沙棘油脂合成关键基因GPD1和DGAT的克隆及功能验证

【目的】沙棘是水土保持和防沙治沙的重要木本油料树种,种子油富含生物活性成分,种子含油率低是制约沙棘开发和利用的主要瓶颈。本研究通过克隆沙棘种子油脂合成关键基因GPD1(glycerol-3-phosphate dehydrogenase)、DGAT1(diacylglycerol acyltransferase 1)和DGAT2(diacylglycerol acyltransferase 2),并进行了拟南芥异源过表达,以期为高油沙棘培育提供科学依据。【方法】基于沙棘转录组测序结果,以沙棘种子c DNA为模板克隆HrGPD1、HrDGAT1和HrDGAT2基因,通过In-fusion连接技术构建pCAMBIA1300-mCherry表达载体,通过农杆菌介导法将表达载体转入农杆菌GV3101,采用农杆菌蘸花法获取过表达油脂合成关键基因的拟南芥植株。利用实时荧光定量qRT-PCR分析HrGPD1、HrDGAT1和HrDGAT2在转基因拟南芥中的表达情况,利用氯仿甲醇法对T2代转基因和野生型的拟南芥进行含油量检测。【结果】通过PCR技术扩增得到了正确的HrGPD1、HrDGAT1和HrDG...     

沙棘UGT基因家族的全基因组鉴定与表达分析

目的 本研究通过系统检测沙棘UGT基因家族成员,探讨其结构特征及潜在功能,为解析沙棘类黄酮糖苷生物合成机制及其积累模式奠定基础。 方法 利用BLASTP和hmmsearch搜索沙棘基因组,并通过Pfam、CDD和SMART数据库验证保守结构域。使用Prot-Param、MUSCLE、MAGA7.0、MEME、MCScanX等工具分析蛋白理化性质、系统发育、蛋白基序和基因结构及基因复制事件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析沙棘UGT基因在果实发育过程中的表达模式。 结果 本研究从沙棘基因组中鉴定出89个沙棘UGT基因,全部包含UGT基因家族保守结构域PSPG box。通过分析发现：沙棘UGT蛋白长度为266～533 氨基酸,平均分子量50.00 KDa,平均等电点5.89。根据系统发育关系,可将89个沙棘UGT分为16个组,其中,A组包含最多的沙棘UGT基因家族成员。除7号染色体外,UGT基因共分布在11条沙棘染色体上。研究发现,串联重复是导致沙棘UGT基因家族扩张的主要复制事件。转录组分析和实时荧光定量PCR表明,大部分基因具有广泛的果实发育阶段特异性表达。 结论 本研究提供了沙棘UGT基因家族的完整信息,为进一步研究沙棘基因家族成员的生物学功能提供了数据参考和理论依据。     

植物油脂合成途径及酰基载体蛋白基因的特性

植物油脂作为主要的食用油,其生物合成途径及相关基因的克隆已成为研究热点．就植物油脂生物合成途径和酰基载体蛋白基因特性的研究情况进行了综述．     

油茶油脂的生物合成及调控基因的特性

茶油在种子内主要以油体形式存在,因而油体蛋白的数量与种类决定了油体的数量与特性,在长期进化中油体蛋白基因失去了内含子,可促进油体蛋白的快速表达.茶油生物合成过程中涉及了大量酶与蛋白质的参与,其中丙二酸单酰C oA决定了饱和脂肪酸的合成速度;硬脂酰ACP脱饱和酶直接控制不饱和脂肪酸的含量;油酸脱饱和酶控制多不饱和脂肪酸的含量与种类.还需克隆相关基因的全长cDNA,并通过分子生物学技术确定这些基因的功能与调控机理.     

