红肉火龙果(Hylocereus polyrhizus)果实与茎转录组测序分析

为探讨红肉火龙果果实和茎转录组模式及可溶性糖和甜菜苷色素积累的分子基础,采用Illumina HiSeq 4000技术对果实果肉和茎进行转录组测序。共获得28.81 Gb的Clean read,组装获得79 658个Unigene(54.98 Mb),平均长度为690 bp。35 139个Unigene能够在NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、COG、PFAM和GO数据库中注释。大量Unigene参与多条代谢途径,包括碳水化合物和氨基酸代谢、次生代谢、柠檬酸循环、果糖和甘露糖代谢等。在果实果肉中上调表达的Unigene主要参与淀粉、蔗糖代谢途径和谷胱甘肽代谢,在茎中上调表达的Unigene主要参与碳代谢和光合作用代谢。筛选获得5个与果实可溶性糖和甜菜苷色素积累的重要候选Unigene。本研究结果克隆的火龙果果实可溶性糖和甜菜苷色素积累相关功能基因,对探讨基因的生理功能和调控机制,改良火龙果果实品质提供重要基础。     

红皮红肉和红皮白肉火龙果果肉呈色相关基因差异表达分析

火龙果为热带新兴水果,常见的有红皮红肉和红皮白肉两种类型。为探究这两种火龙果果色差异原因,发掘差异表达基因(differencially expressed genes, DEGs),本研究分别在青果期(授粉后第15天)和成熟期(授粉后35 d)采集红皮红肉火龙果(Hylocereu polyrhizus)和红皮白肉火龙果(Hylocereu undatus)的果肉样品,进行转录组测序。获得高质量序列共53 240条。通过对DEGs进行分析,发现火龙果在同一品种不同时期间的差异比同一时期不同品种间的更大。分别在R1 vs R3和W3 vs R3两组进行GO功能富集分析和KEGG代谢通路分析,通过GO分析发现,在分子功能上,有部分基因显著富集在蛋白与转录因子结合活动上;通过KEGG分析,大部分基因富集在次生代谢产物合成通路、氨基酸和核酸代谢通路、酪氨酸代谢通路上,其中酪氨酸是甜菜色素合成的前体。综上所述,红皮红肉火龙果发育过程中伴随着大量甜菜色素的合成,酪氨酸作为前体在其中起关键作用,且该色素的合成需要大量氨基酸、酶及转录因子的参与。甜菜色素合成途径中的分子调控机制尚未明确,通过本研究可以发掘火龙果中甜菜色素合成相关的关键基因,是开展后续实验的基础,为甜菜色素代谢途径的完善提供了有用的信息。     

马铃薯AP2/ERF转录因子的克隆及植物表达载体构建

AP2/ERF基因家族转录因子普遍存在于植物中,参与植物体内的各种生物学过程,包括植物的生长发育、生物和非生物胁迫响应等。前期转录组测序的结果发现马铃薯‘加湘1号’一个AP2/ERF家族基因(PGSC0003DMG400012154)在接种晚疫病菌(Phytophthora infestans)24 h后被显著激活。从接种P.infestans 24 h的‘加湘1号’的总RNA中通过RT-PCR获得了该基因CDS序列为885 bp,BLAST分析显示该基因编码一个295个氨基酸残基的蛋白,并且含有1个AP2/ERF结构域,是AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚家族的一员。本研究将该基因与XcmⅠ酶切的表达载体pCXSN连接,转化大肠杆菌,通过测序挑选插入正确克隆酶切验证,并成功转化农杆菌。本研究结果为进一步研究该基因的功能提供了帮助。     

病原诱导的中间偃麦草ERF转录因子基因的克隆及其表达特性

应用RT-PCR、RACE技术，从病原诱导的中间偃麦草叶片cDNA中，分离出1个编码ERF基因的全长cDNA序列，该基因暂命名为TiERF1a，编码由292个氨基酸组成的蛋白质，具有ERF转录因子典型的结构，即保守的AP2/ERF DNA 结合域、核定位位点和酸性激活区。TiERF1a的氨基酸序列与一个水稻ERF蛋白OsBIERF3具有66%的同源性，与拟南芥AtERF1同源性仅39.7%，为植物ERF转录因子家族B3亚群的一个新成员。表达分析结果表明，纹枯病菌、赤霉病菌侵染可诱导TiERF1a基因的上调表达，与防卫相关的激素乙烯、茉莉酸也可诱导该基因上调表达，且TiERF1a对外源乙烯、茉莉酸的响应时期早于对纹枯病菌、赤霉病菌响应时期，说明TiERF1a可能通过乙烯、茉莉酸信号途径参与寄主调控对纹枯病菌、赤霉病菌的防御反应。     

