榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析

利用茎膨大与不膨大的两个芥菜变种为亲本,构建P1、P2、F1和F2群体,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析法,对榨菜瘤状茎3个膨大性状进行了遗传分析。结果表明:茎重和横径性状遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型,而纵径遗传符合加性显性多基因模型。茎重与横径主基因遗传率分别为70.23%和62.3%,三者多基因遗传率分别为6.18%、13.1%和69.79%。同时,三者遗传变异平均值分别占其表型变异的76.41%、75.30%和69.79%,表明榨菜瘤状茎的3个膨大性状主要受遗传因子控制。     

甘蓝花粉特异表达的多聚半乳糖醛酸酶基因BoMF9的克隆与特征分析

根据白菜花粉特异的多聚半乳糖醛酸酶基因BcMF9的全长序列设计引物，通过PCR直接扩增的方法从结球甘蓝（Brassica. oleracea var. capitata）和芥蓝（B. oleracea var. alboglabra）中克隆得到BcMF9的同源基因BoMF9（BoMF9c和BoMF9l）。生物信息学分析和系统树构建发现BoMF9c和BoMF9l具有花粉特异表达的多聚半乳糖醛酸酶基因的序列特征。不同组织的表达特征分析发现它们分别在结球甘蓝和芥蓝的花蕾中特异表达。推测BoMF9c和BoMF9l可能在花粉萌发和花粉管伸长中起作用。     

草莓多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因（PGIP）的克隆及组织特异性表达

以草莓(Fragaria×ananassa)叶片为试材,采用PCR技术,克隆到1条多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因,命名为FaPGIP.基因组DNA片段包含一个长为168 bp的内含子;cDNA编码区全长999 bp,编码332个氨基酸残基.预测该蛋白质分子量为37.1 kD,等电点为7.67,N端24个氨基酸残基构成的疏水区域为信号肽,具有5个潜在的N-糖基化位点.序列同源比对结果表明,所克隆的FaPGIP基因与GenBank中登录的蔷薇科及其它物种PGIP基因具有较高的同源性.采用SyPred3D软件预测了该基因所编码的蛋白质的三维结构,表明FaPGIP蛋白质的三维模型类似马蹄的结构,含12段α-螺旋和21段β-折叠,中心LRR结构域由10个串联的LRRs基序组成.半定量RT-PCR分析显示,FaPGIP在草莓根、茎、叶、花和果五种组织中均有表达,其表达量为果>叶>花>根>茎,相对表达量分别为0.246 0、0.166 4、1.371 2、0.872 1和3.415 4.     

樟疫多聚半乳糖醛酸酶Pcpg 1、Pcpg 2和Pcpg 4基因的克隆、测序及其遗传转化

研究优化了樟疫(Phytophthora cinnamomi)多聚半乳糖醛酸酶Pcpg1、Pcpg2和Pcpg4基因克隆的PCR条件，并对其进行了克隆、测序和遗传转化。克隆获得了3个基因，其大小均为1011bp；通过构建表达载体和遗传转化获得了3个基因的转基因菌系；3个基因均能指导合成相应的PG酶，其中转化Pcpg2基因的酵母菌(Saccharomyces cewvisiae)所分泌的多聚半乳糖醛酸酶(PG)酶活性最强，Pcpg4和对照Anpg(Aspergillus niger polygalacturonase)1次之，而Pcpg1基因所指导合成的PG酶无活性。Western blotting表明，所克隆的3个基因所指导合成的PG酶均有不同程度的糖基化。     

石蒜鳞茎膨大过程中碳水化合物代谢相关基因的差异表达研究

为探讨石蒜[Lycoris radiata (L’Her.) Herb.]鳞茎膨大过程中碳水化合物积累的变化规律,本研究依据前期已构建的材料,分析了石蒜鳞茎膨大过程中碳水化合物含量、相关酶活性以及碳水化合物代谢相关基因的表达变化。结果表明,随着石蒜鳞茎的膨大,蔗糖含量不断升高,蔗糖代谢酶SUS以及淀粉合成酶AGPase、SSS和GBSS的活性不断增强,从而加快淀粉的合成,这一过程可能受到编码蔗糖代谢及淀粉合成相关酶基因的正向调控,如SUS1、SUS2、SUS4、UGPA、AGPS2、AGPL2、SS2、SS3、GBSS1、SBE1、SBE2、SBE3等。另外,本研究还发现分别在AMY3和BAMY7、BAMY8、BAMY9基因的调控作用下,石蒜鳞茎膨大过程中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性也增强,从而加速淀粉的分解,提高鳞茎中可溶性糖含量,并可能在糖转运相关基因的作用下加快向鳞茎发育部位的转运,为鳞茎的后续膨大过程提供能量。本研究初步揭示了石蒜鳞茎膨大过程中碳水化合物代谢活动的变化规律,并挖掘到一些可能在此过程中发挥重要作用的调控基因,为后续利用分子生物学等手段加速石蒜鳞茎的膨大提供了理论依据。     

