增加林木的纤维素生产和转基因树的生长(英文)

纤维素是植物组成中的重要多聚物。纤维素也是重要的工业原料和可再生的能源物质。利用转基因技术可以降低林木中木质素含量并增加纤维素含量。木质素合成酶基因4-CL是一个重要的和木材再生有关的基因。在我们的研究中,将利用反义表达方法降低木质素含量,增加纤维素含量。研究包括:D4-CL基因的分离;转基因植物的生产;纤维素和木质素含量分析;中试。参69。     

ceRNA对植物纤维素形成的调控研究进展

植物纤维素的形成是由多个基因参与且呈网络调控。通过对纤维素形成过程中的关键酶基因、转录因子以及ceRNA研究的阐述,深入了解纤维素生物合成调控机制。综述植物纤维素形成过程中的纤维素合酶、蔗糖合成酶、MYB等重要基因以及lncRNA、miRNA、circRNA类ceRNA,阐述其复杂的分子调控网络,以期解析植物纤维素形成过程中的分子调控机制,深入了解植物纤维素形成过程。     

金桂芳樟醇合成酶基因的克隆与序列分析(英文)

以金桂的花器官为试材,设计芳樟醇合成酶基因简并引物,通过逆转录PCR、快速扩增cDNA末端技术和Blastn分析等,获得金桂芳樟醇合成酶基因的全长cDNA序列,命名为OfLis(Osmanthus frangrans vat.thunbergii linaiool synthase,GenBank登录号FJ645727).OfLis,基因全长cDNA长度为2 003 bp,包含1个1 731 bp的开放阅读框,编码576个氨基酸.序列分析表明:OFLis具有单萜烯类合成酶基因典型的保守结构域,即DDXXD和(N,D)D(L,I,V)X(S,T)XXXE;具有多数单萜烯类合成酶活性必需的RR(X)8W功能基团.OfLis推导氨基酸序列的预测分子质量和等电点分别为67.29 ku和5.26;疏水性分析结果表明其大部分氨基酸区域为亲水结构.氨基酸水平上,OfLis与薰衣草芳樟醇合成酶基因的相似性最高,为63.6%,与山字草芳樟醇合成酶基因的相似性最低,为19.0%.逆转录PCR结果表明:整个花期内OfLis基因在花瓣、雌蕊和雄蕊中均有表达,而在萼片和叶片中不表达.研究结果为香味植物的育种、品种改良及香味成分的调控提供理论基础.     

针叶树萜类合成酶研究进展

萜类化合物是植物一类重要的次生代谢物,在寄主识别和信息通讯及3层营养关系等生态关系上具有重要功能。萜类合成酶是萜烯生物合成途径中的重要调控酶之一,特别是在萜烯化合物多样性的调控上具有重要作用。在针叶树中,萜类合成酶的深入研究有助于更好地利用萜类化合物以进行病虫害的防御。综述近年来针叶树中萜烯合成酶的理化性质、基因和氨基酸序列特征以及调控等方面的研究成果,为我国开展这方面的研究工作提供有益的参考。     

咖啡碱合成酶基因在特异茶树资源种质创新中的利用

对咖啡碱合成酶基因在特异茶树资源种质创新中利用的基础、主要问题和前景进行了回顾和展望。对茶树中咖啡碱生物合成的了解及已有的茶树种质资源的发掘、保护和评价工作的良好基础与咖啡碱合成酶基因本身的研究成果成为咖啡碱合成酶基因在特异茶树资源种质创新中利用的基础。以茶树再生体系为重点的遗传转化体系的建立是咖啡碱合成酶基因在特异茶树资源种质创新利用中的主要问题。开发这种高科技育种技术体系，将有助于提升茶叶产业的技术水平和综合竞争力。     

欧美杨107次生木质部纤维素合酶基因片段的克隆及序列分析

以欧美杨107次生木质部为材料提取总RNA,克隆得到了一个纤维素合酶基因片段.序列分析表明:该基因序列为883bp,与Populus tremula×Populus tremuloides木质部特异性纤维素合酶基因CesAl和Populus×canescen纤维素合酶基因的相似性均达到99%,与Populus tremuloides木质部特异性纤维素合酶基因Cex43的相似性达到98%.此片段拟表达的氨基酸序列具有纤维素合酶共有的锌指结构和一个不完全的高突变区,证明此DNA片段是纤维素合酶基因的片段,构建了重组质粒,并命名为pMD20-T-CesA1.     

