白花虎眼万年青QtKN1基因的克隆及功能分析

在离体条件下,白花虎眼万年青的叶片表面可以产生多个珠芽,即叶上珠芽。KNOXI基因是真核生物中高度保守的同源盒转录因子,在植物的珠芽等器官发生中起着重要作用。为了探析白花虎眼万年青叶上珠芽的发生机制,我们从中克隆出了其同源基因,通过对其编码的蛋白质序列比对和系统发育分析,认为其属于KNOXI在白花虎眼万年青中的同源基因,将其命名为Qt KNI基因。将其转入烟草后,导致叶片边缘浅裂、边缘缺失、形状卵形且叶脉紊乱等多种表型。以上研究说明Qt KNI基因可能在白花虎眼万年青的珠芽等器官发育中起着重要作用,并且在生物技术中具有潜在的应用价值。     

白花虎眼万年青

照片上的鲜花,是不是非常优雅别致? 它是一种原产南非的新型优良插瓶花——白花虎眼万年青(Ornithogalum thyroides)。此花种从国外引入我国栽培应用时,市场上误称之为“雀梅”,该错名应即废弃不用。如嫌“白花虎跟万年青”之正名太长,可考虑增一新异名——“雪睛青”。此花另有一异名,称好望角鸟乳花。笔者曾在北京露地和温室种过白花虎眼万年青,并几次用其盛开的花序进行花卉装饰。经过年来的繁殖、栽培及应用,深感它确系一新型优良切花。爰写此小文,向读者和国内花卉界推荐。白花虎眼万年青是百合科虎眼万年青属Ornithogalum的一种球根花卉。该属植物全球共约100种以上,此花乃其中的佼佼者。其     

白花虎眼万年青QtWOX8基因的克隆及特性分析

Wuschel-related homeobox(WOX)基因是植物特有的同源异型盒转录因子,在调控干细胞活性和器官发育中发挥重要作用,然而在百合科植物等鳞茎球根花卉中中尚未见到报道。本研究首次从百合科植物白花虎眼万年青叶上珠芽中分离出WOX基因家族成员,进行氨基酸保守序列比对及系统进化分析后,将其命名为QtWOX8基因。将其置于UBI启动子下在烟草中超量表达,转基因烟草的叶片形状、叶脉等发生了明显地改变,结果表明QtWOX8基因对植物干细胞具有明显调控作用,可能在白花虎眼万年青的珠芽和叶片等器官发育过程中发挥着重要作用。     

白花虎眼万年青绿原酸合成酶基因QtHQT的克隆及表达分析

羟基肉桂酰辅酶A奎尼羟基肉桂转移酶(hydroxycinnamoyl-Co A quinate hydroxycinamoyl transferase,HQT)是植物绿原酸合成过程中的关键酶。为研究HQT基因在白花虎眼万年青绿原酸合成中的分子机理,根据已获得的白花虎眼万年青转录组数据中的HQT基因序列,设计引物,利用RT-PCR方法获得白花虎眼万年青HQT基因的完整编码区序列;对该基因进行了生物信息学分析,并采用相对定量PCR方法分析了其在不同器官中的表达特性。研究结果表明,分离出的白花虎眼万年青HQT基因长1 284 bp,编码427个氨基酸并包括应有的保守区域,命名为Qt HQT;Qt HQT基因在白花虎眼万年青的鳞茎中表达量最高,珠芽其次,叶片中最低。本研究从白花虎眼万年青中克隆了Qt HQT基因,并对其进行了生物信息学和相对表达量分析,为后续研究奠定了基础。     

白花虎眼万年青QtJMT基因的克隆及其植物表达载体的构建

茉莉酸及其甲基化的衍生产物茉莉酸甲酯,后者具有较高生物活性,在植物的生命活动过程中发挥重要作用。茉莉酸甲基转移酶(jasmonic acid carboxyl methyltransferase, JMT)作为甲基转移酶类家族中的重要成员,是将茉莉酸甲基化衍生为茉莉酸甲酯过程中发挥催化作用的关键酶,过表达能够使得植物内源茉莉酸甲酯的生物合成能力增强,内源茉莉酸甲酯的含量提高,进而增强植物抗逆性及提高植物次生代谢物质含量,以及调控植物生长发育。白花虎眼万年青具有抗逆性强、次生代谢物质丰富、以及器官再生方式独特等特点,可能具有较高生物活性的茉莉酸甲基转移酶及其分子机制,但是尚未见到报道。本研究根据白花虎眼万年青叶上珠芽转录组分析数据,设计引物,克隆分离出茉莉酸甲基转移酶基因完整编码区,进而对其进行了三维立体结构、蛋白质保守序列及系统发育等生物信息学分析,将其命名为QtJMT基因,并成功将其连接到泛素启动子(pUB)驱动的植物表达载体上。本研究结果为QtJMT基因的深入分析其功能及在花卉分子育种中的应用提供了一定的依据。     

