中国水仙NtSTK基因的克隆、序列和组织表达分析

MADS-box基因在植物花发育中发挥着重要的作用。为了研究D类MADS-box基因在中国水仙花发育中的功能,本实验采用RACE和RT-PCR技术从中国水仙‘金盏银台’中分离到1个MADS-box基因,命名为NtSTK。该基因含有1个705 bp的开放阅读框,编码234个氨基酸,并且该基因在3个不同类型的中国水仙中序列差异较小。系统进化树显示NtSTK属于D类MADS-box基因。荧光定量分析表明该基因在‘金盏银台’和‘玉玲珑’的雌蕊和子房中表达水平较高,在根和叶片中低水平表达,在花被和雄蕊及鳞茎中不表达。     

水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆花器官发育相关基因,为进一步研究水稻花发育的分子机制奠定基础。【方法】在大田常规种植条件下比较了突变体dps2 (Defective pistil and stamens 2)和野生型春江06的主要农艺性状及花器官形态特征差异;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;qRT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。【结果】dps2突变体抽穗期变长,不能正常扬花,雄蕊和雌蕊皱缩且花药和柱头数目增多;进一步研究发现,dps2突变体花药腔室塌陷,内无可见小孢子,即使部分花药形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状。此外,突变体胚囊育性也受到影响;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,该基因位于第4染色体短臂上91.2kb的区间内,区间内未见花器官发育相关基因的报道。qRT-PCR检测发现,水稻ABCDE模型中的B类、C类和E类基因的表达在突变体中显著升高。【结论】dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致完全不育,推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。     

几种常见蝴蝶兰组培突变体的RAPD检测

从蝴蝶兰组培群体中筛选得到3种蝴蝶兰组培突变体:缺刻型花,花瓣唇瓣化的非正常整齐花以及花色嵌合型突变体.利用50条随机引物对3种突变体及其正常株进行RAPD检测,结果发现RAPD检测对缺刻型花和花色嵌合型突变体有效,但是对花瓣唇瓣化的非正常整齐花无效.另发现缺刻型花存在个体差异,每个突变体的条带并不相同.     

水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆花器官发育相关基因,为进一步研究水稻花发育的分子机制奠定基础。【方法】在大田常规种植条件下比较了突变体dps2 (Defective pistil and stamens 2)和野生型春江06的主要农艺性状及花器官形态特征差异;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;qRT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。【结果】dps2突变体抽穗期变长,不能正常扬花,雄蕊和雌蕊皱缩且花药和柱头数目增多;进一步研究发现,dps2突变体花药腔室塌陷,内无可见小孢子,即使部分花药形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状。此外,突变体胚囊育性也受到影响;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,该基因位于第4染色体短臂上91.2 kb的区间内,区间内未见花器官发育相关基因的报道。qRT-PCR检测发现,水稻ABCDE模型中的B类、C类和E类基因的表达在突变体中显著升高。【结论】dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致完全不育,推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。     

一个由可变剪接造成的水稻开颖不育突变体ohms1的鉴定及基因定位

在60 Co-γ射线辐射诱变籼稻中恢8015的突变体库内发现了一个花器官发育突变体,暂命名为开颖不育突变体ohms1(open hull and male sterile 1)。ohms1突变体表现为颖花开裂,在雄蕊和柱头之间形成类似内外稃的结构,使得突变体的颖花形成类似"三齿稃"状的三个颖壳,小穗完全不育,花粉育性为60%~70%,但自交不结实。遗传分析和基因定位结果表明,ohms1受一对隐性单基因控制,位于第3染色体短臂KY2和KY29标记之间,物理距离约42kb,该区域包含4个开放阅读框ORFs。进一步序列分析发现,突变体中一个编码MADS盒的基因LOC_Os03g11614的第5内含子末位碱基由A突变为G。酶切实验和cDNA测序证实,该基因的第5内含子未被剪切,致使该基因的第6外显子所编码的14个氨基酸完整缺失,但并未造成该蛋白MADS结构域的改变或移码。qRT-PCR结果显示,突变体中OsMADS1基因的表达水平显著降低,水稻开花调控因子和内外稃发育调控基因的表达量也发生了显著变化。说明该基因对水稻花器官发育尤其是内外稃发育和小花原基的分化具有重要作用。     

