利用斑茅cDNA芯片研究甘蔗受黑穗病菌侵染后基因差异表达

为了解甘蔗抗黑穗病的分子机制,利用斑茅干旱胁迫cDNA芯片检测了甘蔗受黑穗病菌胁迫后的基因差异表达。经杂交,在cDNA芯片的3 860个模板中,有效差异表达(Ratio值≥2.0或≤0.5)的基因为101个,其中上调55个,下调46个。部分基因的定量PCR验证表明,芯片杂交结果可靠。上调表达基因经测序、冗余序列剔除,一共获得36个unique ESTs。已知功能的22个上调表达基因,涉及多条生理代谢途径,如光合作用、离子转运和核酸代谢途径;以及多种分子水平的进程,如基因转录、蛋白质合成与修饰以及细胞信号转导等。另外,还检测到14个未知功能基因。结果表明,甘蔗对黑穗病的抗性具有复杂的机制。本研究为解释甘蔗受黑穗病菌胁迫后的基因差异表达及其网络构建奠定了基础,还可以为今后系统研究甘蔗对生物与非生物胁迫的响应机制提供技术支持。     

转甘蔗pepc基因籼稻恢复系N175的遗传学分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)是C4双羧酸循环途径中CO2固定初始反应的一种酶,在该酶作用下,C4植物的光合速率,特别是在强光高温条件下,明显高于C3植物.甘蔗属于禾本科甘蔗属,为C4作物之一.本研究对转甘蔗pepc基因水稻恢复系N175的转基因后代进行遗传学分析,Southern blot检测结果表明,甘蔗pepc基因已经整合到水稻恢复系N175基因组中,在一些转基因株系中,甘蔗pepc基因以单拷贝的方式整合到杂交水稻恢复系N175的基因组中.对转甘蔗pepc基因的水稻恢复系N175株系进行光合效率分析,结果表明转基因株系的光合效率显著高于非转基因对照.在转基因株系中,最高的光合效率为26.50μmol·m-2·s-1,与非转基因对照相比,光合效率提高了106%,说明甘蔗的pepc基因在一定程度上可以提高转基因水稻的光合效率.     

侵染福建省甘蔗的高梁花叶病毒全长基因的分析

从福建农林大学甘蔗综合研究所培育的甘蔗品种福农95-1702中,采集表现花叶症状的甘蔗病叶,根据NCBI上已登录的甘蔗花叶病毒全长基因序列设计引物,利用RT-PCR和RACE技术进行全长基因克隆。结果表明,病毒分离物FJ10为高梁花叶病毒,全长不包括poly(A),有9 375 bp。整个基因只有一个开放读码框,编码成由3 071个氨基酸组成的多聚蛋白,FJ10含有一些与其它马铃薯Y病毒属病毒共有的氨基酸序列。序列分析结果表明,FJ10分离物与美国的分离物SrMV-H同源性最高,核苷酸序列同源性达91.2%,编码的多聚蛋白氨基酸序列同源性达96%,与来自中国浙江的甘蔗分离物核苷酸序列同源性为82%,氨基酸序列的同源性达89.6%。     

甘蔗基因表达定量PCR分析中内参基因的选择

以甘蔗接种黑穗病菌后0、6、12、24、48、60和72 h时间点的材料为研究对象,应用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR Real-time qPCR)技术,探讨25S rRNA、GAPDH、β-actin和β-tubulin4个内参基因mRNA水平的表达情况.经geNorm程序统计学分析,4种内参基因的表达稳定性各异,25S rRNA>GAPDH>β-actin>-tubulin,其中以25S rRNA表达稳定性最好,且根据该基因设计的两对定量PCR引物都是可行的.同时,甘蔗PPO基因表达特性的定量PCR分析也显示,甘蔗PPO基因与植物的抗病性相关.结果显示,研究中所筛选的内参基因是合适的.     

