棉花离体不定根系的发生对色素腺体密度和棉酚含量的影响

为探明根系对色素腺体密度和棉酚含量的影响，以离体条件下的无根幼苗、不同生根状态幼苗以及无菌种子苗作为研究对象，对其茎叶色素腺体密度、棉酚含量以及棉酚生物合成关键基因表达量进行分析。结果表明，不同生根状态幼苗中，色素腺体密度和棉酚含量与一定范围内生根数呈显著正相关，随后趋于平稳。荧光定量PCR显示，棉酚生物合成关键基因GhCDN1和GhWRKY1表达量在生根数多的无菌苗中显著增高，而对棉酚合成具有反馈调节作用的 GhCYP706B1表达量呈现相反趋势；无根幼苗茎叶腺体密度和棉酚含量均显著低于有根幼苗，棉酚生物合成关键基因GhCDN1、GhWRKY1和 GhCYP706B1表达量反而高于有根幼苗。有根幼苗中根的棉酚含量显著高于茎和叶，无菌种子苗根系中棉酚生物合成关键基因表达量显著高于茎和叶。说明棉花根系能对棉酚含量产生直接影响，同时影响腺体密度。本研究进一步验证了根系是棉酚主要合成部位，地上部分也存在少量的棉酚合成，只是不能引起棉酚发生显著变化。     

杜仲EuGT2基因的原核表达及蛋白纯化

本研究以克隆所得杜仲(Eucommia ulmoides)EuGT2基因为基础,利用基因重组技术构建原核表达载体pMCSG19-EuGT2。重组载体转化到E.coli Rosetta(DE3)中,用0.05 mmol/L异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)在37℃下诱导6 h。使用镍-亚氨基二乙酸(Ni-IDA)亲和层析柱进行纯化,并用15%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)凝胶电泳进行检测。研究结果表明,杜仲EuGT2基因在E.coli Rosetta(DE3)中得到成功表达,重组蛋白表达形式为部分包涵体、部分可溶性蛋白。经SDS-PAGE凝胶电泳检测,在相对分子质量约56 kD处有1条特异性蛋白条带,经质谱鉴定该特异性蛋白条带确为杜仲EuGT2蛋白。以上研究结果为后续研究杜仲糖基转移酶的功能提供了科学依据。     

朝仓花椒DIR基因家族的鉴定及分析

本研究通过NCBI的BLAST比对分析,最终从朝仓花椒转录组数据库筛选出28条朝仓花椒Dirigent(DIR)蛋白家族的编码基因序列。利用MEGA、MEME、DNAMAN等软件对该蛋白家族进行生物信息学分析,结果显示:从朝仓花椒转录组中获得的28个DIR基因,经过鉴定,在进化上分为6个小组,每个小组的基因数量分别为7、5、1、0、5、10。该家族的蛋白等电点均小于7,均偏酸性,且多数属于稳定蛋白。多基因序列比对比发现,该家族蛋白均具有一个高保守性的DIR结构域。空间结构的分析预测ZpDIR蛋白多为多链线性折叠卷曲蛋白,且以线性无链非规则多链卷曲蛋白为主。     

拟南芥PGK基因家族功能的初步分析

磷酸甘油酸激酶(Phosphoglycerate kinase)是一类进化上非常保守的蛋白家族,因而利用模式植物拟南芥研究PGK家族基因功能具有普遍意义。拟南芥基因组中含有三个PGK基因家族成员(PGK1,PGK2和PGK3),但是对于它们的基因表达模式和蛋白定位的研究还不是很清楚。本文利用实时荧光定量PCR技术检测了PGK基因家族的表达模式,结果表明三个PGK基因在拟南芥的各个组织器官和发育阶段中都有表达。利用拟南芥原生质体瞬时转化系统对三个PGK蛋白进行亚细胞定位,结果显示PGK1和PGK3定位于细胞基质,而PGK2定位于叶绿体。另外,我们分离得到了PGK2基因的T-DNA插入敲除突变体pgk2。pgk2在正常条件下表现出叶片黄化,PR1基因上调表达和H_2O_2过量积累等类似于超敏反应的细胞死亡表型。进一步的遗传分析表明pgk2的细胞死亡表型和T-DNA插入位点紧密连锁,暗示着pgk2的细胞死亡表型是由于PGK2的基因缺失造成的,因此PGK2可能在调控植物细胞程序化死亡过程中有重要作用。以上研究结果对于进一步探讨PGK基因家族的功能具有重要的参考价值。     

