茶树CsMYB基因启动子的克隆与功能分析

以茶树新品系“1005”嫩芽为材料,克隆得到CsMYB基因gDNA全长序列1β828βbp,通过染色体步移技术,分离得到CsMYB基因启动子片段1β038βbp,命名为proMYB。生物信息学分析表明,CsMYB gDNA由2个内含子和3个外显子组成,该启动子含有与提高基因转录水平相关的5′UTR Py-rich stretch顺式作用元件、启动子核心元件TATA-box和CAAT-box,还存在有激素响应元件、光响应元件、逆境应答元件以及大量功能未知或功能特异的顺式作用元件,说明proMYB具有诱导型启动子特性,CsMYB基因在茶树植物体中可能参与多种非生物胁迫应答和激素信号传导;通过烟草的瞬时表达结果表明,该启动子能驱动下游基因表达,具有启动子活性。     

茶树CsMDHAR基因的克隆与非生物胁迫响应分析

基于茶树转录组数据,以龙井43茶树cDNA为模板,克隆得到开放阅读框（ORF）长度为1β305βbp,编码434个氨基酸的茶树单脱氢抗坏血酸还原酶基因,命名为CsMDHAR。蛋白序列特征和基因表达模式分析表明,CsMDHAR蛋白含有FAD结合功能域,属于FAD依赖的吡啶核苷酸-硫基氧化还原酶（Pyr-redox-2）家族。该蛋白有两个无序化区域,而且包含有32个磷酸化位点,理论相对分子量为47.21βkDa,pI为5.99,属于亲水性蛋白;CsMDHAR蛋白二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。通过PlantCARE和PLACE对启动子上游调控元件进行分析预测,结果显示,CsMDHAR基因启动子上游1β000βbp中含有多个与光、激素以及植物抗逆有关的顺式作用元件。利用荧光定量PCR方法检测龙井43和迎霜的CsMDHAR、CsAO和CsAPX在4种不同非生物胁迫下的表达水平,结果表明,在低温（4℃）胁迫下,两个茶树品种的CsMDHAR、CsAO和CsAPX的表达均受抑制,且品种间的差异较小;在高温（38℃）和干旱（200βg·L^-1 PEG）胁迫下龙井43中的CsMDHAR表达均上调,分别在8βh和2βh时达到最大值,为对照的1.49倍和1.85倍;盐（200βmmol·L^-1 NaCl）胁迫下,CsAO和CsAPX在两种茶树品种中的表达量变化趋势相似,但变化幅度不同,可能与品种间不同的抗逆性有关。     

茶树GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因cDNA全长的克隆与表达分析

抗坏血酸（Vc）是重要的抗氧化剂,在茶树体内的各种生理代谢及抵御非生物胁迫中起重要作用,Vc含量关系到绿茶品质优劣。GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMP）是茶树Vc生物合成途径中的关键酶之一。本研究通过RACE-PCR方法从茶树中克隆了GMP cDNA全长序列,共计1510βbp,其中包含1β086βbp的开放阅读框（ORF）,编码361个氨基酸,推测蛋白分子量为39.599βkDa。BLAST分析表明,茶树GMP基因氨基酸序列与猕猴桃的亲缘性最高,达到96%。实时定量PCR分析表明,茶树新梢芽下第三叶中GMP基因表达量最高,嫩茎中最低,不同品种茶树新梢叶片中表达量存在明显差异。高温胁迫初期,GMP基因表达量及抗坏血酸含量迅速升高,然后逐渐下降且均低于同期对照。     

茶树GAGP基因克隆及表达分析

采用SSH技术分析了VA菌根处理后福鼎大白茶根系基因差异表达情况,获得了差异序列,序列比对显示,在下调表达序列中可能包含了10种未知功能的基因;在上调表达序列中可能包含了5种可能的基因。采用RACE技术获得GAGP基因长3β146βbp（GenBank,登录号KJ946251）,具有2β769βbp开放阅读框（1^st~2β769^th）,编码923个氨基酸。分子生物信息学分析表明,GAGP蛋白分子量约106.9βkD,等电点为8.42,定位于线粒体内。定量PCR分析表明,GAGP在茶树叶片中表达强度存在明显的品种差异,GAGP对生物性和非生物性胁迫均有明显响应。     

