椰子SPL基因家族的生物信息学及其表达分析

Squamosa promoter binding protein like(SPL)基因是植物特有的转录因子,在植物生长发育过程中发挥重要的调节作用.本研究根据已释放的椰子转录组序列信息和水稻SPL基因家族的蛋白序列信息,从椰子转录组中鉴定出24个CnSPL基因,分别命名为CnSPL1～CnSPL24.Pfam分析表...     

苹果‘长富2号’开花调控转录因子基因MdSPL6的克隆及表达分析

以‘长富2号’苹果短枝顶芽为材料,采用RT-PCR方法克隆得到1个候选开花调控转录因子基因SQUMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN LIKE(SPL),含有570 bp开放阅读框,编码189个氨基酸。序列比对发现,该基因含有一个保守的SBP结构域和核定位信号,属于SBP转录因子基因家族。系统进化分析表明,MdSPL6蛋白的核苷酸序列与拟南芥AtSPL3、AtSPL4和AtSPL5具有较高的同源性。实时定量PCR分析结果表明,在不同的组织中MdSPL6的表达量存在差异,在叶片和顶芽中的表达量相对较高。易成花的‘烟富6号’苹果短枝顶芽内MdSPL6的表达高于难成花的‘长富2号’。外源GA处理诱导MdSPL6的表达在花后40和60 d下调;6-BA处理使MdSPL6的表达呈现先上升后下降趋势;蔗糖处理促使MdSPL6表达上调。推测MdSPL6对激素和糖信号介导的成花诱导有重要作用,可作为调控苹果花芽分化的目标基因。     

三倍体枇杷花期调控基因Ej SPL5的克隆、亚细胞定位及表达分析

利用同源克隆和c DNA末端快速扩增(RACE)技术从三倍体枇杷‘Q27’中分离得到1个调控花期的SQUMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN LIKE(SPL)转录因子家族基因EjSPL5。该基因cDNA序列全长为778 bp,其中5′非翻译区(UTR)序列为24 bp,3′UTR序列为214 bp,包含1个长为549bp的开放阅读框(ORF),编码182个氨基酸。蛋白序列比对分析表明,EjSPL5和苹果、拟南芥及金鱼草的SPL蛋白序列具有较高的相似性,均具有保守的SBP结构域和核定位信号(NLS)。分子系统进化分析表明,EjSPL5与苹果MdSPL5具有较高的同源性,聚为同一分支。EjSPL5的亚细胞定位发现,其行使功能区域定位在细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,EjSPL5在枇杷萼片和幼果中的表达量较高;二倍体和三倍体枇杷的早、晚花品种中EjSPL5表达量存在显著差异,其表达主要集中在花发育的前6个时期,在花蕾露白期和盛花期的表达量较低。三倍体枇杷EjSPL5表达量在花芽形态分化期最高,二倍体枇杷在花序侧生支轴快速伸长期的表达量最高。早花枇杷品种的EjSPL5相对表达量高于晚花品种。     

RNAi沉默CsHB1降低茶树叶片愈伤组织咖啡碱积累

以‘英红9号’茶树叶片为材料,克隆HD-Zip转录因子基因CsHB1,原核表达CsHB1重组蛋白,利用本氏烟草进行CsHB1表达蛋白的亚细胞定位;构建CsHB1的RNAi转基因载体,经农杆菌介导转化‘英红9号’茶树叶片愈伤组织,并对沉默CsHB1愈伤组织系进行基因表达分析和咖啡碱含量测定。结果表明,克隆基因与NCBI登记的‘龙井43’茶树CsHB1（MF033534）有6个碱基差异,但编码相同的氨基酸序列;原核诱导表达获得CsHB1的49 kD不可溶蛋白;将CsHB1蛋白亚细胞定位于细胞核和细胞质。在沉默表达CsHB1愈伤组织中,CsHB1表达显著下降,催化茶叶咖啡碱合成的N–甲基转移酶基因yhNMT1表达下调,愈伤组织中咖啡碱含量显著降低。推测转录因子基因CsHB1的沉默抑制了靶基因yhNMT1的表达,进而降低‘英红9号’愈伤组织中咖啡碱的合成积累。     

