蝴蝶兰"大辣椒"APETALA1基因的克隆及表达

以蝴蝶兰"大辣椒"为试材,采用RACE技术克隆蝴蝶兰APETALA1(AP1)基因的cDNA全长,分析基本生物学信息,并初步探索其在花芽分化过程中的作用.结果表明:AP1基因的cDNA全长为1 155 bp,开放阅读框(open reading frame)752 bp,编码250个氨基酸,含有MADS盒与K盒等保守功能结构域.同源性比对结果显示,蝴蝶兰"大辣椒"与朵丽蝶兰、金蝶兰、文心兰、石斛兰和马兜铃等植物的MADS蛋白有较高的相似性,同源性均在80％以上;系统进化树分析显示,蝴蝶兰"大辣椒"AP1基因与朵丽蝶兰聚类关系最近;实时荧光定量PCR检测发现,AP1基因在叶片、根和花葶中均有表达,但表达量有差异.同一器官不同发育时期比较显示,叶片的AP1基因表达量没有明显的时空差异;根AP1基因的表达量随着花芽分化的进程呈递减趋势,其中始花期的表达量最低,盛花期最高;而花葶中AP1基因表达量随着花芽分化呈增加趋势,在盛花期表达量达到峰值.同一时期不同器官比较,花葶中AP1的表达量显著高于同一时期的叶片和根(P＜0.05).由此,推测AP1基因在调控蝴蝶兰花芽分化过程中发挥重要作用.     

麝香百合花发育基因LLGLO1在花蕾中的时空表达

 为了获得百合花发育相关的B功能基因LLGLO1在调控百合花发育过程中的重要信息,以麝香百合（Lilium longiflorum）未开放的花蕾为试材,以LLGLO1基因的特异片段为探针,应用RNA原位杂交技术,对LLGLO1基因在花发育各个阶段的时空表达动态进行了研究。结果表明,LLGLO1基因在外轮花被、内轮花被、雄蕊和心皮等4轮花器官中均有表达,但表达强度随不同的发育阶段而变化。长度2.0和3.0 cm的花蕾中LLGLO1基因的表达量明显高于0.5和1.0 cm的花蕾,说明随着花器官的发育成熟,该基因在各轮花器官中的表达量逐渐增加。     

日本晚樱花器官特征基因ClAP1的克隆与表达分析

用同源克隆的方法和3′ RACE技术,从日本晚樱（Prunus lannesiana）中克隆得到了1个AP1同源基因ClAP1的cDNA全长。其cDNA全长1 005 bp,包括1个编码238个氨基酸共717 bp的开放阅读框。序列比对和分子系统发生分析表明,ClAP1是拟南芥的AP1同源基因,其蛋白质的C末端具有一个保守的euAP1模体。半定量RT-PCR分析表明,ClAP1在3个日本晚樱品种‘大岛’、‘一叶’和‘普贤像’的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,在叶中不表达,属参与花发育的转录因子,但其表达模式与拟南芥的AP1有一定差别。     

建兰花发育相关B、C和E类MADS-box基因的表达分析

开花植物中B、C和E类MADS-box基因控制花雄蕊和雌蕊的合成。以具有高度进化蕊柱（雄蕊和雌蕊合生）的建兰为材料,从已有转录组中搜索到14个B、C和E类基因,包括GLO、DEF、AG、SEP和AGL6类基因,并进行实时荧光定量表达分析,发现CeDEF1和CeAGL6-1在萼片和花瓣中大量表达,唇瓣中微量表达;CeDEF3、CeDEF4和CeAGL6-3则在唇瓣和蕊柱中大量表达,在萼片和花瓣中几乎不表达;CeAG1和CeAG2主要在蕊柱中表达;而且CeDEF3、CeDEF4、CeAG1、CeAG2和CeAGL6-3在蕊柱突变体‘新品梅’的蕊柱状花瓣中的表达量比‘铁骨素’花瓣中高很多,说明这几个基因在建兰蕊柱的形成过程中可能扮演关键角色。     

