毛竹漆酶基因启动子序列分析及基因表达模式

漆酶在细胞壁形成、逆境胁迫、花青素形成和酚类物质催化等过程中均发挥着重要作用,其基因表达受到多种外界因素的影响。为揭示竹子中漆酶基因的表达模式,以毛竹（Phyllostachys edulis）为对象,利用生物信息学手段分析了其中42个漆酶基因（PeLACs）启动子序列,利用已有的转录组数据分析了其中PeLACs的表达模式,克隆漆酶基因PeLAC20的启动子序列PeLACp,并构建了瞬时表达载体,在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中瞬时表达。结果表明,在42个PeLACs启动子序列中包含多种与激素以及非生物胁迫相关的顺式作用元件,在GA₃处理以及低温和干旱胁迫下各基因表现为不同的表达模式,表明它们参与激素和非生物胁迫的应答,而且功能存在着一定的差异。PeLACs在毛竹不同生长阶段根和笋中的表达模式也证明了各基因功能的差异性。克隆的PeLACp序列为2 000 bp,利用GUS染色法检测启动子PeLACp的活性显示,PeLACp主要在转基因拟南芥的根中表达。研究结果为进一步揭示毛竹漆酶基因的生物学功能提供了参考依据。     

毛竹微管蛋白基因PeTua3的原核表达及其 功能初步研究

作为细胞骨架的重要组成部分,微管蛋白在细胞壁发育过程中起着重要的调控作用。采用RT-PCR技术从毛竹叶片中克隆到一个微管蛋白(Tua3)同源基因的cDNA序列,长1 356 bp,编码451个氨基酸,命名为PeTua3。构建原核表达载体pET-32b-PeTua3,并将其转入大肠杆菌中诱导表达。蛋白电泳检测结果表明:温度和诱导时间对PeTua3基因蛋白的表达影响差异显著,其中,在37℃用0.4 mmol.L-1IPTG诱导2 h的表达效果最好。用PeTua3基因体外表达的重组蛋白处理拟南芥种子,其幼苗上胚轴明显增粗,侧根增多;超薄切片显微观察显示,重组蛋白处理的拟南芥上胚轴和主根的薄壁细胞数量均增多,细胞体积变大,维管束增粗。     

毛竹PeMADS1基因的克隆及转化拟南芥初步研究

采用RT-PCR和RACE技术,从毛竹中分离到1个含完整的编码区和5′端非翻译区的cDNA,长776bp,编码240个氨基酸,命名为PeMADS1(GenBank登记号:EU327784)。序列分析表明,该基因具有典型的植物MADS-box基因结构,与拟南芥的E类功能基因AGL6编码蛋白的一致性为57.2%。将PeMADS1基因置于CaMV35S启动子控制下,构建PeMADS1基因植物表达载体。应用农杆菌介导将目的基因转入拟南芥,RT-PCR证实PeMADS1基因得到异位表达。转基因拟南芥呈现开花提早、莲座叶卷曲、发育迟缓等表型,表明PeMADS1可能参与毛竹由营养生长转向生殖生长的发育调控。     

毛竹捕光叶绿素a/b结合蛋白基因cab-PhE1的克隆与表达分析

光合作用是地球上生命现象的基础,高等植物光合作用光能的捕获与传递主要是通过捕光色素蛋白复合体(LHC Ⅰ,LHCⅡ)来完成的,其中LHCⅡ是绿色植物叶绿体类囊体中含量最丰富的一种天线蛋白(孙钦秒等,2000a).     

毛竹苯丙氨酸解氨酶基因的克隆及组织特异性表达分析

苯丙烷类代谢途径是植物代谢中一条非常重要的途径,一切含苯丙烷骨架的物质都是由这一途径直接或间接生成.     