葡萄转录因子VpSBP12的克隆及功能分析

以华东葡萄‘白河-35-1’为试材,依据葡萄全基因组数据库(http://www.genoscope.cns.fr),利用同源序列比对结果设计引物,克隆获得VpSBP12基因的DNA和cDNA序列,并分析其序列特征和表达特性,以期阐明其在葡萄抗盐胁迫中的作用,为葡萄抗逆育种提供参考依据。结果表明:VpSBP12基因DNA全长2 907bp,其中含有3个外显子和2个内含子;该基因的完整开放阅读框序列全长1 137bp,编码379个氨基酸,其中包括一个含有双向核定位信号的高度保守SBP结构域。经过亚细胞定位和转录活性分析表明,该基因可以定位到核里,且具有转录激活活性。构建过量表达载体将VpSBP12转化拟南芥后发现,转基因株系在盐胁迫培养基上的萌发率及根长显著高于野生对照。表明VpSBP12基因在拟南芥中的过量表达提高了植株的抗盐胁迫的能力。     

刺葡萄0943抗白腐病转录因子VdWRKY49的克隆及序列分析

【目的】获得来源于中国野生抗病种质刺葡萄0943的转录因子Vd WRKY49基因,揭示其序列特征、基因功能与抗葡萄白腐病之间的关系,初步揭示抗病种质抗病机制。【方法】利用同源克隆的方法分别获得刺葡萄0943的转录因子Vd WRKY49基因的编码区和启动子区域,分析其序列特征,通过实时荧光定量检测其对白腐病菌和水杨酸诱导的反应,同时以感病品种欧亚种‘黑比诺’为对照,分析不同种质中的转录因子Vd WRKY49基因序列及表达差异。【结果】来源于中国野生种质刺葡萄0943的Vd WRKY49基因,在其编码区和启动子区域都有抗病基因的序列特征和位点特征,同时也存在不同,在DNA和氨基酸水平上与来源于欧亚种的‘黑比诺’Vv WRKY49有差异,这些差异可能造成了其结构功能的差异;受到葡萄白腐病和水杨酸诱导后,Vd WRKY49基因的表达量明显高于Vv WRKY49。【结论】来源于刺葡萄0943的Vd WRKY49基因受到白腐病菌和水杨酸诱导后表达量和表达模式明显区别来源于‘黑比诺’的Vv WRKY49基因,推测在葡萄抗病途径中转录因子WRKY49具有重要的生物学作用。     

野生毛葡萄水通道蛋白基因VhPIP1的克隆及其在干旱胁迫下的表达分析

采用RT-PCR和RACE技术从中国野生毛葡萄（Vitis heyneana）‘花溪–9’根中克隆得到1个质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）类的水通道蛋白基因,命名为VhPIP1（登录号为KM026528）。该基因cDNA全长为1 087 bp,包含1个858 bp的完整开放阅读框,编码286个氨基酸。氨基酸序列分析表明,VhPIP1含有水通道蛋白家族高度保守的两个NPA（Asn-Pro-Ala）单元和6个跨膜区,其氨基酸残基与MIP家族蛋白保守区序列完全一致。实时荧光定量RT-PCR分析表明,VhPIP1在野生毛葡萄根、茎、叶中均有表达,在根中的表达量最高,叶片中最少。干旱胁迫下,抗旱性强的毛葡萄‘花溪–9’VhPIP1的表达量随着胁迫时间的延长先增加后降低,而不抗旱的欧亚种‘红地球’VvPIP1的表达量呈下降的趋势。与不抗旱的‘红地球’相比,干旱胁迫下极抗旱的‘花溪–9’较高的VhPIP1转录水平对应较高的叶片相对含水量,同时对应较低的根系细胞膜相对透性。VhPIP1的表达丰度与毛葡萄抗旱性密切相关。     

