大麦HD-Zip基因家族密码子偏好性分析

同源异型域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper,HD-Zip)蛋白在植物生长发育和适应性抗逆过程中发挥着至关重要的调控作用,而密码子偏好性分析是大麦HD-Zip转录因子家族分子进化及功能研究的重要补充。为探究大麦HD-Zip转录因子家族密码子偏好性特征,利用CUSP、CHIPS及CodonW等软件(程序)对32个大麦HD-Zip基因进行了分析。结果显示,大麦HD-Zip家族基因偏好以C或G结尾的密码子,使用频率最高的密码子是CUG,最优密码子为AUC和AGG。该家族基因GC3值分布较分散(0.48~0.98),有62.5%的基因ENC值小于35;GC12与GC3的相关性较强,大多数ENC值频数处于0.03~0.11的范围内,实际ENC值与预期ENC值相近,证明大麦HD-Zip家族基因密码子偏好性较弱,且在进化过程中主要受突变压力的影响。聚类分析表明,基于相对同义密码子使用度的HD-Zip基因聚类与物种进化关系没有必然相关性。对大麦HD-Zip家族代表基因HD-Zip IV 5进行最适受体分析发现,大肠杆菌更适合作为其异源表达受体,遗传转化模式植物中水稻更适合作为该基因的表达受体。本研究为大麦HD-Zip转录因子家族进一步功能研究奠定基础。     

龙眼体胚发生过程中RNA甲基化相关基因全基因组鉴定及表达分析

为了解龙眼RNA甲基化相关基因的生物学功能,本研究基于基因组和转录组数据,采用生物信息学分析方法,进行龙眼基因组RNA甲基化相关基因成员鉴定,蛋白结构域及特性分析,分子进化树分析,体胚发生过程和组织器官基因表达水平分析以及ABA处理下的定量表达分析。结果显示：龙眼中有7个参与RNA甲基化过程中的关键基因,包括5个RNA甲基转移酶基因和2个去RNA甲基化酶基因;各成员内含子数量差别较大,为4~28个不等;进化树分析显示,龙眼RNA甲基转移酶和去甲基化酶蛋白与甜橙亲缘关系最近;蛋白结构域分析显示,RNA甲基化相关酶具有保守的蛋白结构域;龙眼RNA甲基化相关基因启动子区域中主要含有光响应功能元件、激素响应功能元件、胁迫响应功能元件和分生组织表达响应元件,推测RNA甲基化相关基因可能对植物的生长发育和适应不良环境有一定调节作用;RNA甲基化相关基因部分成员在龙眼体胚不同发生阶段和不同组织器官中的表达有明显区别,推测龙眼RNA甲基化相关基因可能参与不同体胚发育阶段和组织器官形态建成;不同浓度ABA处理下,龙眼EC中RNA甲基化相关基因的表达情况各异,其中DlVIR、DlALKBH10B和DlMTB的相对表达量受到一定的抑制作用,而DlFIP37则呈现上调表达,暗示龙眼RNA甲基化相关基因参与激素响应途径。本研究表明,龙眼RNA甲基化相关基因除了可能在叶的形成、花的发育和植株的形态建成等方面发挥重要的作用外,还可能参与调控胚胎发育和响应非生物胁迫,推测龙眼RNA甲基化相关基因成员在功能上具有差异性和多样性。     

龙眼MSIL全基因组鉴定及表达分析

MSIL（Muliticopy suppressor of IRA homolog1-Like）基因是WD重复蛋白的一个亚家族,在植物生长发育过程中发挥重要的作用。为了解龙眼MSIL（DlMSIL）基因家族的生物学功能,本研究基于基因组和转录组数据,采用生物信息学分析法对DlMSIL基因成员进行鉴定,并进行蛋白质结构及理化性质分析、系统发育进化树构建、启动子顺式作用元件分析、龙眼体胚阶段和不同组织器官表达情况以及GA₃处理下的定量表达分析。结果表明：DlMSIL基因家族含有6个成员属于WD40和CAF1C_H4-bd超家族,可分为3类;DlMSIL蛋白编码393~551 aa,等电点为4.68~7.62,该家族成员均不属于分泌蛋白;基因家族成员的内含子数目在4~14之间;DlMSIL启动子序列包含大量非生物胁迫响应元件及MYB结合位点,推测DlMSIL基因家族可能参与多种非生物胁迫反应;DlMSIL可能参与不同胚胎的发育过程和不同组织器官的形态建成。GA₃处理下的表达分析显示高浓度时,DlMSI1a与DlMSI1c的表达受到了一定的抑制,而DlMSI4a的表达量呈现先下降后上升再下降的趋势,推测DlMSIL可能参与激素响应途径。本研究表明,DlMSIL基因家族成员可能参与胚胎发育、激素信号通路以及非生物胁迫反应等多种生物学功能,体现了龙眼MSIL基因家族功能具有多样性。     

