遮光对黄瓜幼苗同化物代谢相关糖和酶的影响

试验中发现,黄瓜幼苗遮光叶片蔗糖含量略高于未遮光对照叶片,而棉籽糖、肌醇半乳糖苷和水苏糖含量显著低于对照叶片。叶片中肌醇半乳糖苷合成酶活性和基因转录水平变化趋势一致,遮光叶片显著低于对照叶片;棉籽糖合成酶活性差异不显著,但是遮光叶片棉籽糖合成酶基因转录水平显著低于对照叶片;遮光叶片水苏糖合成酶活性显著低于对照,且相关基因转录水平变化与酶活性变化一致;此外蔗糖非发酵相关蛋白激酶1基因（SnRK1）表达水平在遮荫处理6 h时显著高于对照。表明在遮光胁迫下,黄瓜幼苗通过调控肌醇半乳糖苷合成酶、水苏糖合成酶和蔗糖非发酵相关蛋白激酶1相关基因表达和酶活性,维持叶片蔗糖含量,提供生长所需能量,保证叶片存活。     

中国农业科学院蔬菜花卉研究所发现植物株型发育新机制

正在真核生物中,许多重要的发育相关的转录因子都能够结合到基因内部。转录因子结合启动子或远端的增强子调控基因转录的机制已经比较清楚,结合到基因内部如何调控基因表达的分子机制却知之甚少。来自中国农业科学院蔬菜花卉研究所、深圳农业基因组研究所,中国科学院生物物理研究所,加州大学戴维斯分校等6家合作单位的研究团队通过研究TCP家族的CYC/TB1类转录因子——黄瓜卷须身份基因TEN调控卷须发育和运动的分子机制,为基因内部结合的转录因子是如何调控基     

基于转录组分析揭示双色花莲‘大洒锦’花色形成机理

红白双色花莲品种‘大洒锦’花瓣的红色是由花色苷积累引起的,花色苷的积累与花瓣细胞酸化有关。转录组学分析发现,在红色和白色花瓣区域中共鉴定到91个差异表达基因。根据GO功能可分为分子功能、细胞组分和生物学过程3大类,其中较多基因与氧化还原活性、叶绿体类囊体和光合作用相关。KEGG代谢途径分析表明富集在代谢途径、光合作用和半乳糖代谢分支上的基因数量较多。与叶绿体和光合作用相关的差异表达基因有14个且均在红色花瓣区域下调,其中有1个是类囊体形成蛋白1基因（THF1）,其低水平表达与类囊体结构异常相符。与花瓣发育相关的几个转录因子YABBY和b HLH,预测能与THF1基因的启动子结合。此外,与生长素和赤霉素合成相关及与细胞发育相关的基因在红、白花瓣区域中的差异表达使花瓣形成中凹边缘上卷的形状。推测花色苷在花瓣边缘的红色区域选择性积累与花瓣的发育相关联,即调控花瓣发育的基因可能也同时调控花色苷的积累过程,可能涉及到类囊体发育、pH的调控和细胞发育。     

FaASR基因超表达促进草莓果实着色

以‘甜查理’草莓为试材,在克隆草莓ASR同源基因的基础上,对草莓中FaASR基因进行生物信息学、时空表达分析,通过调控草莓果实中ASR基因表达水平,分析果实的着色、蔗糖、ABA、色素和果实硬度等生理指标的变化,以及与色素代谢相关基因CHS、UFGT的表达水平,揭示ASR基因调控草莓果实成熟的机制。草莓ASR含有一个典型的与果实成熟和抗逆有关的ABA/WDS区域,ASR基因过量表达可以促进草莓果实提前上色,促进果实内源ABA积累、蔗糖含量增加和果实变软,并且促进与果实花色苷积累相关的关键基因CHS和UFGT的转录水平。该研究有助于深入揭示果实发育信息传递的分子机制,也为今后草莓的分子改良育种奠定重要的基础。     

数字基因表达谱解析草菇子实体的生长发育

为筛选出与草菇子实体发育相关的转录因子,以不同发育时期的草菇子实体为试材,利用数字基因表达谱对不同发育时期的基因进行表达分析。结果表明:获得8个差异表达的Homeobox转录因子,其中5个在草菇原基期阶段上调表达,3个在伸长期阶段下调表达。这些差异表达的转录因子可能参与草菇子实体不同发育阶段的形态建成。     