非生物胁迫下白桦ERF基因的表达及生物信息学分析

本研究对3个白桦AP2/ERF家族基因进行了生物信息学分析,并研究了盐和干旱胁迫下白桦ERF基因的表达模式。结果表明,bERF1和bERF2蛋白定位在细胞核内,而bERF3蛋白则定位在叶绿体上;三个基因都含有磷酸化位点;bERF1、bERF2和bERF3基因都属于ERF家族的ERF亚家族,bERF1和bERF2属于B-1组,与拟南芥的AT1G28360.1同源性最高,B-1组的拟南芥ERF基因都属于转录抑制子,说明bERF1和bERF2基因可能具有转录抑制作用;bERF3属于B-5组,与拟南芥的AT4G11140.1同源性最高。3个ERF基因都可以响应盐和干旱胁迫,并且在不同组织中表达量存在差异。     

板栗种子淀粉积累过程中ABA响应的AP2/ERF转录因子家族分析

板栗(Castanea mollissima)是中国重要的经济林树种之一,素有木本粮食之称,主要组成成分是淀粉,其含量对坚果品质具有重要影响。采用双波长紫外分光光度计法,测定ABA处理后板栗坚果不同发育时期的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量;选择成熟期坚果的转录组数据,对AP2/ERF转录因子家族开展生物信息学和表达分析。结果表明,外施一定量ABA后,坚果仁中支链淀粉含量提高。转录组数据共检测出7 603个差异表达基因,检测出转录因子344个,AP2/ERF转录因子家族占比最多为18.31%。从板栗基因组中检测出AP2/ERF转录因子155个;在ABA处理后83 d的坚果中,AP2/ERF家族中有63个基因响应。AP2/ERF家族转录因子在坚果发育过程中通过响应ABA信号,调控糖和淀粉类物质的积累。本试验分析了淀粉积累过程中响应ABA的AP2/ERF转录因子家族,可为进一步实践验证板栗该基因家族功能和调控表达提供一定参考。     

银杏AP2/ERF转录因子鉴定及其ERF家族在逆境胁迫下的表达分析

AP2/ERF转录因子广泛参与银杏的生物学过程,其ERF基因家族存在着通过调控次生代谢来应对环境压力的可能。为探究ERF基因家族在这一过程中的应答机制,本研究分别构建了紫外和干旱处理下银杏叶转录组数据库,利用在线生物信息学工具对银杏AP2/ERF转录因子的保守结构域、理化性质及基因家族同源性进行分析,同时利用转录组测序技术检测了ERF基因家族在这两种逆境胁迫下的表达情况,筛选其中5个与类黄酮等代谢相关的ERF基因进行荧光定量PCR验证分析。结果表明,在银杏中共鉴定到61个AP2/ERF转录因子,根据其保守结构域特点分为4类,即ERF亚家族28个、DREB亚家族23个、AP2和RAV亚家族分别为5个。不同成员之间的氨基酸数目、等电点(pI)等理化性质有较大差别。从与拟南芥、大豆的序列同源性分析结果来看,同一个亚家族的成员之间亲缘关系较近。GbERF亚家族和GbDREB亚家族同属于银杏ERF基因家族,成员数最多。转录组预测分析结果显示,大部分ERF基因家族成员在紫外和干旱胁迫诱导下的基因表达量会增加。经验证,5个基因表达量的变化情况总体与预测结果一致。本实验结果为后期开展银杏ERF基因家族的功能研究提供科学依据。     

