基于转录组学的粉葛葛根素生物合成相关基因挖掘

挖掘与粉葛葛根素生物合成的相关基因，为相关控制基因的验证及深入研究提供理论参考。对6个生长时期的粉葛块根进行转录组测序，在葛根素含量最高时期与最低时期初步筛选差异表达基因，对各时期葛根素及其上下游代谢物含量变化趋势与差异表达基因相对表达量进行相关性分析，最终挖掘出相关性较高的基因片段。结果表明，经2步筛选差异基因后，挖掘11个与粉葛葛根素生物合成相关的片段，共编码3个基因，分别为异黄酮羟化酶控制基因(I2′H)、异黄酮7-O-葡糖苷转移酶控制基因(IF7GT)和异黄酮合酶控制基因(IFS1),其中I2′H、IF7GT、IFS1均与葛根素的生物合成呈现正向相关，即均正向调控葛根素的生物合成。说明I2′H与IF7GT所编码的酶主要负责调控大豆苷元向芒柄花素和大豆苷的合成，两者同为葛根素上游代谢物的支链代谢物，因此与葛根素的含量呈正向相关，而IFS1则通过调控2,7,4′-3-羟基异黄酮的生物合成与异甘草素向葛根素的直接合成，最终调控葛根素生物合成进程。     

CMS-D2恢复基因对陆地棉主要性状的影响

选用1对同质异核的哈克尼西棉细胞质雄性不育恢复基因近等基因系——保持系和恢复系为试验材料，分别在黄河流域棉区（河南安阳）和长江流域棉区（江西九江）2个生态点种植，对棉花苗期生长、全生育期主茎功能叶片光合生理指标、花药发育状况、产量及其构成因素以及纤维品质性状进行比较分析。结果表明：（1）恢复基因对棉花苗期生长、花药发育以及全生育期净光合速率无显著影响；（2）恢复基因对黄河流域棉区棉花产量性状具有显著的正效应，对长江流域棉花产量无显著影响；（3）恢复基因可以显著增加棉花纤维长度。本研究对棉花胞质不育恢复系的选育和改良具有一定的指导意义。     

龙眼DCL4的亚细胞定位分析及其对外源ABA和SA的响应

为了研究DlDCL家族中DlDCL4基因在龙眼中的功能,本研究通过氨基酸序列比对、系统发育进化树的构建、亚细胞定位验证、实时荧光定量PCR（qPCR）等方法,对其进行初步探究。结果表明：遗传进化分析显示,DCL4氨基酸序列在所选的物种间相似度高于50%,其中龙眼与甜橙（Citrus sinensis）的亲缘关系最近。在激光共聚焦显微镜观察下,洋葱细胞核发出绿色荧光,其他部位不发出荧光,表明龙眼DCL4蛋白定位于细胞核中。在24 h内,100 μmol/L的外源脱落酸（ABA）对 DlDCL4都有极显著的下调效果;100 μmol/L的水杨酸（SA）对其表达量有显著的上调效果,其中8 h时表达量最大,提示 DlDCL4对不同激素的响应效果不同且不同处理时长下响应效果也会有影响。     

丹参叶柄遗传转化体系的建立及EDT1基因的导入

【目的】为了建立和完善以丹参叶柄为外植体的遗传转化体系.【方法】以丹参品系HLM为受体,以携带EDT1基因的表达载体pCB3000-EDT1为目的基因供体,采用农杆菌介导法进行遗传转化,对转化的关键因子进行分析.【结果】最佳的转化体系条件为以14 d叶龄叶柄为外植体,农杆菌液浓度D_(600)=0.4浸染15 min,以MS+2.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L NAA愈伤诱导培养基.共获得44个克隆的142个阳性再生株.经PCR检测和干旱胁迫鉴定,获得抗旱性显著提高的再生株系4个.【结论】初步建立了以丹参叶柄作为外植体的遗传转化体系,为丹参遗传转化体系的研究和应用奠定了基础.     

单季稻-兰溪小萝卜模式下机插密度对中浙优8号产量和主要性状的影响

以中浙优8号为材料,研究单季稻-兰溪小萝卜种植模式下3个机插密度30 cm×17 cm、30 cm×21 cm、30 cm×25 cm对水稻生育期、产量及其他主要性状的影响。结果表明,随着密度增加,生育期缩短,有效穗、每穗粒数增多,产量增加,较高的机插密度有利于中浙优8号的高产。     