黄瓜蜡质合成调控基因CsWIN1的克隆与功能初步分析

从黄瓜中同源克隆了拟南芥中具有调控蜡质合成与代谢功能的基因WIN1/SHINE1,命名为CsWIN1。荧光定量PCR结果表明:CsWIN1在黄瓜植株的叶片和幼果中高表达;通过在拟南芥中过表达CsWIN1,发现其与已报道的WIN1/SHINE1过表达株系表型相似。通过对CsWIN1转基因株系的基因表达分析发现,蜡质合成相关基因的表达受到了调控。根据以上研究结果,推测CsWIN1与拟南芥WIN1/SHINE1在表皮蜡质合成调控上的功能是保守的,通过调控下游蜡质合成相关基因的表达从而影响蜡质的合成与代谢。     

黄瓜CsFT 基因的克隆及其功能分析

 利用同源克隆的方法得到黄瓜的FT 同源基因CsFT，通过表达分析、进化树分析以及遗传 转化拟南芥等方法初步验证了CsFT 在黄瓜花发育过程中的作用。不同于之前的研究结果，CsFT 主要在 雄花与雌花中表达，而在叶中基本不表达。异源过表达CsFT 导致拟南芥提前开花，并且茎顶部出现顶端 花，说明黄瓜的CsFT 基因与拟南芥AtFT 基因在开花调控上存在保守性。     

黄瓜 CsFT 基因的克隆及其功能分析

利用同源克隆的方法得到黄瓜的 FT 同源基因 CsFT，通过表达分析、进化树分析以及遗传转化拟南芥等方法初步验证了 CsFT 在黄瓜花发育过程中的作用。不同于之前的研究结果，CsFT 主要在雄花与雌花中表达，而在叶中基本不表达。异源过表达 CsFT 导致拟南芥提前开花，并且茎顶部出现顶端花，说明黄瓜的 CsFT 基因与拟南芥 AtFT 基因在开花调控上存在保守性。     

光质对矮化黄瓜膨胀素基因表达的影响

以矮生黄瓜"D0462"和蔓生黄瓜"129"为试材,研究不同光质对其膨胀素基因表达的影响。结果表明:不同光质对黄瓜下胚轴的伸长起到或抑制或促进的作用;通过Real-time PCR定量分析推测红光抑制膨胀素基因的表达;蓝光对膨胀素基因Cs-EXPA1,Cs-EXPA2的表达先抑制后促进;推断黄瓜"D0462"的矮化性状与膨胀素基因表达关系密切,其中Cs-EXPA1基因的影响尤为关键。     

黄瓜bZIP基因家族鉴定及功能分析

为研究bZIP家族基因在黄瓜表皮毛发育过程中的功能,利用生物信息学方法对黄瓜bZIP家族基因进行全基因组鉴定、染色体定位、系统进化分析、基序分析和结构域预测,并结合转录组分析和拟南芥异源转化,筛选与黄瓜表皮毛发育相关的基因。结果表明,黄瓜全基因组编码75个bZIP家族成员,不均等地分布在黄瓜的7条染色体上。该家族成员分为10个亚家族,各亚族成员具有相似的基因结构和保守基序。其中,对4个差异表达的bZIP基因CsaV3＿7G003290、CsaV3＿4G004890、CsaV3＿2G031960和CsaV3＿3G046530的拟南芥同源基因突变体表型观察发现,Atbzip47和Atbzip56拟南芥突变体茎秆处表皮毛数量显著减少。将CsaV3＿2G031960和CsaV3＿3G046530基因在Atbzip56突变体中进行异源转化,回补了Atbzip56突变体的表型。此结果为进一步解析CsbZIPs基因成员在黄瓜表皮毛发育中的功能和调控路径提供了参考。     

中国农业大学揭示黄瓜分枝调控的分子机制

正8月7日,中国农业大学园艺学院张小兰课题组在PNAS杂志在线发表了题为"CsBRC1 inhibits axillary bud outgrowth by directly repressing the auxin efflux carrier CsPIN 3in cucumber"的研究论文。该研究发现在黄瓜由野生型(多侧枝)向栽培种(少侧枝)的驯化过程中侧枝调控基因CsBRC1 (Branched1)的表达量逐渐增高,在侧枝中直接抑制生长素运输基因PIN3的活性,导致侧枝中生长素过量积累,从而抑制黄瓜侧枝的生长发育。     