火龙果成熟过程中物理化学成分及抗氧化活性的变化规律

本研究以火龙果(Hylocereus undulatus Britt)为研究材料,检测了火龙果果实成熟过程中果肉和果皮中叶绿素、甜菜红、总酚、总黄酮和总抗氧化活性的变化情况;通过烘干称重法检测果实水分含量和干物质重;通过手持式折光仪测定果实可溶性固形物含量;采用酸碱中和滴定法测定果实可滴定酸含量。结果表明,两个火龙果品种的果皮中叶绿素含量在成熟过程中均持续下降。在成熟过程中,两个品种的甜菜红、总酚、总黄酮和总抗氧化活性均逐渐升高;在成熟阶段(开花后第30天),白肉火龙果果皮中总酚和总黄酮浓度及抗氧化活性水平均显著高于红肉火龙果,而甜菜红浓度显著低于红肉火龙果。在成熟过程中,红肉火龙果的果肉中甜菜红浓度逐渐升高,而白肉火龙果略有下降。两个火龙果品种果肉中的总酚、总黄酮和总抗氧化活性均在开花后第23天达到最高,并在随后逐渐降低。在成熟阶段,两个火龙果品种果皮中的甜菜红、总酚、总黄酮和总抗氧化活性均高于果肉。开花后第18天开始,两种火龙果果肉干重和可溶性固形物含量呈现逐渐升高的趋势,含水量呈现先降低后升高的趋势,可滴定酸含量呈现先升高后降低的趋势。本研究表明火龙果果皮是提取甜菜红、总酚和总黄...     

枣ZjERF53转录因子的转录激活分析及互作蛋白筛选

乙烯应答因子广泛参与调控植物生长发育和非生物胁迫响应过程。本研究克隆了1个在枣(Ziziphus jujuba Mill.)果实成熟后期高表达的ZjERF53转录因子,对其进行了亚细胞定位、转录激活活性和互作蛋白筛选研究,以揭示其生物学功能。研究结果表明：ZjERF53基因编码区序列全长为1 155 bp,能在细胞核和细胞膜中表达;ZjERF53具有自激活活性,其转录激活功能区域位于蛋白序列C端;以无自激活活性pGBKT7-ZjERF53-N为诱饵,通过酵母双杂交技术筛选枣果实cDNA文库,共获得4个互作蛋白。本研究揭示了ZjERF53可能参与枣树抗病和抗旱等非生物胁迫响应,为解析ERF参与调控枣树生物学过程的分子机制提供了工作基础。     

AP2/ERF转录因子对植物非生物胁迫的应答机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)家族转录因子是植物中的一大类转录因子,最早从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中分离出。该家族转录因子一般包含两个AP2/ERF结构域,该结构域大约由60～70个氨基酸组成与DNA结合有关。AP2/ERF家族参与非生物胁迫的反应,比如干旱胁迫、高盐胁迫和低温胁迫等。这些胁迫会激活植物激素ABA、茉莉酸(jasmonate, JA)、乙烯(ethylene, ET)、水杨酸(salicylic acid, SA)等信号途径,同时激活AP2/ERF转录因子家族基因的表达,进而调控其下游功能基因的表达。本研究综述了近年来有关植物AP2/ERF转录因子响应非生物胁迫应答机制的新进展,探讨了该家族转录因子的结构特点、分布,及其对植物发育和次级代谢的影响以及对非生物胁迫的应答。     

1B/1R与非1B/1R小麦K型雄性不育系比较研究

利用非1B/1R类型小麦雄性不育系及保持系与1B/1R类型小麦雄性不育系及保持系进行农艺性状、抗病性、光合速率及SOD活性的分析比较。结果表明,T.spelta1BS染色体导入使非1B/1R类型小麦比1B/1R类型不易产生单倍体,农艺性状中除株高具明显优势外,其他性状均不存在显著差异,两类不育系及保持系的抗病性也无明显差异;非1B/1R的K型不育系光合速率高于1B/1R类K型不育系;1B/1R和非1B/1R类型不育系的SOD活性的变化差异较小,均呈下降趋势,保持系差异较大。非1B/1R类型和1B/1R类型小麦雄性不育系花粉败育的关键时期均为二核期到三核期。     

