光皮桦BlFTL基因的克隆和表达模式

通过反转录-聚合酶链式反应（RT?鄄PCR）结合如cDNA末端快速克隆（RACE）技术从光皮桦Betula luminifera中克隆到1个FT类似基因,命名为BlFTL。该基因cDNA全长为924 bp（GenBank登录号:JQ951966）,包含1个525 bp的开放阅读框（116~640 bp）,编码1个含174个氨基酸的蛋白,且具有FT蛋白典型的磷脂酰乙醇胺结合蛋白（PEBP）结构域。与已有部分植物中FT蛋白同源比对结果显示,BlFTL与无花果Ficus carica中FcFT序列相似性最高,达到了94%。4月为光皮桦开花期,雌花中BlFTL基因的表达量最高,茎和叶片中表达量很低。比较正常开花和不开花无性系植株嫩茎和叶片在不同时间BlFTL基因的表达情况,结果表明:BlFTL在不开花无性系植株中基本不表达,而正常开花植株中,BlFTL主要在雌花序和混合芽形成的8月以后表达。图8参13     

光皮桦EST-SSRPCR反应体系的优化

为获得稳定的聚合酶链式反应（PCR）产物,采用正交设计L25（56）对光皮桦Betula luminifera表达序列标签一简单重复序列聚合酶链式反应（EST-SSR PCR）反应体系中的5个因素：DNA模板浓度,引物浓度,镁离子（Mg2＋）浓度．三磷酸碱基脱氧核苷酸（dNTPs）浓度和DNA聚合酶量进行优化,每个因素设计5个水平。优化试验结果表明：光皮桦EST-SSR最佳PCR反应体系：4．0mg·L-1DNA模板,0．500μmol·L-1引物,1．250mmol·L-1Mg2＋,0．250mm01·L-1dNTPs．0．0725×16．67mkat·L-1 rTaq酶。通过梯度PCR试验筛选得到相应引物的最佳退火温度。对优化出的EST—SSRPCR反应体系进行稳定性检测．结果均能获得稳定、清晰可辨的DNA谱带。图6表3参15     

光皮桦SSR分子标记体系的建立

采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）-硅珠法提取光皮桦Betula luminifera嫩叶DNA,利用近缘种日本白桦B. platyphylla var. japonica和欧洲白桦B. pendula的引物,建立光皮桦简单重复序列标记（SSR）反应体系。在体系建立过程中,采用单因素法分别对影响聚合酶链式反应（PCR）反应的因素进行分析。结果表明：在20 μL反应体系中,模板DNA用量、Mg²⁺浓度、脱氧核糖核苷酸（dNTPs）浓度、引物浓度、T_aq DNA聚合酶用量分别为60 ng,1.500 mmol·L^－1,0.175 mmol·L^－1,2.500 mmol·L^－1,1.0 × 16.67 nkat时结果最好;引物退火温度比日本白桦扩增时提高1 ℃时效果佳。PCR扩增产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳后随机挑取其中3对引物扩增的多态性片段进行克隆测序,对引物的通用性做进一步检验,序列经比对后得到的与原物种序列相似度（max ident值）均在95.0%以上。可见,近缘种日本白桦和欧洲白桦的SSR引物可以在光皮桦上应用。图7表2参17     

光皮桦EST-SSR PCR反应体系的优化

为获得稳定的聚合酶链式反应（PCR）产物,采用正交设计L25（56）对光皮桦Betula luminifera表达序列标签-简单重复序列聚合酶链式反应（EST-SSR PCR）反应体系中的5个因素:DNA模板浓度,引物浓度,镁离子（Mg2+）浓度,三磷酸碱基脱氧核苷酸（dNTPs）浓度和DNA聚合酶量进行优化,每个因素设计5个水平。优化试验结果表明:光皮桦EST-SSR最佳PCR反应体系:4.0 mgL－1DNA模板,0.500 molL－1引物,1.250 mmolL－1 Mg2+,0.250 mmolL－1 dNTPs,0.072 5 16.67 mkatL－1 rTaq酶。通过梯度PCR试验筛选得到相应引物的最佳退火温度。对优化出的EST-SSR PCR反应体系进行稳定性检测,结果均能获得稳定、清晰可辨的DNA谱带。图6表3参15     

