Molecular Cloning and Functional Characterization of a Salt Tolerance-Associated Gene IbNFU1 from Sweetpotato

Iron-sulfur cluster biosynthesis involving the nitrogen fixation(Nif) proteins has been proposed as a general mechanism acting in various organisms.NifU-like protein may play an important role in protecting plants against abiotic and biotic stresses.Based on the EST sequence selected from salt-stressed suppression subtractive hybridization(SSH) cDNA library constructed with a salt-tolerant mutant LM79,a NFU gene,termed IbNFU1,was cloned from sweetpotato(Ipomoea batatas(L.) Lam.) via rapid amplification of cDNA ends(RACE).The cDNA sequence of 1 117 bp contained an 846 bp open reading frame encoding a 281 amino acids polypeptide with a molecular weight of 30.5 kDa and an isoelectric point(pI) of 5.12.IbNFU1 gene contained a conserved Cys-X-X-Cys motif in C-terminal of the iron-sulfur cluster domain.The deduced amino acid sequence had 66.08 to 71.99% sequence identity to NFU genes reported in Arabidopsis thaliana,Eucalyptus grandis and Vitis vinifera.Real-time quantitative PCR analysis revealed that the expression level of IbNFU1 gene was significantly higher in the roots of the mutant LM79 compared to the wild-type Lizixiang.Transgenic tobacco(cv.Wisconsin 38) plants expressing IbNFU1 gene exhibited significantly higher salt tolerance compared to the untransformed control plants.It is proposed that IbNFU1 gene has an important function for salt tolerance of plants.     

Identification of QTLs for Starch Content in Sweetpotato （Ipomoea batatas （L.） Lam.）

Sweetpotato （Ipomoea batatas （L.） Lam.） breeding is challenging due to its genetic complexity. In the present study, interval mapping （IM） and multiple quantitative trait locus （QTL） model （MQM） analysis were used to identify QTLs for starch content with a mapping population consisting of 202 F1 individuals of a cross between Xushu 18, a cultivar susceptible to stem nematodes, with high yield and moderate starch, and Xu 781, which is resistant to stem nematodes, has low yield and high starch content. Six QTLs for starch content were mapped on six linkage groups of the Xu 781 map, explaining 9.1-38.8% of the variation. Especially, one of them, DMFN 4, accounted for 38.8% of starch content variation, which is the QTL that explains the highest phenotypic variation detected to date in sweetpotato. All of the six QTLs had a positive effect on the variation of the starch content, which indicated the inheritance derived from the parent Xu 781. Two QTLs for starch content were detected on two linkage groups of the Xushu 18 map, explaining 14.3 and 16.1% of the variation, respectively. They had a negative effect on the variation, indicating the inheritance derived from Xu 781. Seven of eight QTLs were co-localized with a single marker. This is the first report on the development of QTLs co-localized with a single marker in sweetpotato. These QTLs and their co-localized markers may be used in marker-assisted breeding for the starch content of sweetpotato.     

Overexpression of a Cytosolic Ascorbate Peroxidase Gene,OsAPX2, Increases Salt Tolerance in Transgenic Alfalfa

Alfalfa （Medicago sativa L.） is an important forage crop in the world and it is of great signiifcance for the improvement of its salt tolerance. To improve salt tolerance in alfalfa, a rice ascorbate peroxidase gene （OsAPX2） was introduced into alfalfa using Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation with marker gene bar. The different T-DNA insertions in T1 transgenic alfalfa were identiifed by Southern hybridization. Three independent T2 transgenic lines were selected for stress analysis and the results showed that all of them were salt tolerant compared with wild-type plants. The transgenic plants had low levels of H2O2, malondialdehyde and relative electrical conductivity under salt and drought stresses. Moreover, the contents of chlorophyll and proline, and APX activity were high in transgenic plants under salt and drought stresses. Taken together, the overexpression of OsAPX2 enhances salt tolerance in alfalfa through scavenging reactive oxygen species.     

香蕉柠檬酸合酶基因MaGCS的克隆及生物信息学分析

采用RACE-PCR的方法首次在香蕉中获得一个柠檬酸合酶基因的cDNA序列。经序列测定和Blastx比对分析表明,该eDNA全长1885bp,编码513个氨基酸残基,具有植物柠檬酸合酶基因的特征结构域,并与其他植物来源的乙醛酸循环体的柠檬酸合酶具有很高的序列相似性,将其命名为MaGCS（Musa glyoxysomal citrate synthase）,并对其进行生物信息学分析,初步预测其理化性质及功能等。     

