青稞叶绿体基因RNA编辑位点的预测、鉴定与比较分析

为了阐明青稞叶绿体基因组RNA编辑位点的组成与特性,首先利用生物信息工具对青稞叶绿体基因的RNA编辑位点进行了预测,结果发现了35个分布于15个基因的编辑位点,所有编辑均为C到U的转换,其中基因ndhB包含的编辑位点数量最多,达9个,这与其他麦类作物相似;进一步利用RT-PCR结合克隆测序,对预测的35个位点进行了实验验证,发现18个编辑位点被证实发生了C到U的编辑;对编辑前后编码蛋白质的结构进行了比较分析,发现RNA编辑引起了编码蛋白的结构变化,暗示RNA编辑可以造成编码蛋白功能的改变。最后,将青稞叶绿体基因RNA编辑位点与栽培大麦、野生大麦的叶绿体RNA编辑位点进行了比较,发现青稞与栽培大麦的RNA编辑组成完全一样,而野生大麦缺失了 ndhA-563位点,初步印证了大麦的起源进化关系。     

盐胁迫对桉树4个叶绿体基因表达的影响

盐胁迫严重影响桉树的存活和生长。以广林9号桉3月龄幼苗为材料,用不同浓度NaCl溶液(0、30、60、90、120、150mmol/L)连续灌根处理15d后,检测叶组织渗透势、叶绿素含量以及Rbcl、Accd、Ndhf、Matk4个叶绿体基因的转录情况,分析盐胁迫条件下桉树叶绿体基因的表达变化。随着NaCl浓度的增大:组织液渗透势呈上升趋势,叶绿素质量分数呈下降趋势,当NaCl浓度为150mmol/L时组织液渗透势达最高值,2136.4kPa,叶绿素质量分数最低,为2.80mg/g;Rbcl、Ndhf、Matk基因表达水平呈降低趋势,Accd基因的表达水平随盐浓度升高而呈上升趋势。90mmol/LNaCl使Accd、Ndhf、Matk基因表达应激性升高。150mmol/LNaCl严重抑制Rbcl、Ndhf、Matk基因的表达,却使Accd基因表达显著增强。结果表明:90mmol/LNaCl浓度是桉树短期耐受盐胁迫的临界点,叶绿体中不同类型基因响应盐胁迫的应答不同。     

Comparative analysis of organelle DNAs in acid citrus grown in Japan using PCR-RFLP method

PCR-RFLP analyses of three regions for each of chloroplast DNA (cpDNA; rbcL-ORF106, trnD-trnT, trnH-trnK) and mitochondrial DNA (mtDNA; nad7/exon2-exon3, nad7/exon3-exon4, 18S-5S) were performed in 26 cultivars of acid citrus grown in Japan to identify polymorphisms and classify them. The polymorphisms were compared with those of three true Citrus species, i.e., mandarin, pummelo and citron. Ichang papeda (C. ichangensis) was also included in this study to find its relationship with Yuzu. Inter-species cpDNA variation was recognized and the acid citrus were divided into three groups, namely; I (‘Yuzukichi’ and ‘Kinkoyu’), II [sour oranges (‘Kaiseito’, ‘Daidai’ and ‘China daidai’), ‘Nansho daidai’, ‘Kiku daidai’, C. sudachi (‘Mushi yukaku’, ‘Yushi yukaku’ and ‘Yushi mukaku’), C. sphaerocarpa (‘Kabosu’ and ‘Aka kabosu’), C. kizu (‘Taninaka kizu’, ‘Kinosu’ and ‘Kizu’), ‘Zanbo’, ‘Mochiyu’, ‘Jabara’ and ‘Naoshichi’], and III [Yuzu (‘Tetraploid’, ‘Tochikei yuzu’ and ‘Yamanekei yuzu’), ‘Matsuda sudachi’, ‘Zuishoyu’, ‘Hanayu’ and ‘Yuko’]. CpDNA restriction patterns of the three true Citrus species differed from each other as well as from those of ichang papeda. CpDNA restriction patterns of group I of the acid citrus were identical to those of mandarins. Group II showed the same as pummelos. CpDNA restriction patterns of group III were differed from those of the three true Citrus species in the three regions. This group was differed from ichang papeda after digestion of trnH-trnK PCR products with TaqI, HinfI and AluI, while they showed identical restriction patterns in two regions, rbcL-ORF106 and trnD-trnT. Citrons and ichang papeda were placed in groups IV and V, respectively. Based on mtDNA restriction patterns, the acid citrus were divided into three groups; i, ii and iii. In groups i and ii accessions of groups I and II of cpDNA were placed with mandarins and pummelos, respectively. In group iii accessions of group III of cpDNA were placed with ichang papeda. Citrons were placed in a distinct group, iv.     

