番茄CKX基因家族生物信息学分析

植物细胞内的细胞分裂素受到细胞分裂素脱氢酶/氧化酶(Cytokinin oxidase/dehydrogenase,CKX)的调节,来维持植物体内细胞分裂素动态平衡。为探究番茄基因组中CKX基因(SlCKX)家族成员的信息,本研究通过现代生物信息学分析,对番茄中CKX基因家族进行鉴定和分析。结果表明,在番茄全基因组中鉴定出9个CKX基因家族成员,蛋白长度在453~553氨基酸之间,编码蛋白分子量在51660.72~52493.64kDa之间,为亲水性蛋白;番茄CKX基因分在4个亚族内,并且SlCKX家族成员中含有3~5的内含子以及4~6外显子;9个番茄CKX家族基因不均匀的分布在5条染色体上,番茄CKX基因家族包含11种顺式作用元件,其中分布最广的为脱落酸响应元件。该研究将为番茄CKX基因家族的功能和应用研究提供一定的理论依据。     

大白菜 PHK4基因的功能初探

细胞分裂素参与植物生长和发育的许多生理过程。植物细胞分裂素受体属拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4同源的细胞分裂于组氨酸蛋白激酶家族,是植物双组分信号系统的组分。克隆了大白菜的素受体基因PHK4（Pekinensis putative Histidine Kinase 4）,采用反向遗传学的方法对其功能进行分析,初步阐述了大白菜PHK4作为细胞分裂素受体起作用,对研究调控大白菜与细胞分裂素相关的生长发育过程奠定了理论基础。     

一个番茄细胞分裂素受体类激酶基因的生物信息学分析

利用生物信息学的方法从番茄的基因组中解析得到一个与拟南芥渗透胁迫相关的细胞分裂素受体类激酶HK1高度同源的基因,命名为LeHK1,并对它的序列结构、蛋白基序、启动子区的顺式元件和基因的遗传进化进行了分析。结果显示,番茄基因LeHK1编码的蛋白具有组氨酸蛋白激酶的结构特征,而且在进化上与拟南芥的渗透胁迫感受基因AtHK1分属同一个类群。从基因顺式反应元件分析来看,番茄基因LeHK1具有多个响应不同环境信号如热、干旱、激素信号的顺式元件,预示这个基因在环境响应和植物生长发育过程中具有重要功能。     

转录因子调控番茄抗旱性研究进展

番茄原产自热带地区，是全世界栽培面积最大的蔬菜之一。农业生产上，干旱胁迫是限制番茄产量和品质的主要制约因素。因此，挖掘抗旱基因用于番茄抗旱育种意义重大。番茄的抗旱性状是由多基因控制的复杂性状，而转录因子能通过转录级联效应同时调控干旱胁迫响应通路上的多个基因来调节植物的抗旱性，是培育抗旱番茄品种的重要遗传资源。本文对近年来有关转录因子调节番茄抗旱性和参与干旱胁迫响应的最新研究成果进行了归纳总结，综述了bHLH、MYB、NAC、bZIP、ERF、WRKY、HD-Zip等家族转录因子调控番茄响应干旱胁迫的研究进展。在干旱胁迫下，这些转录因子参与的调节网络主要涉及脱落酸(ABA)和活性氧等相关通路。对转录因子在培育番茄抗育品种中的应用进行了讨论，提出增强转录因子遗传改良在时空水平的特异性用于抗旱番茄品种选育的方法，旨在为番茄抗旱育种研究提供新思路。     

