文冠果种仁发育期油脂合成积累的源汇基因协同表达

为探讨文冠果种仁油脂合成积累与源汇基因表达的关系,以品系‘12-03’4个不同发育期(6月22日,7月6日, 7月19日和8月1日)的种仁为材料,利用氯仿甲醇法测定含油率,q RT-PCR方法分析油脂合成源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1, DGAT2)在种仁中的表达差异及其对文冠果油脂快速合成积累的影响。结果表明:(1)文冠果种仁发育期,含油率呈快速上升趋势,从6月22日到8月1日的40 d,由6.69%上升到45.10%;(2)源基因GPD1和汇基因DGAT1与DGAT2在种仁发育前期中的表达量均呈快速上升趋势,且GPD1和DGAT2的表达量在7月19日达到最高值;随后的种仁成熟期,GPD1表达量迅速降低,而DGAT1的表达量则略有上升。源基因GPD1在种仁发育前期高表达,促进合成更多的TAG前体G3P,而种仁发育成熟期高表达的汇基因DGAT1和DGAT2则促进了TAG的持续积累。文冠果种仁发育期的油脂快速合成积累源于调控油脂合成的关键源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1)的协同高表达,源基因GPD1表达量增加2.11倍和汇基因DGAT1表达量增加4.63倍,促成种仁含油量增加6.2倍。本研究可为理解木本油料种子油脂快速合成积累机制提供理论依据。     

沙棘非种子组织和种子油脂合成积累的源汇基因协同表达

为探讨沙棘非种子组织(果肉)和种子油脂合成积累与源汇基因表达间的关系,以2016年不同发育时期(7月10日,7月26日,8月11日,8月26日)的品系"TF-23"果实为材料,利用氯仿甲醇法测定果肉和种子含油量,采用q RT-PCR方法分析油脂合成源基因(GPD1)和汇基因(DGAT1,DGAT2)在果肉和种子间的表达差异及其对油脂合成积累的影响。结果表明:(1)沙棘果实发育过程中,果肉和种子含油率均呈逐渐上升趋势,但果肉的油脂合成积累速度快于种子,且果肉含油率20.62%明显高于种子6.16%。(2)源基因GPD1在果肉发育过程中一直维持在较高水平,明显促进了果肉TAG合成前体G3P的高效合成,而同期汇基因DGAT1和DGAT2的高表达则促进了TAG的高效积累;相反,种子发育过程中,源基因GPD1表达量非常低,而同期的DGAT1基因表达维持在较低水平且呈略微下降趋势,限制了种子油脂的合成积累。(3)沙棘非种子组织(果肉)和种子油脂合成积累的显著差异源于源基因GPD1和汇基因DGAT1协同表达的差异。本研究可为进一步培育果肉和种子含油量均高的沙棘良种提供科学参考。     

紫斑牡丹种子高积累碳十八不饱和脂肪酸的多基因调控

为研究紫斑牡丹种子C18不饱和脂肪酸的高积累与相关基因SAD、FAD2、FAD3、FAD7和FAD8表达间的关系,以四个不同发育时期(6月20日, 7月7日, 7月17日和7月27日)的种子为材料,利用气相色谱飞行时间质谱测定种子油脂的脂肪酸组成,采用实时荧光定量PCR方法分析相关基因的表达模式,分析相关基因在不同发育期种子中的表达差异对种子油脂中碳十八不饱和脂肪酸积累的影响。结果表明:(1)紫斑牡丹种子油脂的不饱和脂肪酸占总脂肪酸的94.09%,其中碳十八不饱和脂肪酸占93.84%;不同种子发育期的油酸和亚麻酸呈一直上升趋势,而亚油酸则呈一直下降趋势;(2)种子发育过程中,KAR基因的持续上调表达合成了更多的C16:0-ACP;FATB和Δ9D基因下调表达,分别减弱了C16:0-ACP向棕榈酸和棕榈油酸的转化,KASⅡ基因的高表达促进了C16:0-ACP向C18:0-ACP的转化,为C18脂肪酸合成提供了充足原料;(3)种子发育过程中,SAD基因持续上调表达加快了种子中油酸的合成积累;FAD2基因表达量一直维持在相对较高水平,保证了种子油脂亚油酸占比一直在20%以上;发育初期FAD3基因表达量和发育末期FAD8基因表达量的迅速上升,加快了亚麻酸的合成。紫斑牡丹种子C18不饱和脂肪酸的高积累主要来源于SAD、FAD2、FAD3和FAD8基因的协同高表达。这为理解种子油富集碳18不饱脂肪酸的基因调控机制提供了理论依据,对木本油料油脂脂肪酸组份的遗传改良具有重要意义。     