白花虎眼万年青叶上珠芽的转录组分析

白花虎眼万年青可在离体条件下以叶片表面上产生多个珠芽方式实现高效再生,"叶上生根,落地成苗",为解决植物困难再生的问题提供了新的思路和途径,但是其形成机制尚不清楚。本研究以其叶片及其表面产生的珠芽为研究材料,进行Illumina Hi Seq 2000测序分析。共获得原始数据9.13 G,经过数据过滤后得到有效数据7.67 G,及178 385条Unigene。研究表明,叶片产生珠芽过程中有2 397条Unigene上调,1 593条Unigene下调;EMB基因、TATA结合蛋白、BTB/POZ锚蛋白重复序列、TOR调控蛋白、FKBP蛋白等基因的表达发生了明显地变化,可能参与了珠芽的形成。本研究首次获得了白花虎眼万年青叶上珠芽的转录组数据,分析了叶片中可能参与形成珠芽的重要功能基因,为探讨叶上珠芽发育的分子机制及进行重要功能基因的挖掘提供了分子数据。     

白花虎眼万年青QtNPY4组成型表达对烟草叶片形态的影响

白花虎眼万年青的离体叶片在细胞分裂素作用下叶片表面产生多个珠芽,即"叶上珠芽",其再生机制尚需阐明。白花虎眼万年青叶上珠芽转录组分析表明,NPY基因在该过程中发挥了重要作用;NPY基因是BTB基因家族的重要成员,在生长素调控下参与了器官发生。为了探析白花虎眼万年青叶上珠芽的发生机制,我们将来自白花虎眼万年青的叶上珠芽的QtNPY4基因置于泛素启动下在烟草中持续表达,在细胞分裂素调控下转基因烟草出现了叶片浅裂、倒卵形甚至叶脉长芽等多种表型。以上研究说明QtNPY4基因具有调控维管束发育和茎尖分生组织活性的功能,能提高植物的再生能力,能赋予或提高叶表维管束分化和再生能力并且受细胞分裂素调控;可能在白花虎眼万年青的叶上珠芽的形成和发育过程中发挥重要作用,在生物技术中具有潜在的应用价值。     

棉花GhFTL1基因的克隆及初步功能分析

通过RT-PCR结合RACE技术,从新疆陆地棉品种新陆早33中克隆到一个FT类似基因,命名为GhFTLl基因(登录号:HM631972).该基因ORF(Open Reading Frame)全长为525 bp,可编码174个氨基酸,与其它植物中克隆的FT同源蛋白高度相似,含有FT蛋白亚家族两个关键的氨基酸残基及保守氨基...     

盆玩珍品：虎眼万年青

虎眼万年青(Ornithogalum caudatum)又名胡连万年青、海葱、葫芦兰。原产非洲南部,现我国各地均有栽培,以盆栽为主,是盆玩珍品。它是多年生常绿草本,光滑的圆形鳞茎似葫芦,叶如兰,故又名葫芦兰。叶基生革质,碧绿秀丽,叶脉由基部伸到尾端,叶呈长带状,基部粗大,尾端纤细如针,呈弧形下垂,披向四方迎风摇曳,潇洒飘逸,富有神韵。在南方四季均能开花结果。总状花序,花被白色,中间有一条绿条带,小花五瓣,密集数十朵,由中间抽出的花葶高可达1米,蒴果内有多枚种子。     

玉米ZmBRI1基因的克隆、表达及功能分析

油菜素内酯(BRs)是一种重要的甾族类激素,在植物的生长过程中起着重要的作用。本研究利用同源克隆的方法,从玉米B73自交系中获得了一个新的油菜素内酯受体蛋白编码基因ZmBRI1,该基因全长为3369 bp,编码1122个氨基酸。亚细胞定位分析表明,ZmBRI1蛋白定位于细胞膜上,而且ZmBRI1在各个玉米的各个组织器官中都有表达,其中在幼嫩的组织中表达最高。利用转基因技术将ZmBRI1导入BR不敏感突变体bri1-5中,获得的转基因植株修复了其表型,特别是植株高度、叶片形态和果荚大小。与突变体bri1-5比较,油菜素内酯(brassinolide,BL)处理显著抑制转基因株系根系生长;丙环唑(propiconazole,Pcz)处理显著抑制了下胚轴生长;同时转基因株系DWF4和CPD基因的表达量下降。此外,在野生型(Ws)中过表达ZmBRI1,显著提高了拟南芥在ABA抑制条件下的种子萌发率和植株生长,下调了ABA响应基因RD29A、RD29B、ABI5和RAB18的表达。因此,ZmBRI1不仅参与了植物的形态建成和BR的信号传导,而且参与调控了植物对ABA信号的响应。     