龙眼体胚发生过程中两个乙烯受体基因的定量表达分析

以龙眼体细胞胚胎发生8个不同发育阶段同步化胚性培养物为材料,采用荧光定量PCR方法,分析两个乙烯受体基因(DL-ETR1和DL-ERS1)的mRNA动态变化水平。试验结果表明:DL-ETR1表达量整体的变化趋势呈近似"W"状,松散型的胚性愈伤组织(Stage 1)的表达量最高,心形胚(Stage 6)阶段的表达量最低;龙眼体胚发生过程的8个阶段均有DL-ERS1基因的表达,子叶形胚(Stage 8)的表达量最高,其它7个阶段的表达量都很低,鱼雷形胚(Stage 7)的表达量极低,几乎不表达。DL-ETR1与DL-ERS1有着不同时期的表达模式,并且可能起到结合乙烯,调节龙眼体胚对乙烯敏感性的综合作用。     

龙眼胚性愈伤组织中ELF4家族基因克隆及其表达分析

ELF4家族是植物特有基因,能调节生物钟、调控开花时间、感受光周期和参与幼苗去黄化等。以龙眼松散型胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR结合RACE法克隆了ELF4家族3个成员cDNA全长,分别命名为DlELF4、DlELF4-LIKE 1和DlELF4-LIKE 4。DlELF4全长599 bp,编码140个氨基酸;DlELF4-LIKE 1全长762 bp,编码142个氨基酸;DlELF4-LIKE 4全长661 bp,编码114个氨基酸;DlELF4家族成员均为不稳定的亲水蛋白,无信号肽与跨膜结构,都含有DUF1313保守功能结构域。进化树分析表明,植物中ELF4家族可分成二个亚组,ELF4与ELF4-LIKE 1聚为一组,ELF4-LIKE 2、3、4聚为另一组。qPCR结果表明：在体胚发生过程中DlELF4、DlELF4-LIKE 1和DlELF4-LIKE 4表达模式相同,均在球形胚时期表达量极高,而在其它时期表达量很低;DlELF4家族对不同光质和不同处理时间的响应存在差异：DlELF4的表达经24 h处理时可能受绿光和红光诱导,经72 h处理时可能受红光、蓝光和白光诱导;DlELF4-LIKE 1的表达在24 h处理时可能受绿光诱导,经72 h处理时受红光和绿光抑制;DlELF4-LIKE 4的表达在24 h和72 h处理时可能受蓝光和白光诱导。水杨酸和茉莉酸甲酯能促进龙眼胚性愈伤组织中DlELF4家族成员的表达。以上结果表明,ELF4家族可能参与龙眼体胚发生过程中球形胚的形态建成与胁迫应答。     

龙眼DlICE1基因克隆及低温胁迫表达分析

本研究以龙眼胚性愈伤组织为材料,根据龙眼转录组数据库,采用RACE-PCR和RT-PCR技术获取龙眼DlICE1 cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析与低温胁迫下表达分析。结果表明,龙眼DlICE1 cDNA全长为2327 bp,其中开放式阅读框（ORF）序列长1614 bp,共编码537个氨基酸。生物信息学分析表明,龙眼DlICE1编码的蛋白质属于不稳定的弱酸性蛋白,不具有典型的信号肽,且不属于分泌蛋白;亚细胞定位表明其位于细胞核内,与甜橙的同源蛋白亲缘关系最近;实时荧光定量PCR表明,龙眼DlICE1能够有效响应低温胁迫,低温诱导其表达量提高。研究结果显示,龙眼DlICE1基因参与龙眼胚性愈伤组织抗寒过程。     

龙眼DlWRKY52基因克隆及表达分析

WRKY转录因子在植物的生长发育和逆境胁迫响应中起着重要作用。前期研究发现,部分WRKY基因（比如DlWRKY52）参与了龙眼的成花诱导和逆境胁迫响应过程。为进一步研究龙眼WRKY基因的功能,以‘四季蜜’龙眼叶片cDNA为模板克隆得到DlWRKY52基因,并对其序列特征、组织表达模式、花果发育过程表达模式及亚细胞定位进行研究。结果表明：DlWRKY52基因的开放阅读框（open reading frame, ORF）全长为918 bp,编码306个氨基酸,具有典型的WRKY结构域和锌指结构,属于Ⅱc型WRKY蛋白。qRT-PCR结果表明,DlWRKY52基因在叶片、茎和果实器官中高表达;在花后80 d的果肉中显著上调表达;特异在‘四季蜜’成花诱导中下调表达。拟南芥原生质体瞬时表达结果显示,荧光信号主要集中在细胞核。上述结果表明,作为典型的转录因子,DlWRKY52编码的蛋白定位于细胞核。DlWRKY52可能参与了龙眼成花诱导及果实早期发育调控。     