中国山葡萄‘双红’胺氧化酶(amine oxidase)基因的抗霜霉病研究

【目的】探究高抗霜霉病的中国山葡萄‘双红’中胺氧化酶(VaAO)在抗葡萄霜霉病中的作用。【方法】以中国山葡萄‘双红’为试材,采用RT-PCR技术,克隆山葡萄‘双红’的AO基因,命名为VaAO;利用RT-qPCR在转录水平上分别检测了抗病的山葡萄‘双红’和感病的欧亚种葡萄‘赤霞珠’接种霜霉菌后AO的表达模式;通过农杆菌介导的瞬时转化法,使VaAO分别在本氏烟草和葡萄‘赤霞珠’中瞬时过表达;利用DAB染色法,检测H_2O_2的积累。【结果】VaAO基因的开放阅读框(ORF)长2 184 bp,编码727个氨基酸。经BLAST比对发现VaAO氨基酸序列与欧亚种葡萄‘黑比诺’的氨基酸序列同源性高达99%。定量结果表明:抗病的‘双红’和感病的‘赤霞珠’的AO基因均受到霜霉菌诱导,且相对表达量都在接种72 h后达到最高峰。值得注意的是,VaAO在接种后24 h表现出显著上调。VaAO在烟草中瞬时表达后发现其蛋白定位在细胞核和细胞膜中。VaAO在‘赤霞珠’叶片中瞬时过表达能够显著提高叶片中H2O2的积累和抵抗霜霉病的能力。【结论】成功克隆了山葡萄‘双红’的VaAO基因,定量分析和瞬时表达均表明VaAO基因在参与葡萄抗霜霉病的过程中发挥了重要作用。     

梨矮化砧木‘中矮1号’生长素氢转运体基因PcAHS及其启动子的克隆与表达分析

以梨（Pyrus communis L.）紧凑型矮化砧木‘中矮1号’及其母本‘锦香’新梢韧皮部为试材,根据转录组测序结果设计特异性引物,克隆到1个长1 239 bp的基因序列。该序列在两个品种间不存在差异,均编码412个氨基酸,其氨基酸序列与苹果（np_001280772.1）、梅（xp_008242099.1）、毛果杨（xp_002306421.2）、草莓（xp_00428771.1）的生长素氢转运体基因（AHS）编码的氨基酸序列的相似性在67% ~ 99%之间,命名为PcAHS。qRT-PCR分析发现,‘中矮1号’新梢韧皮部中PcAHS的表达量均低于母本‘锦香’,推测其启动子序列存在差异。‘中矮1号’及其母本‘锦香’PcAHS 基因上游启动子长度分别为828 bp和888 bp,二者相似性89.1%。序列分析发现‘中矮1号’PcAHS基因启动子有一段58 bp（–496 bp ~–553 bp）的缺失;利用植物顺式作用元件数据库PLACE和PLANTCARE分析表明,‘中矮1号’启动子含有一个‘锦香’没有的BPBF转录因子结合元件P-box。推测‘中矮1号’PcAHS基因启动子特有的片段缺失和P-box转录因子结合元件可能是导致其表达量低并通过影响生长素的运输最终引起矮化的原因。     

藤稔’葡萄VvGAI基因的克隆、亚细胞定位及时空表达分析

 以‘藤稔’葡萄（Vitis vinifera × V. labrusca‘Fujiminori’）的茎、叶、花和果为试材,采用RT-PCR结合RACE技术,克隆获得1个推测为葡萄赤霉素响应因子VvGAI基因的cDNA序列,全长2 295 bp,其编码590个氨基酸。该基因在GenBank基因数据库的登录号为HQ834311。序列分析表明：VvGAI与杨树、拟南芥、水稻的同源基因的氨基酸序列相似性分别为68.56%、62.79%和54.16%。半定量与定量PCR结果都表明,VvGAI在葡萄茎尖、叶、花和果等营养与生殖器官中均有表达,但在茎尖中的表达最高,是一个与快速生长和分裂关系密切的基因。50 mg · L^-1赤霉素处理后,各阶段果实中VvGAI表达量趋势与对照基本一致,但水平低于对照,其中幼果中表达量最高。洋葱表皮细胞的瞬时表达显示,VvGAI蛋白定位于细胞核。     

