茄科植物甲基腐胺氧化酶基因进化路径分析

甲基腐胺氧化酶(MPO)是茄科植物中腐胺衍生的生物碱合成途径中重要基因。前人研究表明,MPO基因由DAO基因进化而来,然而其在植物中的完整进化图景未见报道。本研究在全基因组水平上全面鉴定MPO基因所属的CuAO基因的基础上,通过进化分析,构建了植物的MPO基因进化路径。首先,从已报道的MPO、CuAO及DAO基因中均鉴定得到了三个保守结构域;在此基础上,结合BLAST和HMMER,从6个植物基因组中鉴定得到了35个CuAO家族基因。系统发育分析表明,该家族基因分为4个亚家族。亚家族Ⅰ和Ⅱ均为AO基因;亚家族Ⅲ基因功能还未获鉴定,该亚家族基因在烟草属植物中不存在;亚家族Ⅳ基因仅在菊亚纲中发现,其在茄科中进一步分化成DAO基因和MPO基因。本研究表明,MPO基因的起源最早可追溯到AO基因,而其最近的祖先出现于菊亚纲,最终在茄科植物起源后进化得到具有MPO活性的基因,从而整合入尼古丁等腐胺衍生的生物碱生物合成途径。     

作物染色体片段代换系的研究进展

染色体片段代换系是用亲本杂交、回交和分子标记辅助选择技术建立的一系列近等基因系,可以提高对复杂农艺性状QTL或基因定位的精确性,尤其是具有遗传效应的较小的数量性状基因位点,并进行遗传效应分析。目前,已在多种作物中构建了染色体片段代换系。本文对染色体片段代换系的特性及其在主要作物中的应用进行了综述,以期对今后研究染色体片段代换系起到促进作用。     

浅议科研人员如何做到“以人为本”

以"以人为本"为核心的科学发展观,应该成为现代科研院所建设的根本指导思想。文章从以自己为本、以他人为本、以科研团队为本的角度阐述了科研人员如何做到"以人为本",并指出只有科研人员做到了"以人为本",才能成就自己,激励他人,促进科研团队和院所的和谐发展。     

植物鸟氨酸脱羧酶家族基因鉴定及进化分析

精氨酸脱羧酶(ADC)和鸟氨酸脱羧酶(ODC)共同负责腐胺的合成,而烟草等茄科植物中,因为腐胺是尼古丁的前体,ADC、ODC对于尼古丁合成具有特殊意义。为系统梳理ODC和ADC在植物基因组中的状况,我们对其基因进行了全面的鉴定和进化分析,并重点考察了其在茄科植物番茄中的表达。首先,我们从已阐明功能的ADC和ODC蛋白序列中,均鉴定了两个保守结构域;在此基础上,结合HMMER和BLAST,从10个植物基因组中共鉴定得到了46个鸟氨酸脱羧酶家族基因。对其构建进化树,发现它们分成3个亚家族:ODC、ADC和DapDc;这些基因均为脱羧酶基因。人类和酵母基因均聚在ODC这一枝,表明ODC在本家族中进化最早。拟南芥和苔藓中均不存在ODC基因,表明此基因在这两个植物基因组中发生了丢失。ADC基因在植物登陆后才得以进化形成。DapDc基因数目极为保守,表明它在植物进化过程中受到了严格的控制。     

茄科植物中HCT基因家族的鉴定及进化和表达分析

莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(shikimic acid/quinic acid hydroxy cinnamyl transferase,简称HCT)是辣椒素苯丙烷代谢途径中关键的限速酶,其催化的产物对茄科植物具有重要的生理学意义。为了探清HCT在茄科植物基因组中的状况,重点考察了其在茄科植物基因组中的分布,并利用生物信息学分析的方法,对HCT基因进行全面的鉴定,共获得拟南芥、烟草、番茄和辣椒的13条基因序列。其次,构建了HCT在茄科植物中的系统发育树,并对其进行相关的结构、功能和表达的分析。结果揭示了茄科植物中HCT基因的亲缘关系;HCT基因编码的蛋白结构域高度保守,该保守性体现在植物的结构和功能上。本研究为进一步研究茄科植物中的HCT基因的酶学及生理功能提供了基础。     

