藜麦β-香树酯醇合酶和鲨烯合酶基因的克隆与表达

为了探明藜麦皂苷生物合成的分子机制,试验以藜麦品种陇藜1号为材料,利用已有的转录数据,通过RT-PCR技术鉴定参与三萜皂苷生物合成关键酶基因,采用生物信息学分析方法进行了基因编码蛋白保守结构域、蛋白二级结构及系统发育树的构建,并利用半定量RT-PCR方法进行了目的基因在籽粒不同发育时期和植株不同部位(根、茎、叶和籽粒)表达水平的研究。试验克隆得到三萜烯皂苷生物合成途径中关键酶编码基因CqSS1、CqSS2和CqbAS的cDNA全长序列。半定量RT-PCR表达分析表明,CqSS1和CqbAS在叶片、籽粒中表达量最高,各基因在籽粒不同发育时期的表达量间无显著差异。本研究对藜麦三萜皂苷生物合成途径中关键酶基因表达模式的研究,将为进一步探明藜麦皂苷生物合成的分子机制及发掘影响藜麦皂苷含量的关键基因奠定基础。     

具不同蛋白质含量水稻品种中天冬酰胺合成酶基因的表达

为研究水稻中氮同化与籽粒蛋白质合成可能的关系,本实验通过Northern杂交分析比较了氮同化关键酶一天冬酰胺合成酶基因（OsAS）在不同水稻品种中的表达特性。结果显示,OsAS基因在水稻不同组织及其不同发育时期中的表达水平不同,以发育种子中的表达量最高,叶鞘和叶片中相对较弱;在籽粒发育过程中OsAS基因的表达呈先升高后下降的趋势。具不同种子蛋白质含量水稻品种叶片中OsAS基因的表达水平存在显著差异,相关性分析显示在籼亚种或粳亚种不同品种内OsAS基因表达量与籽粒蛋白质含量可能存在一定的关联。     

葡萄ACO家族基因过量表达对番茄乙烯释放速率的影响

乙烯是启动和促进果蔬成熟和衰老的内源激素,ACC氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,ACO)是乙烯生物合成中的一个关键限速酶.葡萄ACO基因拥有一个基因家族,其中VvACO1和VvACO2基因在果实转色时期出现转录高峰,是葡萄果实发育过程中造成乙烯含量发生变化的关键基因.为验证葡萄(Vitis vinifera)ACO家族基因过量表达对番茄(Solanum locopersicum)乙烯释放速率的影响,本研究通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将葡萄ACO基因导入番茄基因组中,进行了PCR和RT-PCR分子检测,并对分子检测阳性的转基因番茄植株叶片的ACO酶活性和乙烯释放速率进行了分析.RT-PCR检测表明,在3个VvA CO1、4个VvACO2和6个VvACO3转基因番茄植株中目的基因均有一定的表达.所有转基因番茄植株的ACO酶活性和乙烯释放速率均比对照有所提高,其中以VvACO1基因的过量表达对叶片ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,VvACO3基因的过量表达对果实的ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,而转化VvACO2基因的番茄植株ACO酶活性和乙烯释放速率最低,比对照略有升高,且植株呈现矮化现象.本研究通过观察转基因番茄的生长状况以及测定转基因番茄的生理指标,探讨葡萄ACO家族基因的过量表达对番茄的影响,来预测葡萄ACO基因的初步功能.     

亚洲棉油菜素内酯合成酶基因(GaCPD2)的克隆、表达分析及功能验证

持续光形态建成与矮化基因(constitutive photomorphogenesis and dwarf,CPD)是油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)合成中的关键限速酶,为研究棉花中CPD基因表达模式和验证其功能,采用RTPCR方法首次从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)石系亚1号中克隆到了一个细胞色素P450单加氧化酶基因GaCPD2(GenBank登录号:KJ183066)。生物信息学分析表明,该基因CDS序列长度1 413 bp,编码470个氨基酸,理论相对分子质量53.98 kD,理论等电点9.40,主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲组成。多序列比对结果表明,GaCPD2具有细胞色素P450保守结构域,氨基酸序列与其他已报道物种中同源基因的相似性最高为84.0%。荧光定量PCR结果表明,GaCPD2在根、茎、叶、花和纤维组织中均有表达,开花后第10天的纤维中表达量最高,是0DPA的10倍左右。克隆了GaCPD2基因启动子序列,生物信息分析表明,GaCPD2基因启动子包含大量与光响应有关的顺式作用元件以及部分胁迫应答元件,推测其可能受光调控,参与胁迫应答。构建过表达载体转化拟南芥油菜素内酯合成突变体cpd91(Columbia背景),发现转基因株系的叶片展平,株高及育性恢复至野生型,表明GaCPD2基因在BR合成中起着重要作用,为研究油菜素内酯对棉花生长发育的影响提供了基础资料,有助于揭示BR调控植物株型及产量性状的分子机理。     

