碱蓬转录组分析及油脂合成相关基因表达模式

碱蓬（Suaeda salsa）籽粒具有较高的含油量及丰富的不饱和脂肪酸，作为潜在的特种油料作物具有极高的开发和利用价值。为了全面研究碱蓬中油脂合成相关基因的构成及表达模式，本文利用Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对碱蓬根、叶和发育期种子进行转录组检测和分析，筛选碱蓬发育期种子和叶片转录组中参与油脂合成途径的关键脂类基因，并对其差异表达模式进行了比较分析。本研究测序共计产出106 647条Unigenes，通过与各蛋白数据库比对，其中76 755条Unigenes成功获得了功能注释。共有45个Unigenes编码参与脂肪酸（FA）合成的关键酶，其中25个Unigenes在发育期种子中上调表达；多个编码ACCase、KASⅢ和EAR等的Unigenes上调表达；且7个编码酰基载体蛋白去饱和酶（SAD）的Unigenes中有5个在发育期种子中显著上调，可能与碱蓬油脂中不饱和脂肪酸的生成相关。共有30个Unigenes编码参与三酰甘油（TAG）合成的关键酶，其中16个Unigenes在发育期种子中上调表达，包括多个编码GPAT和DGAT的Unigenes。本研究对解析碱蓬脂类代谢途径的调控模式及发掘参与碱蓬油脂合成的关键基因具有重要的意义和参考价值。     

玉米Ⅰ型二酰基转移酶基因(DGAT1)的生物信息学分析及其在非生物胁迫下的表达研究

对玉米中的两个I型DGAT基因ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2进行生物信息学分析。结果表明,两个玉米DGAT1基因编码的蛋白均属于膜结合的酰基转移酶类MBOAT家族,均含有多个跨膜结构域以及保守的底物结合和催化功能区。两个玉米DGAT1基因的不同组织和发育阶段表达分析显示,两者在胚乳发育期表现出高水平表达;在种子发育期表达模式完全不同,ZmDGAT1.2在种子发育既油脂合成的早期表达水平较高,ZmDGAT1.1在种子发育和油脂合成的后期表达水平更高。多种非生物胁迫处理条件下的qRT-PCR检测结果表明,两个DGAT1基因对多种非生物胁迫的响应模式也有明显差异,说明其在参与逆境胁迫响应方面发挥着不同的作用。     

番茄乙烯信号转导相关基因剧EIN3（Le-EIL）的克隆和表达

根据拟南芥（Arabidopsis thaliana)、烟草(Nicotiana tabacum)EIN3基因保守区序列设计简并引物，采用RT—PCR扩增从番茄(Lycopersicon esculentum)果实中得到一个486bp的同源片段。以此片段作为探针，从番茄果实cDNA文库中分离到一个拟南芥EIN3的同源基因的cDNA克隆，命名为Le-EIL。该克隆含有一个1845bp的开放阅读框，编码615个氨基酸。经同源分析，它与烟草TEIL基因的同源性为79％，与拟南芥EIN3,EIL2和EIL3的同源性分别为59％、56％、52％、46％。Le-EIL基因表达与番茄果实的成熟及乙烯生成情况具有较强的相关性。在普通番茄果实的不同成熟时期Le—EIL基因都有表达，并且随着成熟度的增加基因表达有明显的增强，在转色期和粉红期Le-EIL基因的表达最强，在全红期后减弱。在转反义ACS基因的转基因番茄果实中，只有开花后60d的果实中Le-EIL基因有微弱的表达，在其它成熟时期均没有表达。     

种植模式对寒地玉米茎秆糖分生产力的影响

采用大垄双行覆膜、大垄双行、传统小垄三种种植模式,研究不同种植模式对寒地春玉米(郑单958)茎秆糖分生产力的影响及其主要作用因素的变化规律,同时探讨茎秆糖分生产力与产量的相关性。结果表明,不同种植模式下,覆膜和大垄能有效的调节植株生长,提高单位面积生物量的积累和出汁率;相关和通径分析表明,影响玉米茎秆糖分生产力的因素主要是取决于茎秆鲜重产量和种植密度;偏相关分析表明,产量与茎秆糖分生产力的相关性呈显著水平,说明适宜的种植模式可以实现茎秆糖分生产力和子粒产量达到双高。     

低磷胁迫下玉米幼苗生理响应及相关基因表达研究

以玉米品种合344为试验材料,对低磷胁迫下玉米幼苗叶片生理表型指标与玉米叶片转录组差异基因表达数据联合分析,探究低磷胁迫下与玉米幼苗叶片生理表型变化相关的关键响应基因及其调控规律。结果表明,低磷胁迫下玉米叶片的叶绿素荧光参数(FV/FM)以及叶绿素含量均有不同程度的降低,并且叶绿素合成相关基因大部分为下调表达,叶绿素降解相关基因大部分为上调表达。玉米叶片光合特性相关基因大部分呈下调表达,同时光合效率显著降低。在低磷胁迫下,SOD与POD活性随处理时间增长逐渐上升,编码两种酶的基因大部分上调表达。同时检测到8条MDA合成关键基因LOX,磷胁迫下其中7条均有不同程度的上调表达,同时MDA含量也随处理时间逐渐上升。     

