苹果功能基因组数据库的构建与使用

 苹果功能基因组数据库是在苹果全基因组分析及注解基础上，对苹果基因组进行广泛的基因家族分类及系统进化分析；数据库还包含广泛的基因信息，包括CDS及蛋白质序列、染色体定位、基因结构、GO分类、蛋白质结构域分析、Interpro分类、表达谱、microRNA及相关文献等；此外，数据库还提供用户交互平台，研究人员可提交基因信息及相关文献等参与苹果基因注释。数据库登录地址是：http：//www. applegene. org/或http：//gfdb. sdau. edu. cn/。     

玉米叶片保绿性数量遗传分析

采用数量遗传方法,选用两个保绿性强的玉米自交系（齐319、178）和两个保绿性差的自交系（Mo17、BM）组配4套F1、F2和回交群体,研究保绿性的遗传规律,分析保绿性的基因效应。4套组合6个世代的保绿鉴定结果表明,玉米叶片保绿基因的加性、显性和互作效应普遍存在。玉米保绿性状广义遗传力变化范围为59.93%～76.82%,加性方差占遗传方差的比值变化范围为40.70%～60.10%。以齐319为保绿亲本的组合至少存在两对保绿基因,而以178为保绿亲本的组合至少由一对基因控制。     

两个苹果RNA解旋酶基因的基本特征与表达分析

利用生物信息学方法对2个苹果RNA解旋酶基因染色体定位、系统进化关系和氨基酸序列基本特征等进行了预测,分析了基因在果实成熟期和砧穗互作中的表达差异;利用PlantCARE软件对二者的启动子序列中所包含的响应元件进行了预测和分析;利用qRT-PCR方法分析了2个苹果RNA解旋酶基因的组织表达模式。结果表明:"金冠"苹果基因组中鉴定了2个RNA解旋酶基因,命名为Mdhelicase1、Mdhelicase2,分别分布在苹果第6、17条染色体上;表达谱芯片分析发现,在苹果果实成熟时期和砧木接穗互作过程中,Mdhelicase1和Mdhelicase2基因的表达有不同程度的变化;2个基因的启动子区域存在多个胁迫响应元件,如MBS、HSEs、TCrich repent、AREs、ABREs、GARE motif、P box、CGTCA motif、TGACE motif、Light responsive elemonts等。Mdhelicase1、Mdhelicase2在"平邑甜茶"茎、叶、花、果实中都有表达,二者分别在茎和叶中的表达量最高。     

玉米自交系的保绿性鉴定及其遗传多样性的SSR分析

通过对我国30份常用玉米自交系叶片的保绿性鉴定表明,大部分自交系保绿性一般或较差,筛选出4份保绿性较强的玉米自交系沈3195、沈137、齐319和178。采用40对玉米的SSR引物对30份玉米常用自交系种质进行遗传多样性分析,将30份自交系划分为6个类群,其中,4份保绿性自交系分布在旅大红骨和PB种质群,可用于改良类群内其他材料的保绿性;保绿型自交系沈137、齐319、178来自PB种质,可用来组建保绿群体。     

苹果GRF基因家族在非生物胁迫下的表达分析

GRF（Growth Regulating Factor）基因家族是一类植物特有的转录因子，它在调控植物的生长发育、渗透胁迫等方面发挥重要作用，主要通过调控细胞增殖过程促进植物组织器官的生长，提高植物对环境胁迫的适应性，因此，研究GRF基因家族在逆境条件下的表达调控具有重要意义。利用生物信息学分析和实时荧光定量PCR技术研究苹果中12个 GRF 基因在干旱、盐害和温度胁迫条件下的表达情况。结果表明：苹果MdGRFs基因参与响应非生物胁迫，干旱、盐害、高温和低温条件下MdGRFs表达量多数有明显变化。分别用干旱、盐害处理苹果幼苗后有相同的4 个MdGRFs基因呈上调表达趋势；分别用干旱、低温处理后也有4 个基因有相似的诱导表达； MdGRF05和 MdGRF07受到干旱、盐害和低温的诱导表达；盐胁迫处理后，12 个MdGRFs基因中有8个明显上调，4个明显下调；高温条件下， MdGRF04、 MdGRF05、 MdGRF07、 MdGRF09和 MdGRF11基因表达上调略明显， MdGRF02、 MdGRF03和 MdGRF10表达均下调，其中高温12 h 后，几乎检测不到 MdGRF10的表达。     