利用葡萄氮代谢基因的表达评价不同氮肥肥效

以‘夏黑’葡萄(Vitis labruscana‘Black Summer’)为试材,选择两个生长关键时期(成花期与转色期),利用半定量RT-PCR和荧光定量PCR技术对5个氮代谢基因(VvGHD、VvNiR、VvNR、VvGS和VvAS)在叶面喷施不同氮肥处理后的表达情况进行分析,并对葡萄新梢增长量、叶面积增长量、落花落果率、果实大小等指标进行统计分析。两个时期叶面喷施不同浓度5种氮肥后,5个基因的表达量整体呈现出增高趋势,因喷施氮肥不同,同一基因在响应强度和时间上存在差异,基因响应强度大、时间长的肥料对葡萄生理性状的提高也较显著。综合基因表达与生理变化两方面验证,得出尿素、硝酸铵对葡萄生长发育所起肥效最好,硝酸钙有助于减少落花落果率,硫酸铵与硝酸钠相对肥效较差。     

佛手果形发育观察及果形相关基因表达分析

通过超景深显微镜和扫描电镜观察不同发育阶段的佛手（Citrus medica L. var. sarcodactylisSwingle）花芽形态,发现佛手指状部分并非发育自柱头,而是来自雌蕊子房。同时,在佛手中分离了CmsSUN20、CmsOFP7、CmsOFP12 和CmsYABBY5 等4 个果形相关基因的全长,与甜橙序列比对的相似性大于95%,构建进化树分析发现其与甜橙聚在一个分支。收集佛手和香橼（C. medica L.）果实发育相同阶段不同组织（叶片,花瓣,雌蕊,雄蕊）材料,以qRT-PCR 法分析了上述4 个基因的表达。结果表明CmsSUN20 在佛手雌蕊的表达显著高于香橼,在其他组织中差异不显著或相反,表明该基因可能与佛手雌蕊发育有关。CmsYABBY5 在佛手雌蕊和雄蕊中都显著高表达,而在叶片中却显著低表达,表明CmsYABBY5 有可能对佛手雌蕊和雄蕊发育有重要作用。而CmsOFP7 和CmsOFP12 在佛手叶片、雌蕊和雄蕊中均高表达,由于并非特异在雌蕊中高表达,所以可能并不对佛手果形建成起决定作用。     

蜜柚泛素蛋白连接酶RING-H2 finger基因的克隆与表达分析

 在26S泛素蛋白酶体途径介导的蛋白质降解过程中,RING finger蛋白是一类特殊的泛素蛋白连接酶,参与植物多个生长发育及逆境胁迫响应过程。为探明柚RING finger家族成员的序列特征及表达模式,从红肉蜜柚和琯溪蜜柚果实汁胞中分离出两个RING finger基因cDNA片段（CgRHF1和CgRHF2）,采用实时荧光定量PCR研究其在不同组织及果实发育不同时期的表达模式。结果表明,两个基因均属于RING-H2 finger家族成员,且红肉蜜柚与琯溪蜜柚的两个CgRHF之间碱基序列均无差异;除根组织外,CgRHF1表达水平较CgRHF2高,且在红肉蜜柚茎、叶和花中的表达水平显著高于琯溪蜜柚;CgRHF2在组织及果实发育过程表达水平均较低,但在果实成熟采摘阶段急剧上升。CgRHF1与CgRHF2表达模式的差异暗示这两个基因在柚组织及果实发育进程中行使不同的生物学功能,而非功能互补基因。     