高产稳产甘薯新品种莆薯20的选育与栽培技术

根据中国甘薯生产发展的需要,莆田市农业科学研究所以莆薯90(台引2号×湘薯75-55)为母本,通过计划集团杂交选育出了高产稳产型甘薯(Ipomoea batatas Lam.)新品种莆薯20。在2010-2011年福建省甘薯新品种区域试验中,该品种平均鲜薯产量为47 054.10 kg/hm2,比对照品种金山57增产13.76%;在2012年福建省甘薯新品种生产试验中,平均鲜薯产量为46 504.50 kg/hm2,比对照增产0.06%。该品种干物率为23.39%,出粉率为13.99%,食味品质与对照相当,外观品质优于对照,中抗蔓割病,中感薯瘟病。在栽培技术上主要应注意适时早栽、合理密植和科学肥水管理等。     

幽门螺杆菌热休克蛋白基因HspB-C对甘薯遗传转化的研究

甘薯(Ipomoea batatas (L.)Lam.)是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物,作为生物反应器具有优势.幽门螺杆菌被世界卫生组织认定为一类致癌因子,其热休克蛋白(HSP)具有较强的免疫原性,存在着发展为疫苗成分的可能性.本研究构建了幽门螺杆菌热休克蛋白基因HspB-C植物表达载体,以根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转入4个甘薯品种诱导愈伤和再分化,通过PCR检测证明目的基因HspB-C已成功转化入甘薯品种南瑞苕中.     

葡萄莽草酸激酶基因(VvSK)的克隆与表达分析

以“赤霞珠”葡萄（Vitis vinifera）果实为实验材料,采用电子克隆和分子克隆相结合的方法,克隆到莽草酸激酶基因,命名为VvSK。VvSK的cDNA编码区全长906bp,编码301个氨基酸残基。预测该蛋白质相对分子质量为33．2×103,等电点为8．6,VvSK的DNA全长4309bp,包含10个外显子和9个内含子,定位于7号染色体上。VvSK编码的蛋白与其他植物中同类酶在氨基酸水平上的同源性最高达64．52％。系统进化树分析显示VvSK与毛果杨SK基因亲缘关系较近。荧光实时定量PCR分析结果表明,VvSK在葡萄果实、茎、叶和叶柄组织中均有表达,在不同发育期果实的果皮、果肉和种子中相对表达量存在差异,与UV-A和UV-B照射处理相比,UV-G照射对VvSK基因表达的诱导效应较明显。     

Cloning and Functional Analysis of Lycopene ε-Cyclase （lbL C Ye） Gene from Sweetpotato, Ipomoea batatas （L.） Lam.

This paper reported firstly successful cloning of lycopene ε-cyclase(IbLCYe) gene from sweetpotato,Ipomoea batatas(L.) Lam.Using rapid amplification of cDNA ends(RACE),IbLCYe gene was cloned from sweetpotato cv.Nongdafu 14 with high carotenoid content.The 1 805 bp cDNA sequence of IbLCYe gene contained a 1 236 bp open reading frame(ORF) encoding a 411 amino acids polypeptide with a molecular weight of 47 kDa and an isoelectric point(pI) of 6.95.IbLCYe protein contained one potential lycopene ε-cyclase domain and one potential FAD(flavinadenine dinucleotide)/NAD(P)(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)-binding domain,indicating that this protein shares the typical characteristics of LCYe proteins.The gDNA of IbLCYe gene was 4 029 bp and deduced to contain 5 introns and 6 exons.Real-time quantitative PCR analysis revealed that the expression level of IbLCYe gene was significantly higher in the storage roots of Nongdafu 14 than those in the leaves and stems.Transgenic tobacco(cv.Wisconsin 38) expressing IbLCYe gene accumulated significantly more β-carotene compared to the untransformed control plants.These results showed that IbLCYe gene has an important function for the accumulation of carotenoids of sweetpotato.     

牡丹ACS基因克隆及序列分析

ACC合成酶(ACS)是乙烯生物合成的关键酶。为了明确牡丹ACC合成酶基因的结构,基于报道的牡丹ACScDNA(DQ337250)序列,设计一对特异性PCR扩增引物,以洛阳红牡丹(Paeonia suffuticosa Andr.)新鲜叶片总DNA为模板,用高保真DNA聚合酶KOD-Plus成功地扩增出长度约为2 200bp的PCR产物;用pMD18-T载体对PCR产物进行了克隆,测序结果表明,牡丹ACS基因序列全长2 251bp,含4个外显子和3个内含子,剪接位点均为保守的5′供位GU与3′受位AG模式,4个外显子分别居于1-174、267-398、483-643、1 240-2 251bp;序列已提交至GenBank数据库,其登录号为FJ769773;牡丹ACS蛋白由492个氨基酸组成,与苹果、枇杷、西洋梨、天竺葵等ACS的相似性达74%～76%;生物信息学分析预测牡丹ACS蛋白的分子量为54.9kD,等电点为6.8,是一个定位于细胞质的不稳定的非分泌亲水蛋白。     