紫苏二酰基甘油酰基转移酶2基因克隆与功能研究

二酰基甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase, DGAT)是植物合成三酰甘油(TAG)最后一步的关键酶,其中DGAT2在某些植物的种子油中能选择性积累更多不饱和脂肪酸。本文成功克隆了紫苏二酰基甘油酰基转移酶2基因(PfDGAT2),并进行生物信息学分析。PfDGAT2实时荧光定量结果表明,不同器官中PfDGAT2基因均有表达, 10 d种子的表达量最高,在根中的表达量次之,在种子发育中后期,PfDGAT2表达量逐渐降低。与野生型拟南芥相比,过表达PfDGAT2拟南芥种子含油率提高了21.68%～77.89%,其中种子含油率增加最多的4个株系,其亚麻酸(C18:3)增加4.57%,花生一烯酸(C20:1)增加7.44%,花生二烯酸(C20:2)增加5.4%,二十二一烯酸(C22:1)增加10.37%,而棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)和亚油酸(C18:2)含量分别降低了3.47%、6.64%和4.83%,油酸(C18:1)和花生酸(C20:0)分别只降低了0.18%和1.91%。本研究结果表明,紫苏PfDGAT2基因不仅能提高种子含油率,还能促进亚麻酸、花生一烯酸等不饱和脂肪酸的积累,这为研究植物不饱和脂肪酸的合成积累提供了参考及理论依据。     

文冠果种仁油脂脂肪酸形成的多基因协同调控

文冠果是中国北方重要的木本油料树种,种仁油脂富含油酸、亚油酸,特别是含有3%～5%其他食用植物油缺乏的神经酸。为探讨文冠果种仁油脂脂肪酸形成的基因调控机制,以品系‘12-03’4个不同发育期(6月22日, 7月6日, 7月19日, 8月1日)的种仁为材料,利用GC-TOF/MS (气相色谱飞行时间质谱)方法测定种仁油脂脂肪酸组份及不同组份的相对百分比;利用q RT-PCR分析种仁油脂脂肪酸形成相关基因KAR、EAR、HAD、FATA、FATB、SAD、FAE1、KCR、HCD、ECR、FAD2和FAD3的表达模式;分析不同基因表达对种仁油脂脂肪酸形成积累的影响。结果表明:(1)品系‘12-03’种仁成熟期油脂中油酸占29.87%、亚油酸占42.96%、神经酸占3.27%;种仁发育期间,油酸含量呈一直上升趋势,亚油酸含量呈先下降后上升趋势,神经酸呈先上升后下降趋势。(2) KAR、HAD和EAR基因的高表达协同FATA和FATB基因的低表达,为文冠果种仁油脂碳十八以上不饱和脂肪酸的形成积累提供了充足硬脂酸合成前体C16:0-ACP。(3)种仁成熟期前的SAD基因高表达催化硬脂酸快速去饱和为油酸,为C18:1以上不饱和脂肪酸形成提供了充足底物。(4)不同发育期种仁中FAE代谢通路的FAE1和KCR基因表达量均较低,HCD基因表达量在种仁成熟期前呈快速上升趋势;HCD基因是文冠果神经酸合成FAE代谢通路上的关键基因。(5)种仁发育期FAD2基因的持续高表达和FAD3基因的持续低表达促成种仁高积累亚油酸和低积累亚麻酸。SAD和FAD2基因的协同高表达促成文冠果种仁油脂富含油酸和亚油酸,而种仁成熟前期不断上升的HCD基因表达量促进了神经酸的合成积累。这不仅可为进一步理解文冠果种仁油脂脂肪酸合成积累的基因调控提供理论依据,而且对木本油料脂肪酸的遗传改良具有重要意义。     