花生AhMYB113异位表达促进烟草花青素积累

为进一步探索MYB转录因子在花生花青素积累过程中的调控机理,以花生常规品种鲁花11（绿色叶片）和紫色叶片花生种质056杂交后代为材料,基于绿色和紫色杂交群体数字基因表达谱克隆了AhMYB113基因,利用生物信息学手段进行保守结构域、系统进化树等分析,通过实时荧光定量PCR技术检测在花生中的表达模式,在转基因烟草中进行功能鉴定。结果表明,花生AhMYB113基因的开放阅读框全长864 bp,编码287个氨基酸残基;编码蛋白的N端包含2个高度保守的MYB结构域,属于R2R3-MYB转录因子;与拟南芥、金鱼草、矮牵牛、苹果、葡萄中调控花青素积累的R2R3-MYB聚成一大类;通过荧光定量PCR分析发现,AhMYB113在花生紫色杂交后代（PH、PS）中的表达水平要显著高于绿色杂交后代（GH、GS）;在烟草NC89中异位表达AhMYB113,能够促进花青素积累,使得转基因烟草叶片转变为紫色,随着叶龄增长叶片紫色逐渐加深,花瓣、雄蕊（花丝、花药）、雌蕊（柱头、花柱）、萼片等组织也分别呈现为紫红色或紫黑色。     

苹果锚蛋白基因ANK家族生物信息学鉴定分析

 利用生物信息学方法对苹果ANK基因家族成员及分类鉴定,同时对其染色体定位、系统进化关系及芯片表达特性进行了分析。苹果MdANK家族包含351个基因,根据蛋白结构域差异分为16个类别,ANK-M类型最为庞大,有143个ANK蛋白;苹果的17条染色体均有ANK家族基因分布,其中第2条染色体上分布最多,有36个ANK基因。MdANK编码的蛋白在72 ~ 2 429个氨基酸范围内,等电点在4.30 ~ 11.13之间。芯片分析发现,在苹果果实成熟时期及砧木接穗互作过程中,多数MdANK基因的表达都有不同程度变化。     

苹果OFP基因家族的全基因组鉴定与非生物逆境表达分析

【目的】从苹果全基因组中鉴定OFP(OVATE family protein)家族蛋白成员,对其进行基因结构特征、组织表达及非生物逆境等系统分析,为研究苹果OFP的潜在功能提供理论基础。【方法】利用生物信息学手段,在苹果基因组数据库中筛选鉴定OFP基因家族成员;利用MEGA5.0软件进行系统进化树分析;通过Map Draw和GSDS等生物信息学工具分析基因结构及染色体定位;根据已有的苹果芯片数据库结果进行OFP基因表达谱分析;利用实时荧光定量PCR技术检测13个Md OFP的组织表达和诱导表达情况。【结果】苹果OFP基因家族包含28个成员,根据系统进化关系将其分为4组,分别包含13、6、4和5个成员;苹果中13条染色体上均有OFP基因分布,其中第12条染色体最多,有6个Md OFP成员,该基因家族的分布具有广泛性;芯片表达谱分析结果表明该类基因家族在花、果实和叶中的表达量较高,q RT-PCR验证结果较一致;经Na Cl和PEG处理后,苹果根部与地上部呈现出不同程度的响应差异,Na Cl处理明显诱导两组织中Md OFP04和Md OFP20的表达,Md OFP01、Md OFP12和Md OFP18的表达在根部与地上部组织则相反;温度胁迫明显影响Md OFPs的表达量,其中Md OFP04和Md OFP17经高温和低温胁迫处理后均明显上调。【结论】苹果OFP基因家族共有28个成员,分布于13条染色体上,该家族成员呈现出不同的组织表达模式和胁迫响应模式。     

番茄抗病信号激素的芯片表达谱分析

以番茄为试材,采用Aglient芯片和实时荧光定量PCR技术,研究了乙烯、茉莉酸甲酯和水杨酸3种激素处理后番茄中差异表达明显基因尤其是抗病相关基因,以期为进一步研究抗病信号激素响应和信号通路之间的协同作用提供参考依据。结果表明:分别用ET、MeJA和SA处理番茄幼苗后,筛选确定2 261、8 302和9 479个差异表达基因。GO分析表明,差异表达基因多与激素和防御反应、发育过程、信号转导、蛋白质代谢途径相关。其中经3种激素处理后,检测分别有178和598个共同上调和下调的差异表达基因;其中481个是已知或预测功能的基因。通过实时荧光定量PCR技术验证了10个差异表达基因的表达情况,结果与芯片数据趋势一致。     

低温胁迫对番茄RNA解旋酶SlDEAD34基因表达的影响

利用生物信息学方法和实时荧光定量PCR技术对番茄RNA解旋酶SlDEAD34的蛋白结构特征、SlDEAD34基因的组织表达模式和低温胁迫条件下的基因表达情况进行了研究。结果表明,SlDEAD34包含9个保守基序,是DEAD-box型RNA解旋酶,与拟南芥LOS4高度同源,三维结构非常类似;SlDEAD34基因在生长6周的番茄根、茎和叶中均有表达,且根茎叶,在生长5个月的番茄9种组织器官中均有表达,其中在果实中表达量最高,在根中表达量最低;4℃处理时,番茄根中SlDEAD34基因下调明显,叶中表达量变化不明显,12℃处理时,番茄根和叶中SlDEAD34基因表达量变化均不明显。DEAD-box型RNA解旋酶SlDEAD34经低温4℃处理后基因表达量明显下调,暗示SlDEAD34基因响应低温胁迫,推测SlDEAD34基因可能参与调控低温逆境胁迫过程。