大豆腺苷酸激酶基因GmADK的克隆与表达分析

腺苷酸激酶(adenylate kinase,ADK)催化ATP+AMP⇔2ADP的可逆反应,是维持细胞能量动态平衡的关键酶,在植物中参与调节生长发育和逆境应答等过程。目前有关大豆ADK的研究还未见报道。本文通过RT-PCR方法,从耐盐大豆品种南农1138-2的叶中克隆到一个腺苷酸激酶基因,命名为GmADK。GmADK的编码区序列(coding DNA sequence, CDS)长804 bp,编码267个氨基酸。预测其蛋白结构含有典型的腺苷酸激酶功能域ATP-AMP(Ap5A)结合位点和AMP结合位点。蛋白序列比对和进化树分析表明,大豆与菜豆(Phaseolus vulgaris)和蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)中的ADK序列相似性最高,亲缘关系最近。组织表达显示GmADK基因的表达量在大豆叶和根中高于茎中。荧光定量PCR分析表明GmADK的表达受盐胁迫的调节,且在耐盐(南农1138-2)和盐敏感(科丰1号)品种间存在差异。在叶和根中, 200 mmol L^–1 NaCl处理6、12和24 h后,GmADK的表达量在盐敏感品种中比未处理对照有所降低,但在耐盐品种中却比未处理对照升高,因此推测GmADK可能参与大豆对盐胁迫的响应。     

茄科植物PAL基因家族的鉴定和序列分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase[EC:4.3.1.24])是植物次生代谢尤其是苯丙烷途径的关键酶,与植物抵抗病原菌入侵密切相关,具有重要的植物生理学意义;其催化产物是辣椒素等植物天然产物的前体。采用BLASTP方法,依托全基因组数据库,获得了番茄、马铃薯、本氏烟草、辣椒等4种茄科植物及杨树、拟南芥的PAL基因家族成员共27条序列,并对其进行初步的生物信息学分析、理化性质分析及结构分析。结果表明:在进化过程中,茄科植物烟草、番茄、马铃薯和辣椒的亲缘关系较近,拟南芥、杨树与茄科植物的亲缘关系较远;酸性蛋白质占96.3%,所有蛋白均为亲水性稳定蛋白、有明显跨膜现象、无信号肽;所有PAL亚细胞定位于细胞质中,具有活性位点的蛋白占96.3%。本研究结果为进一步研究茄科植物中PAL代谢机理提供理论支持。     

创新党建模式 确保党建与科研双丰收——以中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所为例

以中国热带农业科学院品种资源研究所(以下简称“品资所”)为例，分别讲述了“参与式”学习、民主生活会制度及主题活动的组织形式，以实例说明将党建工作融入到科研生产的各个方面，通过切实加强基层党组织建设，促进科研工作的创新。     

芒果MDS家族基因的鉴定、进化及表达分析

2-C-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合成酶(MDS)是MEP代谢途径中的关键酶。为了鉴定芒果中的MDS家族基因,探索MDS家族基因的进化、表达模式。本研究采用同源搜索的方法,从13个植物基因组中下载了16个MDS家族基因,对其进行了蛋白结构域、系统发育及在芒果中的表达分析。蛋白结构域分析结果显示,芒果MDS家族基因的蛋白序列均包含完整的PF02542.16结构域。系统发育进化树显示,芒果中的MDS家族基因是在双子叶植物形成后进化的,且与柑橘的MDS基因关系最近。表达分析结果显示,在芒果品种‘贵妃’、‘台农’和‘金煌’的成熟果果肉中,芒果MDS家族基因均在‘贵妃’中表达量最高,其次是‘台农’,在‘金煌’中表达量最低,而且差异显著。本研究为进一步研究芒果MDS家族基因在萜类合成途径中的作用提供科学依据。