黑麦MIKC型MADS-box家族基因的鉴定和表达分析

MIKC是MADS-box蛋白家族中一类保守的转录因子家族,参与调控植物的开花时间和花器官发育。通过对黑麦MIKC基因家族的分析,为研究黑麦各时期组织器官的功能奠定基础。利用PFam和BLASTP两种方法确定黑麦MIKC家族共47个蛋白序列,将以上蛋白序列利用TBtools软件进行理化性质、进化关系、保守基序和基因结构、共线性及聚类分析等生物信息学分析。将黑麦47个MIKC基因分为12个亚家族,共线性分析发现黑麦与小麦的共线性基因多于黑麦与水稻间的共线性基因,说明黑麦与小麦的亲缘关系更近。聚类结果结合黑麦物种内共线性分析发现,ScMIKC31基因仅在穗子表达,于其他植物组织器官及发育时期均无表达,选用课题组材料进行RNA-seq验证,结果与生物信息学结果一致,推测ScMIKC31基因为黑麦中与开花有关的基因。以上结果说明MIKC家族基因在黑麦中存在功能分化,为进一步研究该家族基因的功能提供信息参考。     

水稻内外稃异常发育突变体blg1(beak like grain 1)的表型分析与精细定位

【目的】水稻花器官的正常发育对水稻的成功繁殖和产量至关重要。对水稻花器官发育相关基因进行遗传定位，可以完善和丰富其花器官发育调控网络，对水稻育种具有指导意义。【方法】从育种材料中分离鉴定出一个内外稃发育异常的突变体blg1，对blg1突变体和对照株系花器官形态进行了观察。将该突变体与Dular杂交，构建F2群体，对突变表型进行遗传分析，并对BLG1基因进行了精细定位和候选基因分析。【结果】表型观察显示，blg1突变体表现为内外稃不能正常闭合、稃间弯曲严重、籽粒变小等。遗传分析表明，blg1的突变性状由一对隐性核基因控制。通过精细定位，将目标基因定位于第5染色体长臂末端InD3和InD5两个标记之间，物理距离为50 kb，包含8个开放阅读框。通过分析，LOC＿Os05g48760可能是BLG1基因的候选基因。【结论】BLG1是一个控制水稻内外稃发育的新基因。     

中国水仙NtPI基因的克隆与表达分析

采用RACE技术从中国水仙‘金盏银台’(Narcissus tazetta var.chinensis)花芽中获得1个与花器官发育有关的MADS-box基因,命名为NtPI(GenBank登录号:JQ326272).该基因全长804 bp,含有1个618 bp的开放阅读框,编码205个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域,与仙客来水仙(Narcissus cyclamineus)同源性最高,达98％.系统进化树显示,NtPI属于B类MADS-box基因家族的PI/GLO类基因.半定量RT-PCR分析表明,该基因在‘金盏银台’和‘玉玲珑’2种水仙花朵的各个部位均有表达,但表达的水平有所不同.在‘金盏银台’中,雄蕊和雌蕊的表达量大于花瓣和副冠,而在‘玉玲珑’花瓣和副冠中,表达丰度远远大于雄蕊和雌蕊.     

蝴蝶兰亲环素基因PhCyP的克隆及表达分析

为研究蝴蝶兰对低温胁迫分子调控的机理,采用RT-PCR和RACE方法,从蝴蝶兰叶片中克隆到一个亲环素基因PhCyP（登录号为MH992514）,其基因cDNA全长序列为829 bp,开放阅读框长度为522 bp,编码173 个氨基酸,其编码蛋白含有一个类亲环素（CLD）保守结构域,为碱性亲水性蛋白。系统进化分析显示,蝴蝶兰PhCyP蛋白与兰科植物小兰屿蝴蝶兰、万带兰、深圳拟兰、铁皮石斛等亲环素蛋白亲缘关系较近。转录表达分析表明,PhCyP基因在蝴蝶兰不同发育时期的根、叶、花梗、花器官、子房、种子等组织中有高丰度表达。在13 ℃/8 ℃（昼/夜）温度条件下,PhCyP基因的表达水平先降低,处理6 d时降至最低,随后逐渐升高至恢复培养。在4 ℃低温条件下,PhCyP基因的表达水平升高,在处理4 h升至最高,然后逐渐下降,在处理48 h其表达低于处理前水平。以上结果表明,PhCyP基因参与蝴蝶兰对低温胁迫的响应,且对不同低温胁迫具有不同的分子调控机制。     

