利用RNA-seq筛选调控当归抽薹主要候选基因

当归提前抽薹严重影响产量,而当归抽薹分子遗传机理尚不清楚。本研究利用RNA-seq技术对连续五代抽薹当归的叶片、茎段、种子、根进行测序,对所有组装后的Unigenes进行功能注释,寻找调控当归抽薹主要候选基因。结果表明:在当归的叶片、根、种子、茎段转录本中分别得到7.1、7.63、7.23、6.59 Gb数据,通过Nr、Nt、Swissprot、KEGG、KOG、Interpro、GO、Intersection、Overall等蛋白数据库进行蛋白质预测,分别预测了71 024、59 931、49 694、51 832、55 320、46 908、35 598、17 133、79 161个蛋白。所有转录本中80.13%预测蛋白与胡萝卜同源。在KEGG通路中共有2 666个差异表达的基因参与植物信号传导;与拟南芥、胡萝卜、芥菜中参与调控开花相关基因比对,共筛选出56条候选基因,将56条候选基因在NCBI中进行核酸比对,得到与直接控制抽薹AP1转录因子同源的Unigene45683_All、激活AP1转录因子的整合子FT和FD同源的Unigene11264_All、参与拟南芥光周期调控基因CO (CONSTANS)的同源基因Unigene4344_All、在芥菜中促进抽薹整合因子SOC1的表达的AGL24或直接作用于抽薹决定基因LFY的同源基因Unigene46836_All、Unigene7820_All、CL10006.Contig2_All。因此,上述候选基因很有可能参与调控当归抽薹相关分子机制。本研究筛选到与当归抽薹相关的候选基因,有助于了解当归抽薹相关分子机制,为挖掘控制当归抽薹相关基因提供理论依据。     

枸杞MYB转录因子LrAN2在番茄中的过量表达分析

为明确黑枸杞 LrAN2基因在花青素合成代谢中的调控机制,在与枸杞同属的番茄中做了进一步验证。黑枸杞 LrAN2基因参与调控黑色果实花青素生物合成代谢,同时诱导烟草产生紫色表型,受限于枸杞转基因组培技术,选择枸杞亲缘物种番茄进行 LrAN2转基因功能分析及其调控机制。基于前期分离的 LrAN2开放阅读框序列,通过表达载体构建,荧光定量分析,花青素含量的测定以及液相色谱分析方式对转基因番茄进行检测和分析。结果表明,在番茄材料Maker中过量表达 LrAN2基因,得到深绿色番茄植株。转基因番茄的各个组织部位均有不同程度的花青素积累,花、叶和根细胞中都存在颜色较深色素沉着,叶片中花青素含量和 LrAN2基因的表达量都是最高。 LrAN2的过表达上调DFR和 F3′5′H的表达水平,同时激活飞燕草色素和矢车菊色素的积累。说明 LrAN2基因能够调控花青素的合成。     

大麦条纹叶片突变体的表型鉴定及转录组分析

叶色是与作物的光合速率及产量紧密相关的重要性状,利用叶色突变体研究叶绿体的发育过程及调控网络,有助于揭示叶色形成的机制。本研究在农杆菌介导的大麦幼胚遗传转化过程中,获得一个具有条纹叶片的突变体(msal),该突变株具有条纹白化的叶片、茎秆,叶鞘、幼穗及幼种,其叶绿素和类胡萝卜素含量均下降。叶绿体超微结构观察显示条纹叶片突变体细胞的叶绿体数量变少,呈狭长型,结构不完整。转录组分析表明在突变体中有1004个差异基因,其中388个表达量下调,609个表达量上调。GO富集分析显示细胞组份"叶绿体"的富集频率最高,为23.0%,P值为5.74e^-07,表明"叶绿体"在转录水平上发生了改变。62个与叶绿体发育相关的差异基因在突变体中表达量均为上调,而与类胡萝卜素合成相关的差异基因表达量下调。我们推测该突变体抑制了类胡萝卜素的合成,影响了叶绿体发育,而作为补偿机制激活了叶绿体相关发育基因的表达。     

西伯利亚白刺 NsMYB5调控果实花青素生物合成

基于西伯利亚白刺红果、黑果果皮转录组数据,本研究筛选并克隆获得一个与西伯利亚白刺果实花青素和原花青素合成代谢相关的R2R3-MYB转录因子,命名为 NsMYB5。该基因ORF为840 bp,编码279个氨基酸, NsMYB5具有完整的SANT、MYB domain及HLH-MYB domain结构域,属于R2R3-MYB转录因子,与调控花青素和原花青素合成相关的香雪兰 FhMYB5同源性较高。过表达 NsMYB5烟草花瓣和雄蕊积累大量花青素,呈现深紫色,而叶片和茎仅有少量花青素积累,局部呈现淡紫色。转基因株系中花的花青素和原花青素含量均显著高于野生型（P<0.05）。结果表明, NsMYB5可以正向调控花青素和原花青素的合成,这为西伯利亚白刺果实果皮呈色的分子遗传机理提供了理论依据。     

小黑麦中调控花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

为了研究蓝粒小黑麦糊粉层中控制花青素合成的关键基因BcMYC1。本研究使用PCR方法克隆小黑麦中MYC转录因子BcMYC1。结果表明,小黑麦BcMYC1基因全长1683 bp,编码的氨基酸560个,分子量61870 Da,等电点4.71,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(39.64%)和不规则盘绕(43.93%)为主要的部分,BcMYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,小黑麦的BcMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种MYC调节基因的亲缘关系很高。本研究关于小黑麦中调控花青素合成代谢BcMYC1基因分子遗传机理,为小黑麦的花青素的研究提供参考作用。     

调控蓝色大麦花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

本研究的目的是利用PCR方法克隆了大麦中MYC转录因子HvMYC1。研究结果表明:该基因全长1 668 bp,编码氨基酸555个,分子量为61 333.71,等电点为8.47,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(40.90%)和无规则卷曲(41.44%)为主要部分,Hv MYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,HvMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种中调控花青素合成MYC转录因子同源。本研究为解析蓝粒大麦中调控花青素合成代谢基因分子遗传机理提供科学依据,为大麦花青素的继续深入研究提供参考。     

当归转录因子AsMYB44的克隆与功能研究

为明确AsMYB44调控次生代谢产物生物合成的功能，从当归(Angelica sinensis)中分离克隆得到MYB转录因子AsMYB44,对AsMYB44进行生物信息学分析，利用根癌农杆菌介导的遗传转化体系在Samsun烟草中过表达，并对转基因烟草进行多组学联合分析。结果表明，AsMYB44基因CDS (coding sequence)全长903 bp,编码300个氨基酸，具有完整的SANT、MYB domains结构域。系统发育树结果表明，AsMYB44与拟南芥AtMYB11(AF062863.1)、AtMYB12(AF062864.1)和丹参SmMYB97(KF059561.1)同源性较高。AsMYB44转基因烟草中差异表达基因主要富集在苯丙烷合成代谢途径，其中苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶基因(C4H)、4-香豆酸：辅酶A连接酶基因(4CL)、咖啡酸3-O-甲基转移酶基因(COMT)、肉桂醇脱氢酶基因(CAD)等表达量上调。广泛靶向代谢组学结果显示，转基因烟草中酚酸、脂质、黄酮类化合物、生物碱等代谢产物含量变化显著。AsMYB44转录因子可正向调控酚酸的代谢合...