小麦wzy2-1基因的克隆及功能分析

脱水素是一类植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA蛋白),属于LEA D-11家族,植物受非生物胁迫会大量表达。利用同源克隆技术,从郑引1号小麦中克隆了1个Kn型脱水素基因,命名为wzy2-1。该基因全长1740bp,编码579个氨基酸,含有9个保守的K片段,与大麦的Dhn5基因具有较高同源性。生物信息学预测该蛋白属于高度亲水性的无序蛋白。通过该蛋白对大肠杆菌的保护作用研究表明,WZY2-1蛋白能够提高大肠杆菌对低温、高温、高盐以及高渗胁迫的耐受性。荧光实时定量PCR分析表明,wzy2-1基因受低温、盐渍、干旱诱导表达,但不受外源ABA诱导,说明wzy2-1基因属于非ABA依赖型脱水素基因。     

虎眼万年青鳞茎转录组特性分析

虎眼万年青具有很高的药用价值和经济价值,鳞茎是其主要的药用和繁殖器官,然而虎眼万年青鳞茎的分子生物学信息严重缺乏成为制约其研究生产的瓶颈。为获得虎眼万年青鳞茎的转录组信息,应用高通量测序技术对虎眼万年青鳞茎进行测序分析。采用His4000测序平台共获得8.2 G原始数据,经过整理分析后,获得7.6 G有效数据和121 223条Unigene;经过与NR、GO、COG及KEGG等数据库进行比较分析后,56 374条Unigene获得NR数据库的注释,39 263条Unigene获得GO数据库的注释,12 388条Unigene获得COG功能注释,5 405条Unigene参与了新陈代谢途径,2 477条Unigene参与了次生代谢途径,166条Unigene参与了萜类的合成,195条Unigene参与了生物碱的合成,295条Unigene作为转录因子参与新陈代谢过程调控。研究结果为采用生物技术手段提高虎眼万年青的药用成分的含量及改善其园艺性状提供了分子数据。     

棉花GhFT基因的克隆及功能分析

开花是植物营养生长向生殖生长转变的一个重要过程,其中FT基因是开花调控过程中重要的整合因子和调控开花的关键基因。为了研究GhFT基因在棉花的开花和株型发育过程中的功能,本研究克隆了棉花GhFT基因,分析发现该基因开放阅读框为525 bp,编码174个氨基酸,由4个外显子组成。基因表达模式分析发现GhFT在棉花不同品种中都呈现随着植株的生长,表达水平逐渐增加的趋势。在零式果枝‘3798’品种中,茎尖和花芽的表达量相对较高。在正常品种中,各组织表达水平差异不大。在晋县短果枝棉中使用VIGS沉默GhFT之后植株的节间生长受到了一定的限制。酵母双杂的结果没有发现GhFT和GhBRC1之间存在互作,酵母单杂的结果显示GhFLC和GhBRC1可以与GhFT启动子区域相应的位点结合。本研究的结果为进一步研究GhFT基因的功能,完善棉花开花和株型分子调控机制提供了帮助。     

矮牵牛RCW基因的克隆及功能分析

花色是植物的重要性状,其形成受多种因素影响。为了进一步解析矮牵牛花瓣呈色的分子机制,我们以生物信息分析、基因克隆、基因表达分析、基因沉默等技术,在矮牵牛中克隆和鉴定了一个影响花瓣呈色的基因RCW。不同矮牵牛组织中进行表达分析表明,该基因在雄蕊、雌蕊、花瓣、叶片、根、茎、萼片中都表达,但是在花瓣中的表达随着花瓣发育逐渐增强;并且受到AN1、AN11、PH3等转录因子的调控。在矮牵牛品种M1×V30中进行RNAi沉默RCW基因的表达,其花瓣中的pH值与对照相比明显降低,花瓣呈现更深的紫色。对RCW编码的蛋白进行亚细胞定位发现其位于内质网、高尔基的膜系统上,表明其可能参与pH相关蛋白的转运过程。因此,RCW基因在矮牵牛花瓣细胞中的功能,主要是通过参与pH相关蛋白的转运,调控花瓣液泡中的pH环境,从而影响花瓣的呈色过程。本研究为全面揭示矮牵牛花瓣呈色的分子机制提供了重要依据,并为今后通过分子育种手段改变植物花色提供了理论基础。     