APETALA1基因启动子的克隆与功能分析

为了分析AP1的表达调控模式,本研究克隆了拟南芥花异常株系AFDL的AP1启动子,启动子元件预测结果表明:AP1启动子中含有3个结合MADS调控因子的CArG box(从5'依次编号为CArG1、CArG2、CArG3),通过删减AP1启动子长度以及改变CArGbox数量构建了5个GUS表达载体并转化野生型拟南芥.测序结果显示:AFDL的AP1启动子在核苷酸序列上与野生型拟南芥完全一致,这表明AP1在AFDL中的表达显著降低并不是启动子序列突变引起的;转基因植株的GUS表达模式说明了CArG1在花发育早期及后期激活基因的表达,CArG2在整个后期都对基因的表达有抑制作用,而CArG3在花发育初期就能抑制基因的表达,并且在中后期仍然保持了对下游基因的抑制作用,CArG box1、2、3对AP1的表达有显著但非决定性的影响.此外,还推测在AP1启动子0～-3 579 bp范围之外存在影响AP1在第4轮花器官表达的调控元件,-3 579 bp至-1 752 bp区域可促进AP1的表达,而AP1启动子-1759 bp至-1359 bp区域除CArG2外的其它元件对调节其表达无明显作用.     

杨树维管组织特异启动子的克隆与启动活性分析

启动子在基因表达调控中起关键性作用,它在很大程度上决定所控基因表达的时间、空间和强度。依据拟南芥ATH1芯片分析杨树维管形成时期特异表达基因的结果,选取了差异表达基因NST3,通过BLAST比对在杨树EST数据库(PopulusDB)中找到同源性较高的基因NAC068。以毛白杨为材料,在其基因组中克隆得到该基因5'侧翼区901 bp长的片段,命名为pProNAC068,将该片段置换pBI121载体中的CaMV35S启动子,并在84K杨中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现:该启动子可以控制外源基因在次生维管组织中特异表达,从而为基因工程中有目的的控制外源基因在维管组织中的表达奠定基础。     

毛竹木质素合成相关基因C4H的克隆及组织表达分析

采用RT-PCR和RACE技术,从毛竹中克隆了C4H基因cDNA全长序列。该基因包含1 506 bp开放读码框,编码502个氨基酸。与NCBI核酸和蛋白数据库中序列进行比对, 结果表明该基因与单子叶植物高粱、水稻和玉米中的C4H基因同源性较高,分别达到88%、88%和87%。经过荧光定量PCR分析,该基因在毛竹不同发育时期和不同组织中表达丰度不同,在冬笋中表达量最高,其次为春笋顶部、中部、叶、3年生茎、根、叶鞘、2年生茎、春笋、1年生茎,而在春笋基部中表达最低。在笋顶部、中部的高水平表达表明本文克隆的C4H基因与发育时期维管组织的细胞壁加厚相关,可以作为调控木质素合成的目标基因用于竹子基因工程改良。     

毛竹捕光色素结合蛋白基因结构及表达模式分析

植物通过光合作用将光能转换为化学能,捕光色素结合(LHC)蛋白与色素形成的复合体在捕获、传递和转化光能过程中发挥着重要作用,因此研究毛竹(Phyllostachys edulis)LHC基因结构及表达模式对于揭示其在毛竹光合作用中的功能具有重要意义。采用生物信息学的方法,对毛竹基因组中的LHC基因进行了系统分析。结果表明,在毛竹中共有29个LHC基因同源序列,其包含的内含子数量为0~5个。序列分析表明,29个LHC基因编码的蛋白分别属于光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的捕光色素结合蛋白家族LHCⅠ和LHCⅡ。LHCⅠ包含5个亚家族(Lhca 1-Lhca 5),除了Lhca 4含有3个成员外其他亚家族只有1个成员;而LHCⅡ包含6个亚族(Lhcb 1-Lhcb6),每个亚家族的成员不同,其中Lhcb 1的成员最多为7个。亲疏水性预测表明,不同亚家族成员存在着一定差异。蛋白结构预测发现,29个蛋白均包含导肽和成熟蛋白,具有跨膜结构域,均包含色素结合位点;其中12个蛋白的组成以α-螺旋为主,17个蛋白的组成以随机卷曲为主。基因表达谱分析表明,大多数LHC基因主要在叶片和花序中表达,笋中略有表达,而根和鞭中几乎检测不到表达。研究结果为进一步研究毛竹LHC基因的功能奠定了基础。     

