华南型黄瓜种质资源单性结实性评价

在春季塑料大棚条件下,对以华南型材料为主的38份黄瓜种质资源的单性结实能力进行了评价。结果表明,在 38份材料中,强单性结实材料13份,中等单性结实材料17份,弱单性结实材料8份。其中欧洲温室型材料的单性结实能力均在中等以上,华南型材料的单性结实能力普遍较低。     

单性结实与非单性结实樱桃番茄的蔗糖转化酶与相关基因的表达分析

蔗糖代谢,在植物库器官的发育,特别是在坐果及果实发育中发挥着重要作用.蔗糖转化酶(invertase,INV;EC 3.2.1.26)将蔗糖水解为葡萄糖和果糖,是蔗糖代谢的关键酶.分析蔗糖转化酶的酶活性、基因表达模式与单性结实的关系,可为解析蔗糖代谢调控植物坐果的分子机理提供目的基因和理论依据.本研究以单性结实(CP28)和非单性结实(CL26)樱桃番茄(Solanum lycopersicum vat.cerasiforme)为实验材料,对花与果实不同发育时期蔗糖转化酶的酶活性、糖含量和蔗糖转化酶相关基因的表达进行了分析.结果显示,2份番茄材料花蕾期与花期细胞壁蔗糖转化酶(cell wall invertase,CWIN)的活性均高于果实期,且CP28中花蕾期CWIN的活性显著高于CL26 (P＜0.05).对2份番茄材料花蕾期和花期编码CWIN的基因Lin5、Lin6和Lin7以及CWIN抑制因子基因SlINVINH1的qRT-PCR结果显示,Lin6基因在CP28中的表达量是CL26中的93～205倍,达到极显著性差异水平(P＜0.01),而Lin5、Lin7和SlINVINH1基因的表达在2份材料之间无显著性差异.据此推测,番茄CWIN基因Lin6可能是蔗糖转化酶参与调控樱桃番茄果实单性结实的重要功能基因.这一发现为进一步研究CWIN参与调控番茄果实单性结实的分子机理提供了参考.     

黄瓜AP1-FUL类MADS-box基因的克隆及表达分析

MADS-box基因在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。利用生物信息学方法,获得黄瓜AP1-FUL类CsMADSs基因;半定量RT-PCR检测CsMADSs在黄瓜不同生长发育阶段及不同器官中的表达情况。结果表明,本研究克隆得到三个CsMADSs基因,长度分别为636bp、747和648bp。CsMADS08和CsMADS10在黄瓜不同时期的不同器官中均能表达,其中,CsMADS08在茎和叶中的表达量较高,而CsMADS10在顶芽中表达量较高;CsMADS21基因除了在1叶和5叶期的各器官中都能表达外,在其他器官只是部分表达,且表达量都比较低。另外,CsMADS08和CsMADS10几乎在7叶期黄瓜的所有器官中都表达,而CsMADS21只在少数器官中表达,以幼果中表达量较高,而在根、茎及较大的卷须中都不表达。该研究结果不仅能够明确黄瓜CsMADSs基因的时空表达模式,而且为进一步研究CsMADSs基因的功能提供理论依据。     

黄瓜花叶病毒赤豆分离物外壳蛋白基因序列分析及原核表达

根据已报道的黄瓜共上壳蛋白基因序列合成引物,经ＲＴ－ＰＣＲ扩增并克隆了我国黄瓜花叶病毒赤豆分离物的外壳蛋白基因,序列分析表明,外壳蛋白基因全长６５７个核苷酸,编码２１８个氨基酸,其核苷酸序列与黄瓜花叶病毒亚组１的分离物有极高的同源性。     

绿色荧光蛋白与黄瓜花叶病毒运动蛋白融合基因的构建及在大肠杆菌中的表达

采用重组－PCR方法，扩增获得绿色荧光蛋白（GFP）与黄瓜花叶病毒运动蛋白（CMV MP）融合基因，将其克隆到pKEN上，构建了该融合基因的原核表达载体pKENG-M。SDS－PAGE及免疫印迹分析显示，57kD的融合蛋白基因在大肠杆菌DH5α中正确表达，激光共聚焦显微镜分析表明，在488nm光激发下，菌体呈亮绿色，表明融合蛋白保持绿色荧光特性。实验结果为进一步研究CMV MP的功能及其与胞间连丝和其他细胞成分的作用关系奠定了基础。     