番茄水通道蛋白基因SIAQP的克隆与序列分析

[目的]通过分析克隆得到的番茄水通道蛋白SIAQP基因的cDNA全长序列特征、编码蛋白的细胞定位及其在番茄材料Mirco Tom中经干旱胁迫后的表达模式,为进一步研究番茄在逆境下的抗逆机制及加快番茄抗逆育种积累资料.[方法]采用RACE技术克隆番茄水通道蛋白基因的cDNA全长,结合生物信息学软件分析该基因的编码蛋白特性;利用基因枪转化法将S1AQP基因与GFP融合的瞬时表达载体(S1AQP::GFP)转入洋葱表皮细胞,对该基因进行亚细胞定位;利用Real time-PCR分析该基因在番茄品种Mirco Tom中经干旱胁迫下的表达机制.[结果]S1AQP基因(GenBank登录号:HQ433337)cDNA全长为1 107 bp,编码区含852 bp,共编码283个氨基酸.生物信息学软件分析表明,SIAQP基因含有6个跨膜区,2个NPA单元,其氨基酸残基与MIP家族蛋白保守区序列完全一致,且该基因氨基酸序列与其它物种PIP类质膜型水通道蛋白氨基酸序列具有很高的同源性.11个物种间的聚类分析表明,S1AQP基因编码的蛋白与马铃薯质膜型水通道蛋白遗传距离最近.细胞定位结果确认S1AQP基因编码蛋白在细胞质膜上发挥生物学作用.Southern杂交结果显示,S1AQP基因在番茄基因组DNA中呈单拷贝.Real time-PCR分析结果证实,干旱胁迫下该基因表达量总体呈下降趋势.[结论]对番茄水通道蛋白S1AQP基因在干旱胁迫后的表达模式分析,预示该基因表达受逆境条件的影响,为今后进一步探讨其在干旱胁迫中发挥的作用提供了重要信息.     

抗旱性不同的高原春小麦品种α-淀粉酶活性和胚芽鞘长度的研究

[目的]为小麦抗旱育种提供依据。[方法]通过非干旱胁迫与干旱胁迫萌发试验,研究抗旱性不同的高原春小麦品种胚芽鞘长度与α-淀粉酶活性的变化规律及其相互关系。[结果]非干旱胁迫下,抗旱性强的品种胚芽鞘长度均大于干旱敏感的品种;萌发试验60 h或72 h时各品种α-淀粉酶活性达最大,之后迅速下降。干旱胁迫下,干旱敏感的品种胚芽鞘生长受到的抑制作用更加明显;抗旱性强的品种α-淀粉酶活性高于干旱敏感的品种。干旱胁迫下α-淀粉酶活性与胚芽鞘长度呈显著相关(P<0.05),相关系数为0.675。[结论]小麦抗旱育种应选择胚芽鞘较长和干旱胁迫下α-淀粉酶活性受抑制程度较小的基因型。     

伸长后期干旱胁迫下不同甘蔗品种的抗旱差异评价

[目的]研究桂塘02-208等4个引进甘蔗品种的抗旱性。[方法]以西大引7号、西大引11号、西大引12号、桂糖02-208等4个引进品种及ROC22(抗旱性较强)和ROC16(抗旱性较弱)2个对照品种为供试材料,采用桶栽和人工控水的方法,以正常供水处理为对照,研究伸长后期干旱胁迫对甘蔗生理指标、产量性状和工艺品质的影响,运用模糊数学中的隶属函数法对各品种的抗旱性进行综合评判。[结果]干旱胁迫下甘蔗叶片膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量显著升高,不同品种的升幅不同;伸长后期干旱胁迫导致蔗株变矮,蔗茎产量降低;伸长后期干旱胁迫还导致甘蔗成熟推迟,蔗糖分降低、还原糖分增加,造成甘蔗工艺品质变劣。[结论]根据隶属函数的计算结果,各品种抗旱性强弱顺序:ROC22>西大引11号>西大引7号>西大引12号>ROC16>桂糖02-208。     

巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium1301的转座诱变

本研究通过原生质体法、电击法和转座诱导方法,建立了携带转座子Tn917的质粒pTV1对野生巨大芽孢杆菌B1301菌株的转化体系与转座子突变技术,获得1000多个转座插入突变子.通过细胞分裂素生物测试法对这些突变子进行测定,筛选到2个突变子B1301-6与B1301-22.B1301-22突变子分泌的细胞分裂素比B1301有显著提高,而B1301-6突变子分必和细胞分裂比1301有显著降低.抑菌试验结果表明这2个细胞分裂素产量发生改变的突变子抑制率显著低于野生菌株,说明转座子Tn917的插入不仅使野生B1301菌株编码控制细胞分裂素产量的基因发生了改变,同时也改变了与编码抑菌功能相关的基因也受到了影响.     