龙眼miR166家族的分子进化特性及时空表达分析

为了解miR166基因家族的分子进化特性及其在龙眼不同组织部位的表达规律,对龙眼miR166家族成员的成熟体和前体序列及其进化、前体二级结构预测、靶基因预测以及时空表达模式进行了分析。结果表明:龙眼miR166家族含有12条成熟体序列和7个前体序列(pre-miRNA)。Mfold预测显示pre-miR166家族7个成员的序列均能形成典型稳定的茎环二级结构,成熟序列的碱基保守性高,其他位置的则保守性减弱;它们的最小折叠自由能(ΔG)在–35.30~–83.30kal·mol~(-1)。系统发育进化树分析显示,龙眼pre-miR166家族与葡萄、碧桃的pre-miR166亲缘关系更为接近。靶基因预测显示,龙眼miR166基因家族靶基因包括同源异型域—亮氨酸拉链蛋白、三角状五肽重复结构蛋白、假定蛋白、DNA指导的RNA聚合酶Ⅲ亚单位RPC2、紫外线B受体等。实时荧光定量PCR显示,pre-miR166家族不同成员在龙眼生长发育进程中均有表达且表达模式不尽相同,提示其可能广泛参与龙眼各个器官的调控,且在功能上可能具有分工。     

遮光性套袋对黄肉桃类胡萝卜素合成及相关基因表达的影响

以‘金童6号’和‘金童8号’黄肉桃为试材,于花后60 d时套袋对果实进行遮光处理,研究遮光对果实叶绿素和类胡萝卜素积累的影响,以及类胡萝卜素合成关键基因的表达差异。结果表明：伴随果实成熟,叶绿素含量逐渐降低,且3个采样时期套袋果实中的叶绿素含量均显著低于不套袋的对照;类胡萝卜素含量逐渐升高,但未成熟期套袋果实低于对照,成熟期则显著高于对照。利用高效液相色谱（HPLC）对果肉类胡萝卜素组分的分析表明：在黄肉桃果实未成熟期,类胡萝卜素以叶黄素和β–胡萝卜素积累为主,表现出叶绿体合成途径特征;进入成熟期,有色体类胡萝卜素合成途径占据优势,形成更为稳定的酯化类隐黄质和紫黄质,并且套袋果实中酯化类胡萝卜素的积累水平明显高于对照果实。此外,分子证据表明伴随果实成熟,类胡萝卜素合成关键基因HDR（羟甲基丁烯基–4–二磷酸还原酶）、PSY1（八氢番茄红素合成酶1）、PSY2（八氢番茄红素合成酶2）、PDS（八氢番茄红素脱氢酶）和HYB（β–胡萝卜素羟化酶基因）在套袋和不套袋果实中均呈现上调表达趋势。值得注意的是,DXS（1–脱氧– D–木酮糖–5–磷酸合成酶基因）、PSY2和PDS基因在成熟期套袋果实中的表达水平低于对照,而HYB基因的表达水平显著高于对照。     

桃生长素酰胺水解酶基因家族序列特征及其表达分析

生长素酰胺水解酶（IAA-Leucine Resistant1-like Hydrolase,ILL）可催化生长素结合态释放游离态生长素（IAA）。为了深入研究桃ILL基因家族的功能,对桃基因组中ILL基因家族成员的数量、在染色体骨架的分布、编码蛋白质的结构、基因表达模式和编码氨基酸的进化树分类等方面进行了研究。桃基因组中共鉴定出了9个ILL基因,它们分布在4个染色体骨架上（scaffold 1、2、3和7）。在桃中编码ILL蛋白家族的基因成员分别为：PpILR1、PpILR2、PpILR3、PpILR4、PpILL1、PpILL2、PpILL3、PpILL4和PpILL5,所有这些预测的蛋白都含有M20结构域和M20二聚化结构域。运用荧光定量实时PCR技术对该基因家族在桃果实生长发育各阶段的表达水平进行了分析,结果显示：ILL 基因家族中的数个成员在果实不同发育阶段表达水平有变化,其中PpILR1的表达量在果实生理成熟期明显上调。     