花生花器官形态建成及异型雄蕊发育研究

本研究观察了四个花生栽培品种和一个异源四倍体野生种的花器官形态建成以及异型雄蕊的发育过程,以期为解释花生花发育相关基因的时空表达和花生育种提供形态解剖学依据.试验以花生普通型弗罗蔓生(Aachihypogaaavar.hypogaea'Florunner')龙生型永城小麻壳(A.hypogaeavar.hirsuta'Yong-cheng Xiaomake)、多粒型四粒红(A.hypogaea var. fastigiata 'Silihong)珍珠豆型白沙1016(A. hypogaea var. vulgaris 'Baisha1016')和异源四倍体野生种A. monticola不同发育时期的花芽为材料,利用扫描电镜、光学显微镜对花生花器官模式形态建成、雄蕊发育过程进行研究。结果表明,花两侧对称,常见花器官融合。花器官起始顺序为萼片一雄蕊、心皮一花瓣,共同原基的出现打乱了由外向内的器官起始顺序;对萼雄蕊早于对瓣雄蕊发育;旗瓣、翼瓣、龙骨瓣在花发育后期特化形成。五个品种花发育进程相同,对萼雄蕊、对瓣雄蕊环状相间排列,药室分布大致相同,仅退化雄蕊数量上有差别。退化雄蕊仅存花丝,无花药。雄蕊维管的大小与雄蕊发育程度正相关。     

油菜雄蕊同源异型缺失突变体的发现及形态特征

在甘蓝型萝卜质不育系(Ogu CMS)与甘蓝型油菜中双4号和中双9号的杂交后代中,同时发现了花器官同源异型缺失突变体.形态观察表明,该突变体的变异主要发生在花器官第三轮的雄蕊上,其中位于外圈的2枚短雄蕊发育受阻,干瘪皱缩,不能产生花粉;而位于内圈的4枚长雄蕊则全部转化为心皮状结构,紧紧包附在雌蕊的周围.由于这种新型不育材料存在同源异型转换现象(雄蕊转化为心皮),因此推测其产生可能与控制花器官发育的同源异型基因的变异有关.     

豆科MIKC型MADS-box基因家族生物信息学分析

MIKC型MADS-box是一类生物功能丰富的转录因子家族,参与调控植物的生长发育。为深入研究豆科MIKC型MADS-box基因家族生物学特性,利用生物信息学方法在大豆和蒺藜苜蓿中分别鉴定出92和45个MIKC型基因,并将其分为15个亚类。蛋白基序分析发现,大豆与蒺藜苜蓿不同亚类的共同基序不同,基因结构发生变化;共线性分析及KS分析表明,大豆90.5%的基因对和蒺藜苜蓿87.1%的基因对产生于双子叶植物共同经历的三倍化事件之前;大豆基因表达模式分析表明,大豆幼苗期总体表达量高于其他时期,其中SVP、SOC1、AGL12亚类表达量较高;蛋白互作网络分析表明,大豆SVP蛋白与CO、FT和TFL1蛋白相互作用,一起调控植物开花发育。本研究为进一步揭示MADS-box家族基因的生物学功能奠定基础。     

基于HS-SPME-GC-MS分析墨兰不同花器官香气成分

墨兰（Cymbidiumsinense）为典型的香花国兰，具有很高的经济价值和观赏价值。采用HS-SPME-GC-MS技术对墨兰不同花器官的挥发性成分进行分析，共检测出7类、54种挥发性成分，主要由21种醛类、12种醇类、10种酮类、5种苯类、2种呋喃类、2种酸类及2种萜类化合物组成。花瓣、萼片、唇瓣、蕊柱等4种不同花器官均含有的化合物共48种，包括19种醛类、10种醇类、9种酮类、5种苯类、2种萜类、2种呋喃类和1种酸类。花瓣、萼片及蕊柱共有成分有3种，只在萼片中检测到的成分仅有2种，丙烯醛只在蕊柱中检测出。结果表明：花朵不同花器官所含的挥发物种类及含量差异明显，萼片共检测出49种挥发物，物质含量最高达99106.15μg/L，占总挥发性有机成分的35.88%，其中含量最高的挥发物为环戊基甲醛，具有薄荷的樟脑味。花瓣共检测出51种挥发物，物质含量为56 571.48μg/L，占总挥发性有机成分的20.48%，含量最高的挥发物为1-戊烯-3-醇，具有水果香味。唇瓣共检测出48种挥发物，物质含量最低的为41645.32μg/L，占总挥发性有机成分的15.08%，其中含量最高的挥发物为环戊...     