洋葱花器官B类MADS-box基因AcPI的克隆及表达分析

【目的】克隆洋葱花器官B类PI/GLO家族MADS-box基因,分析其序列特征及时空表达模式,为探讨其在洋葱花发育过程中的分子遗传机制奠定基础。【方法】以洋葱花蕾总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得AcPI的全长cDNA序列。用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和Real-time PCR分析AcPI在花蕾整个生长过程中的时空表达模式。【结果】克隆获得洋葱AcPI基因（GenBank登录号：JX679083）的cDNA全长931 bp,包含615 bp的完整开放阅读框,编码205个氨基酸。蛋白分析表明,AcPI蛋白具有植物MADS-box蛋白典型的MADS和K结构域;与水仙的NTPI、风信子的HoMADS2有78%、75%的相似性,与金鱼草的GLO也有52%的相似性。系统进化树分析表明,AcPI属于B类MADS-box蛋白家族的PI亚家族。RT-PCR表达分析表明,AcPI只在生殖器官花蕾中表达,但主要在花的第一、二、三轮花器官中表达,而在营养组织根、茎和叶中不表达。Real-time PCR进一步分析表明,AcPI在花芽整个生长过程中,在心皮中微弱表达,但表达丰度呈递增趋势;而在外轮被片、内轮被片和雄蕊中强烈表达,其表达丰度除了在外轮被片中呈先增后减的趋势外,在内轮被片和雄蕊中都呈递增趋势。【结论】AcPI在洋葱第一轮花器官中的表达支持了van Tunen提出的修正的ABC模型;但AcPI在洋葱第四轮花器官中也有表达,这表明AcPI除了调控外轮被片、内轮被片和雄蕊发育外,还可能在心皮的形成发育过程中起着重要作用。     

荷花B类MADS-box基因家族NnDEF基因的克隆及表达分析

以荷花品种'重瓣一丈青'(Nelumbo nucifera‘chongban yizhangqing')为试材,采用同源克隆方法获得2个AP3/DEF同源基因NnDEF1和NnDEF2。NnDEF1基因CDS序列全长678 bp,编码225个氨基酸;NnDEF2基因CDS序列全长693 bp,编码230个氨基酸;2个蛋白的C-末端序列均包含典型的PI衍生基序和PaleoAP3基序。序列比对和系统进化分析表明:NnDEF1和NnDEF2基因属于B功能基因家族AP3/DEF亚家族,2个基因序列的同源性远高于其他物种同源基因,表明荷花进化中可能存在基因加倍事件。表达模式分析显示:NnDEF1和NnDEF2基因表达具有品种间相似性和个体内差异性,NnDEF1倾向于在花瓣和雄蕊组织中表达,在内侧花瓣表达量最高;而NnDEF2则表达较广泛,在茎、叶、萼片、花瓣组织中均有表达,在外轮花瓣组织中表达量最高。基因表达差异表明,NnDEF1基因可能在荷花瓣化现象中发挥作用。上述研究结果可为研究荷花花发育及瓣化现象分子机制奠定基础。     

桂花OfAP1基因的克隆及表达分析

AP1（APETALA1）基因在植物花分生组织及花器官形成过程中发挥着重要作用。以桂花品种‘堰虹桂’Osmanthus fragrans‘Yanhonggui’为材料,根据前期获得的转录组数据中AP1的序列设计引物,利用PCR技术,克隆得到约750 bp桂花AP1 cDNA序列,即OfAP1基因,其中开放阅读框长为720 bp（注册号为MH593222）。氨基酸序列比对发现,与其他物种的AP1基因的同源性高达69%~88%。荧光定量PCR结果表明:在不同组织中,桂花的OfAP1基因在花芽中的表达量显著高于其他组织,根中几乎不表达;在花芽分化过程中,OfAP1在成花转变及花芽分化初期（花瓣、花萼分化期）表达量较高,随后呈下降趋势。这说明OfAP1具有组织表达特异性,同时在桂花成花转变、花芽分化和发育中有重要作用。     

茶树休眠相关基因CsAGL8的克隆与表达分析

【目的】克隆茶树CsAGL8基因序列,并探究该基因与茶树休眠的关系。【方法】以峨眉问春等茶树品种的休眠芽为材料,采用RT-PCR扩增MADS-box转录因子家族基因CsAGL8,并进行BLAST比对等生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR检测CsAGL8在茶树8个组织和越冬期间的相对表达量;遗传转化拟南芥,对转基因植株进行表型观测及开花相关基因分析。【结果】CsAGL8的CDS全长为720 bp,编码239个氨基酸,含有高度保守的MADS-box结构域和半保守的K-box结构域,与拟南芥的AtAGL8相似性最高。CsAGL8编码区表现出一定的多态性,启动子区域存在较多的光、激素和胁迫响应等顺式作用元件。表达分析表明：CsAGL8在茶树不同组织中均有表达,在休眠顶芽中的表达量最高;越冬期间,CsAGL8的表达量呈先升高后降低的趋势,在特早生品种峨眉问春芽中的相对表达量显著低于对照品种,且下调时间早于对照品种。过表达CsAGL8,拟南芥转基因植株会早花10～15 d。【结论】CsAGL8可能参与了茶树越冬休眠调控。     