猕猴桃‘金艳’和‘红阳’果实转录组的比较分析

转录组比较发现,果肉黄色的‘金艳’猕猴桃成熟果实中优势表达基因的主要功能涉及代谢,而果肉含花青苷呈红色的‘红阳’中的优势表达基因一般与发育相关。猕猴桃果皮和外层果肉部分及内层果肉和果心部分的优势表达基因分别与光合作用和营养储备有关。猕猴桃有相对较多的R2R3类型的MYB基因,几乎所有类型的MYB基因都在果实中表达。MYB-A72位于花青苷合成相关MYB基因分支,其转录本只在‘红阳’中发现,在内层果肉和果心部分的表达水平很高。表达模式聚类分析表明:bHLH-B36和WD40-A126可能参与形成MYB-bHLH-WD40调控复合体,而CHI2、FLS1和CYP98A1可能是受其调控的靶基因。     

黄瓜“花打顶” 的组织和细胞学特征

 通过解剖学和细胞学的研究发现，黄瓜“花打顶”茎尖部位的节数、节间长度和茎粗均减小，顶端幼茎细胞的伸长和伸展受到抑制，维管束数目增加，导管壁和厚角组织细胞壁明显增厚，顶端分生组织分化的原基数量相对减少，并簇生，顶端分生组织的体积减小，细胞液泡化，核膜、液泡膜及质体膜等部分降解，细胞呈现衰老趋势；进一步利用mRNA差异显示技术获得了黄瓜生长正常和花打顶的差异表达cDNA片段，Northen分析表明其中精氨酸脱羧酶(ADC)的同源基因和叶绿体ATP~e亚基III的同源基因分别属黄瓜花打顶的正调控和负调控基因。     

调控黄瓜苦味基因Bi的AP2/ERF家族转录因子

从华北型黄瓜‘9930’中克隆了黄瓜苦味形成的关键基因Bi的启动子序列,通过酵母单杂交技术对黄瓜叶片cDNA文库进行筛选,寻找可以调控Bi表达的转录因子。通过对筛选结果的测序及比对,发现有7种转录因子重复出现,包括2个AP2/ERF家族、3个bZIP家族、1个WRKY家族转录因子和1个E3泛素类COP1蛋白。其中AP2/ERF家族转录因子CsERF（登录号：Csa7M448110）重复出现6次,出现概率高于其他转录因子。利用烟草瞬时表达系统,CsERF对Bi启动子的结合及激活作用得到了进一步验证。初步证明CsERF可以结合到Bi的启动子并激活其转录,推测其很可能就是黄瓜叶片中调控苦味形成的关键转录因子。     

‘仓方早生’桃及其早熟芽变果实蔗糖和苹果酸积累与相关基因表达

为揭示'仓方早生'桃及其早熟芽变果实生长发育过程中糖酸积累差异的分子机制,以'仓方早生'及其早熟芽变果实为试材,比较了二者不同发育时期果实中糖和有机酸含量的差异,并对其蔗糖及苹果酸代谢相关基因的表达差异进行分析,选出变化趋势明显的相关基因并进行实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证其表达情况。结果表明:'仓方早生'及其早熟芽变果实发育过程中,葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇、柠檬酸、苹果酸和莽草酸含量的变化趋势基本一致,二者成熟果实中上述糖酸的含量差异不显著。花后59和71 d时,早熟芽变果实中蔗糖含量显著高于'仓方早生',苹果酸含量显著低于'仓方早生'。RNA-seq数据分析及相关性分析表明,'仓方早生'及其早熟芽变桃果实中蔗糖含量变化差异主要受PpSUS1、PpSPS1、PpINV2和PpTMT1-1表达影响,其中PpSUS1和PpTMT1-1表达量在果实发育过程中逐渐增加,与蔗糖含量变化趋势一致;PpSPS1表达量与蔗糖含量呈显著正相关。苹果酸含量变化差异主要受PpMDH1-2和PpNADP-ME1表达影响,PpMDH1-2的表达量在果实发育过程中逐渐下降,花后59和71 d时早熟芽变中PpMDH1-2表达量显著低于'仓方早生';PpPEPCK1和PpPEPCK2对苹果酸积累起辅助调控作用。     

中国农业科学院等6家单位发现植物株型发育新机制

正7月13日,《Nature Plants》在线发表了中国农业科学院蔬菜花卉研究所、深圳农业基因组研究所、中科院生物物理所、加州大学戴维斯分校等6家单位合作研究的关于作物株型发育基因表达调控的最新研究成果。研究发现黄瓜卷须发育的身份基因TCP家族的转录因子—TEN调控黄瓜卷须发育和运动的分子机制,揭示了基因内部结合的转录因子如何调控基因表达,为深入认识株型发育的基因调控网络提供了重要的突破。     