番木瓜中6个BG生物合成相关基因荧光定量分析

异硫氰酸苄酯（benzyl isothiocyanate,BITC）是医学界公认的具有防癌抗癌活性的成分,对多种癌症具有很好的作用。BG是BITC的前体物质,可以在芥子酶的作用下水解生成BITC。研究表明,BG在热带水果番木瓜中含量丰富。本研究在克隆了番木瓜中6个相关基因和测定了BG在番木瓜不同组织中含量的基础上,采用实时荧光定量PCR技术,对6个基因在番木瓜不同组织中的表达量进行测定,并与BG的含量进行比较,考察其相关性。结果表明各基因的表达量相对较高时BG的含量也较高,即6个基因在番木瓜中的表达量与BG的含量存在相关性。我们推测,这6个基因可能是番木瓜中BG生物合成相关基因。本文结果为进一步研究基因的功能提供了理论依据。     

施用不同营养液对葡萄果实糖异生途径相关基因表达的影响

为探究营养液施用对葡萄果实糖类物质合成的影响，本研究以鄞红为试验材料，在葡萄果实第二次膨大期根系浇灌3种营养液，以浇灌蒸馏水为对照，测定葡萄果实中葡萄糖、果糖含量以及糖异生途径相关基因的表达量。结果表明，施用3种营养液都不同程度地上调了糖异生途径相关基因的表达量，同时促进了葡萄糖、果糖的生成。不同营养液处理组间存在差异，其中施用营养液C的效果最优，该营养液处理后25 d，果实中葡萄糖含量与CK相比差异显著；处理后35 d，糖含量达最高，其中葡萄糖126.477 mg·g^-1，果糖108.966 mg·g^-1，与CK相比分别提高了29.85%和15.44%。施用营养液对果实中PEPCK、FBP基因表达的促进作用最为显著，但对PPDK和G6P的影响并不显著。相关性分析结果表明，葡萄糖、果糖含量与PEPCK、FBP的表达量呈显著正相关，说明葡萄果实中PEPCK、FBP的表达上调有助于糖的形成。本研究结果为提高鲜食葡萄的糖含量以及进一步探究果实中糖的形成与调控机制提供了理论依据。     

光温对叶菜型甘薯叶片花青素合成及相关酶基因表达的影响

为了研究光照和温度对紫叶甘薯叶片花青素合成的影响及其调控机制,以福菜薯23号为材料,分别用不同的温度和光质处理后测定叶片花青素含量及相关酶基因的表达量。结果表明,叶片花青素含量及其生物合成结构基因不呈线性正相关;高温对福菜薯23号叶片花青素合成具有抑制作用,主要是下游基因DFR和F3H的表达受到抑制;与白光相比,蓝光促进福菜薯23号叶片花青素的合成,红光抑制花青素合成,混合光差异不大,尽管老叶的花青素含量高于新叶,但新叶花青素生物合成基因4CL、CHS、DFR和F3H表达量高于老叶片。本研究结果对提高叶菜型甘薯花青素含量具有指导意义。     

环割对葡萄VvNCED基因的表达和果实成熟的影响

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)为脱落酸(ABA)合成途径的关键基因,参与果实生长发育。为明确NCED基因家族对葡萄果实成熟的调控功能,以鄞红葡萄为材料,在开花后50 d进行环割处理,以不环割为对照,分析其果实成熟期、内源脱落酸含量和NCED家族中6个成员表达的变化;通过克隆这6条基因编码区目的片段,构建了pCambia1302过表达植物载体,在花蕾期用农杆菌侵染液浸泡花序,以空载和野生型为对照,分析农杆菌侵染后的果肉中ABA含量和基因表达变化。结果表明,环割后鄞红葡萄果实较对照提前成熟13 d左右;实时荧光定量PCR分析结果显示,环割处理7 d后的果肉中VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7表达量显著上调,与葡萄果肉中内源ABA变化相关;农杆菌侵染花穗后阳性转基因果肉中VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7基因表达量和ABA含量显著高于野生型。综上可知,VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7的表达具有调控葡萄果实成熟的作用。本研究结果为葡萄成熟期的分子调控提供了理论基础。     