扁蓿豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为阐明扁蓿豆（Medicago ruthenica）叶绿体基因组密码子使用模式，以其50条蛋白编码序列（CDS）为对象，利用软件CodonW 1.4.2、Excel以及在线程序对其ENC，RSCU，GC含量、中性绘图、PR2-plot、最优密码子等进行分析得到以下结果：基因组平均GC含量为40.58%，其中GC1>GC2>GC3；ENC的取值介于35.77～56.62之间，表明密码子使用偏好性较弱；基因组中共有30个密码子RSCU>1，其中29个以A/U结尾；ENC-plot绘图分析结果中多数基因分布于标准曲线下方，22个基因ENC比值在—0.05～0.05之间，密码子偏好性主要受选择影响；PR2-plot分析表明碱基T的使用频率大于A，G大于C，说明密码子偏好性还受其他因素影响；该基因组中共有UUU，UUA，ACU等11个最优密码子并均以A/U结尾。以上研究结果可为扁蓿豆叶绿体基因组优良基因利用提供理论与基础。     

生物学自主设计型实验探索——以叶绿体DNA提取为例

指出了分子生物学是生命科学相关学科的主干课程,具有很强的实践性。同时,学生掌握分子生物学的实验方法和技术手段,对培养自身科研能力具有重要意义。结合当前高校对于绿色植物叶绿体DNA提取的实验,从丰富教学方法、更新教学手段、改进考核方式等方面进行了改革与探索。以期提高学生学习质量,强化实验技能及综合能力培养,为高校培养高素质创新型人才奠定基础。     

贝母属植物叶绿体基因组候选SNP位点应用分析

贝母属植物是中国中药材的宝库,由于形态上难以区分,在民间应用、临床应用和中药市场中还存在混淆应用、以次充好的现象,急需开发基于新型分子标记位点的精准检测方法。本研究应用多重序列比对、SNP筛选等生物信息学分析手段,对贝母属15种植物28条叶绿体基因组序列进行分析。结果发现,贝母属叶绿体基因组DNA同源性达97.22%,通过分析共发现SNP位点5879个,其中川贝母类鉴别候选位点71个,川贝母鉴别候选位点4个,瓦布贝母鉴别候选位点37个,太白贝母鉴别候选位点147个,浙贝母鉴别候选位点91个,湖北贝母鉴别候选位点271个,平贝母鉴别候选位点1393个,伊贝母鉴别候选位点89个。本研究还对SNP位点在精准鉴定、精确定量应用方面进行了讨论,可为川贝母中药资源鉴定提供技术支撑。     

叶绿体DNA分析技术及其在栗属植物中的应用

被子植物叶绿体DNA母性遗传,有独立的进化路线,基于叶绿体DNA的分析技术在分子系统学、资源多样性评价、杂种鉴定等方面具有重要作用。栗属植物资源丰富,分布广泛。概述了叶绿体DNA分析技术在栗属植物中的研究进展,阐述了包括PCR-RFLP、DNA杂交、叶绿体SSR标记技术和叶绿体基因区段测序分析技术在内的分子标记技术的原理、特点及其在栗属植物中的应用。并对今后如何开发叶绿体DNA标记用于栗属植物的研究进行了展望。     