紫苏PfDGAT2基因生物信息学及表达特性分析

为研究二酯酰甘油酰基转移酶2(PfDGAT2)在紫苏种子油脂合成过程中的调控作用,对紫苏DGAT2基因及其编码的蛋白质进行了详细的生物信息学分析,并研究了该基因在不同紫苏品种中的表达特性。结果表明,PfDGAT2基因c DNA全长1 249 bp,共编码329个氨基酸;DGAT2蛋白的等电点为9.46,属于碱性蛋白质;二级结构预测表明,紫苏DGAT2蛋白的主要结构元件是无规则卷曲(34.65%)和α-螺旋(30.09%);系统进化树分析表明,紫苏与芝麻和烟草的亲缘关系较近,与油橄榄的亲缘关系较远。通过研究PfDGAT2基因在含油量不同的2个紫苏品种种子发育的不同时期表达特性,结果表明,该基因在开花后30 d形成的种子中表达量最高,但是二者又具有一定差异,晋紫苏1号(含油量46.88%)表达量为开花后10 d的1.63倍,并紫苏1号(含油量35.60%)为0.75倍,因此,推测DGAT2在紫苏TAG生物合成中起重要调控作用。     

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。     

油葵HaDGAT2基因的功能及表达特性分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)在植物油脂合成中起关键作用,其活性高低与植物含油量显著相关。为探明油葵二酰甘油酰基转移酶2基因(HaDGAT2)的功能,本研究以‘新葵杂5号’为试验材料,从油葵中扩增HaDGAT2基因序列并构建酵母穿梭表达载体pYES2-Ha DGAT2,将重组载体转入酿酒酵母INVSc1后提取酵母总脂肪酸,甲酯化后GC-MS分析。结果显示,在酿酒酵母中可成功诱导HaDGAT2基因,且转HaDGAT2基因酵母中棕榈油酸(16:1)和油酸(18:1)含量与对照相比得到提高。结果表明,HaDGAT2基因在调控油脂合成的过程中具有重要作用。实时荧光定量PCR分析结果表明HaDGAT2基因在油葵根、茎、叶、花、子叶和不同发育时期的种子中都有表达,且在开花后31天的种子中表达量高,说明该基因表达无组织特异性,在油葵种子油脂积累后期起关键调控作用。本研究为深入了解油葵油脂和调控机制提供了基础,为今后利用分子育种手段提高并改良葵花籽油的品质提供了理论基础。     

花生高油品系农大D666及其亲本油脂合成酰基转移酶基因的表达分析

为了探讨农大D666含油量超亲遗传的分子机制,以及籽仁含油量与油脂合成酰基转移酶基因(GPAT9,LPAAT,DGAT1-2)表达水平的相关性,选取油脂积累的三个关键期R4、R5和R6期荚果的籽仁,进行荧光定量PCR检测,分析了高油品系农大D666及其亲本不同发育时期籽仁内三类酰基转移酶基因的表达量,结果表明:在检测的3个材料中属于B染色体组的GPAT9-B和DGAT1-2B表达量明显高于A染色体组的部分同源基因GPAT9-A和DGAT1-2A,属于A染色体组LPAAT-A表达量明显高于B染色体组的LPAAT-B。农大D666的3类酰基转移酶基因表达量随荚果发育时期变化的模式与两个亲本、以及两个亲本间存在差异。农大D666的GPAT9-A表达量不同发育时期籽仁间无差异,其余基因随着荚果发育表达量逐渐升高。在R6期籽仁中,农大D666的GPAT9-B、GPAT9、DGAT1-2A、DGAT1-2B、DGAT1-2表达量均极显著高于两个亲本品种。DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量的比值与种子最终含油量存在明显正相关。在发育的花生种子油脂积累的过程中,DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量需要维持一定的协调性才有利于油脂的积累,从本研究中可得出R5期DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量之间协调性较好,有利于油脂的合成与积累。推测高油品系农大D666含油量高的原因与R5期DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量的相对值大小及R6期GPAT9、DGAT1-2的高表达有关。     

沙棘3-磷酸甘油脱氢酶基因生物信息学及表达分析

沙棘果肉和种子组织中均富含生物活性油。3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)是促进油脂合成前体甘油-3-磷酸(G3P)合成的限速酶。本研究对沙棘HrGPD1基因进行生物信息学分析(氨基酸序列,保守域,亚细胞定位等),及其在沙棘不同组织(果肉和种子)中的表达情况。研究发现:HrGPD1开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于质体中,蛋白高级结构以α-螺旋为主,该蛋白序列与桑、梅、烟草和拟南芥的GPD表现出较高的序列相似性。qRT-PCR分析发现,HrGPD1基因在沙棘品系‘新俄3号’成熟种子和果肉中的相对表达量分别为0.52和1.35,与二者的含油率高低规律相一致。这为进一步研究HrGPD1基因在沙棘生物活性油合成过程中的作用机理提供科学依据。     

