结球甘蓝自花和异花授粉诱导的柱头转录组分析

分别以自花授粉30 min、异花授粉30 min和未授粉处理的甘蓝柱头进行Illumina HiSeq2000高通量转录组测序,分析自交不亲和性甘蓝自花授粉、异花授粉柱头与未授粉柱头中基因表达的差异。转录组测序共获得1.6 × 108对原始序列读取片段,总碱基数为2.38 × 1010 bp,与未授粉对照相比,自花、异花授粉后差异表达的基因分别有2 900个和2 328个,共有的差异表达基因1 904个。在差异表达基因背景和全部基因背景下,自花授粉较大比例的差异基因是细胞杀伤、胞外基质部分和核酸结合转录因子活性;异花授粉较大比例的差异基因是信号传递、胞外区域部分、结构分子活性和营养库活性。GO功能的显著性富集分析表明,自花授粉处理后特有的40个极显著的富集条目主要涉及糖跨膜转运活性、微管结合和钙调素依赖性蛋白激酶活性等。异花授粉特有的53个极显著的富集条目主要涉及法尼酸O–甲基转移酶的活性、微管负向运动和生长素跨膜运输等。自花授粉处理后特异差异表达的996个基因主要涉及钙离子结合、细胞骨架相关、茉莉酸和水杨酸代谢等生物过程,异花授粉处理后特异差异表达的424个基因主要涉及物质跨膜转运及脂质代谢。     

甘蓝ROH1与EXO70A1的表达与相互作用

【目的】以自交不亲和材料甘蓝为研究对象,分析ROH1的组织表达、ROH1与EXO70A1的相互作用及其是否参与甘蓝生殖发育。【方法】从甘蓝花蕾中克隆出ROH1和EXO70A1,应用半定量RT-PCR检测ROH1的表达特性;应用实时荧光定量PCR进一步分析甘蓝授粉后1 h内ROH1和EXO70A1的表达量和二者的相关性;分别构建以pGBKT7为载体的EXO70A1重组“诱饵”质粒和以pGADT7为载体ROH1的重组猎物质粒,并将重组质粒转化酵母菌株,利用缺陷型培养基进行蛋白质相互作用检测,确定ROH1和EXO70A1是否存在相互作用。【结果】在甘蓝中ROH1为单外显子基因,编码含398个氨基酸残基的蛋白质,与拟南芥ROH1对比发现,甘蓝ROH1序列内存在一个连续 16个氨基酸残基的缺失;它在甘蓝的雄蕊（花药）、花柱、幼茎、幼根及叶片中均有表达但表达量差异明显,其中,在幼叶、花柱和雄蕊（花药）中的表达量较高,在幼根和幼茎中的表达量较低;甘蓝授粉后柱头中ROH1的表达量在1 h内呈现出“上升-下降-上升”趋势,其中,以授粉后30 min的表达量最低,授粉后1 h的表达量达到最高值;而EXO70A1在授粉后1 h内的表达呈现出“下降-上升”的趋势,并以授粉15 min 时表达量最低,授粉后1 h时的表达量最高;二者表达的动态变化说明ROH1和EXO70A1参与了甘蓝的生殖发育;ROH1与EXO70A1的表达量趋势线呈现出负相关性,并在30 min时出现了重叠区域,预示ROH1与EXO70A1之间可能存在相互作用;成功构建pGADT7-ROH1和pGBKT7-EXO70A1酵母表达载体,通过酵母双杂交试验,发现载体pGBKT7-EXO70A1无自激活能力,融合菌株同时激活4个报告基因（AUR1-C、MEL1、HIS3 和 ADE2）的表达,表明花药中ROH1和花柱中的EXO70A1之间存在较强的相互作用。【结论】甘蓝的ROH1和EXO70A1之间存在较强的相互作用并呈现出负相关性,ROH1可能通过调节EXO70A1在柱头的分泌影响生殖发育。     