油桐种籽油脂合成及其在品种类型上的差异

油桐种籽成熟过程中,种籽的含油量和水分含量是负相关。水分的亏缺,严重影响了油脂合成。从 8月 25日至 9月 15日含油量上升23.8％,而含水量下降24.55％,桐酸含量也上升,与此同时棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸以及亚麻酸的含量下降。桐酸在总脂肪酸含量中占79.42％。脂肪酸的累积、转化最活跃时期在8月份和9月上旬,这时期油桐栽培水分供应是至关重要的。 油桐不同种和品种(类型)脂肪酸组成有明显差异,以桐酸变化幅度最大,差值达16.06％。在这些样品中,桐酸含量超过76％的有15份,均为三年桐,其中少花单生果品种(类型)占12份,千年桐桐酸含量均不到70％。从油质来说,三年桐优于千年桐。在三年桐中少花单生果品种(类型)具有桐酸含量高,亚油酸、油酸含量较低的优点。     

早竹TB1同源基因的克隆和表达分析

竹笋的形成和生长发育过程涉及侧枝形态发生,探讨侧枝发育有关基因在竹笋发育过程中的作用,对于阐明竹笋发育基因调控机制有重要意义.利用禾本科TB1同源基因在序列上的保守性,在基因上游的非编码区设计简并引物,通过RT-PCR技术, 从早竹笋中克隆到一个1 296 bp的cDNA序列,该序列包含1个编码349个氨基酸的阅读框,在氨基酸水平上与玉米TB1相似性达64.7%,定名为PpTB1.序列分析比对表明,PpTB1基因的编码产物含有保守的SP区、TCP区和R区,属于基因家族的1个成员.进化分析进一步表明,竹子TB1相似基因是玉米TB1基因的同源基因,且竹子TB1同源基因的分歧时间介于水稻和现有其他TB1同源基因之间.RT-PCR分析表明,该基因在笋、叶片和花中均有表达.原位杂交分析表明,PpTB1在笋的侧芽中表达较多.研究表明,PpTB1很可能与禾本科其他植物的TB1同源基因相似,在竹笋发育过程中,参与侧枝的形成.另外,TB1同源基因也可能在竹子分类和进化研究上有重要价值.     

杜仲EuREF1基因表达水平与橡胶积累的关系

[目的 ]为了探明EuREF1与胶分子量和含胶率的关系,深入探究杜仲胶合成机制。[方法 ]在杜仲新枝和叶片生长较快的4月中旬到6月中旬,利用RT-PCR技术分析杜仲EuREF1基因在雌雄株叶片和茎皮中的表达水平,以索氏提取法和GPC/SEC分别检测叶片和树皮中橡胶的含量和分子量。[结果 ]在4月至6月期间,雌雄株叶片、茎皮EuREF1表达水平分别与这些器官中胶含量及胶分子量呈显著或极显著正相关(R=0.898 2～0.988 0)。在雌株叶片、茎皮、果皮和雄株叶片、茎皮中,分子量在1.0×10⁶～5.0×10⁶ Da所占比例最多,即长度在1.5×10⁴～7.4×10⁴个异戊二烯单体的橡胶最多。[结论 ]结果推测EuREF1基因产物与杜仲胶积累程度有紧密的关系,可能在橡胶链的延伸中发挥重要作用。     

铁皮石斛多糖合成相关基因在不同组织及低温胁迫下的表达分析

为探讨多糖合成基因对铁皮石斛生长发育的调控作用及低温胁迫对多糖合成基因的影响,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对铁皮石斛多糖合成途径中UAM、UGP、RHM、SPS、CSLA和PGM基因在不同组织(根、茎、叶、花)及0℃胁迫24 h的表达水平进行定量分析.结果显示:GAPDH基因在5个候选基因中稳定性最高,...     

榅桲C4H基因的克隆、序列分析及表达

【目的】肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase,C4H)是调节木质素合成的关键基因,榅桲是新疆特色经济果树之一。目前,有关榅桲C4H基因的序列信息尚不明确。为了获得该基因的序列信息及其在果实不同发育时期的差异性表达规律,为深入研究该基因在榅桲果实发育过程中的作用和功能奠定基础。【方法】以榅桲果实为研究材料,基于GenBank已登录近源物种的C4H基因的cDNA序列,提取其果实的总RNA并反转录为cDNA,利用同源克隆的方法获得榅桲C4H基因的cDNA序列,并对该序列进行生物信息学分析,同时检测在榅桲果实开花后不同时间点C4H基因表达量的差异。【结果】同源克隆结果表明:C4H基因编码区的序列全长为1 518 bp,编码505个氨基酸,其蛋白的分子质量为58.28 kD。生物信息学分析结果显示:榅桲C4H蛋白为亲水性不稳定蛋白质,其二级结构以α-螺旋和无规卷曲结构为主。系统进化分析结果显示:榅桲C4H蛋白与甜樱桃(Prunus avium,XP₀21806844.1)、山杏(Prunus armeniaca,VVA16404.1)的C4H蛋...     