沙棘果实发育阶段苹果酸代谢关键基因的表达分析

为探讨沙棘果实苹果酸积累与相关基因表达间的关系,以偏低酸品种‘橙色’和偏高酸品种‘芬兰’不同发育期(D1～D5期)的果实为试材,测定可溶性固形物和苹果酸含量,采用实时荧光定量PCR分析苹果酸代谢关键基因的表达模式。结果表明,第一,可溶性固形物含量在果实发育过程中呈上升趋势,成熟时(D5期)最高,‘橙色’比‘芬兰’高;苹果酸含量的变化与之相反,果实发育阶段呈下降趋势,成熟时最低,‘橙色’比‘芬兰’低。第二,果实发育过程中,与苹果酸合成相关的PEPC基因表达水平呈下降趋势,且在成熟期(D4～D5期)‘橙色’比‘芬兰’下降迅速;cytMDH基因在‘芬兰’果实的表达整体上呈先升后降趋势,转色期(D3期)为转折点,在‘橙色’各时期的表达水平变化较小。第三,NADP-ME基因在整个果实发育阶段的表达呈上升趋势,‘橙色’比‘芬兰’明显;PEPCK基因的表达在两个品种间存在显著差异,在‘芬兰’中的表达水平变化较小;在‘橙色’中呈现升-降-升-降的趋势,转色期后迅速表达至峰值,与NADP-ME共同作用促进苹果酸在成熟期含量迅速降低,可溶性固形物含量迅速提高。本研究结果为进一步深入探讨沙棘苹果酸代谢调控基因的功能及表达提供科学依据。     

玉屏油茶炭疽病病原菌鉴定及同源性分析

油茶是贵州玉屏脱贫致富的重要产业,但近年来,炭疽病危害日益严重。为了防治油茶炭疽病,本研究采用林间病情观察、科赫氏法则验证、形态学鉴定及多基因分子鉴定的方法,对分离的3株炭疽病病原菌进行了系统鉴定。在ITS-CAL-GADPH 3基因所构建的系统发育树中,3株病原菌与ICMP10643*、ICMP-10646*两炭疽属模式菌株聚为一个独立的进化枝且置信度为99%,结合其形态特征,将其鉴定为山茶炭疽菌(Colletotrichum camelliae)。依据林间观察结果与玉屏油茶的生长发育规律,提出了防治油茶炭疽病的关键时间。玉屏油茶炭疽病种类的分子鉴定可为抗病种质的分子育种及该病的防治提供科学依据。     

脱落酸调节长春花中单萜吲哚生物碱的生物合成

利用病毒诱导的基因沉默技术沉默长春花幼苗中ABA生物合成途径基因八氢番茄红素脱氢酶(Cr PDS)的表达,控制内源ABA的含量,并对其进行外源ABA处理,从而研究脱落酸(abscisic acid, ABA)对长春花中单萜吲哚生物碱(monoterpenoid indole alkaloids, MIAs)生物合成的影响。Real-time PCR结果显示,在ABA处理后,单萜吲哚生物碱生物合成基因CrTDC、CrNMT和CrD4H表达量显著上升。进一步实验表明,ABA生物合成途径基因CrPDS的沉默能够降低内源ABA水平,并通过下调单萜吲哚生物碱生物合成途径基因降低长春质碱和文朵灵的积累。外源ABA处理能够恢复这些基因的正常表达,由此确定单萜吲哚生物碱生物合成基因CrTDC、CrNMT和CrD4H能够响应ABA信号,并且在ABA介导的长春花单萜吲哚生物碱生物合成调控中发挥重要作用。     

植物串联CCCH锌指蛋白RR-TZF家族研究进展及生物信息学分析

典型的串联CCCH型锌指结构蛋白(tandem CCCH zinc finger proteins, TZFs)含有由18个氨基酸分隔的二个串联CCCH motifs (C-X7-8-C-X5-C-X3-H、C-X5-C-X4-C-X3-H)。富含精氨酸的RR-TZF蛋白是植物特有,研究表明RR-TZF蛋白通过介导RNA的降解来调节基因的表达水平,影响植物的生长发育以及胁迫反应。本研究主要综述了植物RR-TZF蛋白在生长发育及胁迫反应中的功能及作用机制等;同时利用生物信息学手段对RR-TZF蛋白进行聚类分析,系统地分析了RR-TZF蛋白从低等植物到高等植物中的进化与保守性,并展望了未来可能的研究方向。为探究CCCH型锌指结构蛋白家族基因在作物中的具体功能及其应对非生物胁迫的分子机制研究提供了重要的理论依据。     