黄瓜生长素受体同源基因的克隆、序列特征及表达模式分析

为了解生长素受体及其信号通路在黄瓜(Cucumis sativus L.)中的调控机制和生物学功能,寻找提高产量的新途径并指导农业生产,我们以拟南芥(Aabidopsis)生长素受体家族AtTIR1/AFBs基因序列为参照进行比对,从黄瓜全基因组数据库中筛选出2条具有很高同源性的基因序列,分别命名为Cs TIR和CsAFB.克隆和测定了这2个基因的cDNA序列,构建了过表达载体,拟在黄瓜中开展反向遗传学研究.基因序列提交至GenBank并得到收录,其中CsTIR的登录号KC414935.1,CsAFB登录号KC414934.1.采用生物信息学方法对CsTIR和CsAFB蛋白的基本理化性质、功能结构域进行初步预测,对其在物种间的保守性进行进化分析,推测它们可能是黄瓜的生长素受体.采用semi-q RT-PCR分析了这两个基因的时空表达模式,发现10d黄瓜幼苗中CsAFB基因的表达量在根和叶中比在茎中高,CsTIR基因在茎中几乎检测不到表达;70d成年黄瓜各组织都有CsTIR和CsAFB表达,无明显组织特异性.本研究为寻找黄瓜生长素受体提供了实验依据,为进一步研究生长素信号通路在黄瓜中的功能及调控机理提供了基础资料.     

小麦RPL21基因同源克隆与表达分析

为了解60S核糖体蛋白L21(ribosomal protein L21,RPL21)的基因组结构和表达模式,以GenBank数据库中小麦RPL21基因的部分序列为信息探针,采用RT-PCR和PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆了RPL21基因的cDNA与DNA片段,并对该基因在小麦多子房近等基因系间的表达差异和多子房...     

三种主要黄瓜病毒抗性基因的定位

以黄瓜(Cucumis sativus L.)欧洲八号×秋棚为亲本构建的重组自交系(RIL)群体为材料,以病情指数为指标,对群体和亲本进行了小西葫芦(Cucurbitapepo L.)黄化花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)、番木瓜环斑病毒西瓜株系(Papaya ringspot virus watermelon strain,PRSV-W)和西瓜花叶病毒(Watermelon mosaic virus,WMV)的抗病性鉴定.结果表明3种病毒的病情指数在黄瓜RIL群体呈双峰分布,表明对ZYMV、PRSV-W和WMV的抗性是受主基因控制的性状.利用Joinmap软件进行连锁分析,发现ZYMV和PRSV-W与WMV连锁,3个抗病基因的排列顺序和遗传距离是WMV-6cM-ZYMV-7cM-PRSV-W.根据AFLP、SSR和RAPD标记结果构建了一个黄瓜遗传图谱,3个抗病毒病基因被定位于第二连锁群.     

杜梨精氨酸脱羧酶基因PbADC的克隆与表达分析

精氨酸脱羧酶(ADC)是植物多胺生物合成途径中的关键酶.为探索ADC基因在杜梨中的序列特征及其对非生物胁迫的应答特性,采用反转录PCR(RT-PCR)技术从杜梨中克隆PbADC基因,利用生物信息学软件进行序列分析,并通过荧光定量PCR技术检测其在不同组织中的表达水平和对多种非生物胁迫的响应.结果表明,PbADC基因的开...     

高粱千粒重全基因组关联分析和候选基因预测

千粒重是作物产量构成的三要素之一。增加粒重是提高作物产量的重要途径。为阐明高梁千粒重的遗传机理,本试验以主要来自于我国16个高粱种植省份的242份高粱品种(系)组成的关联群体为研究材料,借助覆盖全基因组的2 015 850个高质量SNPs标记,采用多位点分析软件mrMLM 4.0 R软件包中的mrMLM、FASTmrMLM、FASTmrEMMA、ISIS EM-BLASSO、pLARmEB、pKWmEB 6种模型,对2018—2020年贵州贵阳、浙江杭州、海南乐东、海南陵水3年4点7个环境的高梁千粒重进行全基因组关联分析。结果表明,7个环境的高梁千粒重均表现连续正态分布,呈现明显的数量性状遗传特性,变异范围于10~50 g之间。利用6个模型共检测到323个与千粒重显著关联的数量性状核苷酸位点(QTNs),这些位点不均匀地分布在10条染色体上。单个QTN可解释0.4%~26.6%的表型变异。不同模型检测到的位点数目不同,FASTmrMLM模型最多,然后依次是pKWmEB模型、pLARmEB模型、mrMLM模型、ISIS EM-BLASSO模型和FASTmrEMMA模型。合并共同QTNs后得到96个显著影响千粒重的QTNs,其中4个QTNs与前人报道的高粱基因位点重叠,另有4个QTNs包含与水稻中克隆的粒重相关基因qGW7/GL7、BG2、OsARF4、RSR1、TGW6等同源的基因。本研究结果为探究高粱千粒重性状分子遗传机理和高粱分子设计育种提供了科学依据。     