不同生育期甘薯块根淀粉糊化特性的差异

 采用差示扫描量热分析仪（DSC）和淀粉粘度速测仪（RVA）分析了3个甘薯品种（系）在块根发育过程中淀粉糊化特性的变化。结果表明，随甘薯生育期的延长，3个品种的淀粉率都呈下降趋势，但直链淀粉率的变化则因品种而异。早期收获，徐薯18和浙大9201的直链淀粉率表现较高，而浙3449则较低。随生育期延长，DSC糊化峰向低温方向移动，且峰宽增大、峰逐渐消失，其糊化温度和热焓变化也随之递减，而RVA的最高粘度则呈现递增趋势。相关分析发现，甘薯直链淀粉含量与各糊化特性参数间存在一定相关性，但这种相关性的大小又受到品种制约。     

贵州省甘薯地方种质资源形态标记聚类分析

甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]是贵州省重要的旱地作物之一,长期栽培形成了丰富的甘薯种质资源。对收集到的45份贵州省地方品种资源进行了形态聚类分析。结果表明,各品种间的平均欧氏距离为5.00,榕江红苕与桐梓红皮心的欧氏距离最近,为0.99;铜仁黄皮橘红心和天柱红皮的欧氏距离最远,为8.50。可将45份贵州省甘薯地方种质资源分为6类,第一类包括20个品种;第二类包括18个品种;第三类包括3个品种;第四类包括两个品种;第五与第六类都只有一个品种。     

鸡Rab6基因的克隆和特征分析

Rab是真核生物细胞器进行物质交换和信息传递重要的小分子结合蛋白。研究采用RT-PCR方法从22周龄母鸡脂肪组织中克隆了Rab6基因的cDNA序列。序列长度为774bp,包含1个627bp完整的CDS,编码208个氨基酸。该序列(Genbank No:DQ470138)与鸭、人、小鼠、狗的Rab6有85.8%～93.1%的同源性,而相应蛋白的同源性达97.6%以上。蛋白预测的分子量和等电点分别为23490Da、5.42,与鸭、人、小鼠、狗的Rab6蛋白高度相似,在78～102氨基酸处有1个跨膜结构。分析结果表明Rab6基因及其蛋白质在动物进化中是高度保守的。     

茄子生长素响应因子SmARF8的克隆与分析

 【目的】克隆茄子生长素响应因子新基因,为研究茄子果实形成发育的分子机制提供依据。【方法】采用RT-PCR 和RACE 技术克隆茄子ARF家族相应基因的cDNA全长序列。经序列联配进行与其它物种同源基因的保守域和进化关系分析。实时定量PCR 检测目的基因在茄子不同组织中的表达情况。【结果】将该基因命名为SmARF8,它的cDNA序列全长为3 671 bp,编码阅读框全长2 676 bp。氨基酸序列分析表明,SmARF8蛋白拥有核定位序列,蛋白质结构具有ARF家族的N-端DNA结合域,中间脯氨酸、丝氨酸和苏氨酸残基富集的非保守调控域,C-末端蛋白互作域。氨基酸与拟南芥的调控单性结实基因ARF8相似性较高,进化树分析表明它们聚集在一个分支上,进化关系非常密切。SmARF8基因在幼果中表达最强,在根、茎、叶、花蕾、花朵及成熟果实中表达较强烈。【结论】从茄子中克隆得到一个生长素响应因子家族基因SmARF8。     

甘蓝型油菜湿害相关基因BnLDH-1的克隆和表达分析

采用RACE技术从中双9号中克隆了甘蓝型油菜BnLDH-1基因全长cDNA序列和基因组序列。BnLDH-1基因的DNA序列为1 432 bp,包含1个内含子;cDNA序列全长1 319 bp,含有1个1 053 bp的ORF,其编码蛋白含350个氨基酸。经预测发现,BnLDH-1蛋白存在LDH-1保守结构域。qRT-PCR结果表明,湿害诱导BnLDH-1表达,但在不同耐湿性甘蓝型油菜品种中,BnLDH-1的诱导表达水平不同。相关分析表明,湿害胁迫后48 h的BnLDH-1表达量与12份测试的甘蓝型油菜材料的耐湿指数呈显著负相关,其相关系数为0.73。     

陆地棉盐胁迫应答基因GhPEAMT1的克隆及功能分析

【目的】磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferse,PEAMT)是植物磷酸胆碱合成的关键酶,而磷酸胆碱是可以增强植物抗性的甘氨酸甜菜碱合成底物胆碱的前体。通过对陆地棉磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因(GhPEAMT1)的克隆、表达模式分析,以及功能验证,探究GhPEAMT1在陆地棉响应盐胁迫中的生物学功能,为棉花耐盐品种的选育提供基因资源。【方法】根据转录组测序数据分析,最终确定GhPEAMT1为耐盐候选基因;通过聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因;通过生物信息学分析基因结构特征、预测蛋白质相对分子质量以及进化关系;利用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析耐盐棉花品种早熟长绒7号和感盐棉花品种南丹巴地大花在NaCl胁迫后不同时间点不同组织的表达特征;构建亚细胞定位载体,进行烟草的瞬时转化,确定蛋白质在细胞中的位置;构建基因超表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,分析转基因拟南芥种子在盐胁迫下的萌发率和转基因拟南芥主根长度;利用病毒诱导基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)对早熟长绒7号棉...     

