辣椒几丁质酶类基因家族的全基因组鉴定和表达特征分析

几丁质酶（chitinase, EC 3.2.1.14）是一种降解几丁质的糖苷酶,在植物应对非生物和生物胁迫中起重要作用。本研究对辣椒几丁质酶类（Capsicum annuum chitinase-like, CaCTL）基因家族成员进行了全基因组注释、进化分析和基因表达模式分析。从最新的辣椒基因组数据库中鉴定出31个CaCTL成员。根据系统发育进化树将这些成员分为GH18和GH19亚家族,并进一步分为5个亚类（Ⅰ~Ⅴ类）。保守基序分析结果表明,每个亚类中的成员存在功能相关性。对辣椒、矮牵牛以及番茄的CTL基因家族成员同源性分析表明,在矮牵牛和番茄中分别有7个和11个辣椒CaCTL的同源基因。通过qRT-PCR分析发现,在正常环境生长的辣椒植株中,64.2%的GH18亚家族的CaCTL成员表达水平很低,有64.7%的GH19亚家族成员在不同组织中存在差异表达。顺式作用元件分析表明,CaCTL成员启动子区域存在许多激素反应以及生物和非生物应激相关元件。当植物遭受不同的非生物胁迫时,qRT-PCR结果显示,多数CaCTL成员表达上调。当植物遭受高温干旱条件时,多个CaCTL成员的表达上调明显。上述结果丰富了CTL基因家族进化的研究,为探索CaCTL成员的功能提供了数据基础。     

辣椒基因组中XTH基因家族的鉴定与表达特征分析

为全面了解木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase,XTH)基因在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学方法鉴定出了所有辣椒XTH基因家族成员,并对基因的结构、染色体定位、系统进化关系和保守结构域等进行了预测,同时基于转录组数据集分析了XTH基因在辣椒不同器官、不同发育时期果实中的表达特征。结果表明,辣椒XTH家族包含23个基因成员,不均衡分布在除10号染色体外的其余11条染色体上;23个基因包含1~5个不等的内含子;系统进化分析表明,辣椒XTH蛋白可分为3个亚家族;基因表达特征分析显示,大多数辣椒XTH的表达具有组织特异性,CaXTH2、CaXTH21、CaXTH13和CaXTH23极有可能与辣椒果实的膨大与成熟相关。本研究为深入了解辣椒XTH基因的功能奠定了基础。     

茶树NUDIX基因家族的鉴定及表达分析

NUDIX水解酶属于焦磷酸酶,在信息传递、植物生长协调和响应逆境胁迫等方面起着重要作用。基于茶树(Camellia sinensis)基因组鉴定出43个NUDIX家族基因,并运用生物信息学和实时荧光定量PCR等方法对其分析。结果表明,43个CsNUDXs蛋白质分子量介于11.8～89.2 kDa,氨基酸长度为102～342个,理论等电点为4.49～9.26,18.6%的蛋白为稳定性蛋白;根据进化关系将CsNUDXs分为6个亚家族;启动子顺式作用元件分析发现CsNUDXs具有许多与激素响应、逆境胁迫和生长发育等调控相关的作用元件;对CsNUDXs家族基因在不同器官表达模式进行分析,发现CsNUDX3、CsNUDX7在果实中表达量较高,而CsNUDX22、CsNUDX25在果实中表达量极低,CsNUDX30在老叶中表达量极低;不同处理组的实时荧光定量PCR结果表明,1 mmol·L^-1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下CsNUDX1、CsNUDX2和CsNUDX33等表达量呈现先升后降再升的趋势,而1 mmol·L^-1水杨酸(SA)处理下CsNUDX4...     

茶树DNA去甲基化酶基因的全基因组鉴定及表达分析

DNA去甲基化酶(dMTase)是主动去甲基化过程中具有糖基化酶和脱嘌呤裂合酶活性的双功能酶.基于茶树基因组数据,本研究利用生物信息学方法对茶树DNA去甲基化酶(CsdMTase)编码基因进行了全面鉴定和序列分析.全基因组鉴定结果表明,舒茶早基因组中包含4个CsdMTases,系统进化分析将CsdMTases分为DME...     

黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的MSAP分析

为了获得黑麦基因组DNA甲基化修饰水平、模式及位点等表观遗传信息,采用EcoR Ⅰ和Hpa Ⅱ / Msp Ⅰ双酶切建立适合于黑麦基因组的"甲基化敏感扩增多态性"(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)分析体系,在全基因组水平检测黑麦DNA甲基化修饰位点.以12对MSAP引物进行选择性扩增,共检测到甲基化修饰位点226个,"CCGG/GGCC"位点甲基化修饰比例为51.72%.对部分黑麦基因组甲基化修饰位点进行回收,最终分离了22条存在甲基化修饰的基因组DNA序列.BLAST比对分析结果表明,黑麦基因组中包括转座子序列、散在重复序列以及单拷贝蛋白质编码序列在内的多种类型DNA序列中均存在DNA甲基化修饰现象.同时发现,在甲基化检出序列中都存在明显的"CpG"二核苷酸成簇富集现象,这些区域分布与MSAP分析结果相一致.在此基础上,对应用MSAP技术分离黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的有效性以及黑麦基因组序列中DNA甲基化修饰潜在位点分布特征和生物意义进行了讨论.     

大豆OPR基因家族全基因组鉴定与表达分析

为了揭示大豆12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase, OPR)家族成员GmOPRs在大豆生长发育中和非生物胁迫下发挥的作用,本研究运用生物信息学方法进行大豆OPR基因家族全基因组鉴定及表达分析。结果显示：大豆基因组中共有12个OPR家族基因成员,分布在8条不同染色体上。系统发育进化分析、基因结构分析和保守基序分析结果显示,GmOPRs可分为两个亚组,含有外显子4～5个,内含子3～5个,GmOPR蛋白之间保守基序分布相似。共线性分析鉴定表明共有4对基因存在共线关系,均为片段复制。GmOPRs启动子区域含有响应厌氧、干旱和低温等非生物胁迫以及JA、ABA等多种激素的顺式作用元件。不同的大豆品种及不同的组织中,GmOPRs的表达模式有差异。GmOPR1、GmOPR4和GmOPR9受干旱胁迫影响后表达量下降,GmOPR7、GmOPR8、GmOPR11和GmOPR12随着盐胁迫影响时间的增长表达量增加,表明GmOPRs基因通过多种表达模式响应干旱和盐胁迫。GmOPRs在系统发育进化和基因结构上比较保守,基因家族数量的扩增主要归因于片段重复...     

大豆脂质转运蛋白基因GmLTP3的特征分析

将芝麻的SiLTP3序列与大豆的核苷酸序列进行blast比对,发现大豆含有与芝麻该基因同源性高达94%的序列,克隆该基因并命名为GmLTP3。通过GmLTP3的核苷酸序列推测出其氨基酸序列,利用软件进行多重序列比对和系统发育树构建,发现该氨基酸序列与已确定功能的大豆脂质转运蛋白同源性高达99%,与蒺藜苜蓿和巴旦杏的进化距离最近。采用实时荧光定量PCR法对GmLTP3基因进行定量检测,组织表达分析表明,GmLTP3属于组成性表达基因,在大豆的根、茎、叶、花、萌发的种子中均有表达,并且在花蕾、茎和萌发的种子中表达量较高,在根、叶中表达量较低。非生物胁迫诱导表达分析表明,GmLTP3基因能够对IAA、ABA、PEG、NaCl和冷害作出应答。胁迫处理2 h后,GmLTP3表达量均有下调趋势;胁迫处理12 h后,IAA、ABA、PEG、NaCl诱导GmLTP3的表达量均有不同程度的上调,冷害处理则继续下调表达量。     

茶树钙依赖性蛋白激酶基因CsCDPK17的鉴定及表达分析

钙依赖型蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs或CPKs)是植物细胞中重要的钙离子信号受体,普遍参与了植物生长发育和胁迫响应等调控过程。本研究从茶树龙井43中克隆到1条CDPK基因,经测序验证该序列包含1611bp的完整ORF,编码536个氨基酸。结合序列比对和进化分析发现该蛋白N-末端具有豆蔻酰化位点,具备钙依赖性蛋白激酶的保守结构域,并且与拟南芥AtCDPK17的同源关系最近,因此命名为CsCDPK17(Genbank登录号为:MK238482)。蛋白质理化特性分析发现其蛋白分子量为59.9kD,理论等电点pI为5.43,属无跨膜结构域的亲水性蛋白。使用水稻原生质体和烟草叶片两种瞬时表达的方法均证明CsCDPK17是细胞质膜和细胞核双定位蛋白。对克隆到的CsCDPK17上游2000bp的启动子区分析发现了多个与基因转录、光、激素(ABA、SA、MeJA等)相关的顺式作用元件。表达分析显示,CsCDPK17在成熟叶和种子中表达水平较高,而在根中的表达水平最低;在龙井43、大面白等4个品种冷驯化过程中,该基因的表达随着冷驯化过程显著上调,随着脱驯化过程下调;同时还发现CsCDPK17能够不同程度地响应低温(最高5.1倍)、干旱(最高2.3倍)、渗透(最高2.4倍)胁迫。本研究的结果表明CsCDPK17在茶树的生长发育和低温、干旱、渗透等非生物胁迫响应的过程中均发挥一定的调控作用。     