不同砧木嫁接黄瓜蜡质合成基因表达分析及其miRNA预测

为研究不同砧木嫁接中黄瓜果实蜡质合成相关基因的表达量变化,本试验以3461黄瓜为接穗,黑籽南瓜和白籽南瓜为砧木,研究黑籽南瓜嫁接株、白籽南瓜嫁接株和自根苗不同果实生长时期(开花前2 d、开花当天、开花后4 d、开花后6 d、开花后8 d)中蜡质合成基因(Cs CER1、Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10)的表达变化,并利用RNAhybrid、psRNATarget及RegRNA软件对调控这6个蜡质基因的microRNA(miRNA)作出预测。结果表明,不同砧木嫁接处理中蜡质基因表达差异主要体现在开花后4 d的果实中,Cs CER1、Cs CER3、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10基因在黑籽南瓜嫁接株中的表达量明显高于白籽南瓜嫁接株和自根苗。miRNA预测结果显示,cme-miR164可能调控Cs CER1、Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6和Cs CER10基因,cme-miR168可能调控Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6和Cs CER10基因,cme-miR390可能调控Cs CER6、Cs CER8和Cs CER10基因。推测Cs CER1、Cs CER3、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10这5个基因与黑籽南瓜嫁接导致的蜡质含量增加密切相关,cme-miR164、cme-miR168和cme-miR390可能参与调控黄瓜蜡质合成。本研究结果为探究嫁接导致蜡质含量变化的机制提供了新的理论依据。     

基于数字基因表达谱筛选黄瓜中水杨酸诱导基因

本文通过筛选水杨酸诱导黄瓜叶片差异表达基因(DEGs),旨在揭示水杨酸提高黄瓜抗病性机制和信号转导过程.以抗霜霉病黄瓜东农649为试材,无菌培养幼苗至4叶期,喷施5 mmol·L-1的水杨酸,喷施前和喷施后3、12和24 h分别采取叶片,提取总RNA,制备cDNA文库,应用Illumina高通量测序技术对水杨酸处理前后的4个叶片cDNA文库进行差异基因数字表达谱分析.结果表明,SA诱导了多数与叶绿体和细胞壁相关基因的下调表达和多个与抗病相关基因的上调表达,对受体激酶、细胞色素P450、脂氧合酶和脂转运蛋白等信号转导相关基因的表达均有显著影响.本研究获取了丰富有效的数据,初步筛选的DGEs涉及到植物的PCD(程序性细胞死亡)、信号转导、系统获得性抗性(SAR)形成等过程,证实了SA与上述过程有密切关系,为最终揭示SA提高黄瓜抗病性机制奠定了基础.     

黑田五寸胡萝卜中3个Orange基因的克隆与表达分析

在植物中Orange (Or) 蛋白对类胡萝卜素的生物合成和积累具有重要的作用。对胡萝卜全基因组分析后鉴定到3个Or基因,为分析3个Or基因与类胡萝卜素合成的相关性,以橙色胡萝卜品种黑田五寸为研究材料,克隆得到3个Or基因,并对其进行生物信息学分析及实时荧光定量(qRT-PCR)分析。序列分析表明,DcOr1、DcOr2和DcOr3的开放阅读框(ORF)全长分别为933、858 和939 bp,分别编码310、285和312个氨基酸;推测的氨基酸序列含有4个高度保守的富含半胱氨酸区域。DcOr1和DcOr3均由8个外显子和7个内含子组成,DcOr2由7个外显子和6个内含子组成。进化树分析显示,DcOr1与DcOr2进化关系最近,而DcOr3与三裂叶薯Or蛋白(XP_031112030.1)进化关系最近。qRT-PCR结果表明,3个DcOr基因在30、60、90和120 d的胡萝卜根中均有表达,其中DcOr2的相对表达量最低,DcOr3在各个阶段的相对表达量都为最高,在90 d时达到峰值,且相对表达量趋势与DcPSY1和DcPSY2最接近,推测DcOr3与胡萝卜类胡萝卜素合成最相关。本研究为探究胡萝卜生长发育过程中类胡萝卜素的生物合成机制提供了一定的理论依据。     