水稻多逆境响应新基因OsMsr9的表达与克隆

为发掘水稻新的耐逆基因,研究植物在应答逆境胁迫时的分子机制,我们采用Affymetrix水稻表达芯片分析了超级稻两优培九母本培矮64S全基因组在多种逆境胁迫下的表达水平,筛选出一批表达水平显著改变的基因。其中基因OsMsr9(Oryza sativa L.Multiple Stresses Responsive Gene9,GenBank登录号为EU276058)的表达量在高温、低温、干旱处理后在多个组织器官、发育时期均有显著提高。实时定量PCR分析其特定时空表达量的结果与基因芯片的结果基本吻合。通过RT-PCR法,得到包含OsMsr9完整ORF(open reading frame)的cDNA克隆。根据生物信息学分析,该ORF编码一个包含168个氨基酸残基的蛋白质,与玉米(Zea mays)中含F-box结构域的全长蛋白有大约58%的相似性,而F-box蛋白可能与植物抗逆性有关。基于上述实验及分析结果,OsMsr9可能是一新的水稻耐逆功能基因。     

蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因克隆与表达研究进展

蔗糖是植物中重要的代谢产物,它直接或间接参与多种生理生化反应,研究其含量的变化规律对提高植物生物学产量和增强植物抗逆性具有重要的指导意义。蔗糖磷酸合成酶(SPS)是蔗糖代谢的关键酶之一,它催化蔗糖代谢中的限速反应,SPS基因在分子水平编码调控SPS。研究SPS基因克隆与表达规律是从分子水平揭示蔗糖代谢的基础。本文综述了近年来SPS基因克隆和表达研究进展,并展望了SPS基因的研究前景和应用前景。     

褐飞虱一个新的海藻糖合成酶基因的特性、 发育表达及RNAi效果分析

背景 昆虫海藻糖合成酶基因是昆虫海藻糖合成的主要基因,大多数昆虫中只拥有一个海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase,TPS）基因,部分昆虫存在一个海藻糖-6-磷酸酯酶（trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP）基因。前期研究发现褐飞虱（Nilaparvata lugens）中拥有两个TPS,对其功能研究发现TPS不仅能够调控海藻糖代谢,还可介导海藻糖酶调控几丁质合成与降解途径,控制昆虫的蜕皮过程。目的 通过对褐飞虱转录组测序分析获得了一个新的TPS,检测该基因在褐飞虱不同发育阶段的表达情况,探究该基因的功能与前期发现的两个TPS的区别。方法 对获得的新TPS基因序列采用克隆技术获得全长cDNA序列,经验证正确后,对其蛋白的一级、二级、三级结构及与其他昆虫的TPS进行比对分析,最后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术测定3个不同TPS在褐飞虱不同发育阶段的表达,并采用RNA干扰（RNAi）技术抑制TPS3的表达。结果 在前期研究的基础上,克隆出一个新的TPS,并命名为TPS3。TPS3开放阅读框长度为2 352 bp,编码783个氨基酸,预测蛋白分子量为88.9 kD,等电点为5.47,具有亲水性结构。生物信息学分析表明,褐飞虱3个TPS蛋白具有较高的同源性,都具有TPS和TPP两个保守结构域及其他特征序列,并且α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲所占的比例较为接近。褐飞虱不同发育阶段3条TPS的相对表达量不同,TPS1的相对表达量从4龄0 h开始逐渐上升,至成虫阶段达到最高,TPS2的相对表达量从4龄末期开始明显上升且在整个5龄阶段都有较高的表达,TPS3的相对表达量在5龄末期和成虫初期较高。单独干扰褐飞虱TPS3 48 h后被干扰基因的相对表达量下降,dsTPS3能有效抑制TPS3的表达。结论 在褐飞虱中发现一个新的TPS（TPS3）,其与褐飞虱中已经报道的TPS1和TPS2具有较高的同源性。不同发育阶段表达结果表明,3个TPS在发育过程中行使的功能不同。RNAi能够有效抑制TPS3的表达并导致褐飞虱蜕皮障碍和翅发育畸形。