云南野生黄牡丹PlbHLH3转录因子基因的克隆与表达

以云南野生黄牡丹为试材,基于已构建的花瓣转录组数据库,筛选到了24个与花色素苷合成相关的bHLH转录因子蛋白同源性高的Unigene序列,命名为PlbHLH1~24。通过开放阅读框(ORF)的氨基酸序列比较和系统进化树分析,发现PlbHLH3可能参与调控花色素苷合成,其ORF包含一个 2 040 bp的开放阅读框,编码一个679个氨基酸的蛋白;其氨基酸序列与葡萄VvMYC1和苹果MdbHLH3的亲缘关系最近,相似性达60%以上。相对荧光定量PCR分析表明,PlbHLH3在黄牡丹和紫牡丹的不同组织中均有表达,在两者的花药,心皮和花瓣中的表达显著高于在萼片和叶片中的表达;PlbHLH3在紫牡丹的硬蕾期高丰度表达,而在黄牡丹的硬蕾期表达量最低,在其他4个时期的表达量显著或极显著高于在硬蕾期的表达量。本研究推测PlbHLH3参与黄牡丹花色素苷合成的调控作用,为今后深入探讨黄牡丹花色形成机制奠定理论基础。     

11条白桦BpSPL家族基因的生物信息学和表达分析

[目的]研究白桦中SPL转录因子的基因序列特征及其在不同时期不同组织中的表达规律。[方法]依据白桦45个转录组测序结果,共获得12条全长SPL基因,依次命名为白桦BpSPL1-BpSPL12,对其中11条BpSPL进行了生物信息学及基因表达特征分析。[结果]生物信息学分析发现,11条BpSPL均含有1个高度保守的SBP结构域,且基因长度差异较大,含有2 10个不等数目的外显子,系统进化分析发现11条白桦SPL分属于六大类SPL蛋白;qRT-PCR分析结果显示,白桦BpSPL基因在不同时期的叶、顶芽、茎、雄花序中表达变化显著,多数SPL基因在顶芽中7月5日和8月20日至9月20日时期表达较高,除BpSPL1基因外在雄花序从6月份到9月份的生长阶段中,SPL的表达水平呈现逐渐升高的总体趋势。[结论]BpSPL基因可能参与到了白桦顶芽和雄花序的生长发育过程。     

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。     

杨树中I类KNOX基因结构、表达与功能分析

[目的]分生组织对器官发生和形态建成起到至关重要的作用,其活性受多种转录因子的调控。KNOTTEDlike homeobox(KNOX)基因家族由2个亚类即I类和II类KNOX组成,在模式植物拟南芥中I类KNOX成员主要在茎的顶端分生组织区域表达,对维持顶端分生组织分化及侧生器官的形态建成过程起关键作用。木本植物生长发育过程主要包含以顶端分生组织(Shoot apical meristem,SAM)为中心的初生生长与以形成层为中心的次生生长过程,本研究通过分析杨树I类KNOX基因在SAM、根顶端分生组织(Root apical meristem,RAM)的形成过程及形成层相关区域的表达,探讨I类KNOX基因在杨树分生组织形成与分化过程中的功能。[方法]以拟南芥I类KNOX基因STM的蛋白序列在毛果杨基因组中进行同源比对分析,获取杨树I类KNOX成员的核酸和氨基酸序列。根据核酸及氨基酸序列信息构建系统发育树,并绘制基因结构与蛋白质结构图谱。利用84K杨(Populus alba×P.glandulosa)不定芽与不定根诱导实验体系模拟顶端分生组织发育过程,通过实时定量PCR(RT-PCR)技术,对杨树I类KNOX成员在不定芽与不定根形成过程及形成层相关区域中的表达进行分析。[结果]本研究通过同源比对分析鉴定出10个杨树I类KNOX成员,根据进化关系与基因结构差异将其分为三组:组1、组2、组3,其中,组1为拟南芥KNAT2和KNAT6同源基因,组2为STM和BP同源基因,组3为杨树所特有的I类KNOX基因。杨树I类KNOX基因在不定芽与不定根发生过程中表达量均发生较大的变化,在不定芽发生过程中,组1基因在芽原基分化产生不定芽的关键期上调表达,而组2与组3基因多在分生组织分化产生芽原基阶段高表达;在不定根发生过程中,组1成员多在根原基分化产生不定根的过渡期上调表达,组2与组3基因则多在发育后期不定根形态建成阶段高表达。杨树I类KNOX成员在形成层相关区域均表达,组1中KNAT2/6与组2中STM、BP同源基因的表达量明显高于其他成员。[结论]以上结果说明,杨树I类KNOX除了与拟南芥同源的2个组外,还进化产生新的组别,分别参与分生组织形成和分化过程中不同阶段的调控,且Pt KNAT2/6b、ARK1与ARK2在形成层区域高表达,提示以上3个基因可在形成层功能维持以及木质部分化中发挥主要作用。     

