芜菁花青素合成关键酶DFR基因启动子的克隆及功能分析

在已经克隆的‘津田’芜菁和‘赤丸’芜菁二氢黄酮醇4–还原酶（DFR）基因的基础上,通过染色体步移法从两种芜菁基因组中克隆了BrDFR1和BrDFR2基因上游1 296和1 297 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,启动子片段中包含TATA box、CAAT box、光调控元件、ABA应答元件、伤害应答元件、低温应答元件、防御与胁迫应答元件、MeJA应答元件等多个顺式作用元件。启动子BrDFR1P和BrDFR2P仅在15个核苷酸位点存在差异。将BrDFR1P和BrDFR2P分别连接到pCAMBIA1301植物表达载体上,构建Promoter::GUS载体,通过农杆菌介导遗传转化烟草。GUS组织化学染色检测表明,BrDFR1P和BrDFR2P均能驱动GUS基因表达。构建BrDFR1P和BrDFR2P的一系列缺失体,融合GUS基因后遗传转化烟草。染色结果表明,BrDFR1P和BrDFR2P缺失片段均具有相应的起始下游基因转录的活性特征。     

芥蓝二氢黄酮醇4–还原酶基因BoaDFR的克隆与功能鉴定

以白花芥蓝‘四季粗条’为材料克隆了Boa DFR基因,Gen Bank登录号为MT472647,CDS序列长为1158 bp,编码385个氨基酸,与甘蓝型油菜、甘蓝和白菜等具有高度同源性。Boa DFR表达水平在芥蓝不同发育时期、不同器官中存在显著差异,随植株发育总体呈现先下降后上升的趋势,在幼嫩种子中表达量最高。芥蓝原生质体的亚细胞定位结果显示Boa DFR定位在细胞核上。构建了农杆菌介导的芥蓝瞬时过表达体系,将Boa DFR转入白花芥蓝‘四季粗条’和黄花芥蓝‘福州黄花’中,发现Boa DFR在两种芥蓝中均高水平表达,转基因植株叶片颜色明显变紫,花青素苷显著积累,总含量最高达461.43μg·g-1 FW,而野生型和转空载体芥蓝叶片中几乎检测不到花青素苷。通过HPLC在转基因植株叶片中共检测到8种花青素苷,均为矢车菊花青素苷,其中矢车菊–3–阿魏酰–丙二酰–槐糖苷–5–葡萄糖苷占比最高。     

矮丛蓝莓品种“美登”叶片转录组测序和生物信息学分析

以矮丛蓝莓品种"美登"为试材,采用第二代测序技术对其嫩叶转录组进行了测序及生物信息学分析,研究了矮丛蓝莓功能基因组信息,以期增加对矮丛蓝莓生长发育分子机理的了解,并为矮丛蓝莓的分子标记辅助育种奠定基础。结果表明:在获得的约1G纯净数据,共拼装了41 929条Unigenes,其中被GO数据库成功注释Unigene分别涉及到生物学过程、细胞成分及分子功能相关的共45类生理代谢功能;KOG数据库注释到19 149条Unigenes,共涉及25条代谢通路;KEGG数据库成功注释13 072条Unigenes,共涉及到5个大类、18个中类、129条代谢通路;Nr数据库成功注释30 738条Unigenes,这些Unigenes共对应32 949条蛋白质的编码区。同时,生物信息学分析还显示,全部Unigenes中,有884条编码转录因子,涉及到55个家族;2 261条编码抗性基因,涉及18个家族;检测到6 591个SSR位点,其中2碱基重复的SSR数目最多,占总SSR位点数的70%。     

露地菊离体再生体系建立及BrDFR基因遗传转化

以露地菊(Chrysanthemum morifolium)品种‘神韵’无菌苗叶片为外植体材料,研究植物生长调节剂配比对其愈伤组织诱导再生芽的影响,以建立离体再生体系.研究结果表明,露地菊‘神韵’在含NAA 1.0 mg·L-1+BA 1.0 mg· L-1的MS培养基上获得了最高的再生芽分化率.利用已经克隆的‘津田’芜菁BrDFR基因构建非抗生素筛选的表达载体.以露地菊‘神韵’的无菌苗叶片为受体,通过农杆菌介导进行BrDFR基因的遗传转化.以载体的PMI基因为筛选标记,通过甘露糖筛选获得了‘神韵’的遗传转化再生植株.经过PCR验证和Southern杂交检测证实BrDFR基因已经整合到‘神韵’基因组中.     

