花生栽野种间杂交异源多倍化早期世代基因表达变化分析

为了进一步认识花生种间杂交异源多倍体进化过程中的基因表达变化规律,采用cDNA-HFO-TAG技术,研究花生种间杂交组合(四倍体栽培种‘仲恺花4号’×二倍体野生种Arachis. diogio)杂种F_1和早期多倍体世代S0~S3的基因表达变化情况。14条HFO-TAG引物共扩增出121条cDNA片段,其中差异片段84个,主要包括三种类型:亲本转录物完全沉默(3个),双亲转录物在后代部分材料中沉默(59个)和新转录物激活(22个),上述变化在F1代即开始发生。筛选其中大小为500~2 000 bp的35个TDFs进行克隆测序,有27个和NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,包括抗逆相关基因(10条)、未知功能蛋白基因(8条)、能量与代谢相关基因(7条)和转录因子相关的基因(2条)。这些研究结果进一步表明在花生种间杂交异源多倍化早期发生着快速、剧烈的基因表达变化,从中获得的差异基因片段,有助于了解花生属种间杂交异源多倍化早期分子机制变化,这对有效利用野生花生种质优异基因具有重要意义。cDNA-HFO-TAG技术简单、有效且实用,完全适用于花生属基因表达变化研究,可以作为花生属及其它物种基因表达变化分析技术的有效补充。     

人工异源六倍体小麦中甲基化差异的MSAP分析

利用MSAP方法分析了小麦从四倍体到六倍体进化过程中甲基化水平和甲基化遗传模式的变化。结果表明,人工异源六倍体小麦SCA/SQ(AABBDD)及其四倍体母本SCAUP(AABB)、二倍体父本粗山羊草SQ523(DD)的总甲基化水平分别为28.21%,27.53%,24.11%。37对引物检测到1 087条差异的扩增片段,对这些位点的甲基化遗传模式进行分析,结果表明,在人工异源六倍体中发生过甲基化的比例为18.95%,高于去甲基化的比例(2.58%)。这些结果揭示了小麦从四倍体到六倍体的进化过程中,通过对一些功能基因的甲基化来减轻异源多倍化造成的影响。     

花生叶片生长发育过程中多胺代谢的变化

本文研究了花生第4节位叶片从苗期到收获的整个生长发育过程中多胺代谢酶活性及游离多胺含量的变化。结果表明,不同生育阶段,多胺代谢酶活性和游离多胺含量发生规律性变化。精氨酸脱梭酶(ADC)活性苗期最高,以后逐渐下降;鸟氨酸脱梭酶(ODC)活性苗期较低,结英期达到最大,以后随着衰老逐渐降低;二胺氧化酶(DAO)、多胺氧化酶     

对人工合成小麦的微卫星变异分析

比较分析了同一四倍体小麦Langdon与5个不同粗山羊草在合成六倍体小麦前后A、B、D染色体组不同染色体上的微卫星变异, 旨在通过分析异源多倍化引起的微卫星位点和序列变异以期探讨异源多倍体的进化机制。在所检测的位于A、B染色体组上各125个特异微卫星(G-SSR)标记中,分别有5个(4.0%)和6个(4.8%)位点发生变异;而在76个A/B染色体组上的表达序列标签微卫星(EST-SSR)标记中,只有2个(2.6%)发生了变异,比A、B染色体组G-SSR变异频率小,说明功能基因区的变异小于重复序列非编码区。在D染色体组上的103个G-SSR标记中,3个位点(2.9%)发生了序列变化。对表现差异的微卫星位点序列分析发现,人工合成小麦中多倍化引起的微卫星序列变异主要表现为简单序列重复单元次数的增加或减少;发生消除的微卫星序列比普通的微卫星序列更易发生不同类型的序列改变。微卫星序列在异源多倍化过程中对新物种基因组的形成可能起到重要的调节作用。     