NaCl胁迫下外源壳聚糖对菜用大豆光合作用及叶绿体活性氧代谢的影响

采用蛭石栽培,以菜用大豆为试材,研究外源壳聚糖对NaCl胁迫下幼苗叶片光合作用及叶绿体活性氧(ROS)代谢的影响,以期探明NaCl胁迫下壳聚糖调控菜用大豆光合作用的生理机制。结果显示:NaCl胁迫下,外源壳聚糖通过诱导非气孔因素显著缓解了菜用大豆在胁迫中期(第6~12天)净光合速率(Pn)的下降;外源壳聚糖显著抑制了叶绿体O-·2的产生速率及H2O2含量的上升,显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性及抗坏血酸过氧化物酶(APX)在胁迫中期(第6~12天)的活性。无盐条件下,外源壳聚糖在处理早期对上述各指标产生了显著影响,中、后期该作用消失。上述结果表明:外源壳聚糖在NaCl胁迫下对菜用大豆的作用与无盐条件下不同;NaCl胁迫下,壳聚糖可诱导菜用大豆叶绿体保护酶活性及As A-GSH循环的运转速率,及时清除过量ROS,以抑制盐胁迫对光合膜的伤害,这可能是壳聚糖缓解Pn下降,进而缓解菜用大豆干质量下降的重要原因之一;外源壳聚糖的作用具有时效性。     

水稻早衰叶突变体PLS2的遗传分析与基因定位

叶片早衰引起叶绿素和其他大分子被降解, 叶片光合能力降低。这个过程常伴随着活性氧(ROS)的积累, 以及细胞中抗氧化酶(SOD、CAT和APX)活性的降低, 衰老相关基因(SAG)表达量上调, 最终导致整个植株过早成熟, 产量降低。因此, 研究水稻早衰遗传机制和基因功能对于水稻的遗传改良具有重要的作用和意义。PLS2是通过航天育种工程经空间辐射诱变得来的突变体, 在孕穗期表现早衰。与野生型相比, PLS2的光合能力降低, 株高变矮, 节间和穗长缩短, 分蘖数和有效分蘖数减少, 穗粒数和结实率明显下降, 千粒重降低, 穗发育不良, 灌浆不充分; 叶片的CAT活性显著降低、H₂O₂积累、死亡细胞增加, 叶绿体结构变差, 叶绿体中淀粉和嗜锇颗粒增多。黑暗处理加速突变体叶片衰老, 叶绿体超微结构球状化。利用PLS2/蜀恢527和PLS2/02428的隐性定位群体, 将pls2定位在第3染色体标记RM14704 (8674283 bp)与SL-I-5 (8758394 bp)之间, 物理距离84.11 kb, 区间内包括14个基因, 测序发现在LOC_Os03g15840第9个外显子第41位的C被替换为T, 导致精氨酸(R)替换为半胱氨酸(C), LOC_Os3g15840编码水稻中的一个糖基转移酶(glycosyltransferases, GTs), 可能是pls2的候选基因。为下一步调控基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻糖苷水解酶基因OsBE1在叶绿体发育中的功能

叶绿体在植物碳水化合物代谢中起着至关重要的作用,然而有关碳水化合物代谢在叶绿体发育过程中的功能却知之甚少。从水稻中克隆了一个Oryza sativa Branching Enzyme 1 (OsBE1)基因,该基因编码一个糖苷水解酶13家族的蛋白。OsBE1与拟南芥AtBE1的一致性为66%,但与水稻典型淀粉分支酶的一致性仅约为40%。该基因的T-DNA插入功能缺失突变体osbe1幼苗白化,且其白化表型不能用外源糖类拯救。osbe1突变体幼苗最终在三叶期死亡。淀粉染色表明,osbe1突变体中淀粉的含量与野生型无明显差异。进一步的研究表明,osbe1突变体叶绿体数目较少,且无明显的基质片层结构。构建了OsBE1基因过量表达载体pCAMBIA1300-35S-OsBE1,并将其转化水稻中花11。获得的108株转基因水稻中,77株表现不同程度的黄化。本文初步揭示了碳水化合物代谢调控叶绿体发育的机制,并为深入研究糖苷水解酶BE1的功能奠定了基础。