Development of oak and beech seedlings planted under varying shelterwood densities and with different site preparation methods in southern Sweden

Effects of site preparation, shelterwood density and planting depth on the survival and growth of planted beech and oak seedlings were studied. Experiments were performed in one oak and one beech stand in southern Sweden. Two areas with different densities of shelterwood and one clearcut were established in each stand. Growth, damage and survival of the planted seedlings were observed for three years. Soil water potential was recorded weekly and radiation and soil temperatures were recorded continuously during the growing seasons.Neither site preparation methods nor planting depth affected oak seedling growth, when planting was carried out on fresh clearcuts or in shelterwoods, while growth of beech seedlings was positively affected by mounding. Growth of oak seedlings was inhibited by the shelterwood treatments. In beech seedlings, growth was lowest in dense shelterwood, while there was no difference in growth between seedlings on the clearcut area and in the shelterwood of low density. Differences in growth may be explained by differences in radiation and soil water potential.When planting was carried out on a one-year-old clearcut, site preparation improved the subsequent growth of oak and beech seedlings.     

Evaluation of promoters and visual markers for transformation of eastern white pine

This report serves to evaluate possible promoters for use in theproduction of transgenic eastern white pine (Pinus strobus L.).Embryogenic cultures of eastern white pine were bombarded with goldparticles coated separately with a variety of gene constructs containingthe UidA -glucuronidase (GUS) or green fluorescentprotein (GFP) reporter gene. Transient expression of the UidAgene, driven by a novel algal virus adenine methyl transferase genepromoter, as well as five other promoters used in angiospermtransformation, were evaluated. The maize alcohol dehydrogenase promoterwas not effective in eastern white pine cultures. The construct with thedoubled Cauliflower Mosaic Virus 35S promoter plus Alfalfa Mosaic Virusenhancer showed the highest levels of expression. GUS expression wasdetected within 24 hours, but decreased after 5 days and was notdetectable 15 days after bombardment. Expression of GUS activity wasrecorded mainly in somatic embryonal heads of various stages ofdevelopment and occasionally in suspensor cells. Similar to GUSexpression, modified green fluorescent protein (GFP) was detected in theembryonal head cells 24 hours after bombardment. GFP-expressingsuspensor cells were both more infrequent and difficult to detect, astheir highly vacuolate nature rendered the GFP presence less visibleagainst the yellow background autofluorescence.     

落叶松实时定量PCR内参基因的筛选

本研究针对日本落叶松(Larix kaempferi (Lamb.) Carr.)体细胞胚胎发育过程中原胚团时期到胚胎成熟时期、种子萌发过程、植株幼年生长阶段和成年生长阶段等生长发育过程中的31份材料,应用实时荧光定量PCR(qPCR)技术,分析了12个持家基因(ACT 4、APm、Chc、Gapc、RPL1、RPL2、EF1、EF2、eIF、E3UL、UBQ和UPL2) 在这31份材料中的表达情况。经geNorm和NormFinder两种分析软件对这12个持家基因进行表达稳定性分析,结果表明:APm在不同器官、体细胞胚胎发育和种子萌发过程中表达均最为稳定;EF1 在不同生长年龄植株的顶梢中表达最为稳定;eIF在不同年龄植株的针叶中表达最为稳定。分析结果表明,针对不同的研究材料和发育阶段应选择适合的持家基因做内参基因使用。进行基因表达细微差异研究时,可根据需要使用2个或2个以上内参组合。     