光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析

  目的  深入研究AP2/ERF基因家族在光皮桦Betula luminifera生长发育及环境胁迫响应中的生物学功能。  方法  利用光皮桦基因组数据,通过生物信息学方法开展AP2/ERF基因家族鉴定、基因特征、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白互作和表达分析。  结果  在光皮桦基因组中共鉴定到77个AP2/ERF基因,其编码的蛋白理化性质存在差异,大多数蛋白(60个)的理论等电点小于7.0。系统进化分析显示:这77个AP2/ERF转录因子属于5个亚家族,其中ERF亚家族最大,包含34个成员。光皮桦AP2/ERF各亚家族间的基因结构存在较大差异,其中AP2亚家族成员均具有6~9个内含子,而DREB亚家族基因则没有内含子;但AP2/ERF各亚家族内的不同成员具有相似的保守基序类型和分布。同时,AP2/ERF基因启动子上都存在大量与激素、调节、胁迫响应及生长发育相关的顺式作用元件。此外,互作网络分析预测不同的光皮桦AP2/ERF亚家族蛋白间存在广泛的互作关系。进一步的表达分析显示:绝大多数光皮桦AP2/ERF基因(71个)的表达存在较强组织特异性,且在高温胁迫下,多数ERF或DREB基因的表达发生显著变化,表明ERF和DREB基因在高温胁迫应答中可能发挥着重要作用。  结论  通过生物信息学分析获得光皮桦77个AP2/ERF基因,分属于5个亚家族。不同亚家族基因具有相似的基因结构、保守基序等特征。基因启动子区含激素、胁迫响应等相关的作用元件。基因表达具有较强的组织特异性,且多数ERF或DREB基因对高温胁迫有明显响应。图6表1参39     

桂花OfCCD1基因启动子克隆与表达特性

类胡萝卜素裂解双加氧酶（CCDs）参与植物中多种类胡萝卜素的代谢,在桂花Osmanthus fragrans中类胡萝卜素裂解双加氧酶基因1（OfCCD1）对花香物质的合成具有重要作用。根据前期获得的桂花‘堰虹桂’O.fragrans ‘Yanhong Gui’转录组数据库中OfCCD1的序列和前人已发表的OfCCD1序列设计引物,利用染色体步移技术从桂花基因组DNA中扩增获得OfCCD1基因2个拷贝的启动子序列OfCCD1P-L和OfCCD1P-S,其长度分别为2 747 bp和981 bp。2个启动子序列中均含有参与光响应的元件,热激响应元件（HSE）,脱落酸（ABA）响应元件（ABRE）和乙烯响应元件;此外,2个启动子中均含有4个ACGT序列。将2个启动子序列分别替代pBI121上的35 S启动子,将构建的载体通过农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导转化烟草Nicotiana tabacum叶片进行瞬时表达,发现2个启动子都具有驱动GUS报告基因表达的功能。     

杉木纤维素合成酶基因CesA的克隆及表达分析

通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术,从杉木Cunninghamia lanceolata中克隆到2个全长为3 235 bp和3 876 bp的纤维素合成酶基因c DNA序列,被分别命名为Cl Ces A1和Cl Ces A2,Gen Bank登录号分别为JQ844574和JQ844575。相应编码蛋白分别包含992和1 092个氨基酸残基,推测分子量为111 845.3 D和123 105.7 D,等电点为6.04和6.65。氨基酸序列分析发现,它们具有植物纤维素合成酶基因相应的结构特征——锌指结构,2个易变区CSRI和CSRII,2个保守区CRI和CRII,纤维素合成酶底物结合结构域"D,D,D,QVLRW",以及8个跨膜区。荧光定量PCR分析表明:Cl Ces A1和Cl Ces A2基因在茎中表达丰度均为最高,且成熟木质部中表达量均高于皮层中的相应数值;2个基因在根和针叶中的表达量相对较低。以具特殊材质性状的矮生杉木和正常杉木木质部为材料的进一步表达分析发现:Cl Ces A1和Cl Ces A2在正常杉木木质部中的表达量大约是矮生杉木表达量的2~12倍。2个杉木Ces A基因可能在杉木木材形成过程中具有重要作用。     

