无油樟与葡萄、拟南芥、水稻基因组的多倍化及共线性分析

以无油樟、葡萄、拟南芥和水稻为研究对象,基于比较基因组学的研究方法,对物种基因组内和基因组间进行同源结构和共线性分析。结果表明,无油樟与葡萄基因组之间的同源共线性片段最长,葡萄基因组保留的共线性基因数最多(50.9%),无油樟与葡萄、水稻基因组之间保留的无油樟基因数最多(30.6%)。同时构建了多物种基因组联合比对图谱,明确基因组经历的多倍化事件对单、双子叶植物同源共线性基因的影响,为探讨单、双子叶植物的共同祖先以及被子植物的进化过程提供了重要的参考依据。     

植物UGD基因家族系统发育分析及在棉纤维中的表达分析

尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDP-glucose dehydrogenase,UGD)是植物细胞壁合成的主要前体物质。本研究利用生物信息学方法分析了15个植物基因组中UGD基因家族的基因结构,系统进化,以及其中7个双子叶植物的种内共线性,染色体定位。利用荧光定量PCR方法分析了UGD家族基因在陆地棉棉纤维不同发育时期的表达。结果表明:15个物种中共鉴定出56个UGD基因,可聚为2个进化群,藻类单独成一个群,其他植物构成一个群,各物种均有UGD家族基因的特异进化枝。藻类植物UGD家族均含有内含子。大片段复制是UGD家族基因扩增的主要动力。12个陆地棉UGD基因在棉纤维不同发育时期均有表达,多数基因在20DPA或25DPA基因表达量较高。     

拟南芥和水稻CesA基因家族的生物信息学分析

以拟南芥和水稻21个纤维素合成酶基因(CesA)为研究对象,对其基因结构、保守结构域、蛋白质跨膜结构、亚细胞定位、基因表达等进行综合分析。结果显示,Ces A基因长度在3.5~6.5 kb,有7~13个内含子(OsCesA10除外)。Ces A基因编码的蛋白质保守性较强,含有该基因家族的保守结构域Ring finger(OsCesA10、OsCesA11除外)和Cellulose synthase。水稻和拟南芥的CesA蛋白跨膜螺旋数量为6个或8个(OsCesA10除外)。蛋白质亚细胞定位结果表明,21条Ces A蛋白全部定位在质膜上。大部分At Ces A基因在植株的幼根、幼叶和愈伤组织中均有表达,而大部分OsCesA基因仅在幼根或幼叶中表达。     

拟南芥和禾本科植物ABP1家族分析

生长素是植物中非常重要的调控激素,ABP1在很多生长素的调控作用中都起到关键作用,研究证明生长素结合蛋白与信号转导有关,但其具体转导路径还不清楚,本研究以已知拟南芥生长素结合蛋白(ABP1)为模板,在禾本科二穗短柄草、大麦、水稻、高粱、谷子和玉米6个物种中鉴定出10个ABP1蛋白。通过序列保守性分析,我们了解到这些蛋白在C端均有一个保守结构域和典型的保守基序Motif2、Motif3,并且对其进行选择压力分析只得到1个氨基酸位点受到显著正选择。有趣的是水稻Os12g34460基因十分特殊,它在进化树中发生显著分歧且丢失了C端的保守结构域,在亚细胞定位中也是有别于其它所有蛋白。最后,我们以玉米为代表进行蛋白互作分析,发现ABP1与ABP4和ABP5存在密切的关系。本研究使以ABP1为代表的生长素结合蛋白相关性质更加具体清晰,为揭示其作为重要信号的具体传导机制提供参考。     

基因枪介导棉花成熟种子胚尖的遗传转化

为建立良好的棉花遗传转化系统,本研究采用基因枪轰击棉花成熟种子胚尖的方法,将本实验室克隆的抗黄萎病相关基因GhDAHPS转化到棉花中。抗生素抗性鉴定结果表明:在基因枪轰击的309个胚尖中,有90株为卡那抗性植株,进一步通过PCR检测这些抗性植株,其中有5株呈阳性,PCR阳性率为1.6%。结果表明:基因枪转化棉花成熟种子胚尖是可行的,相对于其他转化方法,具有操作简便,植株成苗较快,转化周期短等优点。