玉米大斑病病菌对热带玉米种质CML493的DNA甲基化变异与mRNA表达分析

以热带高抗大斑病玉米种质CML493幼苗为试验材料,采用人工接种大斑病病菌处理,采用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术和转录组测序（mRNA-seq）技术,对经过接种大斑病病菌处理不同时间的CML493基因组DNA胞嘧啶甲基化进行DNA甲基化模式、DNA甲基化水平分析和mRNA表达分析。结果表明,接种大斑病病菌6、12 d的甲基化敏感扩增多态性分别为78.21%和76.13%,甲基化敏感扩增单态性分别为21.79%和23.87%。接种大斑病病菌6 d时,总甲基化率上升5.49%,全甲基化率上升14.24%,半甲基化率上升6.11%。接种大斑病病菌12 d时,总甲基化率上升6.40%,全甲基化率上升16.73%,半甲基化率上升5.57%。接种大斑病病菌0、6、12 d共检测到2 298个共表达基因,共检测到1 434个共表达上调基因,检测到769个共表达下调基因,上调基因数目显著多于下调基因数目。     

干旱胁迫下植物生理生化及DNA甲基化的研究进展

干旱是影响植物正常生长发育的一个最重要的逆境因子,植物为适应和抵御干旱环境所引起的生理生化过程是一个复杂的系统,DNA甲基化在植物干旱胁迫下过程中起了重要作用。从植物形态指标的表现、生理生化水平的调节及DNA甲基化3个方面归纳阐述植物对干旱胁迫的响应,综述植物抗旱响应对策、DNA甲基化及其检测方法等研究进展,为抗旱种质的鉴定、筛选和抗旱生理育种提供参考。     

辣椒胞质雄性不育系CaNAD9线粒体基因的克隆及表达分析

为了深入研究辣椒胞质雄性不育与能量代谢之间的关系,本研究以辣椒胞质雄性不育系9704A和同型保持系9704B为实验材料,克隆了线粒体基因组CaNAD9基因,比较了其一级结构在2种材料间的差异,利用实时荧光定量PCR技术分析该基因在保持系9704B不同组织中的表达模式,以及胞质雄性不育系9704A与同型保持系9704B花蕾不同发育时期的表达差异。结果表明:通过对双向测序进行分析,辣椒CaNAD9基因CDS长度为573 bp;生物信息学分析表明CaNAD9基因编码190个氨基酸残基;CaNAD9基因转录本在不育系和保持系中均未发生RNA编辑;辣椒CaNAD9基因在不同组织中的表达量存在差异,且差异较为明显,其中在种子中的表达量最高,在胎座中的表达量最低;辣椒CaNAD9基因的表达量在胞质雄性不育系与保持系花蕾不同发育阶段中存在一定差异,在花粉母细胞减数分裂期辣椒胞质雄性不育系与同型保持系中的表达差异最为显著。这种差异可能会使雄性不育系的能量代谢出现异常,从而导致辣椒雄性不育。     

彩椒的离体快繁研究

以红盾彩椒为试材,进行组培快繁,研究不同激素类型与配比组合对愈伤组织诱导、不定芽分化及芽的伸长的影响,并初步建立彩椒的组培快繁体系。 结果表明：子叶愈伤诱导最适培养基为：MS＋0.3 mg/L 6-BA＋1.0 mg/L NAA;不定芽诱导最适培养基为：MS＋3.0 mg/L 6-BA＋0.5 mg/L IAA＋4.0 mg/L AgNO3;芽伸长最适培养基为：MS＋2.0 mg/L 6-BA＋0.2 mg/L IAA＋2.0 mg/L ZT＋2.0 mg/L GA3;最后在1/2MS＋0.5 mg/L IBA(或 0.5 mg/L NAA)培养基上进行生根培养。     

