二倍体西瓜及其同源四倍体叶片sRNA表达谱分析

植物多倍化后的基因表达平衡重建受到sRNA调节,miRNA是植物多倍化中基因表达进行反式调控的主要小分子成员。本研究利用新一代高通量测序对西瓜二倍体(2n)及其同源四倍体(4n)叶片的sRNA进行表达谱测序分析。结果表明:(1)2n中sRNA以21 nt为主,4n中则以24 nt为主。(2)在2n和4n鉴定出已知miRNA分别为110个和172个,新miRNA分别为246和829个,其中差异表达的已知miRNA 205个,新miRNA 815个。(3)GO功能显著性富集分析表明差异表达的miRNA在细胞组成、代谢过程及催化活性上显著富集。(4)KEGG代谢分析表明,差异表达的已知miRNA主要富集在初级代谢和次级代谢途径上,新miRNA则主要富集在植物激素信号转导途径、RNA转运途径和ABC转座子途径上。(5)差异表达的miRNA中与植物抗逆胁迫相关的已知miRNA 25个,新miRNA 62个,且80.46%抗逆miRNA在西瓜二倍体中上调表达,是四倍体中的4倍以上。根据miRNA的负向调控原理推测这些上调表达的miRNA在西瓜二倍体中可能会抑制部分抗逆基因的表达,影响二倍体的抗逆性。本研究在转录后调控调控水平上为西瓜多倍体较二倍体拥有更强抗逆性提供了理论依据,同时对西瓜多倍体及二倍体之间的基因表达谱分析做了补充。     

外源海藻糖调节西瓜细胞渗透胁迫抗性的研究

为探究外源海藻糖对渗透胁迫下西瓜细胞生长的影响,本研究以西瓜悬浮培养细胞为试材,测定外源海藻糖预处理后,渗透胁迫对西瓜悬浮培养细胞生长量、细胞外pH、细胞内ROS（活性氧簇）相对含量和微管骨架的影响。结果表明：渗透胁迫下西瓜细胞的生长量明显受到抑制,并且渗透胁迫可诱导西瓜悬浮培养细胞质外体碱化,ROS迸发,细胞微管骨架发生解聚;外源添加海藻糖可在一定程度上缓解渗透胁迫对西瓜悬浮细胞生长量的抑制作用,调节pH、ROS表达水平、并维持微管骨架结构的完整性。以上研究结果表明渗透胁迫下,海藻糖对西瓜细胞具有维持细胞生长、保护亚细胞结构并调节抗性反应的功能。     

外源甜菜碱调节西瓜细胞渗透胁迫研究

为探究外源甜菜碱对渗透胁迫下西瓜细胞生长的影响,以二倍体西瓜悬浮细胞为试验材料,利用甘露醇（Mannitol）模拟渗透胁迫,同时外源施用甜菜碱,通过测定细胞鲜重、细胞体积、细胞内活性氧（ROS）和细胞外pH,明确甜菜碱与西瓜渗透胁迫抗性的相关性。结果表明：渗透胁迫下西瓜细胞鲜重以及细胞生长量受到抑制,并且渗透胁迫可以诱导西瓜细胞外碱化、细胞活性氧迸发;外源甜菜碱可以一定程度上缓解渗透胁迫对西瓜悬浮培养细胞生长量的抑制作用,调节细胞pH以及细胞ROS的水平。总之,渗透胁迫下,外源甜菜碱可以维持西瓜细胞生长,并具有调节抗性反应的作用。     

西瓜TPS家族基因的鉴定、分类与分析

海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)是海藻糖合成过程的关键酶,与植物抗逆性密切相关。本研究利用西瓜基因组数据库,通过生物信息学对西瓜TPS家族基因进行鉴定分类,基因结构,染色体位置,蛋白结构域、系统进化、基因表达进行分析。研究结果表明:西瓜中TPS家族基因共有7个成员;7个TPS基因分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,ClassⅠ包含有2个基因(ClTPS2,ClTPS7),其余为ClassⅡ;染色体定位分析发现,西瓜TPS家族基因成员均单个分布在7条染色体上;蛋白结构域分析显示,西瓜中TPS家族基因具有典型的TPS结构域和TPP结构域;系统进化显示,TPS家族蛋白分为四个类群,西瓜TPS蛋白在三个类群中都有分布,暗示了西瓜TPS蛋白家族成员起源的多样性;表达分析显示,西瓜TPS家族基因对渗透胁迫有不同程度的应答模式。这些研究结果为进一步解析西瓜TPS家族基因的生物学功能以及利用基因工程提高西瓜抗逆性提供了理论指导。     

甜菜碱参与西瓜抗枯萎病的初步探究

为探究甜菜碱在参与西瓜抗枯萎病方面的作用,本研究以西瓜悬浮细胞为试验材料,利用镰刀菌酸诱导,测定细胞活性氧(ROS)的变化情况以及甜菜碱合成相关基因的表达变化等。结果表明:镰刀菌酸对西瓜细胞的生长有明显的抑制作用,通过外源添加甜菜碱可以缓解低浓度(≤100μmol/L)下镰刀菌酸的胁迫;通过镰刀菌酸诱导西瓜细胞,可以使细胞内ROS迅速升高,并在30 min达到最大值,而同时添加甜菜碱处理可以明显降低细胞ROS含量;此外,镰刀菌酸诱导可以使甜菜碱合成基因Cl BADH和Cl CMO基因表达量呈现先上升后缓慢下降的趋势,且0.5 h相对表达量达到最高,这证明镰刀菌酸对西瓜甜菜碱合成基因Cl BADH和Cl COM的表达有不同程度诱导作用。上述研究结果初步表明甜菜碱在参与西瓜抗枯萎病方面具有一定作用,为加强对西瓜枯萎病抗病机制的探索和发掘抗性相关基因提供了理论支持。