水稻中OsCRL4基因的克隆和表达分析

将已知的拟南芥细胞分裂素受体Cre1a序列的保守区输入Blast软件,得到5个与拟南芥Cre1基因具有同源性的基因,即OsCRL1a、OsCRL1b、OsCRL2、OsCRL3和OsCRL4.前面4个基因与拟南芥具有相似的结构,所以它们可能与拟南芥Cre1基因具有相似的功能;而OsCRL4 基因与拟南芥Cre1基因相比,只有一个关键的结构域相同.RT-PCR和GUS染色结果表明,OsCRL4的表达具有特异性,主要在侧根基部、根茎结合部表达,在茎、叶中不表达;该基因在水稻内起到类似细胞分裂素受体的作用.     

转正义基因番茄类囊体膜脂不饱和度对抗旱性的影响

为探讨番茄类囊体膜脂脂肪酸的组成与其抗旱性的关系,以野生型(WT)和转正义LeFAD7基因株系T(+)-12为试材,测定了番茄叶片类囊体膜脂脂肪酸组成,干旱胁迫后的光合参数、叶绿素荧光参数、活性氧清除酶活性和脯氨酸含量的变化。结果表明,转正义基因番茄植株类囊体膜脂中亚麻酸(18∶3)含量升高,亚油酸(18∶2)含量下降,导致膜脂脂肪酸不饱和度升高。与WT相比,干旱胁迫下转正义基因番茄植株的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和光合速率(Pn)下降程度较小,并能维持较高的抗氧化酶活性和脯氨酸含量。类囊体膜脂不饱和度的增加提高了番茄的耐旱性。     

水稻突变体D12W191多分蘖表型产生与细胞分裂素的关系

[目的]本研究旨在比较水稻矮秆多分蘖突变体D12W191与野生型‘武育粳3号’的细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量差异以及相关基因表达情况,并探究分蘖生长抑制剂萘乙酸(NAA)处理对其分蘖芽形态发育的影响及生理机制。[方法]以野生型粳稻‘武育粳3号’及利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导突变获得的矮秆多分蘖突变体(编号为D12W191)为供试材料,测定分蘖芽及分蘖节的细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量,并分析细胞分裂素合成、降解和响应调节子基因及生长素合成基因的表达差异。[结果]D12W191分蘖芽的玉米素(Z)和玉米素核苷(ZR)含量均高于‘武育粳3号’,在分蘖节中未出现显著差异;与细胞分裂素变化趋势不同,突变体材料D12W191分蘖芽中IAA含量和‘武育粳3号’相比没有差异,而分蘖节中的IAA含量低于‘武育粳3号’。IAA与Z+ZR比值分析表明,突变体D12W191分蘖芽和分蘖节的IAA/(Z+ZR)值均低于‘武育粳3号’。与野生型相比,D12W191的分蘖芽和分蘖节中的细胞分裂素合成基因Os IPT4、Os IPT5、Os IPT7表达上调,细胞分裂素降解基因Os CKX4、Os CKX5、Os CKX9表达下调,细胞分裂素响应调节子基因OsRR6、OsRR7、OsRR11也呈现下调的趋势,而且细胞分裂素合成抑制剂Lovastatin能够完全抑制多分蘖突变体分蘖的发生。生长素合成基因Os YUCCA3、Os YUCCA4在突变体分蘖芽和分蘖节中的表达量与野生型相比无显著差异,而Os YUCCA6在突变体分蘖节中显著下调,在分蘖芽中的表达与野生型处于同一水平。水稻Os TB1基因负调控分蘖的发生,其在突变体分蘖芽中表达明显下调。外源NAA处理抑制了2个材料分蘖芽的生长,并且使Os IPTs基因表达下调,Os CKXs和Os TB1基因表达上调。[结论]D12W191突变体Os IPTs表达上调及Os CKXs表达下调使分蘖芽中内源CTK含量上升,而细胞分裂素信号转导途径负调控因子A型OsRRs基因表达量下降,又增强了细胞分裂素的作用,这些都有利分蘖的发生,外源喷施细胞分裂素合成抑制剂Lovastatin试验结果进一步表明,突变体的多分蘖表型可能是由于分蘖芽中较高的CTK引起的。NAA处理显著抑制了D12W191分蘖芽的生长,这与其对Os IPTs、Os CKXs和Os TB1基因的调控有关。     