丙烯和1–甲基环丙烯处理对采后柿果实XTH基因表达的影响

 为了进一步探索木葡聚糖内糖基转移/水解酶（XTH）在柿（Diospyros kaki L.）采后软化中的分子调控机制,应用实时荧光定量PCR 技术检测常温下丙烯和1–甲基环丙烯（1-MCP）处理的‘富平尖柿’果实中XTH 基因表达量的变化。结果显示,丙烯处理能够促进柿果实成熟软化,增加乙烯释放并使高峰提前到来,而1-MCP 处理能够延缓果实软化,抑制乙烯释放。随着柿果实成熟软化推进,4 个XTH 基因呈现不同的表达方式,且丙烯处理促进了4 个XTH 基因的表达,而1-MCP 处理则抑制它们的表达。其中,DkXTH1 和DkXTH2 在柿果实成熟软化过程中表达量较高,且二者表达高峰分别在果实成熟的初期和中期,说明DkXTH1 和DkXTH2 分别与采后柿果实初期和中后期的软化关系密切。结合乙烯释放量结果分析显示,柿果实XTH 基因的表达受乙烯调控,对柿果实的成熟软化中具有一定的促进作用。     

茉莉酸甲酯对葡萄植株不定根发育的影响

利用不同浓度的茉莉酸甲酯（MeJA）对葡萄组培植株进行处理,进而分析其生理及基因表达变化,结果表明MeJA能抑制植株不定根的分化和伸长,诱导根、茎、叶组织中的脱落酸（ABA）含量升高,但降低赤霉素（GA）、生长素（IAA）和细胞分裂素（ZR）的含量,且影响叶片中叶绿素代谢导致褪绿黄化。MeJA能诱导植物体内茉莉酸合成代谢基因表达进而提高内源茉莉酸的含量,诱导ABA合成代谢和信号路径中的基因表达,但是会抑制生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯合成代谢基因的表达,抑制了与根发育和延伸相关基因VvXET、VvEXPB2、VvEXPA7和VvWUS的表达,进而抑制不定根的发生,导致植物发育缓慢。因此,MeJA通过影响其他激素的合成代谢来调控它们在植物中的含量,导致内源激素不平衡影响植株发育,并调控植株根的发育状态,在不定根发育方面起负向调控作用。     

‘藤稔’葡萄冬季休眠后期花芽发育相关基因表达的分析

 以6 年生‘藤稔’葡萄（Vitis vinifera L.‘Fujiminori’）为试材,在枝条不同节位进行短截 处理,对9 个花发育相关基因的时空表达进行研究。结果表明,在冬季休眠后期虽然VvAP1、VvAP2、VvAP3、 VvAG、VvFUL、VvSOC1、VvLFY 和VvFLC 基因的相对表达水平较低,但冬芽仍可进行花芽分化;短截 处理可以促进花发育,增加各节位芽中基因的相对表达量;同一枝蔓上的中部芽比上部芽和下部芽发育 好,基因相对表达量高,花芽生长发育时间长。     

桃果实中miR160a与其靶基因ARF的鉴定及对IAA的响应分析

以水蜜桃品种‘小白凤’果实为试材,利用miR-RACE技术验证了桃mi R160a的精确序列,克隆了其3个ARF靶基因(PpARF18、PpARF17和PpARF18-like)的ORF序列。利用RLM-RACE技术以及qRT-PCR方法对Ppe-miR160a作用于3个靶基因的模式及频度进行了分析。结果表明,Ppe-miR160a的精确序列与预测序列在5′端和3′端均存在1个碱基的差异,其3个靶基因ARF均含有高度保守的B3和生长素响应DNA结合域。RLM-5′RACE结果显示,Ppe-miR160a以裂解的方式作用于3个ARF靶基因,且裂解位点均位于Ppe-miR160a5′端的第9和第10位碱基之间。IAA响应分析表明,与对照相比,IAA处理后的桃果实中Ppe-miR160a以及3个靶基因3′端裂解产物的表达量均显著升高。以上结果表明桃果实中的Ppe-miR160a通过介导其3个靶基因的裂解参与生长素信号途径调控。