茶树CsPAL3基因cDNA全长克隆及其表达分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase,PAL）由多基因家族编码,是花青素等多酚物质合成途径的起始酶,对其合成具有调控作用。本研究以紫化茶树武夷奇种C18茶树为材料,采用RACE技术克隆获得CsPAL基因cDNA,命名为CsPAL3（登录号为KY865305）,分析其生物信息学特征,并检测不同叶色茶树品种（系）中的花青素总量及茶树PAL家族成员基因的表达情况。结果表明,获得CsPAL3基因全长cDNA为2β518βbp,包含一个完整的2β130βbp开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,编码709个氨基酸。序列分析表明,该基因编码的蛋白质为稳定亲水性蛋白,预测分子量为77.40βkD,理论等电点为6.26;Blast分析序列发现CsPAL3与芒果的MiPAL相似性最高,为87%。而在同源进化树分析中与芍药的PiPAL亲缘关系较近。紫化茶树的花青素总量和CsPALa、CsPALc、CsPAL3（CsPALe）基因表达量均高于常规绿叶茶树和白化茶树。这表明茶树CsPALa、CsPALc、CsPAL3（CsPALe）基因上调表达可能促进茶树花青素合成积累,使得茶树叶片呈现紫色。     

茶树CsCDF1基因克隆及表达分析

采用SMART-RACE技术克隆了茶树Dof（DNA binding with one finger）基因CsCDF1的全长cDNA序列,并利用在线生物信息学软件对其进行了分析。采用实时荧光定量PCR分析该Dof基因在茶树不同组织间的表达差异和昼夜表达规律,及其在氮饥饿处理2周后对不同浓度氮素诱导的响应。该cDNA序列全长1β606βbp,包含1个编码464个氨基酸的完整开放阅读框,含有高度保守的DOF结构域,推导的蛋白分子量为50.8βkDa,理论等电点（PI）为5.52;其编码的蛋白序列与茸毛烟草、马铃薯和美花烟草的CDF蛋白（Cycling dof factor）相似性分别为69%、67%、68%。系统发育分析结果表明,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥CDF蛋白聚为一类,因此将其命名为CsCDF1;CsCDF1在3个不同茶树品种根系中的表达量均高于一芽二叶和成熟叶;在一天中,该基因的表达呈现出昼夜节律变化;在氮饥饿后重新供氮,不同组织中该基因对不同浓度氮素的响应均为上调。     

茶树小G蛋白CsRAC5基因的克隆与低温胁迫下的表达分析

小G蛋白是一类重要的信号转导蛋白,参与植物的各项生命活动,但目前在茶树中的研究尚少。本研究以茶树品种龙井长叶为实验材料,克隆获得1个小G蛋白基因,命名为CsRAC5。序列分析显示,CsRAC5含有597βbp,编码198个氨基酸,具有Rho蛋白的保守结构域;序列多重比对发现,该序列与其他物种序列的一致性高达95.96%。CsRAC5蛋白质的相对分子质量为21.79βkDa,为亲水性蛋白;烟草瞬时表达实验显示,CsRAC5定位于细胞膜和细胞核中。荧光定量PCR结果显示,CsRAC5在茶树中的表达具有明显的组织特异性,其中在叶片中的表达最高,在花粉中的表达最低;低温（4℃）胁迫抑制茶树叶片中CsRAC5的表达。     

茶树Na+/H+逆向转运蛋白基因CsNHX1、CsNHX2的克隆及表达分析

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（Na⁺/H⁺ antiporter,NHX）在植物生长发育与逆境响应过程中扮演着重要角色。本研究以龙井长叶茶树品种为材料,克隆获得了茶树CsNHX1和CsNHX2基因cDNA全长序列,GeneBank登录号分别为：MG722977和MG515211。生物信息学分析结果显示,CsNHX1和CsNHX2的cDNA全长分别为1β691βbp和1β757βbp,均包含1个1β626βbp的开放阅读框,编码541个氨基酸,预测分子量为59.5βkD和59.7βkD,理论等电点为7.07和8.79;蛋白序列分析结果显示,CsNHX1和CsNHX2属于典型的跨膜蛋白,均含有保守的Na⁺/H⁺ Exchanger结构域;进化树分析显示,CsNHX1和CsNHX2均为IC类中定位于液泡膜上的Class I成员。qRT-PCR结果显示,干旱、低温和盐胁迫能够显著诱导CsNHX1和CsNHX2上调表达;外源ABA处理下,CsNHX1和CsNHX2表达水平整体变化趋势不显著;高温胁迫处理下,茶树CsNHX1表达水平显著降低,而CsNHX2表达水平逐渐增加,表明茶树CsNHX1和CsNHX2参与了茶树对多种环境胁迫的响应过程,但对于不同逆境胁迫的应答模式存在一定差异。     