甜瓜花器官发育相关基因的电子克隆及表达分析

以厚皮甜瓜（Cucumis melo）‘WI998’（纯雌系）与‘TopMark’（雄全同株）配制杂交组合获得的RIL₆群体为材料,对分离后代雌雄异花同株,雄全同株,完全花植株及纯雌株进行转录组测序,利用生物信息学分析方法,获得花器官发育相关基因序列Un16008,命名为CmTs2。该序列位于甜瓜第12条染色体上,长度1 842 bp,119 ~ 832之间存在一个包含237个氨基酸的最大开放式阅读框,成熟蛋白分子量为25 358.8 D,该蛋白不稳定系数为21.6,脂肪系数是99.11,平均亲水系数为0.078。通过Blast比对发现该基因与多种作物Tasselseeds2（TS2）基因具有高度同源性,其中与黄瓜Tasselseeds2基因同源性高达96%。通过实时荧光定量PCR检测,发现该基因在甜瓜雌雄异花同株花和叶片中表达量均高于其它性别类型植株,在纯雌株中表达量最低,说明该基因可能参与甜瓜花器官发育,尤其是雌花发育的过程。     

芜菁二氢黄酮醇4–还原酶基因的克隆与功能鉴定

二氢黄酮醇4–还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）是花青素生物合成晚期阶段的关键酶,属于NAD/NADP依赖型还原酶家族,催化从二氢黄酮醇转变成无色花色素苷的反应。利用UV-A处理‘津田’芜菁（‘Tsuda’turnip）和‘赤丸’芜菁（‘Yurugi Akamaru’turnip）块根24 h后提取总RNA,通过RT-PCR方法分别克隆了‘津田’芜菁BrDFR1和‘赤丸’芜菁BrDFR2基因。BrDFR1和BrDFR2的开放读码框分别为1 158 bp和999 bp,分别编码385和332个氨基酸。氨基酸序列分析显示,BrDFR1和BrDFR2与大白菜DFR具有高度同源性,从第8到第302位氨基酸的肽段具有FR_SDR_e结构域。BrDFR1和BrDFR2基因组全长序列均含有5个位置与序列完全相同的内含子。Southern杂交结果显示,‘津田’芜菁BrDFR1和‘赤丸’芜菁BrDFR2基因均为单一拷贝。UV-A可以诱导BrDFR1基因表达,对BrDFR2基因表达的诱导效果不明显。BrDFR1和BrDFR2基因在大肠杆菌细胞中可以表达并纯化出分子量约为42.8 kD的BrDFR1蛋白和37.5 kD的BrDFR2蛋白。过量表达BrDFR1和BrDFR2基因的烟草花色加深。芜菁DFR基因的RNAi载体遗传转化烟草后,转基因植株的花色变浅。这些工作将为阐明依光型和非依光型花青素生物合成机理奠定研究基础。     

马蔺cbf转录因子的克隆及序列分析

根据GenBank已发表的拟南芥cbfs转录因子基因序列设计特异性引物, 采用PCR和RT-PCR方法, 从鸢尾科野生花卉马蔺基因组DNA和cDNA中克隆出cbf转录因子基因片段, 将其克隆到pMD18-T-Vector上。经序列测定及分析表明, 两种途径得到的cbf基因序列相同, 基因全长642 bp, 可编码213个氨基酸。同源性分析表明该基因的核苷酸序列和推导的氨基酸序列与其它植物cbf类基因具有同源性, 尤其与拟南芥cbf1和黄瓜cbf1基因有很高的同源性, 氨基酸同源性高达97%。鉴于同cbf1基因高的同源性, 初步确定克隆到马蔺cbf1转录因子基因, 命名为Ilcbf1, 在GenBank中登录号为DQ131497。     

番茄ERFb.2转录因子的克隆、生物信息学及表达特征分析

通过克隆番茄SlERFb.2基因,并运用生物信息学对该基因的编码产物进行一级、二级、三级结构分析,并通过qRT-PCR技术检测SlERFb.2基因在不同处理不同时期的表达量,以期为番茄对非生物胁迫的响应机制提供参考依据.结果 表明:SlERFb.2基因含有开放阅读框5个,共编码258个氨基酸,属于酸性蛋白;其二级结构以α-螺旋为主,预测蛋白定位于细胞核上;且含有39个磷酸化位点与15个糖基化位点;启动子区主要以I-box为主,且含有多个诱导基因表达的顺势作用元件;三级结构相对简单,且该转录因子在番茄中存在4个互作蛋白,系统发育树得番茄与马铃薯的亲缘关系最近;qRT-PCR显示该基因对低温的响应特别敏感.     