甜荞麦脂肪酸脱氢酶基因(FeFAD)家族的鉴定与分析

脂肪酸是人体内不可缺少的营养成分.虽然甜荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)籽粒中油脂含量不高,但是研究表明其含有较高的多不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸含量在40％左右.脂肪酸脱氢酶(FAD)是形成不饱和脂肪酸的关键酶,甜荞麦脂肪酸脱氢酶基因的研究对理解其多不饱和脂肪酸的形成及调控具有重要意义.本研究利用甜荞麦基因组数据库,以拟南芥膜结合脂肪酸脱氢酶基因(FAD)作为种子序列进行Blastp序列比对,共鉴定出10个甜荞麦FAD全长基因,并对其基因特征、进化、保守结构域、蛋白质二级和三级结构等进行分析.结果显示:10个FeFAD基因被分为6个亚族;基因特征分析显示,FeFADs基因开放阅读框长度在900～1 374 bp之间,等电点介于6.83～9.23之间;所有FeFAD基因均含有内含子,且FeFAD6的内含子数最多,含有10个内含子;除FeFAD4含有TMEM189_B_dmain结构域外,大多数Fe- FADs均含有保守的脂肪酸脱氢酶结构域,FeSLDs除含有脂肪酸脱氢酶结构域外还含有Cyt-b5特定结构域;除FeFAD4含有HXXXH、HXXHH 2个保守组氨酸序列外,其余FeFADs均含有HXXXH、HXXHH、HXXHH 3个保守组氨酸序列;二级结构氨基酸数量预测显示FeFADs均以α-螺旋和无规则卷曲为主;三级结构预测显示大多数FeFADs三级结构各自均有自身的独特结构.本研究结果将为探究甜荞麦脂肪酸脱氢酶基因的功能提供一定的理论依据.     

啶酰菌胺对向日葵核盘菌生物活性的影响

旨在明确新型杀菌剂啶酰菌胺对向日葵核盘菌生物活性的影响,为其推广应用提供科学依据。以向日葵核盘菌菌丝、孢子和菌核为试材,采用生物测定方法测定啶酰菌胺对向日葵核盘菌菌丝生长、孢子萌发及菌核形成的影响。研究结果表明,啶酰菌胺处理后的核盘菌菌丝生长速率受到抑制,其抑制菌丝生长的EC₅₀为0.2152 μg/mL。随杀菌剂浓度的升高,核盘菌菌丝生长量明显下降,浓度为16.667 μg/mL时,对核盘菌形成菌核数量的抑制率达到84.62%,对核盘菌形成菌核总干重的抑制率达到61.07%。孢子萌发试验结果表明,啶酰菌胺处理后子囊孢子萌发受到抑制,其抑制子囊孢子萌发的EC₅₀为0.056 μg/mL。在浓度为0.267 μg/mL时,孢子芽管伸长抑制率达到78.15%。啶酰菌胺不仅对核盘菌菌丝生长有抑制作用,还可以降低子囊孢子的侵入、阻止子囊孢子萌发形成的芽管在植物组织的继续侵染,有效降低田间土壤中菌核残留量。对向日葵菌核病的防治前景十分广阔,可以作为田间防治向日葵菌核病的轮换药剂。     

高粱AGO蛋白家族基因鉴定及表达分析

Argonaute (AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合物RISC的核心成分,在小RNA、Dicer?like酶等的协同下共同激发RNA沉默反应。为阐明高粱中AGO蛋白的功能,本研究采用生物信息学的方法首次在高粱全基因组水平鉴定15个SbAGOs,分别定位于高粱的7条染色体上,根据氨基酸序列将其划分为三个亚家族。亚家族Ⅲ中SbAGO7和SbAGO3都含有3个外显子,亚家族Ⅱ中SbAGO4和SbAGO6都具有22个外显子,成员最多的亚家族Ⅰ中基因外显子数量介于19~24之间。其中,亚家族Ⅰ中SbAGO1-1和SbAGO1-3、SbAGO1-3和SbAGO1-4、SbAGO5-2和SbAGO5-4发生过基因复制事件,可能存在功能冗余现象。NCBI表达谱数据库分析发现,SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4在高粱不同组织器官和生长发育阶段均有较高表达,其中SbAGO1-1和SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4表达时期和表达量基本一致,可能在调控高粱生长发育方面发挥协同作用。高温、干旱及高温与干旱复合逆境表达谱芯片数据分析发现,高温处理引起5个SbAGOs基因差异表达,干旱处理SbAGOs表达变化不明显,复合逆境引起7个SbAGOs基因差异表达;2个处理共同差异表达基因为SbAGO1-3、SbAGO1-1、SbAGO5-2和SbAGO3,表达量变化趋势相近。其中SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO5-6下调表达,SbAGO3、SbAGO5-2、SbAGO1-4和SbAGO10上调表达。本研究结果为揭示SbAGO蛋白功能和发掘高粱的抗逆育种靶向基因资源提供了一定的理论依据。     

玉米生长调节因子(GRF)家族的全基因组鉴定及在非生物胁迫下的表达研究

以拟南芥作为种子序列进行Blastp序列比对,共鉴定15个ZmGRFs基因,对其理化性质、系统进化关系等在非生物胁迫下的表达进行分析。根据系统发育树分析表明,ZmGRFs基因与单子叶植物水稻亲缘关系较近,15个ZmGRFs基因分别定位在1、2、4、5、6、7、9、10号染色体上且各个基因之间高度同源,每个亚族之间基因结构及保守基序均相对保守。ZmGRFs蛋白二级结构均以α-螺旋和无规卷曲为主。根据磷酸化位点预测分析表明,除ZmGRF6和ZmGRF9不含酪氨酸外,其他ZmGRFs蛋白均含有潜在的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸位点且各蛋白之间的潜在的磷酸化位点数目差异较大。根据转录组数据分析表明,ZmGRF4和ZmGRF13基因在NaHCO3上调表达,同时发现热、盐和干旱胁迫下ZmGRF4和ZmGRF13基因表达较高,冷胁迫下ZmGRF1/3/4/15基因表达较高。根据不同组织部位表达谱分析显示,ZmGRF4和ZmGRF13在各个部位表达均较高。