辣椒花器性状的遗传分析

估算辣椒(Capsicum annuum L.)花器性状的遗传变异系数和遗传力,结果表明,柱头外露长、柱头宽和花宽的遗传变异系数较大,花宽、花长/花宽、花药长和柱头宽的遗传力较大,且遗传型变异系数较大的性状,它的遗传力不一定大。相关和通径分析结果表明,辣椒柱头外露长与花长、柱头长和花长/花宽间的遗传相关达显著或极显著水平,大多数情况下都是遗传型相关系数绝对值大于表型相关系数绝对值,花宽和花长/花宽对柱头外露长的直接作用较大。估算26个辣椒品种、9个花器性状的主成分值,并将其分为6类,数量分类的结果符合实际情况。当主成分的特征值的累计贡献率接近85%时,主成分值就能基本反映花器性状的遗传特征。比较不同的系统聚类方法,离差平方和法较好地适合用于辣椒品种花器性状的数量分类。     

辣椒CaDREB3基因的克隆和表达特性分析

从构建的辣椒c DNA文库中筛选阳性克隆,测序并获得辣椒CaDREB3基因,研究该基因的亚细胞定位、瞬时表达及组织表达特性,揭示CaDREB3的功能及其在植物抗逆过程中的分子机制。应用预测软件对其进行功能及生物信息学分析,利用q RT-PCR分析CaDREB3基因的瞬时表达及在不同组织中的表达特性,并以基因枪轰击洋葱表皮的方法,对CaDREB3基因进行亚细胞定位分析。结果表明,辣椒CaDREB3长度为1 997 bp,含有1071bp的完整的开放阅读框,编码357个氨基酸,含有ERF亚族的AP_2/ERF保守结构域,与西红柿(NP_001234707.1)、马铃薯(AET99101.1)及拟南芥(NP_177931.1)具有较高的氨基酸相似性,其中与西红柿的相似性最高,达83%。亚细胞定位表明该基因位于细胞核,瞬时表达表明CaDREB3可以和GCC-box结合,q RTPCR检测表明,CaDREB3基因的相对表达量在辣椒茎、叶和果实中表达量较高。实验明确了辣椒CaDREB3基因亚细胞定位信息和组织表达情况,为进一步研究其功能及分子机制提供依据。     

双价抗菌肽基因转化辣椒

在建立高效快速辣椒（Ｃａｐｓｉｃｕｍ ａｎｎｕｕｍ Ｌ．）子叶离体培养和植株再生体系的基础上,将昆虫抗菌肽Ｂ、Ｄ基因构建而成的双价质粒ｐＣＤＢ－Ⅱ以逐杆菌为介导转入５个辣椒栽培品种,共获得Ｋａｎ＾Ｒ植株１２００多株,对部分Ｋａｎ＾Ｒ植株进行点杂交、ＰＣＲ、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交检测,结果证明了外源基因被成功整合。盆栽接青枯菌试验,结果显示,转基因植株具有较强的抗病力。     

辣椒新叶斑病病原鉴定及其生物学特性

2015—2019年,笔者在对海南地区的辣椒病害进行调查时,发现一种和常见病害症状不同的新叶斑病。田间采集病样后,经病原菌分离、显微形态观察和分子生物学鉴定,证明该病由新月弯孢[(Curvularia lunata (Wakker) Boedijin]侵染引起,这是该种病原菌在中国危害辣椒的首次报道。生物学特性研究结果表明,玉米粉、30 ℃、pH 7.0、连续光照或光暗交替、麦芽糖和酵母提取物为病原菌最适培养条件,分生孢子最适萌发温度和致死温度分别为22~33 ℃和60 ℃（10 min）。12种杀菌剂的室内药剂筛选结果表明,45%咪鲜胺EW抑菌效果最好,浓度为1.0 mg/L时抑菌率达97.8%。16%乙霉威·10%嘧霉胺WP、25%三唑酮WP、65%代森锌WP和80%代森锰锌WP也有较好的抑菌效果,而70%甲基硫菌灵WP、80%多菌灵WP几乎无抑菌作用。     

甘肃河西地区辣椒露地高效栽培技术

WANG Lai-tian(Jiuquan Institute of Agricultural Sciences Research,Jiuquan,Gansu 735000)     

涝渍胁迫对辣椒植株表型的影响

采用高于穴盘的中转箱作为容器模拟涝渍胁迫环境的方法,研究涝渍胁迫对4种类型20个辣椒品种的形态特征、生物量积累等表型可塑性及壮苗指标的影响。结果表明：涝渍胁迫严重抑制了辣椒根系和植株的纵向伸长生长,但是短期涝渍胁迫会促进同化产物向根系的相对积累。本研究通过对各个单项指标与耐涝性关系进行分析,结合观察结果,认为根系耐涝系数和壮苗指标耐涝系数可作为辣椒品种耐涝性的量化评价指标,但是辣椒的耐涝性是一个复杂的综合性状,用任何一个单项指标来评价都有片面性,需要结合各个性状指标进行综合评价。