毛果杨赤霉素氧化酶基因家族鉴定与功能分析

【目的】赤霉素氧化酶(GAox)是不同赤霉素之间相互转化的关键酶,属于2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因家族(2ODD),选择毛果杨GAox基因家族为研究对象,探究木本植物GAox基因家族成员的进化关系和功能分化机制。【方法】在Phytozome和PLAZA数据库中搜索到水稻、拟南芥和毛果杨2ODD基因,通过系统进化分析确认毛果杨2ODD基因中参与赤霉素代谢的GAox基因,然后整合基因组定位、基因结构、基因表达模式和酶生化活性等数据对GAox基因家族进行研究。【结果】从毛果杨基因组中鉴定得到124个2ODD成员,通过系统进化分析确认其中包含27个GAox基因,它们可能参与到赤霉素合成。毛果杨27个GAox基因分成4个亚家族,分别是C20-GA2ox、GA20ox、C19-GA2ox和GA3ox。基因组定位的结果发现27个毛果杨GAox基因分散定位在19条染色体中的14条染色体上,其中有11对GAoxs基因是由基因组的大片段重复产生的。酶学活性测定的结果表明,PtGA2ox3和PtGA2ox5催化GA1生成GA8,GA9生成GA51,而PtGA20ox6、PtGA20ox7和PtGA20ox8催化GA15生成GA24,GA24生成GA9,GA53生成GA20,显示该基因家族成员在底物特异性方面发生了变化。其中PtGA2ox3对GA9的活性是PtGA2ox5的104倍,但是PtGA2ox3和PtGA2ox5具有相似的三维结构。通过活性中心的序列比对发现,PtGA2ox3存在多个非极性氨基酸,PtGA2ox5存在多个带羟基的氨基酸,推测Pt GA2ox3活性中心位置附近的非极性基团是引起其催化活性高的原因。【结论】毛果杨GAox基因家族的基本特征、进化关系和部分基因的功能得到了初步解析,为加深对毛果杨赤霉素代谢途径的了解提供新的视角。     

杨树BAG基因的鉴定及表达模式分析

【目的】杨树是我国人工林的重要组成部分,也是公认的模式木本植物。植物BAG蛋白作为保守的分子伴侣,在生长发育和抗逆性中起到关键作用。研究杨树BAG蛋白家族的进化与表达模式,鉴定BAG基因的生物学功能对于林木遗传改良具有重要的指导意义。【方法】以拟南芥7个BAG蛋白为诱饵,搜索毛果杨、水稻和小立碗藓在线数据库(https://phytozome.jgi.doe.gov)获得这3个物种同源的BAG蛋白。利用生物信息学构建毛果杨、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白的系统进化树,分析这些蛋白的生化特性及进化关系。结合杨树芯片(http://bar.utoronto.ca)数据,利用qRT-PCR检测杨树BAG基因的组织和逆境(旱和热胁迫)表达模式。【结果】毛果杨包含14个BAG基因,按照国际命名法(以染色体位置进行排序),将其命名为PtrBAG1—PtrBAG14。系统进化树表明杨树、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白相对保守,大体可以分为2个亚家族。第1个亚家族中,大部分BAG蛋白N端含有UBL结构域,可能作为分子桥梁参与降解某些蛋白;第2个亚家族的大部分BAG蛋白含有IQ结构域,意味着这些蛋白可能与Ca²⁺信号相关。杨树BAG基因在不同逆境处理(热胁迫和干旱胁迫)条件下有不同的表达模式。热处理诱导所有BAGs基因表达发生变化,其中BAG1、BAG4、BAG6、BAG7和BAG8表达被激活,而另9个BAG基因的表达被抑制;特别是,热诱导BAG4和BAG6表达上调超过90倍。干旱胁迫条件下,大部分BAG表达变化幅度很小。组织表达模式分析表明,大部分杨树BAG基因在根、叶、芽、小苗、雌花序、雄花序和木质部中表达量很低,只有BAG2和BAG12在木质部中大量表达。【结论】杨树BAG家族共有14个成员,大体分为2个亚家族,在进化上与本文选用的陆生植物拟南芥和水稻BAG蛋白有更高的相似性。杨树14个BAG基因可能都参与了热胁迫调控,但不同成员在抗热过程中起不同作用。相比而言,大部分杨树BAG基因可能并不参与抗旱。值得指出的是,杨树BAG4和BAG6可能在热胁迫中作用最明显,而BAG2和BAG12可能参与木材形成。     