文心兰开花相关OnAP1-like基因的克隆及表达分析

以南茜文心兰（Gower Ramsey）盛花期花葶提取的总RNA为模板,通过RT-PCR与RACE扩增,获得一个958 bp的AP1（APETALA1）-like基因的cDNA全长序列,其基因编码区690 bp,共编码氨基酸229个,命名为OnAP1-like（登录号：KC426946）。蛋白质二级结构分析表明,该蛋白质48.91%为α螺旋,10.92%为β折叠,40.17%为无规则卷曲,为亲水性蛋白质。蛋白序列比对和进化树分析表明,OnAP1-like 蛋白与蕙兰AP1-like蛋白一致性最高,进化距离最近。利用RT-qPCR对从文心兰不同时期不同器官中的OnAP1-like基因表达量进行分析,结果表明,同一器官不同发育时期比较,在叶中,花蕾期的表达量最高;在根中,随发育时间推移,表达量逐渐升高,至花后期达到最高;在花葶中的表达量的趋势与根相同。同一时期不同器官比较,抽葶前,根中表达量高于叶片;花蕾期,花瓣中的表达量最高;盛花期和花后期,花葶中的表达量最高。推测该基因在花的发育及形成中发挥作用。     

牡丹泛素延伸蛋白基因ubiquitin克隆及其作为内参基因的研究

以牡丹品种‘洛阳红’（Paeonia suffruticosa‘Luoyanghong’）为试验材料,采用RT-PCR方法获得一个牡丹泛素延伸蛋白基因Psubiquitin（PsUBI）,其cDNA开放阅读框（ORF）长度为447 bp,编码148个氨基酸,GenBank登录号为KP742952。序列比对发现,该基因与其他23种植物泛素延伸蛋白核苷酸序列的相似性均在81%以上,氨基酸序列的相似性达96%。进化分析表明,牡丹泛素延伸蛋白与棉花泛素延伸蛋白的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,在牡丹不同组织器官中,相对于其他5个常用看家基因（GAPDH、GAPDH1、tubulin、tubulin2、18S rRNA）,ubiquitin的PCR扩增曲线的CT值最为恒定,尤其是在不同花器官中的CT值完全一致。进一步分析发现该基因在牡丹的根、茎、叶片、花、雄蕊和心皮组织中均恒定表达,特别是花器官中的表达量几乎完全一致。以ubiquitin作为内参基因探讨控制花器官发育的基因PsAG的表达情况,结果显示PsAG的表达模式与其作用位点相吻合,ubiquitin更适宜作为牡丹花器官研究的内参基因。     

苦瓜BAG基因组织特异性表达研究

 实时荧光定量RT-PCR分析表明: 苦瓜BAG基因仅在心皮、雄蕊、花萼和幼果中表达, 花瓣中没有表达。心皮中表达水平远远高于其它组织, 为雄蕊的77倍之多; 在幼果、雄蕊和花萼中有低水平的表达。因此BAG基因直接参与苦瓜花和果实发育, 尤其对心皮的发育起着关键的作用。     

小苍兰ACC合成酶基因FhACS1在花中的时空表达特征

 研究了小苍兰‘上农金皇后’ACC合成酶基因FhACS1在花中的时空表达特征。结果表明,FhACS1基因在花朵不同器官、花朵的不同发育阶段以及瓶插期间在花朵不同器官中的表达量均存在明显的差异。FhACS1基因在花朵不同器官的表达量由高到低为：雄蕊 > 花瓣 > 雌蕊。不同发育阶段中FhACS1基因的表达特征表现为：花朵完全开放（0级）时表达量最高,大部分开放（1级）时次之,完全衰老花朵（–2级）中的表达量最低。将小苍兰鲜切花用蒸馏水瓶插,取花序上自基部起第3朵和第6朵小花为材料,研究了FhACS1基因随瓶插时间的表达谱,结果表明FhACS1基因在第6朵小花中的整体表达量显著高于第3朵。第3朵小花中FhACS1基因在花瓣、雄蕊、雌蕊中的表达均表现为先上升后下降,但最大表达量的出现时间存在差异;FhACS1基因在整朵花中的表达量变化与在花瓣中一致。第6朵小花花瓣中FhACS1基因的表达量持续上升,在雄蕊、雌蕊中的表达量则先上升后下降,达到最大表达量的时间分别为第3天和第6天;在整朵花中的表达变化也与在花瓣中的变化趋势一致。     

单叶蔷薇的花芽形态分化

 单叶蔷薇花芽分化从3月下旬开始至4月下旬完成, 历时30 d, 其过程可分为形态分化前、苞叶原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期。其中花瓣原基的分化只进行1次, 这是形成单轮花瓣的原因。各花器官原基起源于花分生组织的边缘区细胞。生殖生长锥直径和细胞数的增加在生长锥膨大期和心皮分化期较高。     