水分胁迫对葡萄果实白藜芦醇合成相关基因表达的影响

为探究水分胁迫对葡萄果实白藜芦醇合成的影响,本研究以赤霞珠为试验材料,对其进行不同程度水分胁迫处理,测定葡萄果实白藜芦醇含量及白藜芦醇生物合成相关基因表达量。结果表明,葡萄果实进入转色期,PAL、4CL、STS基因随白藜芦醇合成而大量表达;不同水分胁迫处理均能增加葡萄果实白藜芦醇含量,同时提高白藜芦醇合成相关基因的表达量,不同水分胁迫处理间存在差异;水分胁迫对果实转色前期和后期PAL、STS基因表达的促进作用最为显著,但水分胁迫显著降低了CHS基因的表达量。相关性分析表明,白藜芦醇含量与PAL、STS基因的表达量呈显著正相关,表明水分胁迫主要通过诱导PAL、STS基因表达来增加果实白藜芦醇含量。本研究结果为进一步阐明葡萄白藜芦醇合成调控机制奠定了理论基础。     

有机基质栽培对巨峰葡萄花色苷合成基因表达的影响

为明确有机基质栽培对葡萄花色苷合成的影响,以巨峰葡萄为材料,分别采用液相色谱(HPLC)技术和RT-PCR技术,研究有机基质栽培对葡萄果皮花色苷含量及其生物合成相关基因表达的影响。结果表明,有机基质组的花色苷总含量明显高于对照组;有机基质栽培使巨峰葡萄果实整个发育期或部分着色期果皮花色苷生物合成途径中PAL、4CL、CHS、CHI、F3Hs等结构基因和Vlmyb A1-1、Vvmyb A1等调节基因的转录表达上调。本研究结果为巨峰葡萄有机基质栽培技术的应用与推广提供了理论依据。     

刺葡萄愈伤组织UFGT基因克隆及表达分析

为从细胞水平上揭示刺葡萄3-O-类黄酮葡萄糖基转移酶(UFGT)基因调控花青素合成的功能,以刺葡萄愈伤组织为试验材料,根据刺葡萄愈伤组织转录组UFGT序列片段,利用RT-PCR结合RACE技术克隆得到VdUFGT基因,并对其进行生物信息学和表达特性分析。结果表明,VdUFGT基因cDNA和DNA开放阅读框(ORF)分别为1 371 bp和1 448 bp,包含2个外显子和1个内含子,编码456个氨基酸,为带负电荷的不稳定的亲水性蛋白,具有一个UDPGT结构域,是UDPGT超家族成员,包含UDP-黄酮糖基转移酶特征区域。由UFGT同源基因编码蛋白所构建的系统发育树,与植物进化的关系相一致,6个葡萄属植物聚为一支。RT-qPCR分析表明,刺葡萄红色愈伤组织VdUFGT转录水平极显著高于白色愈伤组织,培养25 d的2个细胞培养物差异可达79倍;在刺葡萄愈伤组织连续培养过程中,红色愈伤组织中VdUFGT转录水平变化幅度较大,在愈伤组织快速生长中期和衰老初期分别出现峰值,而刺葡萄白色愈伤组织VdUFGT转录水平与红色愈伤组织相比变化幅度不大,且始终维持在一个较低的水平。说明VdUFGT对刺葡萄红色愈伤组织细胞培养物中的花青素生物合成有重要的调控作用,这种调控作用主要发生在刺葡萄愈伤组织细胞快速生长中期和细胞衰老初期。本研究结果为进一步阐明VdUFGT调控刺葡萄细胞花青素合成的机制奠定了理论基础。     

光合作用抑制剂DCMU对三角褐指藻岩藻黄素含量和叶绿素荧光特征及关键基因表达的影响

为了阐明岩藻黄素生物合成与光合作用之间的关系,研究不同浓度光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(DCMU)对三角褐指藻细胞密度、岩藻黄素含量、叶绿素含量、叶绿素荧光特征和相关关键基因表达的影响。结果表明,不同浓度DCMU均抑制细胞生长,使三角褐指藻内岩藻黄素含量降低,叶绿素含量增加;当DCMU浓度为1 mg·L^-1时,三角褐指藻内岩藻黄素含量最少,较CK减少了26.98%,而叶绿素含量最高(3.16 mg·g^-1)。随着DCMU浓度的增加,电子传递的抑制作用增强,实际光化学量子效率[Y(Ⅱ)]、 rETR、相对电子传递速率(NPQ)、光化学淬灭系数(qP)和快速光曲线初始斜率(α)均明显降低,DCMU为1 mg·L^-1时出现电子完全阻断的现象。定量PCR分析结果表明,岩藻黄素合成通路关键基因pds、lcyb的表达水平与岩藻黄素含量变化趋势一致。相关性分析表明,岩藻黄素含量与Y(Ⅱ)、qP和α之间存在显著正相关(P<0.05),说明三角褐指藻岩藻黄素的生物合成不仅与岩藻黄素合成关键基因的表达有关,还与光合作用有关。本研究为进一步探明三角褐指藻岩藻黄素合成的生理生化和分子机理提供了参考。     