转IPT基因水稻的抗旱性研究

水稻抗旱性研究是当前水稻研究的热点。采用农杆菌介导法将IPT基因导入籼稻IR64,并获得了254株再生植株,并对其进行PCR检测和Southern杂交分析,确定目的基因已整合到水稻中。选择两个单拷贝的转基因株系和一个野生型株系在开花期对其进行干旱胁迫,在同等水平干旱胁迫条件下,IPT转基因植株的细胞分裂素含量和叶绿素含量明显高于野生型,叶片温度稍微低于野生型,且转基因植株茎叶衰老延缓,这些结果表明IPT基因在抗旱育种及机理研究方面有积极的研究意义。     

断根与打顶对番茄嫁接愈合的抑制作用

[目的]断根嫁接苗和打顶双干或多干嫁接苗日益广泛用于番茄栽培,丰产作用显著.了解断根与打顶对番茄嫁接愈合的作用机制,可为番茄嫁接生产提供理论依据.[方法]以'硬粉8号'为接穗品种,'砧爱1号'为砧木品种,观测断根和打顶后番茄嫁接愈合进程、成活率和木质部连通性等,同时测定嫁接接合部生长素和细胞分裂素的含量及愈合相关基因的...     

基于转录组分析的SlCMT4基因敲除对番茄花器官的影响

[目的]DNA甲基化是由DNA甲基转移酶催化的重要表观遗传修饰,DNA甲基转移酶在植物发育、转录控制和代谢途径调控中具有重要作用。本研究旨在明确DNA甲基转移酶基因SlCMT4调控番茄花器官形成和发育的表观遗传机制。[方法]本研究以经典番茄栽培品种Ailsa Craig(AC++)为背景材料,采用CRISPR-Cas9基因编辑技术,获得SlCMT4突变株系。我们提取番茄花器官RNA,进行转录组测序,根据差异基因进行基因功能及代谢通路分析。[结果]研究了SlCMT4基因在野生型（AC++）和突变体番茄（Nr和Rin）不同果实发育阶段的表达模式,发现该基因在番茄成熟突变体Nr和Rin果实中的表达水平显著高于野生型番茄,表明SlCMT4基因的表达可能受激素乙烯信号和成熟相关转录因子RIN的负调控。SlCMT4基因敲除导致番茄花器官出现多种表型,包括雄蕊卷曲、雌蕊变粗变短等。我们在突变株系（CR-08）的花器官样品中鉴定了1398个差异表达基因（DEG）,其中512个上调,886个下调。差异表达基因的KEGG分析结果表明,大多数差异表达基因被归类为以下5条功能代谢通路：植物激素信号转导、苯丙烷...     