毛竹TIPs基因家族成员组织表达模式研究

[目的]通过研究毛竹TIPs的分子特征和表达模式,为揭示逆境胁迫条件下TIPs在竹子中的作用提供证据,为培育抗逆的植物新品种提供新的基因资源。[方法]以毛竹为对象,利用生物信息学方法对毛竹基因组中的TIPs基因进行了全面分析,采用实时荧光定量PCR技术分析基因在不同组织及干旱、水淹和Na Cl胁迫下的表达模式。[结果]毛竹基因组中含有6个TIPs同源基因,分别隶属于3个亚类(TIP1、TIP2和TIP4)。基因结构预测显示,Pe TIP1;1、Pe TIP1;2、Pe TIP2;2和Pe TIP4;2由2个外显子和1个内含子组成,而Pe TIP2;1和Pe TIP4;1由3个外显子和2个内含子组成。蛋白结构分析显示,毛竹6个TIPs均具有2个典型的NPA结构域和4个ar/R模体。通过转录组数据分析基因的组织表达特异性,结果表明Pe TIP1;1在各组织中的表达丰度均较高;Pe TIP1;2主要在花中表达;Pe TIP2;1在根和鞭中表达量较高;Pe TIP2;2在根中特异表达;Pe TIP4;1在叶片中表达丰度最高;Pe TIP4;2在笋和鞭中表达水平较高,在根中最低。实时定量PCR结果分析证明,干旱处理后毛竹根中Pe TIP4;1的表达量显著升高(p0.01),Pe TIP2;1、Pe TIP2;2和Pe TIP4;2表达受到抑制(p0.01);水淹处理后根中Pe TIP1;1和Pe TIP4;1表达量显著增加(p0.01),Pe TIP1;2、Pe TIP2;2、和Pe TIP4;2则显著降低(p0.01);Na Cl处理后根中6个Pe TIPs的表达量均显著增加(p0.01)。干旱处理后毛竹叶片中Pe TIP1;1、Pe TIP1;2和Pe TIP4;1表达量均显著增加(p0.01);水淹处理后叶片中Pe TIPs表达量均显著提高(p0.01);Na Cl处理后叶片中Pe TIP2;1表达受到明显抑制(p0.01)。[结论]Pe TIPs可能在毛竹抵抗干旱、水淹和Na Cl等非生物胁迫中发挥着不同程度的作用。     

毛竹小RNA高通量测序及病毒分析

以毛竹叶片为材料,采用小RNA高通量测序结合生物信息学对小RNA数据库进行组装,进一步分析了毛竹中存在的病毒和类病毒,并采用RT-PCR和RACE进行验证。结果表明:在竹子样品中存在水稻东格鲁病毒(RTBV),覆盖率达到91.0%。在毛竹样品中扩增得到1 992 bp RTBV病毒类似序列,占其基因组的24.9%。RTBV病毒在多个毛竹样品中存在且不存在多态性。RTBV病毒可能是一个古老的植物病毒,在进化过程中禾本科植物将其序列整合到基因组中来防御RTBV病毒的浸染。     

磁珠富集法开发毛竹SSR标记引物

用磁珠富集法筛选毛竹基因组DNA的SSR分子标记,利用磁珠法对毛竹基因组DNA的AFLP片段进行了富集,分别构建了富含GT、AG、CCA重复基元的富集文库,利用克隆PCR法对文库进行筛选,检测菌落数分别为1080、620、630个,阳性菌落中含目的重复的序列分别为137、73、41个,富集效率分别为12.7％、11.8...     