杜仲ABC转运蛋白基因家族成员鉴定与分析

ABC转运蛋白(ATP—binding cassette transpoter)是一类庞大而古老的跨膜运输蛋白家族,在生物体内参与多种物质的转运积累、有害物质解毒、气孔调节、植物防御等生理活动。杜仲(Eucommia ulmoides Oliv)作为重要的中药材,其药用成分主要为次生代谢产物,次生代谢物转运与积累过程需要ABC转运蛋白的参与。利用生物信息学手段对杜仲ABC转运蛋白基因家族进行鉴定,并分析该家族蛋白质性质和结构、跨膜结构、亚细胞定位、系统进化关系。研究表明,EuABC家族生物信息学预测有76个成员,含有1~7个保守基序;编码蛋白多为稳定蛋白,主要分布于细胞质膜上,二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主要构成元件;进化树分析表明,杜仲ABC转运蛋白家族可分为8个亚家族(A~G;I),每组成员数量分别为3、19、14、1、1、1、29、8。研究结果可为进一步研究杜仲次生代谢物质转运与积累奠定基础,也为其他植物ABC转运蛋白家族的研究提供了参考依据。     

农杆菌介导EuABP2基因遗传转化杜仲下胚轴研究

为提高农杆菌介导的杜仲下胚轴遗传转化效率,本研究以杜仲种子为材料,采用正交试验设计,研究了NAA浓度、种子切割方式及光照强度对杜仲萌发及下胚轴直径和长度的影响;获得筛选标记草铵膦用于杜仲遗传转化的适宜浓度,并对杜仲抗性芽生根方式进行了优化。结果表明:NAA(0.5 mg/L),正中横切,暗培养15 d,能有效的促进杜仲种子萌发及下胚轴的生长。本试验条件下杜仲种子萌发率可达95%,下胚轴直径1.21 mm,长度22.5 mm;以0.25 mg/L的草铵膦能够对杜仲转基因抗性芽进行有效筛选;成功获得转EuABP2基因表达的杜仲转基因植株12株。     

小黄姜组培快繁技术研究

以贵州省六盘水市特产小黄姜茎尖为外植体,进行了组织培养快速繁殖技术研究。结果表明:消毒时间对茎尖成活率影响很大,以0.1%HgCl_2消毒15 min最有效。筛选出了不定芽分化的最适培养基(MS+6-BA 3.5mg/L+NAA 0.1 mg/L),实现了小黄姜的继代和增殖同步化,组培苗移栽到营养土与珍珠岩为3∶1的混合基质中生长,成活率达到94%。     

杜仲雌雄株转录组测序数据组装及基因功能注释

以10年以上树龄的杜仲雌株当年新发枝条上的幼果、嫩芽、叶片和树皮和雄株新发枝条上嫩芽、叶片和树皮为材料,采用Illumina Hi SeqTM2000高通量测序技术进行转录组测序,获得雌株51,574,000条、雄株52,430,502条Clean Reads数据,分别包含总长度为4,641,660,000nt和4,718,745,180nt核苷酸序列数据信息;经拼接组装,获得雌株基因信息长达69,461,730nt的423,339个Contig片段,获得雄株基因信息长达94,814,201nt的542,383个Contig片段;经进一步拼接,分别获得平均长度为288nt的雌株159,434个Unigene片段和平均长度为231nt的雄株257,288个Unigene片段,共有48,761个表达序列标签(EST)。以BLAST(E-value1.0E-5)将Unigene对NR、NT、KEGG和COG数据库进行比对,获得CDS序列35,541条,再通过ESTscan分析获得CDS片段13,220条,共获得48,761条CDS片段。与NR数据库比对发现杜仲雌、雄株转录组Unigene与葡萄相似序列最多(33.8%),其次是蓖麻(11.4%)和杨树(11.2%),与拟南芥的相似序列仅2.3%;根据Unigene与COG数据库比对结果,可将有COG功能的7,571条Unigene分为24类,而根据GO数据库注释,杜仲转录组有GO功能注释的23,314条Unigene可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类55分支。与KEGG数据库比对,杜仲雌、雄株转录组17,468条Ungenes分属128类代谢通路,其中有2,399条属于次生物质代谢途径,314条参与萜类化合物生物合成途径。     

杜仲EuGT2基因的克隆及表达分析

糖基转移酶(glycosyltransferase,GT,EC 2.4.x.y)是植物次生代谢过程中一类重要的结构修饰酶,可参与催化受体分子进行糖基化修饰。本研究以杜仲为材料,基于前期构建的杜仲转录组数据设计杜仲糖基转移酶编码基因EuGT2克隆引物,克隆得到全长为285 bp的EuGT2片段,序列分析表明,该基因可编码94个氨基酸,且EuGT 2蛋白结构预测表明,该蛋白分子量为11.2 kDa,理论等电点(pI)为7.88,无信号肽、无跨膜结构域,属疏水性蛋白。蛋白同源序列比对以及系统进化树分析结果表明,与黄灯笼辣椒(Capsicum chinense)的糖基转移酶CcGT 6的亲缘关系较近,序列同源一致度为69.14%。Real-time PCR分析表明,EuGT2基因在杜仲初生幼苗期(2片真叶)的根、茎和叶中表达量没有显著差异性,而在杜仲小苗期(初生)的各器官中出现显著差异,其中EuGT2在茎中的表达量最高,分别为幼苗生长30 d左右根和叶片中表达量的2.5倍和5.5倍。