黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930_V3版本进行BLAST比对。利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位。利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量。通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析。通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异。【结果】同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多。通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异。通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTP_cyclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个Anth_synt_I_N结构域和1个Chorismate_bind结构域。它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起。分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV3_1G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV3_7G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV3_5G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异。【结论】鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS 、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异。     

四川地区猕猴桃病毒1的RT-PCR检测及外壳蛋白基因序列分析

为了明确近期新西兰报道的侵染猕猴桃的新病毒——猕猴桃病毒1（Actinidia virus 1，AcV-1）在四川地区猕猴桃上的发生情况及其分子特性，采用RT-PCR对来自四川6个地区疑似感染病毒的90份猕猴桃主栽品种‘红阳’和‘金果’的叶片样品进行检测。结果表明，22份样品为AcV-1阳性，检出率为24.4%。将获得的5个AcV-1分离物和已报道的新西兰分离物K75的外壳蛋白（coat protein，CP）基因序列进行比对，结果表明，分离物间核苷酸序列和氨基酸序列的相似性分别为84.8% ~ 97.1%和89.7% ~ 99.6%，其中除邛崃分离物HYH5与新西兰分离物K75的核苷酸序列相似性较高（97.1%）外，其余4个分离物均低于91%。系统进化分析结果显示，这些分离物主要聚集在3个分支上，分离物HYH5与新西兰分离物K75位于同一分支，其余分离物位于另外2个分支。     

利用CRISPR/Cas9系统敲除葡萄中VviEDR2提高对白粉病的抗性

利用CRISPR/Cas9系统定点编辑葡萄白粉病感病基因VviEDR2（Enhanced disease resistance 2），在VviEDR2的DUF1336结构域设计靶位点VviEDR2-T1，构建CRISPR/Cas9敲除载体，通过农杆菌介导法转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织。对PCR阳性植株进行靶位点扩增测序，结果表明，共有8个转基因植株在靶位点处发生不同类型的双等位基因突变，编辑效率为32%；突变体植株生长势较弱，叶片较小，茎秆丛生、细弱。进一步对突变体植株进行抗病检测，结果表明，接种葡萄白粉菌（Erysiphe necator Schw.）5 d后，突变体植株叶片上白粉菌孢子仅能萌发出少量较短初级菌丝，表皮细胞产生大量明显的H2O2，而野生型叶片中白粉菌萌发出大量初级菌丝、次级菌丝和吸器，无明显H2O2产生。这些结果表明，可以利用CRISPR/Cas9技术编辑葡萄感病基因VviEDR2，提高葡萄白粉菌抗性。     

黄瓜耐盐性与耐盐相关基因的研究进展

黄瓜是重要的设施蔬菜之一,由于其根系具有脆弱、好气、分布较浅的特点,对盐渍环境适应性较差,土壤盐渍化已成为影响其产量和品质的主要限制因素。本文主要从光合作用、离子毒害、细胞膜和抗氧化酶等角度阐述了黄瓜对盐胁迫的反应及其基本的耐盐机理,介绍了黄瓜耐盐(包括与Na~+/K~+、植物激素和活性氧的调节)相关基因的研究进展,并指出了黄瓜耐盐性研究中存在的问题,旨在为揭示黄瓜的耐盐机理与耐盐育种提供理论参考。     

不同丝瓜品种褐变相关基因的表达分析

以7种不同丝瓜品种为试验材料,对采后丝瓜果实进行褐变鉴定,测定多酚氧化酶(PPO)活性、过氧化物酶(POD)活性及相关基因的表达量。结果表明:"苏丝3号""苏丝6号""苏丝7号"属于抗褐变品种;"苏丝4号""苏丝5号""苏丝10号"属于耐褐变品种;"苏丝8号"属于严重褐变。从褐变酶POD和PPO变化来看,"苏丝8号"POD活性高达456.7 U·mg-1,抗褐变品种"苏丝3号""苏丝6号""苏丝7号"POD活性均在250 U·mg-1。"苏丝8号"PPO活性为68.2 U·mg-1,"苏丝3号"PPO活性最小,低至25.2 U·mg-1。从褐变基因的变化来看,"苏丝8号"在LcPOD家族基因表达中均高于对照"苏丝3号",其中LcPOD3基因表达量高达5.23,是对照的5倍以上,其它的丝瓜品种LcPOD3基因变化不显著。褐变品种"苏丝8号"在LcPPO基因家族中上调显著,表明"苏丝8号"果实褐变时促进LcPPO基因家族的表达,从而转录翻译成PPO加快果实的褐变。与对照相比,丝瓜褐变基因LCWRKY在"苏丝8号"中上调显著,表明其参与了丝瓜果实采后褐变。其它丝瓜品种LCWRKY上调不显著。     

甜瓜嫩果皮颜色遗传规律研究

为探究甜瓜嫩果皮颜色的遗传规律，以甜瓜嫩果皮颜色为深绿色的S26和青色的S28为亲本材料，通过构建BC1群体，利用卡方测验，分析回交群体BC1的深绿色嫩果皮和青色嫩果皮的分离比例，开展甜瓜嫩果皮的遗传规律分析，以对嫩果皮颜色基因进行初步定位。结果表明：BC1群体表型表现为深绿色和青色2种，且群体比例为1∶1，从而确定颜色性状为单基因控制且深绿色为显性性状。通过分离群体分组分析法（BSA）和混池测序结果可以看出，控制甜瓜嫩果皮颜色的基因位于chr04的端部位置，这为后续基因的精细定位以及克隆提供了研究基础。     

禽致病性大肠杆菌luxS和rbsC双基因缺失株的构建及其生物特性分析

禽致病性大肠杆菌(APEC)能引起家禽严重的呼吸系统和全身性疾病,由于APEC耐药菌株的不断出现迫使新型抗菌方式的研发迫在眉睫。本研究旨在评价APEC的luxS和rbsC双缺失的突变株作为减毒疫苗候选株的潜力,通过在APEC分离株DE17的单基因缺失株DE17ΔluxS的基础上,利用Red重组系统构建双基因缺失株DE17ΔluxSΔrbsC,并对其生物学特性进行了分析。结果显示:rbsC的缺失不影响DE17ΔluxS的生长特性和生物被膜形成能力,但运动性显著降低;与DE17ΔluxS相比,DE17ΔluxSΔrbsC的黏附能力和入侵能力分别降至46.92%和28.78%;半数致死量(LD50)结果显示,毒力下降了115.5倍;肝脏、脾脏和血液中的载菌量分别下降了3.63倍、79.20倍和2124.41倍。根据以上结果推测,rbsC基因的缺失会进一步降低DE17ΔluxS的毒力,本文为评价DE17ΔluxSΔrbsC株减毒机制提供参考。     

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。     

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。