砂藓(Racomitrium canescens)RcRab基因的克隆及生物信息学分析

本研究以砂藓(Racomitrium canescens)为材料,从砂藓干旱处理转录组数据库中筛选获得小G结合蛋白基因Rab的mRNA序列,通过RT-PCR法扩增,得到RcRab基因的CDS序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明,该基因c DNA全长为1171 bp,包含636 bp的开放阅读框,编码211个氨基酸。预测该基因有Rab家族的保守结构域-G结构域。RcRab蛋白分子质量为23.29 kD,理论等电点为5.76,具有亲水性,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。进化树分析表明,RcRab蛋白质与小立碗藓(Physcomitrella patens)Rab蛋白质亲缘关系最近。本研究可为进一步探索RcRab基因在苔藓植物中的抗旱机制提供数据基础。     

砂藓(Racomitrium canescens)抗旱相关基因RcAOS2的克隆及表达分析

丙二烯氧化物合酶(allene oxide synthase, AOS)是茉莉酸合成途径中关键酶,在茉莉酸合成中具有重要的作用。本研究在砂藓(Racomitrium canescens)干旱胁迫转录组数据中发现一个干旱胁迫下表达量上调的AOS基因,将其命名为RcAOS2,我们对RcAOS2的开放阅读框进行了克隆及相关的生物信息学预测分析,并对RcAOS2在砂藓快速脱水和复水过程中的表达量变化进行了检测。结果显示,该基因cDNA全长1 474 bp,开放阅读框长516 bp。RcAOS2编码蛋白质的相对分子质量为4.36 kD,等电点为5.11,不稳定系数为55.02,为不稳定蛋白质;脂肪系数为19.19;RcAOS2蛋白质疏水性较强,属于疏水性蛋白质,存在信号肽,不属于跨膜蛋白质。系统进化分析表明,RcAOS2蛋白质与其他物种AOS蛋白质亲缘关系较远,是具有AOS序列特征的新类型。实时荧光定量PCR分析结果表明RcAOS2基因在砂藓干旱和复水过程中呈现差异性表达,推测RcAOS2可能参与砂藓的干旱胁迫响应和复水回复过程。本研究成果为进一步研究砂藓抗旱基因功能提供理论基础和备选基因资源。     

山墙藓组织培养条件研究

以山墙藓幼嫩茎尖为外植体,采用L12(3×24)正交设计方法,对山墙藓配子体消毒方法及培养基类型进行了筛选;通过梯度设计研究不同浓度的蔗糖对配子体形态发生的影响,以建立有效的山墙藓(Tortula ruralis)组织培养快繁体系。结果表明:山墙藓配子体的最佳消毒方法为浓度3%的次氯酸钠溶液消毒5min后,浓度0.05%的升汞溶液二次消毒20s,Beneck培养基为最适消毒培养基;蔗糖对于山墙藓原丝体的形成和扩展生长均具促进作用,浓度为30g/L时原丝体形成时间最早,扩展直径最大,但抑制了芽体的分化,浓度为15g/L时对芽体分化具明显促进作用。     

东亚砂藓甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的克隆及表达分析

[目的]克隆东亚砂藓甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因RjGAPDH,并对其进行生物信息学和表达分析。[方法]通过分析东亚砂藓转录组测序数据,利用RT-PCR技术克隆该基因的全长序列,并通过荧光定量PCR分析RjGAPDH基因在不同干旱胁迫时间的表达情况。[结果]该基因全长为1 208 bp,开放阅读框1 053 bp,编码350个氨基酸,预测蛋白分子量为38.66 kD,等电点pI为6.02,不稳定系数为23.97,为稳定蛋白;该基因编码的蛋白无跨膜区和信号肽序列,定位于细胞质。在快速干旱胁迫处理过程中,东亚砂藓RjGAPDH基因的表达量高于正常生长的材料(CK),能被诱导表达。[结论]RjGAPDH基因可能参与东亚砂藓对干旱的胁迫反应,为后续进一步研究其功能特征奠定基础。     

基于甘蔗叶中的木糖催化加氢制备木糖醇的研究

木糖醇是一种重要的工业原料,在食品、医药、化工等行业中有广泛的应用,以纤维原料(如玉米芯、稻壳、麦秸等)为原料,经过一定的手段制备而成。我国南方地区甘蔗叶资源丰富,且木聚糖含量丰富,但是目前大部分被弃之在田或者燃烧掉,造成资源浪费。通过讨论甘蔗叶木糖醇的制取过程及工艺路线,给出了各个阶段的基本控制参数。     