牡丹查耳酮合酶基因Ps-CHS1的克隆及其组织特异性表达

以牡丹（Paeonia suffruticosa）品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹查耳酮合酶（chalcone synthase,CHS）基因cDNA全长,命名为Ps-CHS1,GenBank登录号为GQ483511。序列分析结果表明,Ps-CHS1全长1 475 bp,包含82 bp的5′非编码区、208 bp的3′非编码区和一个长度为1 185 bp编码394个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白具有CHS家族保守存在的所有功能活性位点和特征多肽序列。序列比对和系统进化分析表明,Ps-CHS1与杨柳科、锦葵科、蔷薇科等植物的CHS亲缘关系较近,相似性达90%以上。相对荧光定量PCR分析表明,Ps-CHS1在花瓣中的表达量最高,其次是萼片,再次是叶片和雄蕊,在心皮中表达量最低。     

小花草玉梅花器官变异多样性机制初步研究

以野外条件下花器官发生了多样性变异的小花草玉梅(Anemone rivularis var.flore-minore)为材料,根据其花器官变异部位及程度将变异分为5类:全白、绿白相间、五瓣、全绿和极端变异。通过分子鉴定、花器官形态学观察、AP3-3基因分析,对其变异多样性机制进行了初步研究。结果表明,正常植株和变异植株的ITS2和rbc L序列无差异位点,表明正常植株和变异植株为同一物种;形态观察发现变异花形态差异很大,由外向内存在连续变异梯度,除正常和五瓣花的花被片数相对稳定外,其余各类型花器官数和占比均不稳定,且花被片数占比的增减与雄蕊、雌蕊的占比呈负相关,说明变异花中内层增加的花被片可能是由雄蕊和雌蕊转化而来;在正常和绿白相间变异AP3-3序列基础上,扩增其余4种变异植株的AP3-3,比对正常株和变异株AP3-3序列,发现变异株AP3-3在上游调控区有一段插入,在编码区有1个碱基缺失,其可能与小花草玉梅花器官变异有关。     

牡丹切花ERF转录因子基因的分离与表达分析

利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库,筛选得到3个与植物乙烯响应因子ERF蛋白同源性较高的Unigene序列,利用RACE及RT-PCR技术,设计特异性引物对3个ERF基因最大阅读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明PsERF1、PsERF2和PsERF3分别含有长为1 158、747和609 bp的开放阅读框,编码383、248和202个氨基酸残基,且均含有1个典型的AP2结构域。进化分析表明3个牡丹ERF转录因子分别属于ERF亚家族的B2组、B1组和B3组。利用实时定量PCR分析了3个ERF基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官（花瓣、雄蕊、雌蕊和萼片）以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明,PsERF1在2个品种花瓣中的表达量显著高于其他花器官,其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加,而在‘雪映桃花’切花发育过程中逐渐降低,推测PsERF1可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用,PsERF2和PsERF3则可能同时参与了多种信号途径。     

Molecular characterization of an S-adenosylmethionine decarboxylase gene from floral organ differentiating axillary bud in calamondin (× Citrofortunella mitis)

Summary

Calamondin (× Citrofortunella mitis J. Ingram & H. E. Moore) is known for its ability to develop floral organs to flower in the adult phase during the four seasons. To provide information on molecular events during floral differentiation from axillary buds, we constructed a cDNA library from floral differentiating axillary buds of adult phase calamondin. Ninety-six cDNA clones were randomly selected from this library and sequenced. Ninety-six nonredundant ESTs were identified. Two clones encoded S-adenosylmethione decarboxylase, a key enzymes in polyamine biosynthesis. CmSAMDC 1 (Citrofortunella mitis s-adenosylmethionine decarboxylase 1) contained an 1083 bp ORF that encoded a putative SAMDC precursor of 361 amino acids. Northern blot analysis revealed that CmSAMDC 1 was expressed in axillary buds prior to floral differentiation and in axillary buds immediately after floral differentiation, in immature flower (5 mm), in fully developed flowers (120 mm long), in floral parts (petals, pistils, and stamens) of trees in the adult phase of development, but not in leaves or axillary buds of juvenile phase nucellar seedlings or leaf tissue from trees in adult phase of development. In situ hybridization revealed expression of the CmSAMDC 1 gene in the floral apex of axillary buds after differentiation, and in the phloem of axillary buds and petioles. These results suggest that SAMDC could play a role in actively differentiating and developing reproductive and vegetative organs.     