绿环生物套餐肥在茎瘤芥(榨菜)上的应用

茎瘤芥,俗称青菜头,为世界三大名腌菜之一的涪陵榨菜的主要原料作物,目前涪陵种植面积已达3.2万hm2以上。长期以来,茎瘤芥生产上,菜农多以施氮、磷等化学肥料,极少施用有机肥,致使土壤一定程度上存在板结、生产环境日趋恶化。为了从根     

田菁茎瘤固氮根瘤菌在小麦体内的定殖及营养元素相关miRNA的表达

【目的】随着化肥过度使用引起的环境问题的出现,无公害农业的推广,以及新型肥料研究领域不断拓宽,微生物肥料,尤其是植物根际促生菌的研究成为近年来的热点。然而微生物肥料的增产机理还基本停留在作物农学性状的表观调查上,没有从分子水平进行研究。因此,本文用田菁茎瘤固氮根瘤菌（Azorhizobium caulinodans ORS571）侵染小麦,探索GFP-A.caulinodans在小麦幼苗组织中的分布与定殖规律以及营养元素相关miRNAs在小麦与A.caulinodans互作中的作用机制。【方法】使用A.caulinodans侵染小麦种子（品种为小偃22）,将接菌6 d后的小麦幼苗的根和接菌12 d后的叶制作玻片,利用激光共聚焦显微镜对样品进行逐层扫描,检测GFP-A.caulinodans在幼苗不同组织中的分布与定殖情况。同时,采集接菌后0 h、 6 h、 12 h、 24 h、 48 h、 72 h、 96 h的小麦幼根取样,用Trizol法提取总RNA。利用试剂盒进行加尾和反转录反应,将样品总RNA中的miRNA合成为cDNA,使用-tubulin作为内参基因,进行实时定量PCR反应,使用2-CT方法计算相对表达量。利用psRNATarget 在线软件,采用默认参数,对miRNA的靶基因进行预测。【结果】 1）激光共聚焦结果显示,GFP-A.caulinodans可定殖于根的表皮细胞、 细胞间隙、 根尖破损处和根毛,在根维管组织和叶片气孔部位,也发现有GFP-A.caulinodans存在。2）实时定量PCR分析结果表明,6条与营养元素代谢有关的miRNA表达发生变化,其中miR164、 miR167和miR827相对表达量呈现出先上调后下调的趋势,miR169 和miR398相对表达量也基本呈现出这一趋势。miR164、 miR167、 miR169和miR398的相对表达量在接菌12 h时上调至最高点,分别为对照的4.13、 2.84、 2.46和3.99倍; miR827相对表达量在接菌24 h时达到最高点,为对照的2.17倍。miR399相对表达量呈现出先下调后上调的趋势,在接菌24 h时降至最低点,为对照的0~21倍。3）通过靶基因预测,6条miRNA的靶基因分别编码了NAC1转录因子、 生长素响应因子、 HAP转录因子、 Cu/Zn 超氧化物歧化酶、 蛋白缀合酶PHO2和SPX-MFS亚家族蛋白。【结论】GFP-A.caulinodans能够从根毛和根尖破损处等部位进入小麦幼苗根部定殖,并可通过向上迁移到达叶片,在气孔处定殖。接种A.caulinodans可不同程度增加小麦根中响应氮素、 磷素、 微量元素的miRNAs相对表达量,增强小麦幼苗对营养元素的吸收和利用,促进小麦根的形态建成。     