甘蔗叶水解生产木糖工艺研究

为解决当前甘蔗叶生产木糖的高额操作成本或处理操作工艺及路线限制,以甘蔗叶为材料,进行了高温蒸煮法预处理甘蔗叶、硫酸催化水解高温蒸煮后的甘蔗叶、甘蔗叶水解液分离提纯等工艺研究。结果表明,最佳高温蒸煮工艺条件为:甘蔗叶粒径为60目、蒸煮温度118℃、固液比1∶10、蒸煮1h;最佳水解条件为:硫酸浓度1.2%、固液比1∶8、水解时间2h、水解温度123℃;水解液经脱色、浓缩、发酵、离交、蒸发、结晶、离心干燥等工序得到纯度为99.967%的木糖产品。研究结果能为有效解决大量制糖工业剩余物的利用问题提供思路,为寻找一条甘蔗叶生产木糖的高效、环保、成本低、易于实现的工艺提供技术基础。     

不同浓度矮壮素对小麦幼苗生理特性的影响

以商麦1619和兰黑粒为材料,用不同浓度矮壮素(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)进行喷施,研究矮壮素对小麦幼苗生理特性的影响。结果表明:①和对照相比,喷施矮壮素后小麦叶片保护酶活性(SOD、POD、CAT)、渗透调节物质含量(可溶性糖、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量)、MDA含量和根系活力较对照有不同程度增加;②MDA含量随着矮壮素浓度增加而增加,其余指标表现出先增后减的变化趋势;③综合所测生理指标,2%矮壮素浓度处理效果较好。     

东亚砂藓类萌发素蛋白基因RjGLP的克隆及表达分析

以东亚砂藓转录组测序获得的类萌发素蛋白基因序列为基础,采用PCR技术克隆得到该基因的cDNA全长序列,命名为RjbZIP。该序列全长为726 bp,包含669 bp的开放阅读框,编码222个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,该蛋白的相对分子质量为23 397.9,等电点(pI)为6.82,不稳定系数为14.41,为稳定蛋白。序列预测分析表明,该蛋白疏水性强,具有信号肽序列,是一种胞外基质分泌蛋白。多序列比对分析结果显示,该基因编码的蛋白具有GLPs家族的典型特征。实时荧光定量PCR研究表明,在干旱胁迫处理过程中,东亚砂藓RjGLP基因的表达量高于正常生长的材料(CK),被诱导表达,推测该基因可能参与对干旱胁迫的应答。     

芍药种子浸提液对2种植物种子萌发和幼苗生长的影响

以芍药种子种皮和胚乳为材料,研究不同质量浓度(0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08和0.10 g/m L)的种皮和胚乳水浸提液对2种受体植物(白菜和小麦)种子发芽率、幼苗苗高和根长、幼苗抗氧化酶活性的影响,探讨芍药种子内源抑制物质的特性,为进一步研究芍药种子休眠机理提供理论依据。研究结果表明,芍药种子种皮和胚乳中均含有抑制受体植物种子萌发与幼苗生长的物质,且同一质量浓度下,抑制作用大小表现为胚乳大于种皮;种皮和胚乳浸提液对白菜幼苗生长(苗高和根长)的抑制作用高于小麦;种皮和胚乳浸提液中的抑制物质均能使白菜和小麦幼苗产生生理响应,影响SOD、CAT和POD活性,从而启动抗氧化酶体系。研究认为,芍药种子种皮及胚乳浸提液均能够抑制受体植物种子萌发及幼苗生长,影响幼苗抗氧化酶活性,但芍药种子种皮与胚乳中所含抑制物在活性上存在差异。     

砂藓RcPIP2基因的克隆及生物信息学分析

水通道蛋白是一类较小的跨膜蛋白质,在植物抵御非生物胁迫过程中具有非常重要的作用。为了研究砂藓水通道蛋白基因的生物学功能,利用干旱处理转录组测序获得的序列信息,克隆获得1个水通道蛋白家族中质膜内在蛋白基因序列,命名为RcPIP2。生物信息学结果显示,RcPIP2基因全长序列为1 267 bp,包含807 bp的开放阅读框,编码含有268个氨基酸残基的蛋白质。该蛋白质分子质量预测为28.3 ku,理论等电点为6.64,为疏水性较强的稳定性蛋白;无信号肽,为非分泌型蛋白;含有6个跨膜结构域。保守结构域分析发现,RcPIP2具有膜内在蛋白(MIP)家族信号序列、高等植物高度保守序列HINPAVTFG和2个天门冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸(NPA)基序。二级结构包括α螺旋(37.31%)、β折叠(20.9%)、无规则卷曲(38.43%)。三级结构预测发现,RcPIP2蛋白质的立体结构为典型的四聚体形式,由4个圆筒状亚基和中间的孔道构成。系统进化树分析表明,RcPIP2与小立碗藓中的PIP2蛋白质亲缘关系较近,聚为一类。由此推测,RcPIP2基因为水通道蛋白家族成员。