甘薯交替氧化酶基因家族生物信息学与表达分析

为分离甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]交替氧化酶(AOX)基因家族成员,分析其在甘薯应答生物和非生物胁迫中的响应模式,本试验在筛选甘薯基因组的基础上,进行基因克隆和测序,最终从心香甘薯中获得3个AOX基因家族成员.基因结构分析结果表明,3个甘薯AOX基因的cDNA全长依次为963、1 080和1 ...     

胡萝卜2个DcDREB-A1类转录因子基因的克隆与比较分析

植物DREB类转录因子在植物抗逆性方面具有重要作用。本文以胡萝卜黑田五寸为材料,基于胡萝卜转录组数据,通过RT-PCR方法克隆出2个DREB-A1类转录因子基因Dc DREB-A1-1和Dc DREBA1-2。序列分析显示,这2个基因均没有内含子,长度分别为780bp和669bp,分别编码259和222个氨基酸;预测其蛋白质相对分子质量分别为29.0KD和24.71KD,p I值分别为4.32和4.63。通过对氨基酸亲水/疏水性进行分析,发现这2个转录因子属于亲水性蛋白。实时定量PCR分析表明,Dc DREB-A1-1和Dc DREB-A1-2基因在胡萝卜不同组织中的表达量不同,分别在叶和根中表达量最高。低温(4℃)、高温(38℃)、盐(0.2 mol·L-1Na Cl)、干旱(200 g·L-1PEG)不同时间段处理表达分析显示,Dc DREB-A1-1在低温、高温、盐和干旱胁迫下被显著诱导,高温、盐和干旱处理1 h后表达量达到最高,分别比对照增加14倍、7倍、7倍,低温处理下2 h表达量最高,是对照的18倍;而Dc DREB-A1-2在高温、低温和盐处理下响应明显,高温处理1 h后表达量为对照的12倍,低温和干旱处理下8 h基因表达量分别比对照增加2.4倍、6.2倍,说明2个基因在响应逆境胁迫时表达不同。胡萝卜响应非生物逆境胁迫是一个复杂的过程,本试验对深入研究胡萝卜抗逆分子机制,提高胡萝卜逆境抗性等方面具有较为重要的意义。     

黄瓜CBL基因的鉴定和特征分析

植物CBL基因在逆境应答及发育过程中具有重要功能。为了挖掘黄瓜CBL基因并预测CBL的功能,利用生物信息学的方法,从黄瓜基因组中鉴定出6个CBL基因,并对其染色体定位、基因结构、系统进化和顺式调控元件进行了系统分析。结果表明,黄瓜的CBL基因有2个分布在2号染色体上,4个分布在3号染色体上,外显子多为8个,编码区序列为603~759 bp。黄瓜CBL编码的蛋白存在一些保守的位点和基序。在黄瓜CBL基因的上游序列中,存在一些应答多种激素和逆境的顺式元件,且不同成员各不相同。这说明黄瓜CBL家族成员可能具有不同的生物学功能。本试验结果为进一步研究黄瓜CBL基因在逆境应答中的功能提供了科学依据。     

小麦B类MADS-box基因WPI1和WPI2的克隆及表达分析

为探究小麦雌蕊化现象的分子遗传机制,本文从CSTP和HTS-1 2个小麦品系的幼穗中克隆得到了2个B类MADS-box基因WPI1和WPI2。WPI1基因c DNA序列长816 bp,ORF长627 bp,编码208个氨基酸残基;WPI2基因c DNA序列长983 bp,ORF长630 bp,编码209个氨基酸残基。WPI1和WPI2基因均含有典型的MADS-MEF2-like和K-box结构域,C端均具有PI结构基序。系统进化树分析表明WPI1和WPI2基因属于PI/GLO亚家族成员。Real-time PCR分析表明WPI1和WPI2基因在CSTP和HTS-1小穗中的表达模式明显不同。雌雄蕊原基形成期,WPI1和WPI2基因在HTS-1中的表达量较高,而在CSTP中表达量较低,接近为0;药隔期,WPI1和WPI2基因在HTS-1中的表达水平明显低于CSTP中的表达。WPI1和WPI2基因表达模式的改变与HTS-1雌蕊化表型有关。本研究结果为进一步探讨B类基因WPI1和WPI2在HTS-1雌蕊化中的作用奠定了基础。     