龙眼LEAFY同源基因片段的克隆和表达

研究克隆的龙眼（Dimcarpus Longan Llour.）LFY同源基因（LFY）保守区片段在不同组织器官以及"冲梢"逆转成的营养芽中的表达情况,为进一步鉴定龙眼LFY同源基因的功能及分析其在龙眼花序的冲梢"过程中的作用机理奠定基础。根据不同物种LEAFY同源基因保守区序列设计简并引物,从 红核子"龙眼（D.longan Lour.cv.Red Seed）中克隆了425bp的cDNA片段。同源性比较结果表明,获得的序列为龙眼LEAFY 同源基因（LLFY）;同时还获得了1816bp的LLFY基因组序列片段并进行了序列分析。通过RT-PCR研究LLFY在6种龙眼不同组织器官的表达发现LLFY在花序芽和花芽中的表达量最高,叶芽中有微量表达,叶片和茎段中没有表达;在冲梢"逆转成的营养芽中,LFY的表达量明显高于叶芽     

龙眼DlTRF2-like的克隆及表达模式分析

以龙眼成熟叶片为材料,克隆龙眼MYB-related基因家族TRF2-like基因,命名为DlTRF2-like,并对其进行生物信息学和表达模式分析。DlTRF2-like基因属于MYB-related家族的TRF-like亚家族,ORF长度是909 bp,编码含有302个氨基酸残基的蛋白,预测该基因定位于细胞核,同源基因进化分析表明龙眼DlTRF2-like与阿月浑子PvTRF2-like亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR检测DlTRF2-like基因在‘四季蜜’龙眼不同组织及乙烯利和多效唑处理后不同时间的相对表达量。结果表明：DlTRF2-like在龙眼不同组织中均有表达,在花芽中表达量最高;乙烯利和多效唑处理后,DlTRF2-like基因的表达量明显高于对照,推测DlTRF2-like响应乙烯利和多效唑信号促进龙眼成花。     

龙眼胚性愈伤组织DlRan3A和DlRan3B基因启动子的克隆及其生物信息学分析

植物Ran蛋白与核质运输、微管形成等过程密切相关。通过Tail-RCR结合接头连接介导PCR法克隆了龙眼胚性愈伤组织(Embryogenic callus,EC)Ran家族DlRan3A和DlRan3B基因的5′调控序列,长度分别为1276和714 bp。结合生物信息学法,分析启动子的转录起始位点和顺式作用元件。结果表明:龙眼EC DlRan3A和DlRan3B基因启动子分别存在1处和3处转录起始位点,且除了含有TATA box和CAAT box等基本顺式作用元件外,还含有多个光响应元件、激素应答元件、防御与逆境胁迫响应元件等。龙眼EC DlRan3A和DlRan3B启动子转录活性可能受到光、激素信号及逆境胁迫因素的诱导,在龙眼体胚发生过程中的信号转导应答过程中发挥重要作用。此外,在DlRan3A启动子区预测到1个长度为214 bp的CpG岛,为后续研究该基因启动子甲基化水平及分子调控机制提供了线索。龙眼EC Ran基因启动子的克隆与生物信息学分析有助于揭示Ran在体胚发生过程中的作用。     

龙眼体细胞胚胎发生研究进展

龙眼体胚发生系统是研究木本植物胚胎发生的优良体系,为研究龙眼体胚发生的分子调控机制和龙眼分子育种奠定基础。本文就龙眼胚性愈伤组织诱导与离体保存、高频体胚发生与植株再生、体胚同步化调控与组织形态学观察,体胚发生过程生理生化变化与代谢物积累、蛋白质组和全转录组测序分析、DNA甲基化研究,体胚发生相关基因克隆、全基因组鉴定及其表达模式与功能,以及遗传转化等相关研究进行综述,并对其研究前景进行展望。     