蝴蝶兰PhPIF4基因的克隆与响应GA3表达分析

蝴蝶兰是我国销售量最大的年宵盆花花卉，为了在蝴蝶兰生产栽培中对花期精准调控，挖掘成花关键基因，本文研究了生长调节剂GA3和6-BA对大辣椒蝴蝶兰品种的成花影响，并对转录组数据中挖掘的PhPIF4基因进行克隆、生物信息学分析及对生长调节剂GA3的响应表达分析。结果表明：PhPIF4具有bHLH＿SF super family(cl00081)同源异型盒家族的典型保守结构域，大辣椒PhPIF4与小兰屿蝴蝶兰亲缘关系较近，其次为建兰、墨兰和石斛兰。PhPIF4基因编码蛋白定位于非叶绿体的细胞器中。GA3处理增加了花梗长度，对花梗长度影响最大的处理组为200 mg/L GA3,GA3可使花期提前9～11 d。6-BA可显著增加蝴蝶兰花量，花量最多的处理组为300 mg/L 6-BA，但对花期和花梗长度无显著作用。二者混合使用时，对蝴蝶兰开花时间和花期的影响介于二者之间。PhPIF4与蝴蝶兰花发育过程紧密相关，随着花发育进程其表达量逐渐加倍。喷施生长调节剂GA3后，PhPIF4基因在花芽、叶和根中的表达量均显著增加，且在现蕾期增加量最大，表明PhPIF4基因的表达可能受GA3影响与调控，参与了赤...     

低温引起月季花朵过度重瓣化关键基因的表达及分析

低温引起切花月季花朵过度重瓣化导致畸形在生产上亟需解决。以‘芬得拉’(Rosa hybrida‘Vendela’)为试材,以RT-PCR研究与月季花器官发育密切相关基因Rh AP1,Rh AP2,Rh AP3,Rh TM6,Rh PI,Rh AG,Rh SHP,Rh WUS在不同温度不同花芽分化时期表达量。发现过度重瓣化形成关键时期,只有Rh AG表达水平相对较高,且低温下表达水平明显低于常温,相比其它基因变化最明显。本课题组推测Rh AG在低温导致的过度重瓣化中可能起着主要调控作用。为深入研究,以RT-PCR结合RACE克隆到Rh AG全长。其全长4 942 bp,包含7个内含子、8个外显子,开放阅读框747 bp,编码248个氨基酸,N端含保守MADS-box、K-box结构域,属MADS-box家族。洋葱表皮亚细胞定位发现其位于细胞核内,属核蛋白。上述结果对明确低温导致月季花朵过度重瓣化分子机制提供了理论依据。     

嫁接青瓜栽培技术

花发育过程是果树生长发育过程中的重要转折时期，受众多基因的调控。控制果树花发育过程的基因有花序分生组织特异基因、花分生组织特异基因、调控花器官形态特征基因等。本文综述这些基因在果树中的作用、表达部位和相互联系。     

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

【目的】本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因,为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。【方法】从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1),观察突变体的花器官和浆片形态,利用突变体与02428的F_2群体定位目标基因,进一步通过定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】sh1突变体的颖花形态与野生型基本一致,能正常开花,但不能正常闭颖,裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加,但结实率和千粒重显著下降;遗传分析表明,sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间,物理距离约为110 kb。定位区间测序发现,突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变,导致氨基酸发生改变;SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量,进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。【结论】SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖,Os AOS1可能是SH1基因的候选基因。     

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因,为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。[方法]从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1),观察突变体的花器官和浆片形态,利用突变体与02428的F2群体定位目标基因,进一步通过定量 PCR 分析相关基因的表达情况。[结果]sh1 突变体的颖花形态与野生型基本一致,能正常开花,但不能正常闭颖,裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加,但结实率和千粒重显著下降;遗传分析表明,sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1 基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间,物理距离约为110 kb。定位区间测序发现,突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变,导致氨基酸发生改变;SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量,进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。[结论]SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖,OsAOS1可能是 SH1基因的候选基因。     

大豆TOE基因的进化分析及开花调控功能解析

为了进一步解析大豆中重要植物开花和花器官发育调控转录因子AP2的编码基因TOE的进化规律及其对开花功能的调控作用,为大豆TOE基因的功能解析和大豆纬度适应性研究提供基础,本研究利用生物信息学手段对大豆TOE基因进行聚类分析、序列特征分析、染色体区段共线性分析和组织特异性表达分析,预测关键开花基因启动子区段AP2结合位点...     

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

【目的】本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因，为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。【方法】从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1)，观察突变体的花器官和浆片形态，利用突变体与02428的F2群体定位目标基因，进一步通过定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】sh1突变体的颖花形态与野生型基本一致，能正常开花，但不能正常闭颖，裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加，但结实率和千粒重显著下降；遗传分析表明，sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间，物理距离约为110 kb。定位区间测序发现，突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变，导致氨基酸发生改变；SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量，进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。【结论】SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖，OsAOS1可能是SH1基因的候选基因。