欧李Dof基因家族鉴定及非生物胁迫表达分析

【目的】探究欧李Dof(DNA-binding with one zinc finger)锌指蛋白在非生物胁迫条件下的功能，为ChDof基因的研究与利用奠定基础。【方法】基于欧李全基因组和转录组数据对Dof基因家族进行鉴定，并利用实时定量PCR分析Dof基因在非生物胁迫下的表达情况。【结果】欧李共有23个Dof基因家族成员，其编码区CDS序列长度为226～515 bp，相对分子质量为24 227.52～55 368.21，理论等电点为4.78～9.36，且其在欧李的8条染色体上都有分布。在构建欧李和拟南芥的系统进化树中发现，欧李共分为9个亚组，同一亚族成员中的基因结构和蛋白保守基序均具有较高的相似性，且欧李Dof基因家族成员主要分布在D1亚组中。在对其亚细胞定位时发现，绝大多数ChDof基因主要分布于细胞核中。对欧李Dof家族成员启动子区域顺式调控元件的预测结果表明，其启动子区存在着至少1个激素调节及逆境胁迫反应元件。qRT-PCR分析结果表明，绝大多数的ChDof基因在盐、高温和低温胁迫下的表达量均上调，而ChDof11、ChDof12、ChDof17基因在盐、渗透（PEG）、高温和...     

杨树PtROP家族基因的表达分析与功能预测

[目的]为探究ROP基因在林木中的功能。[方法]本研究以杨树为模式,在全基因组水平上对ROP基因的家族成员、基因结构、保守结构域、氨基酸序列相似性及表达模式进行了分析。[结果]显示,杨树PtROP基因家族包含13个成员,不同成员间在进化上相对保守,均存在与GTP结合与水解相关的结构域。这些基因在不同组织、不同胁迫条件下的表达具有明显差异,说明它们参与不同的生物学过程。通过构建功能基因网络(functional gene network for poplar)发现PtROP基因主要参与了信号转导过程。[结论]杨树PtROP基因家族包含13个成员参与不同的生物学过程,可能主要参与了信号转导过程。     

油茶WRKY基因家族鉴定及逆境胁迫表达分析

【目的】WRKY转录因子在植物应对生物和非生物胁迫中起重要调控作用。油茶是我国南方丘陵地区重要的经济树种,常受各种逆境胁迫影响。深入挖掘油茶WRKY基因家族成员并探讨其应对逆境胁迫的表达调控模式具有重要意义。【方法】以油茶全基因组数据为参考,利用生物信息学方法,鉴定分析了CoWRKYs基因家族成员,并基于油茶逆境胁迫的相关转录组数据,明确CoWRKYs在低磷、干旱和低温等非生物胁迫下的表达模式,最后基于qRT-PCR方法解析CoWRKYs在不同逆境胁迫下的瞬时表达特征。【结果】CoWRKYs基因家族包含89个成员（CoWRKY1～CoWRKY89）。根据系统发育特征可将其分为3大类,I类、II类和III类的数量分别为20、55和14。保守基序分析表明,进化关系密切的CoWRKYs蛋白具有相同或相似的基序组成。CoWRKYs在低磷、干旱、低温等非生物胁迫下表达谱分析的结果显示,65个CoWRKYs呈现显著表达差异,其中17个CoWRKYs同时受三种非生物胁迫的调控,且大部分基因在逆境胁迫下表现为上调表达,推测这些CoWRKYs在油茶的非生物逆境胁迫中可能起正调控作用。qRT-PCR结果表...     