阜新地区人工增雨潜力分析与对策研究

为有效开发空中云水资源,增加地面降水量,利用1981—2010年辽宁省阜新市国家基本气象观测站历史天气资料和降水实况数据,依据人工增雨技术原理,统计、分析阜新地区云水资源分布特征和人工增雨潜力,并对人工增雨对策进行研究。结果表明：（1）阜新地区年均拥有云水资源总量238.4×108 m3,而实际年均降水量只有471.8mm,相当于水资源量47.2×108 m3,仅为所拥有云水资源总量的16.5%,可见阜新地区具有较大的人工增雨潜力;（2）利用本研究建立的适合阜新地区人工增雨的天气模型和技术指标,开展具有针对性的12次人工增雨作业试验,增雨效率平均为18.3%,比原来提高了5.2%,年均可增加水资源量约2.5×108 m3,对阜新地区科学、有效实施人工增雨作业,最大限度开发云水资源,增加全市水资源总量,缓解干旱,具有较大的指导意义。     

USDA-ARS 2016年公布的蓝莓新品种及其育种趋势分析

随着蓝莓产业的蓬勃发展,国外育种学家一直在致力于蓝莓新品种的开发工作,2016年美国农业部(USDA-ARS)推出58个蓝莓新品种,本研究对这些新品种的总体特征进行了全面介绍,并对国外近年来的育种趋势加以剖析。此次公布的蓝莓新品种共58个,其中包括北高丛蓝莓7个,南高丛蓝莓40个,兔眼蓝莓2个,半高丛蓝莓1个,观赏类蓝莓3个,未知类别的蓝莓4个,并且还有1个5倍体蓝莓新品种。通过分析结果可以看出,近年来的育种趋势加大了南高丛蓝莓的育种比例,且改良的新品种具有果个大、成熟期早、风味好、耐贮运、树势旺盛以及土壤适应性强等特点;北高丛蓝莓新品种的开发则侧重于提高果实品质、土壤的适应能力以及增强树势等方面,并将其与南高丛蓝莓品种杂交,以改变其遗传基础狭窄的现状。另外,数据分析也表明鲜食品种多于加工品种,并且具有特殊性状的观赏类蓝莓和5倍体无籽蓝莓的开发也开始受到重视。国外蓝莓新品种的开发趋势对于中国蓝莓育种工作有很多启示,利用本土丰富的野生越桔属资源开发出更加适宜不同区域自然环境的蓝莓新品种已迫在眉睫,而且开发出具有自主知识产权的蓝莓新品种对于促进中国蓝莓产业的发展以及提高在国际市场的竞争力都具有重要的价值。     

拟南芥SB10基因在耐盐中的功能研究

为了研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能,我们利用CRISPR/Cas9技术构建载体敲除SB10基因,对转基因植株进行筛选成功获得SB10基因沉默的突变体材料。本研究通过观察突变体根长及萌发率等表型,测定突变体植株脯氨酸含量相关的抗逆生理指标,研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能。结果显示:NaCl胁迫下,sb10突变体的根长和萌发率明显高于野生型拟南芥,sb10突变体拟南芥植物体内脯氨酸含量明显高于野生型拟南芥。说明SB10基因功能的缺失可提高拟南芥植株的耐盐能力。该研究为SB10基因参与拟南芥植株耐盐中的分子作用途径及分析提供线索。     

硒化牡蛎多糖制备及其抗氧化和抗肿瘤活性研究

亚硒酸钠和牡蛎多糖合成硒化牡蛎多糖(SeOPS),纤维素DE-52分离纯化,红外光谱结构表征。DPPH·,ABTS+和·OH清除作用及铁还原力测定SeOPS抗氧化活性。MTT法检测SeOPS抑制肿瘤细胞增殖能力,采用流式细胞术检测SeOPS对细胞周期和凋亡的影响。结果表明,SeOPS具有清除DPPH·和ABTS+作用,IC50值分别为7.102 mg/m L和2.243 mg/m L。·OH及铁还原力清除效果与牡蛎多糖(OPS)无显著差别。SeOPS阻滞人宫颈癌(Hela)细胞G0/G1期及肝癌(HepG2) S期的发育,诱导细胞凋亡,从而抑制肿瘤细胞的增殖。