两类小麦雄性不育系花粉发育中丙二醛含量及膜透性变化研究

（西北农林科技大学农学院,陕西杨凌 712100）     

Cry1Ab/1Ac基因在转基因玉米中的表达研究

本研究通过人工合成获得了密码子的优化Bt杀虫蛋白基因Cry1Ab/1Ac,并以草甘膦抗性基因epsps为标记基因,构建了高效表达载体pBAC174,并用基因枪法将表达载体pBAC174导入受体材料幼胚愈伤组织。对轰击后的愈伤组织进行筛选、分化和植株再生,获得40个草甘膦抗性的玉米再生植株。经PCR和Southern杂交检测表明,外源Cry1Ab/1Ac基因已经整合到玉米的基因组中。转基因植株叶片蛋白粗提物用BT-Cry1Ab/1Ac金标免疫检测试纸条检测,结果表明Bt基因在部分转基因植株后代获得了表达。本研究为进一步利用Cry1Ab/1Ac基因进行玉米抗虫育种奠定了基础。     

1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果分析

以来自周麦18/郑麦9023//周麦18回交组合的156个BC1F5品系(其中89个为1BL/1RS易位系,67个为非1BL/1RS易位系)为材料,研究1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果。结果表明,在周麦18和郑麦9023遗传背景下,1BL/1RS对产量及其相关性状无显著正向作用,与SDS沉淀值呈显著负相关,与白粉病抗性无显著相关。说明来自"洛类"系统的1BL/1RS易位染色体在特定的遗传背景和生态条件下没有明显值得继续利用的价值。     

1BL/1RS易位系对小麦高分子量谷蛋白亚基遗传的影响初析

以1BL/1RS易位系小麦川农18(1, 7+9, 2+12)分别作母本和父本与川农19(N, 7+8, 2+12)杂交, 统计正反交F₂单株后代中1BL/1RS易位染色体所占的比例及HMW-GS的遗传规律, 研究了1BL/1RS易位染色体对HMW-GS遗传的影响。结果表明, 1BL/1RS易位染色体在雌配子和雄配子中都不能完全传递至后代, 且雄配子的传递率低于雌配子。HMW-GS在正、反交F₁中呈共显性遗传。在F₂中, Glu-A1位点上亚基的分离正常; 而Glu-B1位点上亚基的分离以及Glu-A1与Glu-B1位点之间的组合都与理论值不符。在川农19×川农18杂交F1中发现了一粒变异, 其HMW-GS组成为(1, 7+8, x+9, 2+12)。分别检测了其F₂代HMW-GS和醇溶蛋白的组成, 并用SSR分子标记分析了F₁变异和非变异株, 结果证实该变异粒确系两个亲本的杂交后代, 变异的亚基在SDS-PAGE电泳图上位于1Dx5和1Bx7亚基之间, 迁移率与1Bx6相似。     

冬小麦种质矮孟牛及其衍生后代1BL/1RS的分子和生化标记鉴定

本研究以小麦骨干亲本矮孟牛及其33个衍生品种(系)为材料,利用低分子量(LMW)麦谷蛋白Glu-B3位点的STS-PCR标记、醇溶蛋白Gli-B1位点的SSR标记和黑麦碱SEC-1b位点的STS-PCR标记进行复合PCR,检测1BL/IRS易位.结果表明,矮孟牛Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ型含有1BL/1RS染色体,矮孟牛Ⅰ和Ⅲ型不含1BL/1RS;在矮孟牛的33个衍生后代中,25个含1BL/1RS,其余8个则不含1BL/1RS.利用A-PAGE技术对上述材料进行了黑麦碱蛋白的检测,结果与复合PCR一致,两种方法相结合能准确的检测1BL/1RS.     

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS-PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共179份进行了1BL/1RS鉴定,结果表明：我国20世纪80年代后育成的小麦品种中约38%为1BL/1RS品种,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高,分别为59%和42%;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低,均为20%;东北春麦区未发现1BL/1RS品种。大多     

53个小麦品种中1BL/1RS易位系的分子检测

为合理利用小麦种质资源,快速准确检测小麦品种中的1BL/1RS易位系,采用ω-secalin和Glu-B3两个特异性分子标记检测了1BL/1RS在53个小麦品种中的分布情况。正相关引物ω-secalin在TcLr26和大粒王等8个品种中检测到1076bp的特异性条带,在Thatcher及其它品种中未检测到特异性条带。负相关引物Glu-B3在TcLr26和大粒王等8个品种中未扩增到636bp条带,Thatcher和其它品种中能扩增出636bp条带。通过两个正负相关标记相互验证,获得一致的结果,表明大粒王、鲁夫16系、太空8号、太育28、温麦8号、冀麦30、北京837、牛朱特是1BL/1RS易位系。