烟草和毛白杨次生维管发育相关MYB转录因子分析

[目的]为探讨额河杨和银灰杨天然杂种的起源机制,[方法]应用18对SSR标记,从分子水平上对新疆额尔齐斯河流域杨属植物的种间关系进行分析研究。[结果]表明:(1)SSR系统发育树将整个流域天然杨属植物分为两大类群,即黑杨派和青杨派为一类,白杨派为一类;(2)白杨派派内系统聚类图显示,银白杨、欧洲山杨、银灰杨三个树种均有较大的遗传分化,特别是杂种银灰杨似乎更大;(3)黑杨派和青杨派的UPGMA分类图显示,青杨派和黑杨派分属于2个分支,其中,青杨派内部分化相对简单,分为2支,均为典型的苦杨;黑杨派内部的分化较为复杂,可分为4类,包括典型的欧洲黑杨、额河杨和回交子代。[结论]杂种额河杨具有更多的欧洲黑杨的遗传成分,因此,将额河杨放到黑杨派是正确的。     

麻竹笋转录组测序及苦涩味物质合成基因差异表达分析

[目的]研究避光处理对麻竹笋苦涩味物质合成相关基因表达的影响。[方法]利用Illumina HiSeq~(TM)2500平台对自然生长(CK)和覆土处理(EP)2种类型的麻竹笋进行转录组测序,并对差异表达基因进行分析。[结果]转录组测序共获得36.45 Gb原始数据,经组装去冗余处理得到53 388个Unigene,将所得Unigene比对到Nr、Pfam、COG、Swissprot、GO和KEGG数据库中进行功能注释,发现共有31 462条Unigene与其它物种的基因具有同源性。对CK和EP处理所测得的Unigene进行表达量的比较分析,筛选出1 846个差异基因,其中,在EP处理中上调表达基因998个,下调表达基因848个。由KEGG代谢通路分析发现,差异基因显著地富集在32个代谢途径中,其中,包含与苦涩味物质合成相关的糖酵解途径、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成途径等。进一步研究发现,参与麻竹笋芳香族氨基酸、单宁合成的PFK、ENO、PPY-AT/HPP-AT、LAR等酶基因在EP处理中表达量下降,荧光定量PCR验证结果与测序结果基本一致。[结论]避光处理抑制了苯丙氨酸、酪氨酸、单宁生物合成关键酶基因的表达,可能最终影响麻竹笋苦涩味物质的合成。     

苹果属无融合生殖SERK1基因的克隆与生物信息学分析

[目的]为探讨苹果属植物无融合生殖分子机制。[方法]以苹果属平邑甜茶及杂种后代33#为试材,以苹果基因组CDS序列设计引物,通过PCR扩增技术克隆出SERK同源基因的cDNA全长序列,命名为MhSERK1和MhdSERK1(GenBank登录号JQ231273和JQ231272),利用实时定量RTqPCR的方法检测了这两个基因在平邑甜茶和杂种后代各组织和器官中的表达模式。[结果]序列分析显示MhSERK1和MhdSERK1编码区序列全长为1 899 bp和1 881 bp,分别编码632和626个氨基酸,其氨基酸序列与其他植物的SERK1同源基因所编码的氨基酸同源性都在80%以上,特别是与葡萄科龙眼品种同源性最高,高达92.56%,与模式植物拟南芥、烟草等植物的SERK同源基因都具有很高的同源性。实时定量PCR结果表明,在平邑甜茶和杂种后代不同组织、花器官中SERK1基因的表达量存在差异,其中在子房中的表达量最高,在营养生长的组织中表达量很低,在平邑甜茶花蕾期的子房中表达量最高。[结论]推测该基因在平邑甜茶和杂种后代的生殖发育过程中可能发挥重要作用。