苹果MdLsi1基因的克隆及生物信息学分析

以"秦冠"苹果叶片为试材,采用RT-PCR技术,克隆了苹果硅转运蛋白基因MdLsi1,并应用生物信息学分析其特征,以期为进一步深入研究硅促进苹果植株生长的分子机制提供参考依据。结果表明:MdLsi1基因全长873 bp,编码290个氨基酸,相对分子量为30.456 kDa。MdLsi1蛋白包含已知硅转运蛋白所具有的特征结构,6个跨膜结构域,2个天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸序列(Asn-Pro-Ala,NPA模体),1个由甘氨酸-丝氨酸-甘氨酸-精氨酸(GRGS)组成的ar/R选择性过滤器,并且2个NPA模体之间间隔108个氨基酸。MdLsi1基因起始编码位点前1 500 bp序列中除了包含有基本的基因启动子元件外,还含有与多种逆境胁迫相关的顺式调控元件。以上结果提示MdLsi1在苹果植株硅的积累及植株抵御逆境胁迫中发挥重要功能。     

露地菊离体再生体系建立及BrDFR基因遗传转化

 以露地菊（Chrysanthemum morifolium）品种‘神韵’无菌苗叶片为外植体材料,研究植物生长调节剂配比对其愈伤组织诱导再生芽的影响,以建立离体再生体系。研究结果表明,露地菊‘神韵’在含NAA 1.0 mg · L^-1 + BA 1.0 mg · L^-1的MS培养基上获得了最高的再生芽分化率。利用已经克隆的‘津田’芜菁BrDFR基因构建非抗生素筛选的表达载体。以露地菊‘神韵’的无菌苗叶片为受体,通过农杆菌介导进行BrDFR基因的遗传转化。以载体的PMI基因为筛选标记,通过甘露糖筛选获得了‘神韵’的遗传转化再生植株。经过PCR验证和Southern杂交检测证实BrDFR基因已经整合到‘神韵’基因组中。     

马蔺与溪荪种间杂交亲和性研究

 以鸢尾属植物马蔺（Iris lactea Pall. var. chinensis Koidz.）和溪荪（Iris sanguinea Hormen.）为试材,对常规授粉后结实性及花粉管的行为进行了观察,并研究不同授粉方式对马蔺和溪荪正反交结实率的影响,探讨了其种间杂交的亲和性。结果表明：马蔺与溪荪杂交表现不亲和性,常规授粉正反交结实率均为0;常规授粉2 h后,溪荪的花粉在马蔺的柱头上能萌发,但花粉粒萌发和花粉管的伸长较两亲本自交滞后,柱头和通道内胼胝质现象明显;马蔺的花粉在溪荪的柱头上不能萌发。几种不同授粉方式处理中,马蔺 × 溪荪组合最适授粉方式为0.1% 6-BA处理柱头后授粉,结实率和有胚率分别为10%和16.67%。溪荪 × 马蔺组合的最适授粉方式为提前授粉,结实率和有胚率分别为15%和25.70%。     

马蔺的花部构造及开花授粉生物学特性

对马蔺的花部特征、开花动态、授粉特性及传粉媒介等进行了研究,运用多种处理方式,对马蔺的传粉机制进行测定。结果表明:自然条件下,马蔺5～6月开花,群体花期约40d,盛花期约25d,单花花期约58h。马蔺的繁育系统属于异交,部分自交亲和,自然传粉需要借助传粉媒介,虫媒传粉是其传粉方式之一。     

独行菜LaSPS基因的克隆与生物信息学分析及原核表达

以独行菜(Lepidium apetalum)幼苗叶片为试材,采用PCR方法,扩增得到LaSPS基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),构建pET-32a-LaSPS原核表达载体并在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中表达LaSPS重组蛋白。结果表明:LaSPS基因ORF长1 269bp,编码422个氨基酸,包含茄呢醇焦磷酸合酶结构域,是异戊烯基合成酶家族的成员;序列分析发现,LaSPS蛋白定位于叶绿体中,不含信号肽没有跨膜区;通过序列比对和系统进化分析,显示LaSPS蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtSPS2蛋白相似度为91%,亲缘关系最近;在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达LaSPS重组蛋白,为研究LaSPS基因在独行菜质体醌生物合成途径中的功能奠定了基础。     