杨树PIF基因家族成员表达模式研究

[目的]为探究光敏色素相互作用因子(PIF)基因在杨树生长发育中的功能。[方法]利用生物信息学方法预测了杨树基因组中的PIF基因家族成员并对各成员的基因结构、保守基序进行了系统分析;在此基础上,采用实时荧光定量PCR技术检测了PIF成员在不同组织及低温、干旱和Na Cl胁迫下的表达模式。[结果]表明:杨树基因组中至少含有10个Pt PIF成员,这些成员在进化上相对保守,均具有典型的b HLH结构域。基因表达分析显示:Pt PIF基因在杨树不同组织及不同非生物胁迫条件下存在明显的表达差异。[结论]杨树Pt PIF基因家族包含10个成员参与不同的生物学过程,研究结果将为深入解析杨树Pt PIF基因的功能奠定了基础。     

桑树MLX56基因家族特性、克隆及表达分析

【目的】桑树乳胶蛋白基因在抗虫防御过程中起着重要的作用。从桑树基因组数据库中鉴定桑树MLX56基因家族,并进行基因进化、基因结构及基因的表达分析,为桑树MLX56基因的功能研究及利用奠定基础。【方法】利用桑树基因组数据库,采用生物信息学方法,分析桑树MLX56基因家族结构及进化关系,并对MLX56基因家族成员进行鉴定;利用MEGA4.1软件进行系统进化树分析;通过半定量RT-PCR技术研究MLX56基因在桑树不同种及不同组织之间的表达水平,构建原核表达载体p ET-28a-MLX56-6,并将其转入大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导融合蛋白表达,分别收集不同诱导时间段的菌液,SDS-PAGE检测融合蛋白的表达情况。将高效表达时段的菌液进行超声破碎,SDS-PAGE检测目的蛋白的可溶性;利用Western Blot印迹验证目的蛋白的表达。并研究该基因对大肠杆菌生长速率的影响。【结果】利用桑树基因组数据库,鉴定6个MLX56家族基因,该家族基因含有2个几丁质结合域,且都含有信号肽,属于分泌蛋白。此外还克隆到1个新的MLX56基因,命名为MLX56-7(Gen Bank登录号为KJ496133)。系统进化树显示桑树MLX56基因与西洋接骨木类橡胶蛋白同源性最高,同源性达66%,与茶树几丁质酶、葡萄几丁质酶同源性较低,同源性分别为49%和48%。半定量RT-PCR分析表明,MLX56-1,MLX56-2,MLX56-4,MLX56-5,MLX56-6和MLX56-7在桑树不同种中均有表达,组织表达特异性分析表明MLX56-2,MLX56-4,MLX56-5,MLX56-6和MLX56-7基因在广东桑‘桂优62号’各个组织中都有表达,MLX56-1基因仅在叶柄及茎中表达,MLX56-3基因在桑树不同种及广东桑‘桂优62号’各个组织中都没有检测到表达。原核表达结果表明,MLX56-6蛋白在终浓度为0.5 mmol·L-1的IPTG诱导下成功表达;融合蛋白的可溶性检测表明该蛋白主要以包涵体的形式存在;Western Blot印迹检测也证实大肠杆菌BL21(DE3)中表达了1个分子量为56 k Da的蛋白。但在诱导表达过程中,大肠杆菌BL21(DE3)生长速率受到MLX56-6基因的抑制。【结论】MLX56基因家族在桑树进化过程中发生了基因的重复,且在结构上出现了分化。根据MLX56基因家族的蛋白及结构特征,该基因家族可能属于具有凝集素活性的几丁质酶。MLX56基因在桑树不同种及不同组织中的表达存在差异,暗示这些基因在桑树不同种及不同组织中的功能存在一定差异。     

杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式分析

[目的]模式植物在木本植物中鉴定的许多重要调控因子家族在木本植物中出现了基因家族成员扩张,但ARRs家族作为细胞分裂素响应调节因子在杨树基因组中成员数量反而减少,其在木本植物中如何行使功能需要进一步研究。[方法]本研究通过生物信息学构建PtRRI启动子与GUS融合表达载体,检测植物激素处理后PtRRI表达量和检测PPtRRI::GUS转基因植株在生根过程中GUS信号等方法,对杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式进行分析。[结果]表明:PtRRI在杨树根部、形成层、木质部表达量相对较高,PtRRI转录受6-BA激素诱导,与其在不定根发育过程中激素调控下的表达相一致。[结论]PtRRI基因可能参与杨树的次级生长。     

杏RPW8基因家族鉴定与表达量分析

RPW8(Resistance to powdery mildew 8)不但对拟南芥白粉菌有抗性作用,同时也对烟草白粉菌、拟南芥霜霉菌和烟草花叶病毒等多种植物寄生性病原体都表现出较高的抗性,具有广谱抗病性。以杏全基因组数据为基础,鉴定RPW8家族成员,分析基因家族特点及不同组织中表达量分析,有利于更加深入了解RPW8基因家族功能,为杏抗白粉病基因挖掘和抗白粉病育种提供理论参考。通过SMS、GSDS2.0、Expasy-protparam、MEME、MAGA6.0、TBtool等生物信息学工具对RPW8基因家族的核酸序列的特征、基因结构、蛋白质理化性质、蛋白保守结构域、家族系统进化关系、表达量等进行分析和预测。结果表明:从杏中共鉴定出16个RPW8家族基因,分别命名为LWMRPW8-1～LWMRPW8-16,内含子数量小于6个,16个基因的全长为360～4 864 bp,碱基G+C含量为37.39%～46.89%,碱基A+T的含量为53.11%～62.61%;杏RPW8基因家族编码的氨基酸分子量为13 653.93～92 617.92 Da,理论等电点为5.42～9.47,蛋白质不稳定性指数为22.94～61.18,氨基酸组成成分以亮氨酸(Leu)赖氨酸(Lys)为主;保守结构域分析结果显示杏RPW8家族主要含有10个Motify,其中Motif8、Motif9为特征结构域;系统进化树分析显示,蔷薇科植物RPW8家族基因聚为一类,LWMRPW8-7与拟南芥、杨树基因聚为一类。对杏RPW8基因在不同组织中的表达分析结果显示,16个基因在花、花芽、叶片、果肉、果仁中的表达量呈现较大差异。     

望春玉兰WRKY基因家族生物信息学分析

WRKY超级转录因子基因家族,参与植物生长、发育、非生物胁迫以及次生代谢产物的调节.该文鉴定了药用植物望春玉兰全基因组WRKY基因,并采用生物信息学方法,分析了该基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化、保守结构域、顺式作用元件,以及在不同组织中的表达模式.在望春玉兰全基因组中共鉴定56个WRKY基因;根据进化分析的结果,将这些基因分为3个组(GroupⅠ—Ⅲ),又将GroupⅡ进一步分为5个亚组(Ⅱa—Ⅱe).该家族基因蛋白分子量在12215??15—191326??88 Da之间,理论等电点在4??9—10??06之间.亚细胞定位结果显示,55个基因家族成员定位在细胞核,其中1个基因同时定位在细胞外间隙,还有1个基因定位在细胞质.顺式作用元件分析表明,望春玉兰WRKY基因除了广泛参与到调节非生物胁迫中,还参与次生代谢产物的合成调控.该文同时分析了WRKY基因在根、叶片和花中的表达模式,并鉴定了组织特异表达基因.通过对望春玉兰WRKY基因家族的生物信息学分析,为深入研究WRKY基因家族的功能提供了基础.     