烟草中异源表达AtPAP2对细胞分裂素敏感性的影响

[目的]本文旨在研究黄酮类化合物含量的变化对植物幼苗中细胞分裂素的响应。[方法]以稳定遗传的35S∷AtPAP2转基因烟草作为试验材料,以细胞分裂素典型的生理效应(抑制主根伸长生长和诱导离体叶片不定芽的再生)为试验模式系统,研究转基因烟草对细胞分裂素的响应。通过分析内源黄酮类化合物的含量,并结合外源施用,初步分析转基因烟草对细胞分裂素敏感的可能机制。[结果]6-苄基腺嘌呤(6-benzylaminopurine,6-BA)(0.2～2.0μmol·L~(-1))和植物体内天然存在的细胞分裂素(反式玉米素和异戊烯基腺嘌呤)处理野生型和转基因烟草,均抑制主根的伸长生长,对转基因烟草的抑制效应明显强于野生型,表明转基因烟草对细胞分裂素的响应更敏感。6-BA处理3 h后,可诱导野生型和转基因植物细胞分裂素响应基因ARR的表达,6-BA的诱导效果在转基因植株上更显著。利用细胞分裂素诱导离体叶片不定芽再生的试验系统,发现转基因烟草长愈伤组织的叶片比例和离体叶片上长芽的平均数均高于野生型,也表明转基因烟草对细胞分裂素的响应更敏感。通过UPLC分析发现,转基因烟草中槲皮素含量明显高于野生型。在培养基中添加50μmol·L~(-1)槲皮素也可以提高野生型烟草幼苗对细胞分裂素的敏感性,而添加生长素极性运输抑制剂2,3,5-三碘苯甲酸和萘基邻氨甲酰苯甲酸则显著增强6-BA对主根伸长生长的抑制效应。[结论]在烟草体内过表达AtPAP2基因,可以提高内源槲皮素的含量,进而通过影响生长素的极性运输来调节植物对细胞分裂素的敏感性。     

SLB9基因沉默对番茄抗旱性的影响

SLB9基因是BES1转录因子家族中的一员,BES1在调控油菜素内酯(BR)基因响应中发挥关键作用。研究证明BES1基因受多种胁迫诱导,介导BR信号,调节植物耐旱等抗逆性。采用基因沉默(VIGS)技术,通过农杆菌介导法构建SLB9基因沉默植株,干旱胁迫处理沉默植株,通过观察沉默植株与对照植株表型差异及生理生化指标变化,研究SLB9基因表达变化对番茄抗旱性的影响。结果表明,SLB9基因沉默植株抗旱性明显低于对照植株,推测SLB9基因下调表达降低番茄抗旱性。     

茄子SmNTF3基因的克隆及其表达模式分析

[目的]本文旨在克隆茄子(Solanum melongena L.)促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)基因SmNTF3,阐明其在盐和干旱胁迫处理下的表达特性。[方法]以茄子‘苏崎1号’为试验材料,克隆SmNTF3的全长序列,对其基因结构和序列同源性进行分析,通过烟草叶片瞬时表达系统进行SmNTF3蛋白的亚细胞定位,采用实时荧光定量PCR检测SmNTF3基因在不同组织及盐和干旱胁迫下的表达情况。[结果]SmNTF3基因开放阅读框长度为1 119 bp,编码1个含372个氨基酸残基的蛋白。生物信息学分析表明,该蛋白具有保守的S_TKc结构域,富含α-螺旋和无规则卷曲。系统发育分析表明,SmNTF3属于MAPK家族C组成员,其氨基酸序列具有高度保守性,与番茄和马铃薯亲缘关系最近。亚细胞定位发现,SmNTF3蛋白在烟草叶片的细胞核和细胞质膜上表达。SmNTF3基因具有组织特异性,在茎中表达量最高。盐和干旱胁迫能够显著诱导SmNTF3基因的上调表达。[结论]从茄子中克隆了1个MAPK家族C组成员SmNTF3,该基因受盐和干旱胁迫诱导表达,可能参与茄子对盐和干旱胁迫的响应过程。     

番茄雄性不育基因的克隆及序列分析

[目的]克隆番茄雄性不育基因,明确番茄雄性不育基因的突变信息.[方法]以番茄雄性不育系材料为试材,通过同源克隆的方法,将4个雄性不育的候选基因进行克隆.[结果]有3个候选基因在雄性不育系与可育系之间发生了突变,第一个突变基因Solycg001的序列全长为2473 bp,只在925 bp处发生了一个单位点突变,由G颠换为A;第二个基因Solycg 002的序列全场为4 288 bp,有3个位点发生了单位点突变,分别为1 194处C颠换为A、1 211处A颠换为G、1 529处T颠换为C;第三个突变基因Solycg 003的序列全长为3479 bp,有4个位点发生了单位点突变,分别为849 bp处T颠换为C、1 855处C颠换为A、1 877处插入了一个C和2 123处A颠换为G.通过生物信息学分析发现第一个基因Solycg001是一个剪切体蛋白基因;第二个基因Solycg002是一个淀粉与蔗糖代谢通路中的酶;第三个基因Solycg003是一个核糖体基因.[结论]根据前人研究的进展,植物的雄性不育是由于淀粉及可溶性糖的代谢异常引起的,初步判断第二个基因Solycg002为不育目标基因.     