菌根植物适应低磷胁迫的分子机制

丛枝菌根 (AM) 真菌能够和绝大多数陆生植物建立共生体系,对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。已有很多研究从不同角度揭示了宿主植物和AM真菌协同适应低磷胁迫的生理机制,并已深入到分子和信号水平。本文归纳了近年来相关研究成果,从磷胁迫信号感知、有机酸分泌、磷酸酶与激素合成相关基因、磷酸盐转运蛋白基因、转录因子与小分子物质miRNA等若干方面讨论了菌根共生体系响应和适应磷胁迫的分子机理,重点介绍了1) 环境磷浓度作为营养信号诱发菌根植物的生理响应过程及其在共生体系建立中的关键作用;2) AM真菌调节植物激素平衡进而影响植物生长发育和根系构型的生理机制;3) 丛枝菌根涉及的植物、真菌以及菌根特异诱导植物产生的磷酸盐转运蛋白基因在磷酸盐摄取中的特殊作用及可能调控机制;4) 转录因子作为感知磷胁迫信号和调控转录表达水平的枢纽,在增强植物适应磷胁迫能力方面的重要贡献。这些因素既单独作用又相互关联,共同构成菌根植物适应磷胁迫的分子调控网络。未来需要着重加强菌根共生界面的磷转运机制、菌根植物适应低磷胁迫的转录因子调节,以及各调控因子相互作用研究,从而全面揭示菌根植物适应低磷胁迫的分子调控网络,为发展和应用菌根技术调控植物磷营养奠定理论基础。     

TRV介导的葡萄叶片VvANR基因瞬时表达分析

为建立葡萄叶片TRV-VIGS系统,分析验证VvANR基因功能,本研究以烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)介导基因沉默表达载体pTRV2-ANR,采用真空侵染和主叶脉针孔注射法分别侵染葡萄幼嫩、成熟叶片,观察表型并测定原花青素含量,实时荧光定量PCR测定被侵染叶片中VvANR及其相关基因表达。结果表明,真空侵染的幼嫩、成熟叶片分别于第6、第7天出现漂白,侵染15 d后,幼嫩叶片几乎全部漂白,成熟叶片大面积漂白。主叶脉针孔注射侵染的幼嫩、成熟叶片分别于第17、第19天出现漂白;侵染25 d后,幼嫩和成熟叶片发生全叶漂白,且漂白均沿主叶脉逐渐扩展至整个叶面;对照均未发生漂白现象。pTRV2-ANR侵染后叶片中原花青素含量极显著降低,VvANR基因表达量极显著降低,且原花青素生物合成相关基因VvLAR1、VvLAR2、VvMYBPA1、VvMYBPA2、VvUFGT表达量显著降低,除VvUFGT表达量呈显著差异外,其余均呈极显著差异;而VvANS、VvDFR表达量轻微上调,且与对照差异不显著。本研究建立了葡萄叶片VIGS体系,为基因功能快速验证提供了新方法;同时,揭示了葡萄叶片中原花青素含量、VvANR表达及与相关基因的关系,本研究为完善葡萄原花青素积累机制奠定了一定的理论基础。     

NtCPS2对烟草光合特征及光合产物的影响

为探讨顺-冷杉醇合成基因NtCPS2对烟草光合作用的影响,以烤烟品系8306、8306B(纯合突变植株T3代)、新豫烟11号(MSK326×8306B)和烤烟品种MSK326、豫烟11号(MSK326×8306)为试验材料,比较其顺-冷杉醇、赤霉素、脱落酸含量及相关合成基因相对表达量,光合参数及光合作用相关基因 相对表...     

SlBES1调节番茄叶片形态的机制研究

为探究植物激素油菜素甾醇(BR)信号转导关键组分BES1对番茄(Solanum lycopersicum)叶片形态的调控作用,本研究构建了荧光标记微管的mBES1过表达BR超敏番茄植株,即mSlBES1-OXx SlTub6-eGFP杂交材料(B×T).形态学和组织细胞学观察发现,mBES1过表达改变了叶片细胞的形态并...