杨树HSP90基因的克隆及生物信息学分析

【目的】为了揭示热激蛋白90(Heat shock protein 90,HSP90)基因在杨树抗溃疡病中的功能,克隆获得毛白杨HSP90基因的全长序列,以期明确HSP90基因的表达与溃疡病菌侵染间的关系。【方法】采用RT-PCR技术和Gateway克隆的方法,获得了毛白杨的HSP90基因序列,并利用相关软件对该基因编码的蛋白的理化性质、疏水性、结构域、功能及亚细胞定位等进行了生物信息学分析。【结果】毛白杨的HSP90基因序列(NCBI登录号:AGU99972.1)全长为2 100 bp,其中A+T占52.90%,C+G占47.10%,共编码699个氨基酸。毛白杨HSP90基因的生物信息学分析结果显示,该基因编码的蛋白相对分子质量为80.08 kDa,理论等电点为4.96。毛白杨HSP90蛋白主要位于细胞核和细胞质膜中,且在N端含有1个基因保守结构域HATPase_c,可与ATP结合,具有内源ATPase活性,属于HSP90家族,为亲水性蛋白,可能具有离子通道的功能。同时,对毛白杨的HSP90基因进行系统进化分析,发现毛白杨的HSP90基因与毛果杨(gi 539331543)、大豆(gi 358248990和gi 356552478)的亲缘关系较近,而与毛果杨(gi 224124864)的亲缘关系相对较远,说明同一物种的HSP90进化可能有所不同。【结论】首次从毛白杨中成功克隆得到与抗溃疡病相关的HSP90基因,并对其序列和生物学信息进行了分析,为下一步研究HSP90基因在杨树抗溃疡病中的功能奠定基础,也为进一步研究HSP90基因在杨树抗逆胁迫中的生理功能提供了理论支持。     

星天牛转录组及三大解毒酶家族相关基因系统发育分析

【目的】研究星天牛转录组信息及体内细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)三大解毒酶系的表达谱情况,通过构建系统进化树,探析其这3种酶系基因家族的类别及其系统演化关系,为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂的抗药性机制研究提供依据。【方法】采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq TM 2500 对星天牛进行转录组测序与数据分析,通过数据筛选并进一步与鞘翅目近缘物种的解毒酶同源蛋白进行系统发育分析。【结果】经测序、序列拼接得到55 260条unigenes,将其与公共数据库进行同源比对,注释了32 247条unigenes,在Swiss-Prot数据库注释的unigenes的数量最多(99.11%);注释到Nr数据库时与赤拟谷盗的unigenes同源性最高(60.25%);在GO数据库中,共有8 083个unigenes被成功注释,根据其功能大致可分为3 类47 亚类;在KEGG数据库中,4 600 条unigenes与162个预测路径可以匹配。通过基因注释发现248条解毒酶系基因在星天牛体内表达,包括139条CYP基因、72条CarE基因、37条GST基因。系统发育分析发现,星天牛的大部分CYP基因都至少与一种鞘翅目近缘物种的CYP基因聚类在一起,P450基因中的CYP6家族数量与其他近缘物种(鞘翅目)类似,包含的基因数量最多;CarE解毒酶蛋白基因主要为β-酯酶、神经趋化蛋白、外源性代谢酶、未知等4种类型,分别可能参与星天牛的一些激素以及信息素的加工、神经和发育过程、消化与解毒等生理过程;星天牛的GST基因聚类主要包含Microsomal GST、Sigma GST、Omega GST、Delta GST、Theta GST等亚家族,具有保护生物大分子免受氧化损伤、催化活力等功能。【结论】本研究获得星天牛的转录组信息,初步探明星天牛体内三大解毒酶系的表达谱及分化情况,可为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂抗药性的产生及遗传机制研究提供基础数据和参考。     