番茄SlMAPK6基因克隆及其表达特性分析

[目的]克隆番茄促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)基因SlMAPK6,并分析其在不同非生物胁迫及信号物质处理下的表达模式,为深入探究SlMAPK6基因在番茄逆境响应中调控机制提供理论参考.[方法]采用同源克隆技术从矮番茄中克隆SlMAPK6基因cDNA全长序列,并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR检测矮番茄幼苗在干旱(20%PEG-6000)、盐(300 mmol/L NaCl)及信号物质[0.50 mmol/L水杨酸(SA)和0.10 mmol/L 2,1,3-苯并噻二唑(BTH)]处理下SlMAPK6基因的表达模式.[结果]克隆获得SlMAPK6基因cDNA全长序列为1360 bp,开放阅读框(ORF)为1131 bp,编码376个氨基酸残基,其编码蛋白理论等电点(pI)6.76,不稳定指数44.36,脂肪系数90.00,为不稳定的强脂溶性蛋白,亲水性平均值(GRAVY)-0.396,亲水性氨基酸均匀分布在整个肽链中,故该蛋白为亲水性蛋白;亚细胞定位于细胞核及胞浆质中,无跨膜区,含有36个磷酸化位点,其中丝氨酸(Ser)磷酸位点19个、苏氨酸(Thr)磷酸位点9个.SlMAPK6蛋白二级结构中,α-螺旋占38.03%,延伸链占10.37%,无规则卷曲占51.60%.SlMAPK6蛋白与马铃薯StMAPK4、风铃辣椒CbMAPK4和中华辣椒CcMAPK4蛋白同源性均为99.47%.SlMAPK6和SlMAPK5蛋白的亲缘关系最近,与拟南芥MAPK家族B亚族成员AtMAPK4、AtMPK5、AtMPK11、AtMPK12和AtMPK13蛋白的亲缘关系也较近.经SA、BTH、NaCl和PEG-6000处理后,SlMAPK6基因均出现抑制表达,说明SlMAPK6基因负向调控番茄植株的逆境响应.[结论]SlMAPK6基因可能参与负调控番茄植株的抗病和抗逆胁迫机制.SlMAPK6蛋白通过Ser或Thr磷酸化识别细胞信号的传导功能,在矮番茄逆境胁迫响应中发挥重要作用.     

微酸性电解水对番茄幼苗抗旱性的影响

[目的]探究微酸性电解水对番茄幼苗抗旱性影响的作用机制。[方法]试验以番茄幼苗‘金棚8号’为试材,研究了浇灌有效氯浓度为80 mg·L~(-1)的微酸性电解水对自然干旱中番茄幼苗质膜稳定性、活性氧含量和抗氧化酶活性的影响,采用称重法测量干旱程度,自然干旱1、2、3 d土壤水分含量约为60%～75%,35%～50%,10%～25%。[结果]浇灌微酸性电解水后自然干旱2 d时叶片和根系相对电解质渗透率分别降低17.78%和19.93%,叶片丙二醛含量减少21.83%;叶片和根系H_2O_2含量分别减少22.77%和29.89%;自然干旱3 d时D80叶片和根系中SOD活性分别提高10.30%和14.31%,CAT活性分别提高2.46%和8.18%。[结论]经微酸性电解水处理后,番茄幼苗在中度干旱胁迫时质膜稳定性更高,体内活性氧含量更低,能更好的抵御中度干旱胁迫带来的破坏,微酸性电解水能够缓解番茄幼苗在重度干旱胁迫下抗氧化酶活性的降低,整体上能够提高番茄幼苗的抗旱能力。