茶树根系Actin基因克隆及表达分析

采用SSH技术分析了VA菌根处理后福鼎大白茶根系基因差异表达情况,获得了差异序列,序列比对显示,在下调表达序列中可能包含了10种未知功能的基因;在上调表达序列中可能包含了5种可能的基因。采用RACE技术获得了Actin基因全长序列,Actin基因长1β606βbp (GenBank, 登录号KJ946252),具有1β131βbp开放阅读框（1^st~1β131^st）,编码377个氨基酸。分子生物信息学分析表明,Actin蛋白分子量约30.69βkD,等电点为5.27,定位于细胞核等亚细胞区位。研究还显示,Actin在不同品种中表达无显著差异,对非生物性胁迫响应也较弱。     

蜘蛛毒素基因（ω- ACTX- Hv2a）的人工合成及定点突变

蜘蛛毒素（ω- ACTX- Hv2a）是最理想研制成为无公害杀虫剂的昆虫毒素肽之一,但由于其 cDNA 至今还未被克隆出来;为了进行后续研究工作,笔者选用人工合成的办法进行基因克隆等工作。化学合成 4 对（A1 - 、A1 + ,A2 - 、A2 + ,H3 - 、H3 + 和 H4 - 、H4 + ）单链寡核苷酸片段,然后,将片段 A1 - 、A1 + 、A2 - 、A2 + 和片段 H3 - 、H3 + 、H4 - 、H4 + 分别混合后退火连接,形成 A 和 H 片段,再将 A 和 H 片段在连接酶的作用下,合成全基因 Hv2a。经 测序可知,合成的 Hv2a 有 5 个碱基缺失;利用“循环延伸”的方法,经 2 次定点突变后,通过克隆测序证明Hv2a 全基因序列完全正确,说明这种定点突变的方法是可行的。     

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT(L-phosphinothricin,草丁膦)的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率(Pn)、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。     

4CL基因在海巴戟叶片莨菪亭累积过程中的功能研究

为明确海巴戟叶片中莨菪亭累积规律,探究4CL基因在其累积过程中起到的作用。利用高效液相色谱仪对离体的海巴戟成熟叶0～48 h内莨菪亭含量进行测定,并测定经不同浓度的阿魏酸处理后莨菪亭含量的变化。以阿魏酸为底物,利用紫外分光光度计进行酶活反应的4CL总酶活性测定。对RNA-seq结果中7个4CL基因进行qPCR,筛选出一个表达趋势与莨菪亭含量及酶活变化趋势一致的4CL基因作为关键候选基因,进行全长克隆以及生物信息学分析,最后用qRT-PCR研究其表达特性。海巴戟叶片在采摘后48 h内,莨菪亭含量在12 h时最高,达0.35 mg/g,48 h最低,为0.18mg/g。4CL总酶活性变化与莨菪亭含量趋势相近。阿魏酸处理后的叶片中4CL总酶活增加。通过qRT-PCR筛选到4CL(DN15707)基因,克隆、测序后发现其长度为1632 bp,具备完整开放阅读框,在NCBI进行序列比对及系统进化树分析,确定该基因为4CL基因家族中的4CL2基因,命名为Mc4CL2。Mc4CL2基因可能是莨菪亭累积过程中的关键基因,它能启动4CL酶活,充分利用阿魏酸底物进而导致莨菪亭累积。     

硫酸铝和硫酸酸化拟建茶园土壤的初步研究

用Ａｌ２（ＳＯ４）３和Ｈ２ＳＯ４作为酸化剂对拟植茶园的中偏碱性土壤进行土壤酸化试验，结果表明，两种酸化剂均能迅速酸化土壤，Ａｌ２（ＳＯ４）３的酸化效果高于Ｈ２ＳＯ４，前者能使土壤ｐＨ值明显下降，交换性酸总量显著上升。经淋洗后，交换性钙、镁含量明显下降，交换性钾、锰含量变化不大     

茶树G4基因克隆及其在白茶萎凋过程中的表达模式分析

[目的]茶树叶绿素a合成酶基因(CsG4)克隆及其在白茶萎凋过程中关于叶色变化的作用机制探究。[方法]利用聚合酶链式反应(RT-PCR)技术克隆CsG4的CDS全长序列并对其编码蛋白进行生物信息学分析;测定白茶萎凋48 h过程中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量变化,并记录叶相变化;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测CsG4在白茶萎凋过程中表达量变化趋势。[结果]CsG4的CDS全长为1125 bp,编码374个氨基酸。生物信息学分析表明,CsG4蛋白分子量为40.49 kD,理论等电点为8.74。CsG4属于跨膜蛋白,含有34个磷酸化位点,亚细胞定位预测其定位于叶绿体。进化树分析表明,CsG4的氨基酸序列与其他物种具有较高的同源性,CsG4蛋白与杜鹃花(Rhododendron dauricum)和咖啡(Coffea arabica)的G4蛋白序列同源性高。qRT-PCR分析表明,在白茶萎凋过程中,CsG4的相对表达量显著降低,且与萎凋过程中叶绿素含量的总体变化趋势呈正相关。[结论]该研究克隆了CsG4的全长CDS序列,推测其对白茶萎凋过程中叶绿素含量的变化具有重要的调控作用。     