龙眼体细胞胚胎发生过程中的内源激素变化

采用HPLC法测定了龙眼“红核子”品种胚性愈伤组织胚胎发生过程中各个不同发育阶段的内源激素含量变化。结果表明,龙眼胚性愈伤组织中内源激素含量比非胚性愈伤组织高;除GA3外,体胚发生过程中内源激素变化趋势大致呈“M”状:胚性愈伤组织Ⅱ和球形胚为变化的2个明显转折点;内源激素的变化先于形态学的变化。      

龙眼胚性愈伤组织体胚发生的同步化调控及其DNA与RNA的提取方法

过改进培养基的配方,控制2,4-D和蔗糖浓度以及培养时间,获得了龙眼胚性愈伤组织体胚发生各个阶段即球形胚、心形胚、鱼雷形胚、子叶形胚、成熟体胚等阶段高度同步化的胚性培养物;对龙眼胚性培养物进行了DNA、RNA提取方法研究,获得了完整、高质量的DNA和RNA,摸索出一套简便、快捷、有效的DNA提取方法,并对提取的RNA进行了反转录及PCR扩增试验,为龙眼体细胞胚胎发生的分子生物学研究奠定了重要基础。      

龙眼Mn-SOD基因的表达及其启动子功能分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,研究龙眼Mn-SOD基因在应答非生物因子和外源激素处理下的转录情况,并利用烟草瞬时转化法分析其启动子的表达活性。结果表明:龙眼胚性愈伤组织中Mn-SOD基因的表达受到红光和蓝光的抑制;而在白光处理下,Mn-SOD呈现先上升再下降的趋势,在绿光中,则是先下调再上升。在盐胁迫处理下,Mn-SOD基因的表达受到抑制,在蔗糖和不同天数处理中则不受影响。在一定浓度范围内,外源激素IAA、GA3、Me JA、SA和ETH均能诱导或抑制龙眼胚性愈伤组织中Mn-SOD基因的表达,提示其参与外源激素的应答。构建4个不同启动子缺失片段驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化烟草。结果表明,龙眼Mn-SOD基因4个不同启动子缺失片段启动GUS基因的能力均低于Ca MV35S启动子,但均可启动GUS基因的表达。瞬时表达和定量表达结果显示,3’缺失的MSD-pro4(-669~-267 bp)启动GUS基因的能力最强,其次为5’缺失的MSD-pro1(-669~-1 bp),最弱的为MSD-pro2(-432~-1bp)和MSD-pro3(-267~-1 bp),提示Mn-SOD启动子-669~-432 bp区段内含有重要的正向顺式调控元件;而-432~-1 bp区段含有负调控元件。     

龙眼胚性愈伤组织DlHOS1基因克隆与表达分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR和RACE-PCR技术对植物抗寒重要调控因子HOS1(DlHOS1)进行克隆,并进行密码子使用偏爱性、生物信息学和低温胁迫下表达等方面的分析。结果表明:DlHOS1基因序列全长3 577 bp,包含ORF 3 000 bp,编码999个氨基酸,5’UTR和3’UTR分别162 bp和415 bp(GenBank登录号:KY990404);密码子使用偏爱性分析表明,DlHOS1密码子的选择偏爱性较弱,偏爱以A/T结尾;生物信息学分析结果表明,DlHOS1编码的蛋白属于不稳定的疏水性跨膜蛋白,不含信号肽,定位于细胞质和细胞核,二级结构富含α螺旋,与柑橘的亲缘关系较近;qPCR结果发现,DlHOS1能够响应低温胁迫诱导,总体上低温下其表达水平上升。研究结果认为,DlHOS1参与龙眼抗寒和低温胁迫过程。      

龙眼2个品种花部特征比较研究

研究龙眼石硖和储良2个品种的花部形态、开花生物学特性、花粉形态特征及萌发率、花粉量、P/O值、柱头可授性及其黏液分泌情况。结果显示,二者花部特征相似,储良花期较石硖长;二者的花粉形态相似,储良的花粉较石硖稍大,萌发率较石硖高;P/O值说明龙眼为专性异交植物;石硖和储良花粉活力和柱头可授性是同步变化的,尤其在盛花期花粉活力趋于最大,柱头分泌黏液与柱头可授性变化也一致,都在柱头展开成水平,开花约48 h达到最大。     

龙眼体胚发生早期4CL基因家族鉴定与功能分析

为了解龙眼4-香豆酸:辅酶A连接酶(Dl4CL)基因家族的分子特性及生物学功能.采用生物信息学分析方法进行龙眼4CL基因家族的成员鉴定,蛋白结构域及特性、分子进化树、体胚发生过程和组织器官中的表达规律分析以及可能互作的miRNA预测.结果显示,Dl4CL基因家族包含43个成员,分为6个亚家族;不同亚家族成员的基本理化性...