南美油藤种子发育过程的代谢组学和转录组学联合分析

【目的】南美油藤种子油中富含不饱和脂肪酸,是一种具有重要经济价值和应用前景的油料植物。目前影响南美油藤种子油脂合成的关键基因、途径及其调控机理尚未清晰。因此,对南美油藤种子的脂质代谢物的动态变化规律及重要脂肪酸代谢相关调控基因的研究,不仅能够为提高其种子油产量和改善油脂品质提供理论基础,也可为其他木本油料植物高效开发利用提供有价值的参考依据。【方法】选用不同生长阶段的南美油藤种子(形成初期、发育初期、中期、后期、成熟期)为研究对象,结合GC-MC代谢组学技术和高通量转录组测序技术,分析种子发育过程中脂质代谢物含量的动态变化规律,并根据种子不同生长阶段的差异表达基因寻找出脂质代谢物生物合成与累积的关联酶基因。【结果】脂质代谢组学分析发现,南美油藤种子中高含量的α-亚麻酸和亚油酸主要在种子成熟阶段合成与累积,是判别南美油藤种子中脂肪酸缓慢累积时期与快速累积阶段的依据。转录组学分析表明,南美油藤种子成熟阶段前后的基因表达存在显著差异。结合代谢组学与转录组学的分析结果显示,与脂肪酸生物合成和累积相关的6个关键酶基因的表达模式与脂肪酸的合成和累积存在显著的相关性,基因家族的不同成员存在生物学功能的差异性和多样性。其中FAD2-3、FAD7、FATA、KAS2、LACS2、LACS8和SAD酶基因表达与脂肪酸总含量及主要脂肪酸含量呈显著正相关,说明7个酶基因表达对南美油藤种子油脂的合成与累积有促进作用;FAD2-2、KCS1、KCS10和LACS1酶基因与脂肪酸总含量及主要脂肪酸含量呈显著负相关,说明4个酶基因的表达对南美油藤种子油脂的合成与累积具有抑制作用。【结论】南美油藤种子成熟前后脂肪酸含量及差异表达基因存在显著差异,可依据种子中α-亚麻酸和亚油酸的含量变化将种子发育过程划分为脂肪酸缓慢累积和快速累积2个时期;南美油藤种子脂肪酸代谢中的6个关键酶基因的表达模式与脂肪酸的合成和累积存在显著的相关性,且同一基因家族的不同成员在脂肪酸的累积过程中可能具有不同的生物学功能。研究结果可为利用分子生物学技术提高南美油藤种子油产量和改变脂肪酸组分提供备选基因和相应的理论基础。     

不同毛白杨无性系林分蓄积量的长期水氮耦合效应

【目的】研究不同田间持水量和纯氮施用量对毛白杨人工林单位面积上林分蓄积量的影响,确定毛白杨无性系最佳水氮组合方案。【方法】采用裂区试验设计在河北威县林地研究不同水氮耦合处理对不同无性系(BT17,B331,S86,1316)毛白杨林分蓄积量影响。【结果】1)无性系在不同纯氮施用量和田间持水量灌溉条件下单位面积上林分生长量有差异,S86无性系对高水肥处理响应较好,1316无性系响应较差。2)对杨树人工林进行水分灌溉管理措施时,应该设置田间持水量75%以上作为灌溉临界值同时灌溉临界值应考虑造林地区的环境条件、造林密度、林龄等因素。3)杨树人工林单位面积上纯氮施肥量范围是在100~400kg·hm^-2,且施肥量应当根据实验地区肥力等级状况进行酌量加减。【结论】在河北威县S86无性系是在田间持水量75%以上和每株施氮量160g的管理措施下能实现速生丰产的毛白杨无性系,建议在相近地区进行杨树人工林速生丰产林培育时候优先考虑。     

