利用CRISPR/Ca9技术靶向编辑芥蓝BoaZDS

以芥蓝(Brassicaoleraceavar.alboglabra)为材料,以ζ–胡萝卜素脱氢酶(ζ-Carotene desaturase,ZDS)基因为目标基因,建立其CRISPR/Cas9基因组编辑体系。在BoaZDS的编码区近5′端选择靶位点,构建了CRISPR/Cas9表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了19个芥蓝转基因阳性植株,Sanger测序分析发现其中13株成功突变,CRISPR/Cas9载体在芥蓝上的突变效率为68.42%,且所有突变植株均表现出明显的白化表型。     

利用VIGS技术研究草莓FaMYB5的功能

以‘丰香’草莓(Fragaria×ananassa‘Toyonaka’)为材料,采用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced Gene Silencing,VIGS)对果实中类黄酮化合物代谢相关转录因子基因FaMYB5进行沉默,并对沉默后果实类黄酮化合物代谢途径相关的结构基因和其他转录因子基因表达量进行半定量RT-PCR及RT-qPCR分析。并分别采用HPLC和香草醛—硫酸比色法对沉默后果实中花青素苷和原花青素含量进行测定。成功构建了pTRV2-FaMYB5的VIGS沉默载体,并建立了草莓果实VIGS沉默体系,FaMYB5基因沉默效率达60%;FaMYB5基因沉默处理与阴性对照相比,草莓类黄酮化合物代谢途径相关结构基因和转录因子表达量均发生改变,其中FaMYB9、FaLAR、FaDFR、FaANR表达量显著增加,从而导致果实中原花青素含量增加;而花青素合成相关基因FaANS的表达量减少1/2,FaMYB10表达量变化并不显著。此外,bHLH家族的转录因子基因FabHLH3和FabHLH3Δ随着FaMYB5的沉默表达量显著下降,而FaGL3显著升高。结果进一步证明FaMYB5转录因子对草莓类黄酮化合物代谢途径中的原花青素合成途径起负调控作用。     

草莓PIF3基因的克隆及表达分析

光敏色素互作因子(phytochrome-interacting factors, PIFs)是一类bHLH转录因子。为探究其基因功能,本研究根据预测的栽培草莓(Fragaria×ananassa) PIF3序列设计引物,从‘红颜’(cv.Benihoppe)草莓中克隆得到FaPIF3的编码区及启动子区序列,其开放阅读框(ORF)长度为2 121 bp,编码706个氨基酸残基。生物信息学预测表明,FaPIF3具有HLH家族保守结构域,而无跨膜结构域和信号肽;系统进化树显示,该蛋白与蔷薇科植物具有很近的亲缘关系。通过获得的2 652 bp的启动子区序列进行启动子元件预测,发现FaPIF3具有大量的光响应元件。半定量PCR显示,FaPIF3在草莓果实成熟期间表达量稳定,在花和嫩叶中表达量较高。亚细胞定位结果证实,Fa PIF3位于细胞核内。     

32个菜豆品种种质资源的综合评价

为了加强对收集的菜豆种质资源的深入研究,筛选出适合弱光照、高降雨量地区栽培的菜豆品种,对32个菜豆品种进行栽培学实验,从植物学性状、生物学特性、农艺性状、营养成分含量、抗病性等方面进行观察和比较。结果显示：紫花品种11份,白花品种15份。矮生品种6份,蔓生品种26份。单株产量超过0.25 kg的有7份,不足0.15 kg的有7份。鲜荚蛋白质含量超过5 g/100 g的有9份,维生素C在26 mg/100 g以上的有8份,可溶性固形物超过4.3%的有9份,总糖含量在2 g/100 g以上的有4份。‘新选白不老架豆’、‘红花四季豆’、‘架豆1’等几个品种综合性状优良,品质好,营养价值及产量较高,适合在光照弱、降雨量较大的地方种植。     

草莓Fra a基因的克隆与原核表达

草莓Fra a是一类过敏原蛋白。为研究Fra a蛋白致敏机理,本研究根据已知的栽培草莓(Fragaria×ananassa)Fra a序列设计引物,从"红颜"草莓中克隆得到三个Fra a基因序列,其ORF长度分别为483 bp、483 bp和480 bp,各自编码160个、160个和159个氨基酸,分别命名为Fa Fra a 1、Fa Fra a 2和Fa Fra a 3。生物信息学预测表明其均具有bet v 1家族保守结构域,预测蛋白均无跨膜结构域和信号肽。Fa Fra a 1与桃的氨基酸相似度为81%,李、杏为80%;Fa Fra a 2与月季的氨基酸相似度为82%,苹果、樱桃为81%;Fa Fra a 3与月季的氨基酸相似度为92%,苹果为83%。Fra a与蔷薇科植物的进化关系更近。构建原核表达载体pET32afraa1、pET32a-fraa2和pET32a-fraa3,转化到大肠杆菌BL-21(DE3)p Lys S菌株并诱导融合蛋白表达,结果表明目的蛋白Fra a 1、Fra a 3在原核表达系统中能顺利表达,Fra a 1在上清、沉淀中均有大量分布,Fra a 3主要存在于沉淀中。未得到Fra a 2目的蛋白。本研究为进一步了解Fra a的功能和制备抗体提供了理论依据。     

草莓FaCOP1的克隆及其表达特异性分析

为探索草莓光形态建成抑制子FaCOP1的功能及其表达特异性,采用同源克隆法获得‘丰香’草莓FaCOP1的完整开放阅读框序列,对该序列及其编码的氨基酸序列进行相关生物信息学分析,同时采用qRT-PCR分析该基因的时空表达以及在不同光质处理下的表达模式。结果表明,FaCOP1开放阅读框全长1 989 bp,Gen Bank登录号为KX583676,编码662个氨基酸,蛋白质分子量为74.7187 kD,理论等电点为6.54,具有环形锌指域,卷曲螺旋域和WD40重复序列等3个保守结构域。序列比对以及系统进化树分析发现,COP1进化过程中具有高度保守性以及物种间的差异性。qRT-PCR结果表明,FaCOP1在草莓的根、茎、叶、花及成熟果实中均有表达,花中的表达量最高,其次是叶和根,而茎和成熟果实中最少。随着草莓果实的发育(从小绿期到全红期)FaCOP1的转录水平总体呈现递减的规律,与果实花青素积累模式相反。草莓叶片和果实的FaCOP1表达均能够被白、红、蓝及红蓝光(1︰1)诱导。FaCOP1在转录水平上没有阻遏FaHY5的表达,其关系需在蛋白质水平上进一步验证。