不同年龄毛竹营养器官主要养分元素分布及与土壤环境的关系

对福建省永安市不同年龄毛竹营养器官N、P、K、Ca、Mg元素分布进行了研究。结果表明,毛竹不同部位的营养元素含量不同,N、P、Ca、Mg元素平均含量顺序为叶>枝>秆>根;K元素含量的排列顺序为叶>根>枝>秆。叶、枝、秆中主要营养元素的排列顺序为N>K>Mg>Ca>P;根中主要营养元素的排列顺序为K>N>Mg>Ca> P。不同营养器官养分元素含量随年龄增长的变化趋势不同,N、P、Ca、Mg在竹秆与竹根中呈先上升后下降的趋势,竹枝中呈降-升-降的趋势,竹叶中呈"W"型变化,K元素除2年生竹秆中含量较高外,在竹秆、竹根、竹枝中呈下降的趋势。毛竹各器官中有14对元素的相关性达到显著或极显著水平,其中与N元素相关的有8对,与K元素相关的有8对,P元素相关的9对。土壤中有机质、N、P、K的含量对竹秆、竹枝、竹叶中N素含量有重要影响,毛竹营养器官中P、K元素浓度与土壤的主要化学指标之间的相关性未达到显著水平。在土壤养分充足的条件下,竹叶器官中的养分浓度主要由其本身的生理特性决定,与土壤养分浓度相关性不显著。竹叶N、P含量与磷酸酶活性显著相关,与过氧化氢酶极显著相关,土壤酶对土壤中所进行的生物及生物化学过程起着重要的作用,土壤中N、P、K等元素在转化为毛竹可吸收过程中有多种酶的参与。竹秆N与土壤毛管孔隙度和总孔隙度极显著相关,与其他的土壤物理指标相关性不明显。     

浙江东明山森林公园毛竹林节肢动物的组成和多样性

节肢动物群落结构及其多样性是反映森林生态系统稳定性的重要指标.2005-2007年对浙江东明山森林公园毛竹林节肢动物群落进行了系统调查,共采集到42 439号标本,隶属于17目,126科,511种.结果表明:无论是从种类还是个体数上,均以鳞翅目最为丰富,其次为鞘翅目.毛竹林节肢动物群落多样性呈现明显的季节性变化,在冬季...     

近海迎风面毛竹林竹材物理力学性质的研究

竹子是集经济、生态和社会效益于一体的优良林种,有着繁殖容易、成林快、一次造林科学经营可持续利用等优点,是区域社会经济发展和生态环境保护的重要资源,其中,毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.de Lehaie)为我国所特有的最重要的经济竹种,具有分布广、面积大、利用领域广、效益好等特点。全国现有毛竹林面积720万hm2,其中,毛竹     

毛竹成竹期根际土壤微量元素变化规律

对黄山公益林场毛竹成竹期幼竹生长的根际土壤微量元素、pH值和有机质含量动态进行了测定,结果表明,幼竹根际土壤pH值介于4.86和6.04之间,属于适合幼竹生长的pH值范围。随幼竹生长,pH值呈开口向下的抛物线形状,8月中旬达到最高值,为6.03;有机质含量和Cu含量分别在7月初和6月中旬达到高峰,分别为38.77和 0.63,有机质含量在7月底达到最低点,而后慢慢升高,Cu含量则呈开口向下的W形状;Zn、Fe、Mn含量均在6月上旬达到高峰,而后均呈下降趋势。方差分析表明,10月幼竹根际土壤与非根际土壤Cu、Zn、Fe、Mn含量均存在显著差异,说明根际土壤对微量元素的溶解吸收相比非根际土壤来说,受根际小环境影响更显著。     

毛竹冬笋中氮磷钾含量的动态变化与积累规律

毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.de Lehaie)作为我国最主要的经济和生态竹种[1-6],其养分管理和丰产培育技术一直是重要研究内容[7-12];然而,由于毛竹大小年和异龄结构等特点,迄今丰产经营的毛竹林肥培仍多凭经验,施肥量和肥培重点对象不明确,极易造成养分流失、肥力降低和环境污染.为此,近年来作者及课题组成员从毛竹生长发育规律出发,系统研究了自冬笋到竹材成熟采伐整个生长(经营)期毛竹生长和养分积累规律.冬笋是毛竹的第一生长阶段[13],其生长和营养状况直接决定着来年林分产量和经济效益[14].