黄芪多糖在草菇冷藏保鲜中的应用

分析4℃处理24、48 h的草菇（Volvariella volvacea）渗出液代谢组；用200μmol·L-1黄芪多糖溶液浸泡草菇后在4℃放置24、48 h，测定草菇β-葡萄糖苷酶活性和转录组，检测糖基转移酶基因VVO＿02307表达量。结果表明：4℃处理24、48 h草菇渗出液代谢组分明显不同；与4℃处理24 h草菇比较，处理48 h的草菇中蔗糖含量较低，亚油酸含量较高。与对照比较，黄芪多糖溶液浸泡的草菇在4℃处理24 h时自溶不明显，β-葡萄糖苷酶活性显著降低。转录组分析结果显示，黄芪多糖增强草菇对低温胁迫的耐受性，可能是通过提高N-聚糖生物合成通路活力实现的。研究结果可为草菇低温保鲜技术研发提供参考。     

根域限制对‘巨峰’葡萄花色苷代谢途径关键基因表达的影响

【目的】阐明根域限制调控葡萄果皮花色苷合成的分子机制。【方法】以‘巨峰’葡萄为试材,进行根域限制栽培处理,以传统露地栽培为对照,研究‘巨峰’葡萄果实发育过程中果皮花色苷合成相关酶基因转录水平的变化,以及根域限制对果实成熟过程中果皮花色苷合成相关酶基因转录水平的影响。【结果】PAL、4CL、CHS2、CHS3、CHI、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、F3’H、F3’5’H、OMT、3GT、5GT的转录水平自转色期开始升高,接近成熟期下降。根域限制下‘巨峰’葡萄花色苷合成相关基因PAL和F3’H的转录表达在果实成熟的部分时期受到上调,而4CL、CHS2、CHS3、CHI、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、F3’5’H、OMT、3GT、5GT的转录表达在转色期至成熟过程中均受到了上调,CHS1在果实发育过程中其转录表达无明显上调变化且根域限制与对照差异不大。【结论】根域限制促进了葡萄果皮花色苷合成途径中14个相关基因的转录表达。     

草莓果实中脱落酸受体基因FaABAR/CHLH表达变化及其影响因素分析

 为了探讨脱落酸调控草莓果实成熟的信号识别机制,以‘北农香’草莓花后1 ~ 4周的果实为试材,在克隆脱落酸受体基因FaABAR/CHLH的基础上,通过荧光定量PCR研究了果实发育过程中该基因表达量的变化及其影响因素。结果表明,草莓果实中脱落酸受体FaABAR/CHLH基因编码一个含有1 381个氨基酸的蛋白,且该蛋白含有一个金属离子螯合酶H亚基超家族保守区。在果实发育的前期（小绿、大绿和浅绿果期）,FaABAR/CHLH基因表达量维持较高水平;随着果实的加速褪绿,其表达量迅速降低,至白果期降到最低点;随着果实着色启动,其表达量又迅速上升。ABA和高pH能促进FaABAR/CHLH基因在转录水平上的表达,而蔗糖则抑制该基因转录水平。草莓果实中脱落酸受体基因FaABAR/CHLH表达水平的变化进一步揭示了ABA在调控果实成熟中的重要作用。     

梨蔗糖合成相关酶SUS和SPS基因家族的鉴定与表达分析

运用生物信息学方法,对梨蔗糖合酶（SUS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）基因进行全基因组鉴定与基因结构、系统发育关系、蛋白质保守功能域、染色体定位和基因进化模式分析,利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析低蔗糖型‘砀山酥梨’和高蔗糖型‘翠冠’果实发育过程中SUS和SPS家族基因的表达模式。结果表明,梨中包含17个SUS基因（PbrSUS1 ~ PbrSUS17）和8个SPS基因（PbrSPS1 ~ PbrSPS8）;SUS基因家族分为3个亚家族,分别为SUS1、SUSA和SUS2。梨SUS和SPS基因家族成员不均匀地分布在10条染色体上,主要通过片段复制事件进行扩张,且在进化过程中主要受纯化选择作用。PbrSPS3、PbrSPS4、PbrSPS8、PbrSUS2和PbrSUS15是调控梨果实蔗糖合成积累的重要基因。