毛竹CesA基因鉴定及其表达调控研究

纤维素合成酶(CesA)是纤维素合成的关键酶。为探究毛竹(Phyllostachys edulis)中CesA基因的分子特征、表达模式及其调控关系,本研究采用生物信息学方法对毛竹CesA基因家族成员进行系统分析,基于毛竹RNA-Seq数据和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析CesA在毛竹组织中的表达模式,借助酵母单杂交技术验证转录因子MYB对CesA的调控作用。结果表明,在毛竹中共鉴定21个CesA(PeCesA1~PeCesA21),分别含有8~14个内含子;共线性分析发现19个PeCesAs存在片段复制,且Ka/Ks值均小于1.0。PeCesAs编码蛋白长度为904~1 093 aa,分子量在101.10~123.63 kDa之间,理论等电点为5.95~8.60;亚细胞定位预测所有PeCesAs都定位在质膜上;保守基序分析发现,PeCesAs共含有20个保守基序,均含有CesA家族的特征基序D、D、D和QxxRW。系统发育分析结果表明,毛竹等4个物种的CesA家族52个成员聚类成7个分支。RNA-Seq数据分析结果表明,PeCesAs(PeCesA1/5/10/11/17)在根以及不同高度笋的中部和基部的表达量存在明显差异,而且PeMYB35和PeMYB37均与PeCesA1/5/10/11/17存在较强的共表达关系。qRT-PCR结果进一步证实,随着毛竹笋高度的增加,PeMYB35与PeCesA1/5/10/11/17呈现相似的表达趋势。此外,PeCesA1/5/10/11/17的启动子序列中均包含MYB转录因子的结合位点GAMYB,酵母单杂结果证实PeMYB35能够与PeCesA1启动子中GAMYB元件相结合,可能会进一步调控基因的表达。该结果为研究毛竹中纤维素的生物合成机制提供了参考依据。     

光皮桦miR393及其靶基因在低氮胁迫中的表达分析

为探讨光皮桦低氮胁迫中miR393调控机制,以光皮桦(Betula luminifera)G49-3无性系为材料,分为两组处理,低氮组以含0.03 mmol·L~(-1)NO3-的营养液浇灌,对照组以含15 mmol·L~(-1)KNO3的全营养液浇灌,分别处理1、2、4、21 d,另设一组恢复试验组(Re),低氮处理4 d后重新添加全营养液。探讨miR393及其靶基因(TIR1)与(AFB2)在低氮胁迫下的表达响应。应用RT-PCR和RACE技术克隆了Bl TIR1(Gen Bank登录号:KX771075)和Bl AFB2的c DNA序列(Gen Bank登录号:KX771074),其中Bl TIR1序列全长2 387 bp,编码582个氨基酸,Bl AFB2序列全长2 373 bp,编码572个氨基酸;2个基因预测的氨基酸序列中N端具有F-box保守结构域,5个LRR结构域;运用5'-RACE验证了miR393对预测靶基因Bl TIR1和Bl AFB2的剪切作用及靶作用位点,且靶作用位点均在靶基因中从miR393 5'端起与miR393配对的第10和第11位碱基间;采用RT-q PCR分析了miR393与2个靶基因低氮胁迫时的表达模式,结果表明,miR393a相对表达量最高,可能在低氮胁迫中发挥主要调控作用。在根和叶中,miR393a表达水平在低氮处理前期(2、4 d)受到抑制,而后升高,且在恢复试验组中,miR393a均显著上调,且miR393a与靶基因Bl AFB2在叶中呈显著负相关;在茎中,4 d时miR393a显著上调而在恢复试验组中显著下调。miR393及其靶基因Bl TIR1和Bl AFB2在光皮桦低氮胁迫处理中的表达模式暗示其可能在低氮胁迫响应中发挥调控功能。本研究结果对于阐明光皮桦miR393—Bl TIR1/Bl AFBs在低氮胁迫响应中的调控功能,揭示林木应对低氮胁迫的分子基础具有重要理论意义。