大蒜MADS-box基因AsPI的克隆及表达分析

B类MADS-box基因在调控显花植物的花瓣和雄蕊发育过程中发挥关键作用。为初步了解大蒜花发育的分子机制,以‘阿城紫皮’大蒜(Allium sativum)的花蕾为试材克隆了AsPI(Gen Bank登录号为KY272748)。AsPI的cDNA长939 bp,开放阅读框为615 bp,编码204个氨基酸。推导的氨基酸序列显示,AsPI编码的蛋白质包含高度保守的MADS结构域(1~57氨基酸)和保守的K结构(76~140氨基酸),AsPI蛋白具有PI亚家族特有的序列特征:MADS区特征丝氨酸残基、K区高度保守序列KHExL以及C–末端的PI基序。序列比对、功能域分析及系统发育分析结果表明,AsPI属于单子叶植物B功能基因PI亚家族。半定量和实时RT-PCR检测AsPI在大蒜不同组织器官中的表达模式,结果表明,在花蕾中高丰度表达,在花茎中表达量中等,在根、假茎、嫩叶、保护叶等营养器官中表达量极低甚至不表达。     

紫花地丁开放花与闭锁花的发育及可溶性糖与淀粉含量的研究

紫花地丁(Viola philippica)为典型的两型花自花受精植物,具有开放花和闭锁花混合繁育系统。通过对开放花和闭锁花花芽形态发育的比较发现:开放花与闭锁花在花芽发育早期形态相似,4轮花器官原基均正常发生。出现明显差异的时期为4轮花器官原基形成以后,小孢子发育时期为产孢细胞阶段,开放花的5个花瓣与5枚雄蕊继续发育,每个雄蕊有4个花药室;而闭锁花只有2枚雄蕊继续发育,每个雄蕊有2个花药室,其余雄蕊与所有的花瓣依然为器官原基状态,不再发育。通过对花芽与叶片可溶性糖与淀粉含量的检测发现,花器官原基形成之后,开放花与闭锁花形态出现明显差异阶段开始,随着花芽的发育,可溶性糖与淀粉含量均呈上升趋势,且开放花花芽中的含量均明显高于对应发育阶段闭锁花花芽;而开放花植株的叶片可溶性糖与淀粉含量均低于闭锁花植株叶片,说明开放花所需要的能量高于闭锁花,推测可溶性糖与淀粉含量的差异与两型花发育有一定的关系。     

一个矮牵牛花器官发育突变体aps的表型鉴定及遗传分析

在利用矮牵牛W138株系构建突变体库的过程中,获得了一种花器官发育突变体,该突变体主要表现为花萼和花瓣发育异常,命名为aps(abnormal petals and sepals)。与正常W138植株相比,aps突变体最明显的表型是花冠开裂,通常为3裂,同时5个花萼中有2个出现部分瓣化。扫描电镜观察结果显示,突变体瓣化花萼的表皮细胞表现为正常花瓣的细胞形态。通过突变体自交、与正常姊妹株和矮牵牛W115株系杂交以及F1自交和回交等遗传分析发现,aps突变性状为单基因控制的隐性性状。q PCR分析结果表明,在突变体花萼中,3个B类基因(FBP1、PMADS1和PMADS2)和部分E类基因(FBP2、FBP4和FBP5)出现异位表达或表达量显著升高,而所有A类基因(FBP26、FBP29、PFG、AP2A、AP2B和AP2C)的表达量均明显下降,E类基因FBP9和FBP23的表达量也下调;突变体花瓣中,A类基因除FBP29不表达外,其他所有基因的表达量均显著增加,B类基因FBP1和PMADS2,E类基因FBP2、FBP5、FBP23和PMADS12的表达量上调;C类和D类基因的表达在突变体花萼和花瓣中没有明显变化,但在雄蕊和花柱中C类基因表达量明显下降,D类基因FBP7在子房中显著下调。aps突变体为研究矮牵牛花器官发育的调控机制及相关基因之间的调控关系提供了良好的材料。