eSRKs酵母双杂交诱饵载体的构建及其自激活作用的检测

为研究甘蓝自交不亲和决定因子S位点富含半胱氨酸蛋白/S位点蛋白11(SCR/SP11)与S位点受体激酶(SRK)胞外域高变区(eSRKs)的相互作用,构建了eSRKs基因的酵母双杂交诱饵载体,检测其自激活作用,并验证是否适用于后续的相互作用研究.以甘蓝B3为材料,通过RT-PCR技术获得eSRKs目的基因片段,将其克隆到pGBKT7载体中,构建酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-eSRKs;测序正确后,将重组质粒转入Y2HGold,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性以及对报告基因有无自激活作用,结果获得了正确的eSRKs基因片段,并成功克隆到pGBKT7诱饵载体中,且转化在有诱饵载体pGBKT7-eSRKs的Y2HGold在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,表明表达产物对酵母细胞无毒性;显色反应结果表明对报告基因也无自激活作用,为下一步利用酵母双杂交系统检测SCR蛋白与SRK蛋白胞外域高变区的相互作用奠定基础.     

利用酵母双杂交系统鉴定羽衣甘蓝臂重复蛋白(ARC1)与结球甘蓝S位点受体激酶(SRK)激酶结构域的相互作用

S位点受体激酶(SRK)和臂重复蛋白(ARC1)是芸薹属植物自交不亲和反应的两种重要的信号元件,SRK-ARC1之间的互作决定着自交不亲和反应的进程。本研究利用PCR技术获得结球甘蓝(Brassicaoleracea var.capitata)SRK激酶结构域(SRKJ)的编码区以及羽衣甘蓝(B.oleracea var.acephala)ARC1基因不同片段长度的基因组DNA与编码区,分别构建以pGBKT7为载体的长度依次递减的ARC1a、ARC1b、ARC1c和ARC1d的重组诱饵质粒和以pGADT7为载体的SRKJ的重组猎物质粒,并将重组质粒转化酵母菌株进行蛋白质相互作用检测。结果显示:羽衣甘蓝ARC1存在5个连续的臂重复区,与结球甘蓝ARC1的氨基酸序列一致性达到98%;构建的重组表达载体在酵母细胞中无毒性和自激活作用产生;3个实验组Y2HGold[pGBKT7-ARC1a]×Y187[pGADT7-SRKJ]、Y2HGold[pGBKT7-ARC1c]×Y187[pGADT7-SRKJ]和Y2HGold[pGBKT7-ARC1d]×Y187[pGADT7-SRKJ]同时激活了4种报告基因AUR1-C...     

甘蓝THL1真核表达载体构建及其蛋白质结构预测

THL1是参与甘蓝自交不亲和性信号传导的重要调控因子之一.实验从"E"甘蓝柱头组织中提取总RNA,利用RT-PCR技术扩增THL1编码序列,将其末端加"A"后与pMD18-T栽体连接,转化E.coli DH5a.选阳性克隆提取质粒,经EcoR Ⅰ/Not Ⅰ双酶切后,将目的片段亚克隆至真核表达载体pPIC9K,再转化至E.coli DH5a.经茵落PCR鉴定、酶切鉴定和生物信息学分析表明,THL1正确插入了载体pPIC9K.首次成功构建了真核表达载体pPIC9K-THL1,并进行了THL1蛋白质结构预测,这为深入研究THL1在甘蓝自交不亲和性信号传导中的作用奠定了基础.     

自花授粉诱导的甘蓝功能基因BoSPI的克隆与表达分析

自交不亲和性是甘蓝在长期进化过程中形成的防止自交衰败、促进杂交优势的一种复杂而完善的遗传机制。克隆自交不亲和性相关基因对甘蓝自交不亲和性的深入研究和利用有重要意义。本研究通过挖掘0~60 min自花和异花授粉的甘蓝柱头转录组数据, 筛选到一个受自花授粉诱导上调表达的基因, 命名为BoSPI。BoSPI开放阅读框534 bp, 编码177个氨基酸, 理论等电点为4.21, 不包含信号肽和跨膜区, 含有4个保守的EF-hand结构域。BoSPI基因起始密码子上游2000 bp的核苷酸序列中含有真菌诱导响应、代谢调节以及器官形成等应答元件。BoSPI基因在大肠杆菌中可诱导表达为17 kD的蛋白。BoSPI在柱头中表达量最高, 在花瓣、萼片、叶片、雄蕊表达量较低。BoSPI蛋白被定位在细胞膜和细胞质。自花授粉30 min后对BoSPI基因的诱导表达显著增强。表明BoSPI参与了柱头响应自花花粉刺激的分子过程, 可能是实现甘蓝自交不亲和性相关的某种新功能基因。     