甘蓝型油菜脯氨酸合成相关同源基因的进化和差异表达分析

以异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus)及其二倍体祖先白菜(B.rapa)和甘蓝(B.oleracea)为对象,研究了脯氨酸合成途径关键酶基因P5CS和OAT的进化命运以及各自不同祖先来源的同源基因的差异表达情况。序列比对和进化分析表明,甘蓝型油菜中P5CS基因和OAT基因和其二倍体祖先的相对应基因高度同源;进化上,和二倍体亲本相比甘蓝型油菜P5CS2基因发生了1个拷贝的丢失,而OAT基因没有基因丢失现象;半定量RT-PCR结果表明,甘蓝型油菜中来自二倍体亲本白菜和甘蓝的P5CS2和OAT同源基因在所有检测器官中均表达,没有发生基因沉默;但是它们可能发生了亚功能化,不同祖先来源的2个P5CS2同源基因存在较弱的偏向性表达,不同器官的同源基因表达模式稍有不同;而OAT基因明显偏向于表达来自于甘蓝祖先的同源基因,OAT的2个同源基因的不同器官表达模式基本一致;盐胁迫处理后,来自于甘蓝的BnaC.P5CS1.d表达量显著高于来自于白菜的Bna A.P5CS1.a,表明盐处理条件下甘蓝型油菜偏向性表达BnaC.P5CS1.d。甘蓝型油菜的脯氨酸合成基因Bna A.P5CS1.a、BnaC.P5CS1.d及Bna A.P5CS2.a、BnaC.P5CS2.c的盐诱导表达模式均基本保持了亲本来源基因的特征。以上结果表明,与二倍体祖先相比,甘蓝型油菜中脯氨酸合成基因序列和表达模式均存在高度保守性,这可能说明了脯氨酸积累在进化上对植物的有利性。     

花生属三种植物的核型研究

本文报道了花生属的栽培花生(6个品种)和两个野生种的核型,它们的核型公式如下:姜半、开封一撮秧、伏花生、白沙1016和西洋生均为2n=40=38m+2sm(SAT);四粒红为2n=40=38m(2SAT)+2sm(SAT);A.cardenasii 为 2n=20=18m+2sm(SAT);A.batizocoi 为2n=20=16m+4sm(2SAT)。最后,本文对栽培花生起源的有关问题进行了讨论。     

花生调控技术应用研究

花生调控技术的合理应用对花生生产有着较大影响。文章主要综述了花生生产过程中最常用的2种三唑类植物生长调节剂多效唑和烯效唑在调节花生生长发育、增加产量、提升品质、提高抗逆性等方面的应用,阐述了滥用多效唑和烯效唑的安全性问题,提出了降低药剂残留的方法,为今后花生调控技术在生产上的应用提供科学指导。     

花生干旱胁迫响应基因的数字表达谱分析

以抗旱性强的花生品种丰花5号为材料,利用Solexa高通量测序技术对15% PEG处理后的花生叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,转录组基因表达表现出高度的不均一性和冗余性,低于10个拷贝的标签占总标签种类的73.1%,但其表达量只占总标签表达量的9.0%。根据已知序列信息鉴定出935个差异表达基因,其中64.5%下调表达。基因功能分析表明,差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程。在花生干旱响应基因表达谱分析中,发现9个类黄酮代谢相关基因在干旱胁迫下显著上调表达,其中4个编码类黄酮合成酶类,3个编码甲基转移酶,2个编码MYB转录因子。通过半定量RT-PCR对花生苯丙氨酸解氨酶基因(AhPAL)表达分析表明,15%PEG干旱胁迫6 h诱导该基因显著表达。推测类黄酮代谢在花生干旱胁迫响应中起重要作用。     

花生TCP转录因子的全基因组鉴定及组织表达特性分析

TCP基因家族是植物中一类重要的转录因子,参与植物整个生长发育阶段的调控,尤其在花器官和分生组织中发挥重要作用。目前,在花生中尚无TCP相关基因的报道。为研究花生各TCP转录因子的生物调控作用,以及为进一步分析花生TCP基因提供参考信息,利用生物信息学方法在全基因组水平对花生TCP家族基因进行鉴定,分析其染色体定位、系统进化、基因结构、保守基序和基因表达模式。结果分别从花生野生种和栽培种鉴定出19个和32个TCP基因,不均匀分布在9个野生种染色体和14个栽培种染色体上。系统进化分析表明,51个花生TCP基因可划分为亚家族Ⅰ（PCF）和亚家族Ⅱ两个亚类,其中亚家族Ⅱ包括2个分支,CIN和CYC/TB1。这些基因都含有高度保守的bHLH结构域,但其内含子结构存在较大差异,内含子数量及长度分布与基因的系统进化有较大关系,其中亚家族Ⅰ成员的内含子较少,亚家族Ⅱ内含子较多,且长度差异较大。表达谱分析显示,仅有7个基因在各组织中呈现显著差异性表达,其中有6个基因的差异表达与分生组织和花器官有关,推测其在花生茎尖和花的生长发育过程中起重要作用。     

人工调控植物基因表达研究

为使转基因植物中的目的基因在植物体内进行适时、适量、有效的表达，通过在所要表达的目的基因上游建立一个有效的“基因开关”，构建出可准确调控的基因表达系统而实现对基因表达的人工调控。本文评述了启动子阻遏调控系统，启动子激活调控系统，糖皮质激素介导的转录诱导系统、乙醇诱导的基因表达调控系统及铜控制的基因表达系统对这些真核生物人工调控基因表达系统的应用和优缺点。     