长效防腐涂料

细菌纤维素是某些微生物进行生物合成的纤维素的统称，也称生物纤维素。细菌纤维素和植物或海藻产生的天然纤维素具有相同的分子结构单元，但细菌纤维素纤维却具有许多独特的性质，诸如：     

橡胶树胶乳高表达的法尼基焦磷酸合成酶的功能

【目的】天然橡胶生物合成途径是典型的植物类异戊二烯代谢途径,MVA代谢途径是天然橡胶与萜类化合物所需的五碳构成单元IPP和DMAPP生物合成的主要途径之一。由2分子IPP和1分子DMAPP聚合形成的法尼基焦磷酸是乳管细胞天然橡胶生物合成的起始前体,厘清该起始物的合成酶酶学性质不仅有助于阐明天然橡胶生物合成机制,同时也为天然橡胶遗传改良提供酶学理论基础。【方法】对橡胶树热研7-33-97基因组中同源的3个预测的法尼基焦磷酸合成酶(HbFPS1、HbFPS2、 HbFPS3)进行序列特征分析,优选胶乳中高表达的2个法尼基焦磷酸合成酶基因构建原核表达载体,经蛋白纯化与MALDI TOF质谱确证,并同时进行体外酶活性检测,最终评价其对体外橡胶合成效率的影响。【结果】橡胶树基因组含有的3个预测的法尼基焦磷酸合成酶都含有特征性的2个保守结构域“DDIMD”和“DDYXD”及相似的三维空间结构,其中胶乳高表达的HbFPS1和HbFPS2基因编码的蛋白氨基酸序列相似性达到95%,说明HbFPS1和HbFPS2 2个冗余基因可能经历了基因组中同源基因的后期拷贝事件。同时HbFPS1和HbFPS2基因能够...     

北美鹅掌楸LtCHS基因的克隆及生物信息学与组织表达特征分析

【目的】鹅掌楸属花色种间差异较大,是研究木本植物花色形成与调控机制的较理想材料。查尔酮合成酶基因( CHS)是黄酮类化合物生物合成途径中的关键基因,与植物花色形成密切相关,同时又是研究科以下系统发育的理想基因,种间进化差异较大,因此 CHS基因用于研究鹅掌楸属花色差异形成机制有较强的可行性。本研究克隆北美鹅掌楸的查尔酮合成酶基因,并对其进行生物信息学及组织表达分析,以期为鹅掌楸属树种花色的形成和调控机制研究提供参考。【方法】以北美鹅掌楸的花芽为材料,采用同源克隆和 RACE 技术克隆查尔酮合成酶基因( LtCHS),并进一步扩增该基因的基因组序列。对该基因进行生物信息学分析。采用半定量 RT-PCR 方法分析 LtCHS基因在鹅掌楸属种间及不同组织中的表达水平。【结果】获得2个查尔酮合成酶基因： LtCHS1与LtCHS2。LtCHS1基因的 cDNA全长875 bp,包含1个702 bp的ORF,其基因组DNA ( gDNA)只含有1个外显子,没有内含子,编码233个氨基酸,蛋白质分子量为71.88 kDa,等电点为5.09。LtCHS2基因的 cDNA 全长1457 bp,包括1个1185 bp的 ORF,其 gDNA含有2个外显子和1个内含子,编码394个氨基酸,蛋白质分子量为120.0 kDa,等电点为4.97。2个基因的组织表达分析结果显示,LtCHS 基因不仅在同一树种不同组织间存在差异,而且在种间也存在表达差异。LtCHS1基因仅在北美鹅掌楸中表达,LtCHS2基因在鹅掌楸中表达,在杂交鹅掌楸中二者均有表达。【结论】获得的2个 LtCHS基因属于同一基因家族,但执行不同功能。二者在种间表达存在差异可能与鹅掌楸属花色形成有关。结合鹅掌楸属种间花色特征,可初步推测,LtCHS1基因与 LtCHS2基因可能分别调控不同类型花青素的合成。     

日本落叶松纤维素合酶基因片段的克隆及单核苷酸多态性分析

[目的]纤维素合酶(cellulose synthase,CesA)在植物纤维素合成途径中发挥主要调节作用,是控制木材纤维品质和产量的重要基因.从日本落叶松中分离克隆与纤维素合成相关的LkCesA基因,并对其进行核苷酸多样性以及连锁不平衡分析,为在日本落叶松中开展基于LkCesA基因的连锁不平衡作图及其辅助日本落叶松木材纤维性状的分子育种提供理论依据.[方法]依据日本落叶松转录组数据库检测到的纤维素合酶(CesA)基因ESTs序列设计引物,从日本落叶松中分离获得LkCesA基因片段.在此基础上,利用DnaSP5.0软件对日本落叶松40株基因型个体的LkCesA序列进行核苷酸多样性和连锁不平衡分析.[结果]从日本落叶松中成功克隆了CesA基因片段:该片段长1 209 bp,包含部分开放阅读框,长度为1 053 bp,可编码350个氨基酸,所推导的蛋白质氨基酸序列与火炬松Pt-CesA2的蛋白质氨基酸序列同源性为95.4％.在日本落叶松40株基因型个体的LkCesA序列中共检测到83个SNP位点,SNP发生频率为1/21 bp,多样性指数πT为0.006 05.在这些SNPs中,69个属于转换,14个属于颠换,其中19个为常见SNPs,64个为罕见SNPs.在外显子区域,共检测到54个SNP位点,其中34个为错义突变,20个为同义突变.进一步的连锁不平衡分析显示,随着核苷酸序列长度的增加,SNP连锁不平衡程度逐渐减弱.[结论]克隆到的LkCesA为植物CesA基因家族中的一员.LkCesA基因的连锁不平衡在基因内部就已衰退,说明选择该基因作为候选基因,在日本落叶松中开展连锁不平衡作图用于指导日本落叶松的定向培育及木材品质改良是可行的.此外,在LkCesA基因中检测到多个常见SNP位点,为进一步开展该基因的连锁不平衡作图提供了材料.     