黄瓜不同性型花中差异表达的MADS-box基因

MADS-box基因家族是一类转录调控因子,影响植物各个生长发育的环节,尤其是花器官的发育。随着模式植物MADS-box基因研究的深入,一些该类基因的作用方式已经被阐明。黄瓜的性型直接关系到其产量,黄瓜中MADS-box基因对其性型的影响尚未清楚。本研究对6组不同黄瓜性型的近等基因系材料的花芽以及顶芽进行转录组分析,利用生物信息学方法,获得9个不同性型花芽和顶芽差异表达的MADS-box基因:Cucsa.018420、Cucsa.113420、Cucsa.251170和Cucsa.327970在雄花中特异表达,Cucsa.139620、Cucsa.160640、Cucsa.241990在雌花和两性花中的表达差异显著,Cucsa.212720和Cucsa.392160在雌花中特异表达。通过荧光定量RT-PCR验证了其中两个差异表达基因Cucsa.018420和Cucsa.392160的表达,发现两者在整个花发育过程中的表达规律与转录组结果一致。本研究初步探讨了MADS-box基因对黄瓜花性型的影响,为黄瓜MADS-box基因的深入研究提供参考。     

胡桃楸成花相关基因JmSOC1克隆和表达分析

SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1(SOC1)在拟南芥中被证实为调节花芽发育的关键因子。胡桃楸是一种重要的木本油料果材兼用树种,其雌雄异型异熟的开花特性未知。为探索SOC1基因在胡桃楸雌雄异型花芽发育过程的调控作用及促进早花的分子机制,利用胡桃楸花芽转录组数据获取SOC1基因CDS序列,通过PCR扩增技术克隆出SOC1基因的cDNA序列全长,并对其进行生物学信息分析;同时,利用qRT-PCR方法对SOC1基因在胡桃楸不同器官组织以及雌雄先型雌雄花芽不同发育时期的表达情况进行定量分析。结果表明：胡桃楸成花相关JmSOC1基因cDNA序列全长为705 bp,编码234个氨基酸;生物信息学分析得出JmSOC1蛋白分子量为21 569.04 Da;理论等电点（pI）值为8.3。qRT-PCR定量表达分析显示,JmSOC1基因在雌雄花蕾、果实、叶和茎中均有表达,但在雌雄花芽中表达量较高,且在雌花中表达量最高;并且在生理分化期时的雌雄花芽表达量趋于平稳,而到形态分化期时雌雄花芽表达量呈递增趋势,且表达量明显高于生理分化期。因此,推测JmSOC1基因...     

柳属植物花发育相关的MADS-box基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】利用基因组和转录组数据鉴定分析花发育相关的MADS-box基因家族成员的结构特征及表达模式,为柳属花被缺失的分子机制研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法鉴定柳属的长梗柳(Salix dunnii)、欧蒿柳(S.viminalis)、红皮柳(S.purpurea)的MADS-box基因家族成员,并对3种柳树花发育相关的MADS-box基因系统发育关系、基因复制和丢失、基因结构和理化性质进行分析。根据雌雄花芽的转录组数据分析长梗柳花发育相关基因在花芽不同发育阶段的表达模式。【结果】在长梗柳、欧蒿柳和红皮柳中分别鉴定出82、82和98个MADS-box家族基因。3种柳树的花发育相关基因经历了基因复制和丢失,相同亚类基因结构和保守结构域相似,但部分A、B、C和E亚类基因的K-box结构域缺失。长梗柳花发育相关基因的表达结果显示,在雌花和雄花中具有不同的表达模式。其中,B亚类SdMADS26和SdMADS4基因表达量均偏低。【结论】柳属植物花发育相关基因中部分成员的基因结构和表达模式发生了变化,推测这些变化可能与柳属花被缺失相关。     