蜡梅CpWOX13基因的表达及功能

【目的】WOX13基因属于WOX(WUSCHEL related homeobox)转录因子家族中古老进化支成员之一,主要参与成花转化与根的发育过程。本文通过对蜡梅 CpWOX13 基因表达模式的分析和过表达拟南芥植株表型的观察,分析 CpWOX13 在蜡梅生长发育中的作用,为了解进化地位极低的物种中 WOX 13 基因的作用机制奠定基础。【方法】基于前期‘罄口’蜡梅露瓣、盛开和衰败3个时期转录组数据,克隆蜡梅 CpWOX13 基因并通过邻接法构建系统进化树。利用实时定量RT-PCR (qRT-PCR)技术分析 CpWOX13 基因在4月、5月、7月和9月花芽(4FB、5FB、7FB、9FB)中的相对表达量;对 35S ∷ CpWOX13 / Columbia-0拟南芥植株和对照植株的莲座叶、不定根和株高等进行形态观察和生长指标测定,并通过qRT-PCR检测过表达拟南芥株系内源开花相关基因的表达差异,分析过表达 CpWOX13 对拟南芥开花时间、不定根发育和株高的影响。【结果】蜡梅CpWOX13与葡萄和拟南芥的WOX13聚在一起,同属于WOX家族古老进化支。qRT-PCR结果表明 CpWOX13 基因在4FB、5FB、7FB和9FB中均有表达,在5FB时期表达量最高,是4FB中表达量的6.5倍,分别是7FB和9FB的3.8倍和3.3倍。 35S ∷ CpWOX13 / Columbia-0 过表达T 2代拟南芥株系,莲座叶数量少于野生型,开花较野生型提前;根长明显长于野生型,且侧根分支明显增多,株高远高于野生型,最大相差可达12 cm。【结论】蜡梅WOX家族同源基因 CpWOX13 在不同花发育阶段均有表达,在5月份雌雄蕊原基分化阶段的花芽中表达量最高,过表达 CpWOX13 会促进拟南芥早花并促进其侧根的发育。     

梨果实细胞分裂期内参基因表达稳定性分析

【目的】果实细胞分裂期是果实品质调控的关键时期,qRT-PCR技术在果实品质研究中发挥着重要作用,qRT-PCR技术中内参基因的选择关系到检测结果的准确性。为了筛选出适合分析梨果实细胞分裂期基因表达水平的内参基因。【方法】分别以杜梨、香梨和鸭梨梨花露红期、盛花期的花托和授粉后10、20、30、40 d的梨果肉为研究材料,应用qRT-PCR技术,对TUB2、TUB1、TUB3、Actin1、Actin2、UBI、EF1α和GAPDH这8个内参基因在不同梨品种果实细胞分裂期的表达情况进行了分析,利用geNorm和NormFinder对候选内参基因的稳定性进行了分析评价;以FWL1为目标基因,验证了候选基因在同一花期不同梨品种之间表达的稳定性。【结果】Actin1在花期花托中的表达稳定性最高,TUB2在果期的表达稳定性最高,TUB2在总样本中的表达稳定性最高。以FWL1为目的基因对表达稳定性不同的TUB2、Actin1、Actin2和TUB1这4个候选基因的验证结果表明,以TUB2、Actin1和Actin2为内参基因时,FWL1在同一时期不同梨品种之间的表达模式基本一致,使用TUB1作为内参基因得到的FWL1在杜梨、香梨和鸭梨中的表达模式与应用TUB2作为内参基因时的表达模式完全不一致。【结论】Actin1是研究梨花期花托基因表达分析的首选内参基因;TUB2是研究果期果肉基因表达分析的首选内参基因,也是梨果实细胞分裂期基因表达分析的首选内参基因。     