橡胶树幼苗磷吸收的动力学参数

采用改进的常规耗竭法,对橡胶树幼苗吸收H2PO4-的动力学参数进行测定,结果表明:橡胶树幼苗对营养液中H2PO4的吸收动力学符合Michaelis-Menten方程。分别采用Lineweaver-Burk方程、Eadie-Hofstee方程、Hanes方程处理数据,结果显示拟合程度最好的是Lineweaver-Burk方程。橡胶树品系热研7-33-97芽接籽苗的吸收动力学参数Vmax与Km值均为最大,吸磷能力明显高于品系RRIM600实生苗和GT1实生苗,且吸收速率达到最大吸收速率时对环境中磷浓度的要求也最高,在一定的发育时期内,随着苗龄的增加,Vmax有减弱的趋势,Km值也存在一定差异。     

反义4C基因转化桉树调控木质素生物合成的研究

以桉树主栽品种尾叶桉U6(Eucalyptus uroplrylla)为试材,通过根癌农杆菌介导法,将反义4-香豆酸:辅酶A连接酶基因(4-eoumarate:CoA ligase)导入尾叶桉U6叶盘,经卡那抗性筛选共获得了6株转化植株,其中3株转化植株的RT-PCR和Northern blot结果显示内源4CL基因的表达受到抑制.     

反义 4CL 基因转化桉树调控木质素生物合成的研究

以桉树主栽品种尾叶桉 U6（Eucalyptus uroplrylla）为试材, 通过根癌农杆菌介导法, 将反义 4-香豆酸 ∶ 辅 酶 A 连接酶基因（4-eoumarate： CoA ligase）导入尾叶桉 U6 叶盘, 经卡那抗性筛选共获得了 6 株转化植株, 其 中 3株转化植株的 RT-PCR 和 Northern blot 结果显示内源 4CL 基因的表达受到抑制。     

龙眼果肉自溶相关基因DlMC4的克隆和表达分析

果肉自溶是影响龙眼采后果实贮运、货架寿命和贮藏品质的重要因素。本研究通过同源序列比对及PCR技术在龙眼果肉中克隆获得与龙眼自溶相关基因cDNA序列,命名为DlMC4。同源比对及系统进化树分析结果表明,DlMC4与荔枝LcMC氨基酸序列的相似性最高。定量结果表明:在采后常温贮藏期间,果肉自溶指数随DlMC4基因表达量的上升逐步升高,且DlMC4基因在自溶指数较高的‘东壁’果肉中表达量高于自溶指数较低的‘石硖’果肉。果肉中Caspase-4酶活性的分析结果表明,2个品种的DlMC4基因表达与其酶活性和果肉自溶指数呈显著正相关。据此推测,采后贮藏后期果肉中DlMC4基因的上调表达可能对其果肉自溶起促进作用。     

玉米株型相关基因ZmDwarf4的克隆及表达分析

以松散型玉米自交系沈137为材料,利用同源克隆法成功克隆与水稻Dwarf4基因同源的玉米Dwarf4基因。序列分析发现,该基因cDNA序列全长1 626 bp,开放阅读框1 521 bp,编码506个氨基酸,与高粱、水稻、拟南芥的氨基酸同源性分别为95%、89%和71%。Real-Time PCR分析表明,ZmDwarf4基因的表达量为3～11叶期表达量逐渐增加,9～11叶期达到最大量,12～19叶期表达量逐渐降低,推测ZmDwarf4基因正向调控玉米叶夹角的大小。ZmDwarf4基因的表达量在叶片中最高,在叶枕中最低。不同激素处理的结果表明,用植物激素（IAA）处理的样品ZmDwarf4基因的表达量始终高于对照;用Brassinolide（BR）处理的样品6叶期ZmDwarf4基因的表达量高于对照,7～10叶期该基因的表达趋势与对照基本一致,但始终低于对照;用IAA+BR处理的样品,该基因的表达趋势与对照基本一致,但高于对照。ZmDwarf4参与玉米BR生物合成途径,进而调控其相关株型建成。