结球甘蓝AUX/IAA家族基因BoIAA2与BoIAA19的克隆与表达分析

为了探究AUX/IAA家族基因在结球甘蓝叶片与茎尖发育过程中的功能,筛选出对甘蓝叶片与茎尖发育具重要影响的相关AUX/IAA基因。试验以结球甘蓝品系"519"为材料,通过对莲座期叶片与茎尖,结球期叶片与茎尖的转录组比较分析,筛选出在两个组织中均表达差异显著的2个AUX/IAA基因,分别为BoIAA2与BoIAA19。采用PCR技术分别获得基因BoIAA2与BoIAA19的编码序列,其CDS(coding sequence)全长分别为519 bp、585 bp,编码172、194个氨基酸;进一步序列分析发现BoIAA2、BoIAA19分别与大白菜BrIAA2、油菜BnIAA19氨基酸同源相似性均达99%,且均具有AUX/IAA蛋白的DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ特异性结构域。利用荧光定量PCR分析表明BoIAA2和BoIAA19在叶片、茎尖中的表达量均呈现出结球期高于莲座期的变化趋势,与转录组分析结果相符;对其结合蛋白基因BoTIR1和BoARF8进行表达分析,结果显示二者与BoIAA2、BoIAA19在叶片、茎尖中不同时期的表达量变化趋势一致;由此,推测BoIAA2和BoIAA19可能通过与BoTIR1和BoARF8的结合影响生长素信号转导,进而调控结球甘蓝叶片及茎尖的生长发育。     

白魔芋多倍体诱导研究初报

采用种子浸泡法和根状茎顶芽滴液法进行白魔芋多倍体诱导，比较了不同秋水仙素浓度和不同处理时间对出苗率和变异率的影响。结果表明，滴液法对材料的毒害性更小，经同一浓度秋水仙素溶液处理后出苗率和植株形态变异率均高于种子浸泡法，但诱变加倍的效果不如浸泡法。实验中获得一株纯合四倍体植株，由0.20%秋水仙素溶液处理种子48h诱变得到。     

白魔芋多倍体诱导研究初报

采用种子浸泡法和根状茎顶芽滴液法进行白魔芋多倍体诱导,比较了不同秋水仙素浓度和不同处理时间对出苗率和变异率的影响。结果表明,滴液法对材料的毒害性更小,经同一浓度秋水仙素溶液处理后出苗率和植株形态变异率均高于种子浸泡法,但诱变加倍的效果不如浸泡法。实验中获得一株纯合四倍体植株,由0.20%秋水仙素溶液处理种子48h诱变得到。     

甘蓝BoSU03 蛋白基因的克隆及其与SRK 相互#br# 作用分析

 扩增了从甘蓝柱头蛋白质谱鉴定中获得的泛素蛋白BoSU03 基因的编码序列。序列分析表明 BoSU03 与甘蓝泛素蛋白Bol003815 的核苷酸序列相似性最高,达98%,含有臂重复结构域,属于植物泛 素蛋白家族。为探究BoSU03 是否为自交不亲和S 位点受体激酶（SRK）下游的互作蛋白,以SRK 与ARC1 相互作用为对照,利用GAL 酵母双杂交系统对SRK 与BoSU03 进行了相互作用验证,结果表明, BoSRK/BoSU03 的转化酵母在四缺平板SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp/x-α-gal/25 mmol 3-AT 上长势较好,显色较 深,进一步检测发现BoSRK/BoSU03 转化酵母的β–半乳糖苷酶活性值大于BoSRK/BoARC1 转化酵母的 活性值,这为进一步分析鉴定BoSU03 是否参与SRK 下游信号传导过程提供了依据。