光皮桦光合特性的研究

为揭示光皮桦光合特征,以浙江省的临安无性系、丽水无性系和广西壮族自治区的龙胜无性系3个光皮桦无性系幼株为试验材料,利用LI-6400P便携式全自动光合测定仪,于2010年10月测定了3种试验材料的光合日进程、光合-光响应过程、光合-CO2响应过程.结果表明,光皮桦净光合速率日变化呈单峰和双峰2种类型,临安无性系存在光合“午休现象“,临安无性系、丽水无性系的净光合速率均与龙胜无性系存在显著的差异(P＜0.05),而临安无性系与丽水无性系之间差异不显著(P＞0.05);丽水无性系的气孔导度显著高于临安无性系与龙胜无性系(P＜0.05),而临安无性系和龙胜无性系之间的气孔导度值差异不显著(P＞O.05);3个无性系的光饱和点变化范围在1 342.8～1 609.0μmol/(m2·s),光补偿点在18.1～27.2 μmol/(m2·s),表观量子效率在0.035～0.047;CO2饱和点变化范围在2 000.7～2 350.7μmol CO2/mol,CO2补偿点在61.5～76.7 μmol CO2/mol,羧化效率在0.027～0.040.逐步回归分析表明,临安无性系和丽水无性系净光合速率的主要影响因子是光合有效辐射,龙胜无性系则主要受蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度的影响.     

黄瓜MADS-box基因CsMADS06的cDNA的克隆与分析

利用简并引物PCR和RACE技术,从黄瓜中克隆到CsMADS06全长cDNA,该cDNA序列含有MADS-box,初步推断为MADS-box基因.RT-PCR分析表明,CsMADS06在3种性型植株(全雌、强雄和两性花株)的顶芽与花芽(雌花、雄花和两性花)中均有表达.差异不明显.从CsMADS06与SVP-like floral repressor(Eucalyptus occidentalis,AAP40641)和short vegetative phase protein(Brassica rapa, AAQ55452)有较高的氨基酸序列同源性,初步推断该基因在植株的营养生长向生殖生长转变方面起作用.     

光皮桦叶片再生体系的建立

【目的】建立光皮桦叶片高效再生体系,为光皮桦的良种培育及遗传转化研究提供依据。【方法】以光皮桦无菌叶片为外殖体,分别用含0.6 mg/L TDZ 的MS、WPM和1/2MS培养基进行不定芽诱导分化,筛选最佳基本培养基;向筛选出的最佳基本培养基中添加0.05 mg/L NAA及不同质量浓度（0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2 mg/L）TDZ的激素组合组成不定芽分化培养基,用于诱导不定芽分化,筛选最佳不定芽诱导分化培养基;以1/2MS培养基为基本培养基,分别附加0,0.05,0.1,0.5,1.0,2.0 mg/L的IBA或0.5,1.0,2.0,3.0 mg/L的NAA组成生根培养基,用于再生苗生根,筛选最佳生根培养基,建立光皮桦叶片再生体系。【结果】光皮桦无菌叶片诱导不定芽的最适基本培养基为MS培养基,其诱导的不定芽最多,且芽生长状况良好,颜色深绿;最适不定芽诱导分化培养基为：MS+TDZ 1.0 mg/L+NAA 0.05 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂5.5 g/L,在该培养基上叶片丛生芽诱导率可达到80.00%,平均不定芽数高达12.00个,且芽生长健壮,呈深绿色;最适再生苗生根培养基为：1/2MS+IBA 1.0 mg/L+蔗糖20 g/L+琼脂5.5 g/L,在该培养基上再生苗的生根率达100%,平均根数为14.5个,平均根长为11 cm,根较粗壮,基部无愈伤组织,且产生了很多毛细根。【结论】建立了光皮桦无菌苗叶片的高效再生体系。     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

[目的]克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础.[方法]以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析.[结果]分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异.系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因.[结论]薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因.     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

【目的】克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础。【方法】以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析。【结果】分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异。系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因。【结论】薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

云南富源光皮桦种群的生存状况分析

根据云南富源县光皮桦种群的调查材料,以种群生命表及生存分析理论为基础,通过"空间代时间"方法编制了其静态生命表,并绘制了光皮桦种群的存活曲线,并用4个生存函数对其进行了生存分析。结果表明,富源光皮桦种群处于中、幼龄林阶段,种群存活曲线属Deevey-Ⅲ型,年龄结构呈增长型。死亡率出现两个高峰,分别是由环境胁迫和人为砍伐引起的。种群生存分析表明,富源光皮桦种群的累计死亡率单调增加,生存率单调下降,中树阶段以后种群的累计死亡率达到97.6%,生存率仅为2.4%。种群发育过程总体表现为前期增长、中期稳定、后期衰退。