狂犬病病毒HEP-Flury M基因重排后在小鼠神经母细胞瘤细胞中的表型分析

【目的】探究狂犬病病毒HEP-Flury M基因重排对基因转录和蛋白表达的影响,揭示病毒在小鼠神经母细胞瘤(NA)细胞中的表型变化与M基因重排的相关性。【方法】通过荧光定量PCR、Western blot以及病毒在NA细胞中的生长和扩散试验,对亲本毒株rHEP-Flury和M基因重排毒株M2、M4在NA细胞中的基因转录、表达、生长和扩散进行比较。【结果】狂犬病病毒结构基因的转录和表达主要受病毒基因组RNA合成的影响,但是在一个完整转录过程中单个结构基因的转录比例与其所在位置相关,M基因重排病毒的Leader RNA (LeRNA)和L mRNA的转录比例显著高于亲本毒株rHEP-Flury。M基因重排病毒在NA细胞中的生长和扩散都劣于亲本毒株rHEPFlury。【结论】狂犬病病毒亲本毒株rHEP-Flury具有狂犬病病毒原始的基因组顺序,在NA细胞中的生长和扩散都明显优于M基因重排病毒。结构基因在基因组中的位置主要决定其在一次转录过程中的转录比例,进而影响病毒在NA细胞中的生长和扩散。     

东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

小麦钾离子通道蛋白基因TaPC1介导植株抵御低钾逆境功能研究

  【目的】  钾离子通道 (potassium channel, PC) 蛋白通过介导离子跨膜转运，增强低钾胁迫下植株对钾素的吸收和利用能力。本研究以采用RNAseq鉴定小麦应答低钾基因获得的PC家族基因TaPC1为对象，对该基因分子特征、应答低钾表达模式及其介导植株抵御低钾逆境的能力进行研究。  【方法】  采用生物信息学工具分析TaPC1分子特征，采用溶液培养法培养丰钾 (K₂O 6 mmol/L )、低钾 (K₂O 0.06 mmol/L) 处理小麦和转化株系幼苗，采用 DNA 重组技术构建TaPC1亚细胞定位和表达质粒，利用农杆菌介导法遗传转化烟草。采用常规植株形态、生理和qPCR方法测定植株生长、生理指标和基因表达。  【结果】  TaPC1与植物种属PC家族基因具有较高的同源性，该基因编码蛋白具有植物种属PC蛋白跨膜域保守特征，翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。低钾 (0.06 mmol/L) 处理下，根、叶中TaPC1表达增强；将低钾处理植株转入丰钾 (6 mmol/L) 营养液进行恢复处理后，根、叶中该基因表达下调，表明TaPC1呈低钾应答表达模式。基因遗传转化结果表明，与野生型 (WT) 对照相比，低钾处理下，超表达TaPC1烟草株系植株干物质积累量增多，细胞活性氧累积量减少，细胞保护酶 (SOD、CAT和POD) 活性提高，丙二醛含量降低。基因表达分析表明，低钾处理下，转化株系内细胞保护酶编码基因NtSOD1、NtCAT1;1、NtPOD1;2及NtPOD1;6的转录本丰度较野生型 (WT) 显著增多，表明上述基因通过增强表达，在改善转化株系低钾处理下细胞活性氧稳态中发挥重要作用。此外，与WT相比，低钾处理下转化株系的钾累积量显著增多，光合碳同化能力增强。  【结论】  TaPC1呈低钾胁迫增强表达模式，上调表达该基因能显著增强植株钾素吸收，有效维持低钾逆境下的细胞活性氧稳态特征，在改善植株光合物质生产和抵御低钾逆境能力中发挥重要作用。     

拟南芥乙烯应答基因HLS1的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】制备乙烯应答基因HLS1多克隆抗体,在过表达植物中检测HLS1的积累,为深入研究HLS1响应乙烯信号通路的分子机制奠定基础。【方法】构建pET28a-HLS1c原核表达载体,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导获得重组蛋白HLS1c-His;镍柱亲和纯化重组蛋白后免疫家兔获得抗HLS1血清,利用抗原亲和纯化抗血清获得高纯度的HLS1多克隆抗体;用HLS1抗体和GFP抗体,检测原生质体瞬时转化体系中GFP-HLS1c融合蛋白的表达;用农杆菌蘸花法获得过表达GFP-HLS1g的转基因植物,用HLS1抗体和GFP抗体检测GFP-HLS1g融合蛋白的表达。【结果】成功构建了原核表达载体pET28a-HLS1c,并在大肠杆菌系统中诱导获得重组蛋白HLS1c-His,且多以包涵体形式存在。纯化的HLS1c-His多克隆抗体,能清晰检测到约80 ng原核表达的HLS1抗原。纯化的HLS1抗体不仅能检测到原生质体中瞬时表达的GFP-HLS1c融合蛋白,也能检测到过表达转基因植物株系中的GFP-HLS1g融合蛋白,并且与标签蛋白GFP对应抗体所检测到的特异性条带大小一致。【结论】成功制备了拟南芥HLS1蛋白多克隆抗体,为HLS1蛋白在植物发育中的功能研究奠定了基础。