沙田柚RNase-like基因的克隆及序列分析

以沙田柚自交和异交花柱为试材,采用高通量测序技术对其进行转录组测序。通过差异分析得到RNase-like贮藏蛋白的基因序列,并研究了其理化性质。结果表明:该基因全长1 048bp(GenBank登录号为KR363153),开放阅读框(ORF)全长为693bp,共编码230个氨基酸,编码的蛋白质的分子量为25.82kDa,理论等电点为5.30,含有核苷酸结合的保守区域,属于RNase-T2超家族成员。该蛋白为疏水性蛋白,可能的磷酸化位点共有15个。氨基酸序列同源性分析表明,该基因编码的氨基酸与甜橙和克莱门柚的同源性均为99%。系统进化树显示沙田柚RNase-like贮藏蛋白基因与甜橙,克莱门柚的亲缘关系较近,属于同一进化分支。     

白菜S位点糖蛋白基因的克隆与表达分析

 以白菜自交不亲和系为材料,采用RT-PCR技术,用特异引物对SLG基因进行克隆,获得SLG基因cDNA序列长度为1 324 bp,命名为BcSLG。序列分析表明：所获得的白菜BcSLG基因cDNA序列包含一完整的编码框,编码432个氨基酸,含有12个保守的半胱氨酸残基和7个N-糖基化位点。序列比对和系统进化分析表明：BcSLG与其它植物的SLG基因氨基酸序列具有较高的同源性,与大白菜和甘蓝亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明：BcSLG基因在自交不亲和系的柱头中表达量最高,其次是花蕾,叶片中表达最低, 在自交亲和系的柱头、花蕾和叶片中相对表达较低。     

中国芦荟AIDREB2基因的克隆及其胁迫表达

为了研究中国芦荟的抗逆机理,以cDNA为模板,利用3'RACE和PCR扩增方法,克隆得到了一个编码DREB蛋白的基因,命名为AlDREB2,GenBank登录号为FJ560460.其cDNA序列全长为886bp,包含一个636 bp的开放阅读框,推导编码的氨基酸序列(212个氨基酸)与库拉索芦荟AlDREBI的序列相似性很高.进化树分析结果将AlDREB2归入DREB亚家族中A-6亚组.利用RT-PCR技术分析了AlDREB2基因的表达与胁迫的关系,表明AlDREB2基因在非生物胁迫与生物胁迫中能够被不同程度诱导表达.     

中国芦荟AlDREB2基因的克隆及其胁迫表达

 为了研究中国芦荟的抗逆机理, 以cDNA为模板, 利用3′RACE和PCR扩增方法, 克隆得到了一个编码DREB蛋白的基因, 命名为AlDREB2, GenBank登录号为FJ560460。其cDNA序列全长为886bp, 包含一个636 bp的开放阅读框, 推导编码的氨基酸序列(212个氨基酸) 与库拉索芦荟AlDREB1的序列相似性很高。进化树分析结果将AlDREB2 归入DREB 亚家族中A26亚组。利用RT-PCR 技术分析了AlDREB2 基因的表达与胁迫的关系, 表明AlDREB2 基因在非生物胁迫与生物胁迫中能够被不同程度诱导表达。     

平榛脱水素基因的克隆与表达分析

 以平榛（Corylus heterophylla Fisch.）花芽为试材,采用RT-PCR和RACE方法克隆了一个平榛与脱水素基因同源的cDNA基因,命名为ChDHN（GenBank登录号HM228389）,其全长639 bp,具有一个504 bp的潜在编码区,编码167个氨基酸组成的多肽,具有LEA类家族成员具有的特征多肽序列,属于Y₄SK₂类型DHN基因,预测ChDHN蛋白质分子量18.03 kD,预测其理论等电点为7.28。对ChDHN的时空表达特性进行了研究,以Actin为内参,对ChDHN在4 ℃冷激条件下（0、2、4、8、24和48 h）的表达模式进行了初步的研究,冷激处理后ChDHN表现逐渐上调的表达趋势,24 h达到最大表达量,48 h表达量降低;推测ChDHN属于植物冷适应调节网络中的应答基因;定量RT-PCR分析ChDHN在不同器官中的表达,在种子中高丰度表达,其次是雄花序和花芽,在树皮中表达最低。用PCR、酶切和测序鉴定等方法检测已成功构建重组表达载体pET-32a(+)-DHN,将鉴定完全正确的重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),经SDS-PAGE分析并经过Western blotting鉴定,表明重组蛋白被IPTG诱导后高效表达出一条比预测分子量18.03 kD大4 kD的融合蛋白。