中克隆得到1个编码蛋白激酶的基因,命名为CsCIPK。序列分析表明,CsCIPK开放阅读框长度为1 341 bp,编码446个氨基酸,蛋白质分子量为414234。蛋白功能域预测和多重对比显示,CsCIPK蛋白含有1个保守的N端激酶结构域和1个相对不保守的C端调节结构域,即丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和NAF结构域。理化性质、亲/疏水性、无序化分析显示,CsCIPK属于疏水性蛋白,理论等电点为7.04,有4段无序化区域,其二级结构分析显示主要由α螺旋、不规则卷曲组成。通过实时荧光定量PCR对‘龙井43’和‘安吉白茶’中的CsCIPK表达特性进行分析。结果显示‘龙井43’中CsCIPK的相对表达量在高温、干旱及盐处理4 h、低温处理24 h时达到最高。‘安吉白茶’中CsCIPK的相对表达量在高温及盐处理4 h、低温及干旱处理1h时达到最高。CsCIPK在‘龙井43’的根中,‘安吉白茶’茎中表达量最高。不同浓度的GA和IBA处理‘龙井43’茶苗,结果显示0.2 mmol·L-1 GA处理后,CsCIPK表达量先升高后下降,6 d时处理组为对照组的62倍;0.6 mmol·L-1 IBA处理后,CsCIPK的表达量在3 d时显著高于对照组;不同浓度GA和IBA处理后,9 d时CsCIPK表达量均显著低于对照。