宿根矮化病菌诱导甘蔗差异表达基因的cDNA-SCoT分析

宿根矮化病是危害严重的世界性甘蔗主要病害之一,为了探究甘蔗在该病胁迫下的抗病分子机制,本研究以甘蔗品种新台糖22健康植株为材料,利用含有宿根矮化病病原菌的蔗汁诱导其抗性,分别在接种后2、4、6、8和10 d取样,构建宿根矮化病侵染处理与对照的RNA混合池,利用cDNA-SCoT法进行差异显示研究。结果表明,80条SCoT引物扩增出500多条带,长度在100~1800 bp之间。从中筛选出30个差异明显的条带,测序后序列拼接,获得22条高质量的EST序列。生物信息学分析显示,对甘蔗宿根矮化病的差异基因主要涉及能量代谢、防卫反应、信号转导、蛋白质类代谢等方面。进一步基因功能分析显示,油菜素内酯合成蛋白、NBS-LRR类抗性蛋白、茉莉酸诱导蛋白、α-微管蛋白、ABA胁迫成熟蛋白、富含脯氨酸蛋白、翻译起始因子eif-2b α亚族等可能参与了甘蔗宿根矮化病病原菌互作的过程。     

大豆DGAT基因家族的鉴定和表达分析

摘要：植物的脂肪酸合成主要在质体和内质网中进行,以甘油三酯（TAG）的形式在种子中贮藏。二酰甘油酰基转移酶(DGAT)催化TAG合成途径的最后阶段,是该途径的限速酶。本文通过生物信息学的方法,在全基因组水平上对大豆(Glycine max)DGAT基因家族进行了鉴定和分类,并分析了其基因结构、蛋白质结构域特征、系统发生及基因表达方式。研究结果表明：大豆中存在10个DGAT家族基因,分别属于DGAT1、DGAT2、DGAT3亚家族,分布在6条染色体上,其中DGAT1亚家族基因主要在茎端分生组织和绿色果荚中表达;DGAT3亚家族基因主要在根中表达;而DGAT2亚家族基因表达范围最广,主要在根瘤、叶、花和绿色果荚中表达。     

早衰和正常小麦近等基因系旗叶光合特性与产量比较研究

本试验以小偃54×8602高代分离品系中的早衰与对照品系近等基因系为试验材料，研究了早衰对小麦旗叶光合速率、籽粒灌浆速率及产量的影响。结果表明，早衰小麦旗叶叶绿素含量较低，而且在生育后期下降较快；在整个灌浆期，旗叶光合速率、PSⅡ最大光化学效率F_v/F_m均低于对照；光饱和点低而光补偿点高，     

硝普钠缓解花生铝毒害作用和影响AhSAG和AhBI-1基因表达

以花生为材料,研究了铝胁迫诱导花生发生细胞程序性死亡的条件下,加入外源NO供体SNP对不同耐性花生品种根尖生长及相关细胞程序性死亡基因的影响。根长生长、根尖苏木精染色和铝含量测定结果表明,适当浓度的SNP能够缓解一定浓度铝对花生根生长的毒害作用,1.0 mmol L^–1的SNP缓解作用最明显,此浓度下,99-1507和中花2号与对照相比,根长增加45%和52%,根尖铝含量降低10%和23%,苏木精染色变浅。加入1.0 mmol L^–1的SNP处理后,与对应铝胁迫相比,花生衰老基因AhSAG的相对表达量在耐铝品种99-1507中先升高后降低,在0.1 mmol L^–1和0.4 mmol L^–1 Al³⁺处理时,显著下降;在铝敏感品种中花2号中呈缓慢升高的趋势,在0.1 mmol L^–1和0.4 mmol L^–1 Al³⁺处理时,显著上升;花生细胞程序性死亡相关基因AhBI-1的相对表达量在99-1507中呈先升高后降低的趋势,在中花2号中则先降低后升高,当99-1507在0和0.02 mmol L^–1 Al³⁺处理时,中花2号在0、0.02和0.1 mmol L^–1 Al³⁺处理时,SNP处理后的AhBI-1表达量均低于对应的单独铝处理。由此说明,NO对花生铝毒害有一定的缓解作用,其作用机理可能与影响细胞程序性死亡基因表达而调控细胞程序性死亡有关。     