甘蔗水分胁迫响应的δ-鸟氨酸转氨酶基因克隆及分子特征分析

通过消减文库技术,结合cDNA芯片技术筛选到1个明显受水分胁迫诱导的EST序列（Ratio值为8.1）,比对分析推测其为δ-OAT基因的片段,进而通过RACE结合PCR技术获得该基因全长cDNA序列为1782bp,其中5′端非编码区150bp,开放阅读框为1362bp,3′端非编码区为270bp且存在2个终止加A信号AATAA。预测其编码的蛋白质分子量为49.5ku,等电点为6.5,为一个跨膜蛋白。序列比对分析结果表明,δ-OAT基因家族N末端和C末端相对不保守,而主要功能区均表现保守。基因进化分析显示,单子叶禾本科植物和双子叶植物鸟氨酸转氨酶编码基因分别由各自祖先进化而来,而微生物的鸟氨酸转氨酶编码基因表现出复杂的进化关系。荧光实时PCR分析δ-OAT在根、茎、叶的表达,该基因在茎的表达较高,其次是叶而后为根,但没有明显的组织表达特异性。本文首次报道甘蔗δ-OAT基因克隆研究结果,为该基因的深入研究和应用奠定一定基础。     

甘露糖对甘蔗外植体再生的影响

在甘蔗外植体再生体系的基础上,在甘蔗愈伤组织继代、胚性愈伤组织芽分化以及幼芽生根阶段的培养基中附加甘露糖,研究甘露糖对甘蔗外植体再生的影响,以确定用于甘蔗遗传转化筛选的最适浓度.结果表明,甘露糖对甘蔗茎尖愈伤组织诱导、愈伤分化和幼芽根形成均产生抑制作用.愈伤组织生长、分化、生根3个阶段的抗性筛选浓度分别为3-5、4-5和3 g.L-1.     

CP基因遗传转化甘蔗品种Badila与福农91-4621的抗病性差异分析

利用含甘蔗花叶病病毒E株系外壳蛋白基因(CP)的质粒pUbi-SCMV-CP,用基因枪轰击法遗传转化不同甘蔗品种,所获得的转基因无性系经过3代的抗病性鉴定和H2O2代谢的分析.结果表明,Badila(TB1)转基因植株具有较强的抗花叶病能力,而福农91-4621在转基因无性系T1、T2中表现出较强的抗病性,但在T3中其抗病性开始退化,发病率高达68%;抗病生理分析表明,转基因无性系的抗病性与H2O2清除和积累有关.经RT-PCR克隆和测序分析,福农91-4621所感染的SrMV-H的CP基因氨基酸序列与转化的SCMV-E的同源性较低,仅为73.2%,福建Badila所感染的是SCMV-D,与SCMV-E同源性高达97.8%.说明CP基因对本身所来源的病毒或是与原病毒亲缘关系较近的病毒可能具有较强的抗性,而对同属于SCMV的其他病毒虽有抗性,但抗性较弱,且随着转基因世代数的增加而降低.     

斑茅抗旱全长cDNA文库的构建

以干旱处理后的甘蔗近缘属植物斑茅为材料,采用SMART^TM方法,合成并富集ds cDNAs,然后通过电泳时分段切胶以分离不同大小片段并分别与载体连接和转化,构建了斑茅的抗旱全长cDNA文库,为进一步研究和利用斑茅中的抗旱基因奠定了基础。     

甘蔗杂交后代主要荧光性状的遗传力及配合力分析

以6×3不完全双列杂交NCⅡ）衍生的18个家系实生苗为材料,对主要荧光性状PSIⅡ原初光能转换率（FvFo）、PS Ⅱ潜在活性（FvFm）、光合量子产额（Y）、光化学猝灭系数（qP）、非光化学猝灭系数（qN）的遗传力和配合力进行分析。结果表明∶FvFo,FvFm、Y、qN、qP的遗传主要受基因的非加性效应所制约,这些荧光性状的广义遗传力（h?）变幅为27.46%个44.38%;亲本赣75-65和崖84-153各荧光性状一般配合力为正值且较大,是配合力较好的高光效亲本;根据配合力总效应,综合表现较好的高光效组合有赣75-65崖84-153,,,桂69-156×崖84-153、CP81-1254崖 84-153,CP65-357崖82-96。     

不同化学药剂在延缓原料蔗品质变劣上的效应

通过采前化学药剂叶面喷施法对采后原料蔗品质变劣的效应进行研究,结果表明,甘蔗采收前叶面喷施Ｎａ２ＳｉＯ３、ＣｏＣｌ２、ＭｇＣｌ２可控制原料蔗的蔗糖转化．在贮存期间蔗茎蔗糖分、纯度、蔗汁直接旋光度高于对照,而还原糖分、无机磷含量、酸性转化酶活性均低于对照,尤以抑制剂Ｎａ２ＳｉＯ３、ＭｇＣｌ２处理的效果最佳．本文还对化学药剂应用的可行性和局限性进行了讨论．