杨树钙依赖蛋白激酶基因家族生物信息学分析

为给进一步分离和克隆植物中的CDPK基因奠定基础,以已经鉴定的拟南芥的CDPK(Calcium-dependent protein kinases)基因编码的结构域为检索序列,在基因组水平上对杨树的CDPK基因家族的成员进行分析,结果共找到36个杨树CDPK基因。同时利用这些基因编码的蛋白质序列与拟南芥中的CDPK基因构建了系统进化树,并对这些蛋白序列的保守序列进行了分析。结果表明,杨树CDPK基因内含子的插入位置相对比较保守。与拟南芥相比,杨树CDPK基因家族成员含有更多的基因对。通过对拟南芥、杨树CDPK家族之间进化关系和内含子分布比较发现,一些CDPK家族成员在拟南芥和杨树未分离之前就已经形成。     

干旱胁迫下不同品种杨树矿质离子含量变化

【目的】了解杨树在干旱胁迫下矿质离子分布及其动态变化。【方法】以吴屯杨、新疆杨和荷兰杨为实验材料,在中度和重度干旱条件下测定了根、茎、叶和质外体的K^+、Ca^2+、Na^+和Mg^2+等4种离子含量的变化。【结果】干旱胁迫使K^+、Ca^2+和Na^+离子含量上升,Mg^2+含量下降,其中K^+和Ca^2+含量自胁迫开始明显升高,Na^+含量则在中度胁迫之后明显增加。离子在各器官分布情况为:K^+主要分布于杨树的叶片,Ca^2+、Na^+和Mg^2+主要分布于杨树根部,且离子分布存在品种间差异,荷兰杨和新疆杨中K^+分布为:叶>根>茎,而吴屯杨体内K^+分布则为:叶>茎>根;3种杨树中Ca^2+分布均为:根>叶>茎;吴屯杨和荷兰杨中Na^+分布为:根>茎>叶,新疆杨则为:根>叶>茎;在Mg^2+的分布上吴屯杨和新疆杨较为类似即:根>叶>茎,而荷兰杨为叶>根>茎。【结论】干旱胁迫下杨树首选吸收的离子是K^+和Ca^2+,K^+主要分布在杨树的叶片中,其次是根部,Ca^2+主要分布在杨树的根部。重度干旱胁迫下,杨树开始吸收Na^+,储存在杨树的根部。不同品种杨树之间离子的分布和吸收都存在品种差异。质外体作为离子的运输通道,在各干旱条件下运输4种矿质离子至杨树的其他部位,Mg^2+存在滞留在质外体中的情况。本研究可为植物在干旱胁迫下矿质离子吸收和分布的研究提供理论依据。     

无性系和株行距对杨树人工林生长和树冠结构的影响

【目的】探索无性系、株行距及两者交互作用对杨树人工林的林木生长和树冠结构的影响。【方法】采用双因素随机试验设计,通过调查36块13年生杨树样地胸径、树高、活枝下高和冠幅等指标,以综合指数法构建3个林分综合指数(生长指数、冠形指数、干冠协调指数)。【结果】南林95杨和南林895杨的胸径、树高和生长指数显著高于南林797杨(P <0.05)。南林797杨的冠幅、树冠体积和树冠圆满度显著高于南林895杨,与南林95杨差异不显著(P> 0.05)。株行距为6 m×6 m和4.5 m×8 m的林分胸径、冠形指数和生长指数均显著高于5 m×5 m和3 m×8 m林分,不同密度林分对树高影响不显著(P> 0.05)。在相同密度条件下,正方形和长方形配置对东西和南北冠幅有显著影响,较大株行距促进树冠生长,但对胸径、树高和平均冠幅等影响不显著(P> 0.05)。无性系和株行距对冠长、活冠比、树冠表面积和干冠协调指数影响均不显著,且无性系和株行距对林木生长和树冠结构均无显著交互作用(P> 0.05)。【结论】杨树无性系对林木胸径、树高和树冠结构的影响大于株行距。综合考虑林木生长和树冠结构等两个方面,在类似的立地条件上,相比于其它无性系和配置方式,以南林95杨在种植株行距为6 m×6 m(278株/hm^2)时具有培育大胸径林木的潜力,适于培育速生、优质大径材。