花生蔗糖合酶基因AhSuSy的克隆和干旱胁迫表达分析

蔗糖合酶(sucrose synthase, SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶, 在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要的作用。本研究利用同源克隆、RACE和TAIL-PCR相结合的方法从花生叶片中分离了蔗糖合酶基因, 命名为AhSuSy (GenBank登录号JF346233)。该基因cDNA序列全长2 790 bp, 包含一个2 421 bp的开放阅读框(ORF), 5′端非编码区57bp, 3¢端非编码区为312 bp。根据编码区预测AhSuSy编码806个氨基酸, 与大豆、拟南芥、玉米等植物中相关蛋白的氨基酸序列同源性达75%以上; 成功构建了该基因的原核表达载体pET32a-AhSuSy, 在IPTG诱导下得到92 kD左右的蛋白, 与理论值一致。半定量RT-PCR分析表明AhSuSy在花生根、茎、叶中均有表达。利用10%PEG模拟干旱处理花生幼苗, 分析胁迫后AhSuSy的转录水平, 同时测定蔗糖合酶活性和蔗糖含量, 发现三者均表现为处理后4~12 h逐渐升高, 相关性分析显示花生中蔗糖含量与蔗糖合酶活性的相关系数达0.993(P=0.007<0.01), 处理后12~24 h逐渐降低。推测该基因响应干旱调控, 在花生抗旱胁迫中可能起着一定的作用。     

利用cDNA—AFLP技术研究玉米基因的差异表达

利用cDNA-AFLP技术，对玉米强优势组合和弱优势组合及其双亲自交系在苗期和雄穗生长锥伸长期的基因表达进行了分析。结果表明，玉米强优势组合和弱优势组合的基因表达有明显差异，基因表达有多种类型，表现出质和量的差异，不仅有增强，也有双亲沉默，弱优势组合双亲沉默的数量在苗期和雄穗生长锥伸长期均高于强优势组合，杂     

罗马洋甘菊HMGR基因的克隆与表达分析

3-羟基-3-甲基戊二酰-CoA还原酶(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase,HMGR)是植物萜类化合物甲羟戊酸合成途径中的关键限速酶。为研究HMGR基因在洋甘菊萜类化合物合成代谢中的功能,根据前期罗马洋甘菊转录组注释HMGR的Unigene序列设计引物,以罗马洋甘菊c DNA为模板,采用RT-PCR方法,从罗马洋甘菊中克隆得到一个长为1 856 bp的HMGR基因,命名为CnHMGR(Gen Bank登录号为KU589282)。CnHMGR基因序列包含1个1 746 bp长的开放阅读框,编码582个氨基酸,生物信息学软件预测蛋白质分子量和等电点分别为62.5 k Da和6.80。氨基酸序列多重比对结果显示,CnHMGR蛋白质与其他植物的HMGR蛋白具有高度相似性,并包含HMGR蛋白质家族中的2个HMG-CoA结合基序:TTEGCLUA、EMPVGYVQIP以及2个NADP(H)结合基序:TVGGGT、DAMGMNM,表明CnHMGR属千罗马洋甘菊HMGR家族成员。组织表达分析显示CnHMGR在罗马洋甘菊的不同组织均有表达,在花中表达量最高,在茎中表达量最低。通过对CnHMGR基因的克隆及表达特性分析,为后续深入研究其在洋甘菊倍半萜合成途径中的功能奠定了理论基础。     

马尾松幼苗PmMADS4基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因编码的转录因子,在植物、动物及微生物的发育过程中起着重要调控作用,本研究从马尾松幼苗转录组测序结果中筛选到1条具有完整开放阅读框的MADS-box基因序列,设计特异性引物并克隆获得该基因,通过生物信息学方法分析该基因的序列特征、编码蛋白的理化特性、结构域以及进化关系等,并应用荧光定量PCR技术分析该基因在马尾松幼苗不同组织中的表达活性。结果表明,克隆得到的MADS-box基因开放阅读框为672 bp,命名为Pm MADS4。Pm MADS4编码223个氨基酸,含有MADS保守域和K-box次级保守域。蛋白质理论分子量为24854.15 kD,理论等电点为7.83;其蛋白质结构主要由大量的α-螺旋(58.74%)和大量随机卷曲(31.84%)构成;亚细胞预测该基因主要在细胞核(43.5%)、线粒体(17.4%)、高尔基体(13.0%)和细胞质(13.0%)中发挥生物学作用。系统进化分析显示,Pm MADS4属于MADS-box家族基因中MIKC型的GMADS分支。组织特异性表达分析发现,Pm MADS4在马尾松幼苗的顶芽和茎中高表达,表达量分别是根部的239倍和123倍;在根部、初生叶和针叶中的表达量相对较低,表明Pm MADS4可能广泛参与马尾松幼苗地上部分分生组织的发育过程。本研究结果为Pm MADS4基因在马尾松幼苗生长发育调控方面的深入研究提供了数据基础。