小麦近缘属植物1-FFT基因的克隆及功能分析

果聚糖与植物碳素分配和抗逆性有关, 在逆境胁迫中具有保护植物细胞免受伤害的作用。为明确不同来源的果聚糖1-果糖基转移酶基因在植物抗逆中的作用, 本研究分别以小麦近缘属植物华山新麦草(Psathyrostachys huashanica, 2n = 2x = 14, NsNs)、簇毛麦(Dasypyrum villosum, 2n = 2x = 14, VV)、大赖草(Leymus racemosus, 2n = 4x = 28, NsNsXmXm)为材料, 利用RACE技术克隆获得3个果聚糖1-果糖基转移酶1-FFT基因, 分别命名为Ph-1-FFT、Dv-1-FFT和Lr-1-FFT。3个基因的完整开放阅读框长度分别为1989、1950和1989 bp, 编码662、649和662个氨基酸, 其编码氨基酸序列均含有果糖基转移酶保守结构域。氨基酸序列比对及进化树分析表明, Ph-1-FFT和Lr-1-FFT高度同源, 与Dv-1-FFT位于不同的分支, 而Dv-1-FFT与普通小麦、圆锥小麦、西尔斯山羊草和乌拉尔图小麦1-FFT具有高度同源性。采用基因重组技术构建p1300-35SN-Ph-1-FFT/Dv-1-FFT/Lr-1-FFT表达载体, 利用农杆菌介导法将3个载体分别转入烟草品种W38中。对经过抗性筛选、PCR和RT-PCR验证的转基因植株鉴定发现, 其抗旱和抗寒性明显高于对照, 不同来源的1-FFT转基因植株的抗逆性差异不明显; 在逆境胁迫条件下, 转基因株系的果聚糖、可溶性糖、脯氨酸含量都显著高于对照, 而丙二醛的含量显著低于对照, 不同来源的1-FFT转基因植株的果聚糖、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量差异不显著。本研究表明, Ph-1-FFT、Dv-1-FFT和Lr-1-FFT基因均是典型的GH32基因家族成员, 其表达可能对提高烟草抗旱和抗寒性起作用。     

玉米抗逆基因ZmqLTG3-1的克隆及功能分析

以玉米自交系豫82为材料,同源克隆了与水稻q LTG3-1基因同源的玉米Zmq LTG3-1基因。序列分析发现,该基因c DNA序列全长606bp,开放阅读框441bp,编码包含147个氨基酸的蛋白。该蛋白含有AAI_LTSS超蛋白家族的LTP(含8个半胱氨酸)保守结构,分子量为14.16k Da,等电点是8.3,与高粱、水稻的相似度分别为92%和88%。荧光定量RT-PCR分析结果表明,Zmq LTG3-1在玉米胚中的表达量最高,其次是茎尖,在叶、根等器官中的表达量较低;随着胚萌发时间的延长,其表达量逐渐增加,在萌发24h时呈现最高丰度表达,之后表达丰度与萌发时间呈现规律性下降。亚细胞定位结果表明,该基因所编码的产物被定位在细胞膜上,是一跨膜蛋白。通过农杆菌介导的花序侵染法将过表达载体OE-Zmq LTG3-1和空载体p CAMBIA1304转入拟南芥,在诸如干旱、高温和盐等非生物胁迫下,与对照相比,T3转基因植株的成活率显著提高,说明Zmq LTG3-1基因对于抵抗非生物胁迫发挥了重要作用。     

毛果杨PtATAF1-1转录因子基因的克隆及功能分析

ATAF1蛋白是NAC转录因子家族的成员,在植物发育过程以及胁迫应答中有着重要的调控作用.在本研究中,利用cDNA末端的快速扩增技术,从毛果杨中克隆了一个ATAF1同源基因的全长cDNA,并将相应的基因命名为PtATAF1-1.生物信息学分析表明,PtATAF1-1全长cDNA序列为1 242 bp,由3个外显子和2个...     

小麦TaPLD-2基因的克隆及功能分析

为了寻找耐盐新基因,培育耐盐新品种。本研究以23个小麦品种为材料,对TaPLD-2基因进行克隆及序列多态性分析,并对TaPLD-2基因响应盐胁迫表达模式进行了研究。结果表明,TaPLD-2基因的全长编码框为1301 bp,位于2DS染色体上,编码的蛋白定位于细胞质,为亲水蛋白,无跨膜区域,属于可溶性NAD(P)(H)氧化还原酶家族;TaPLD-2基因受盐胁迫诱导上调表达,表达量在盐胁迫24 h为对照组的1.8倍,48 h达到最高,为对照组5倍。分析表明SNP位点与相对根长、相对株高及K⁺、Na⁺含量都存在一定程度的相关性。