植物纤维预处理与降解方法研究

指出了植物纤维含有大量纤维素,是世界上最大的可再生资源,但目前大部分作为废弃物处理造成了资源浪费。探讨了植物纤维结构特点、植物纤维的预处理方法和降解的主要手段等,提出了预处理方法和降解方法的合理选择是有效地资源化利用植物纤维的关键。     

Molecular Cloning of a Cellulose Synthase Gene PtoCesA1 from Populus tomentosa and Its Genetic Transformation in Tobacco

A 3 125 bp cellulose synthase gene, PtoCesA1, which has a 98% identity to PtrCesA1 from Populus tremuloides, was cloned from cDNA prepared from secondary xylem of P tomentosa. Four anti-expression vectors with different fragments of PtoCesAl, named as pBIPF, pBICC1, pBIPR and pBIBR, were constructed. Some traits of transformed tobacco of pBICC1, pBIPR and pBIBR differed from wild types, such as small leaves, ＂dwarf＂ phenotype and thinner xylem and fiber cell walls than wild plants consistent with a loss of cellulose. It indicated that the growth of transgenic tobacco was restrained by the expression of anti-PtoCesA1. Transgenic tobacco was obtained and the contents of cellulose and lignin were analyzed as well as the width and length of fiber cells, and xylem thickness for both transgenic and control plants. Transformed tobacco showed a different phenotype from control plants and it implied that PtoCesA1 was essential for the cellulose biosynthesis in poplar stems.     

毛白杨纤维素合酶基因PtCesA_4的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

组合利用生物信息学和RT-PCR方法,首次从毛白杨未成熟木质部cDNA中分离出PtCesA4cDNA全长,并进行测序和序列分析,结果表明克隆的毛白杨PtCesA4 cDNA片段总长为3 757 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为3 129 bp,可编码长度为1 042个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥AtCesA4、水稻OsCesA,和火炬松PtCesA2的蛋白质氨基酸序列同源性分别为80.3%,78.9%和75.6%.组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtCesA4基因在杨树根、茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式却不同:PtCesA4在成熟叶片、未成熟木质部和成熟木质部中表达丰度最高,在根部和顶端分生组织表达丰度中等,在树皮和韧皮部有少量表达,在形成层中表达丰度最低.在此基础上,组合利用MEGA3.1和DnaSP4.50.4软件对毛白杨40株基因型个体的PtCesA4序列进行比对和分析,检测到153个单核苷酸多态性(sinsh nueleotide polymorphism,SNP)位点,SNP频率为1/35 bp,多样性指数π/0.005 02.其中51个是常见SNPs,102个为罕见SNPs.在这些SNPs中,有118个属于转换,35个属于颠换.在外显子区域,共检测到69个SNP位点,其中59个为同义突变,10个为错义突变.对PtCesA4基因内SNPs进行的连锁不平衡分析结果显示,随着核苷酸序列长度的增加,SNPs的连锁不平衡在基因内部迅速衰退,因此,在毛白杨中,基于PtCesA4基因的连锁不平衡作图是可行的,而基于整个杨树基因组的连锁不平衡作图是不可行的.也是不必要的.研究结果为毛白杨PtCesA4基因的连锁不平衡作图及其基因辅助毛白杨木材纤维性状的分子育种提供了理论依据.     

植物油脂合成途径及酰基载体蛋白基因的特性

植物油脂作为主要的食用油,其生物合成途径及相关基因的克隆已成为研究热点．就植物油脂生物合成途径和酰基载体蛋白基因特性的研究情况进行了综述．     

Molecular cloning of a cellulose synthase gene PtoCesA1 from Populus tomentosa and its genetic transformation in tobacco

A 3 125 bp cellulose synthase gene, PtoCesA1, which has a 98% identity to PtrCesA1 from Populus tremuloides, was cloned from cDNA prepared from secondary xylem of P. tomentosa. Four anti-expression vectors with different fragments of PtoCesA1, named as pBIPF, pBICC1, pBIPR and pBIBR, were constructed. Some traits of transformed tobacco of pBICC1, pBIPR and pBIBR differed from wild types, such as small leaves, “dwarf” phenotype and thinner xylem and fiber cell walls than wild plants consistent with a loss of cellulose. It indicated that the growth of transgenic tobacco was restrained by the expression of anti-PtoCesA1. Transgenic tobacco was obtained and the contents of cellulose and lignin were analyzed as well as the width and length of fiber cells, and xylem thickness for both transgenic and control plants. Transformed tobacco showed a different phenotype from control plants and it implied that PtoCesA1 was essential for the cellulose biosynthesis in poplar stems. [Supported by the Hi-Tech Research and Development Program of China (863) (2001AA244060 and 2003AA244020) and National Basic Research Program of China (973) (J1999016003)]