马铃薯腐烂茎线虫2-Cys型过氧化物还原酶基因的克隆及低剂量杀线虫剂对其表达的影响

过氧化物还原酶(Peroxiredoxins,Prx)属抗氧化蛋白超家族,其催化活性依赖于半胱氨酸的存在.在该家族成员中,2-cysteine型过氧化物还原酶(2-Cys Prx)在抵抗外源性ROS保护植物线虫表皮免受氧化性损害以及线虫生长发育方面具有重要作用.为了解低剂量杀线虫剂对2-Cys Prx基因表达的影响,本研究采用RT-PCR和RACE技术克隆了马铃薯腐烂茎线虫Ditylenchus destructor)2-Cys Prx基因,并利用Real-time PCR检测了马铃薯腐烂茎线虫经低剂量(10、1、0.1、0.01、0.001和0.0001 μg/mL)杀线虫剂甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和涕灭威处理24 h后,2-Cys Prx基因表达量的变化.结果表明,该基因cDNA全长为784 bp,编码196个氨基酸,命名为Dd-Prx-1(GenBank登录号:JQ609353).同源性分析结果表明,Dd-Prx-1与其他线虫的2-Cys Prx具有较高的同源性.Dd-Prx-1的基因组由6个外显子和5个内含子组成.蛋白质预测N端没有明显的信号肽,但有一个含有23个亲水氨基酸的跨膜结构域.qRT-PCR分析结果表明,经低剂量甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和涕灭威处理后,马铃薯腐烂茎线虫Dd-Prx-1基因的表达量与对照相比较无显著性差异(P＜0.05).结果为深入研究植物线虫应对低剂量杀线虫剂的机制提供了基础资料.     

浙贝母淀粉、蔗糖代谢相关基因的克隆与表达分析

为了培育高品质浙贝母鳞茎,本研究以浙贝3号为材料,采用蒽酮法、高效液相色谱(HPLC)技术和试剂盒法测定浙贝母鳞茎发育过程中淀粉与蔗糖的含量变化;采用同源克隆、cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆蔗糖代谢关键酶基因,使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)测定各基因表达量并进行相关性分析。结果发现,鳞茎中淀粉含量在成熟期达到最大值,可溶性总糖和蔗糖含量在鳞茎发育初期和末期最高,AGP2、AGP3、GBSS、SSS在鳞茎中表达量最高,AGP1在根中表达量最高,5个基因均与淀粉含量显著相关(相关系数分别为0.930、0.839、0.582、0.561和0.826),SS主要表达部位为鳞茎,SPS为叶片,二者均与蔗糖含量呈显著相关性(相关系数为0.575和0.536)。本研究为淀粉、蔗糖代谢基因功能验证,以及浙贝母分子育种与分子调控鳞茎发育相关研究奠定了基础。     

泸定百合过氧化氢酶(Ls-Cat1)基因的克隆及表达分析

过氧化氢酶(CAT)参与植物的多种胁迫反应。为探究百合中的CAT基因与百合抗镰刀菌病害的关系,根据百合尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)诱导的泸定百合(Lilium sargentiae Wilson)SSH文库中筛选到的CAT基因中间序列片段,通过RACE结合RT-PCR技术从泸定百合中克隆到1个CAT基因全长c DNA序列,该基因全长1 743 bp,包含1个1 479 bp的开放阅读框,编码492个氨基酸,命名为LsCat1(Gen Bank登录号:KU355272)。序列比对分析表明,Ls-Cat1编码的氨基酸序列中包含已确定的CAT保守基序。系统进化树分析显示,Ls-Cat1与其它物种CAT基因编码的氨基酸序列具有较高的相似性。qPCR结果显示,Ls-Cat1经百合镰刀菌诱导后明显上调表达,推测该基因可能与百合抗镰刀菌病害相关。本研究结果为揭示百合对镰刀菌枯萎病的抗病分子机制提供了一定的理论依据。     

商陆抗病毒蛋白基因转化芥菜的获得及抗性研究

以芥菜(Brassica Juncea Coss.)的子叶为外植体,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的介导,将商陆抗病毒蛋白基因PAP导入到芥菜中。对所获得的40株抗性植株进行PCR扩增,其中阳性植株为29株;Southern blot分析结果证明PAP基因已被整合到芥菜基因组中,在大多数转基因植株中外源基因呈单拷贝,少数为双拷贝;Northern blot分析结果表明,PAP在转基因植株中正常表达。转基因植株接种病毒试验初步结果表明,转PAP基因的植株对芜菁花叶病毒TuMV的侵染有一定的抑制作用。     

PchsA驱动的烟草orf25基因表达载体构建及遗传转化

为研究orf25基因的功能及其与烟草雄性不育性的相关性,通过PCR方法从质粒p UC57-Pchs A中扩增了花特异性启动子Pchs A,并以其取代植物表达载体p BI121中的组成型启动子Ca MV35S,然后将orf25基因插入到Pchs A启动子下游,构建由Pchs A启动子驱动的orf25基因表达载体,测序结果显示植物表达载体p BI121-Pchs A-orf25构建成功。将该表达载体导入根癌农杆菌LBA4404中,采用根癌农杆菌介导法遗传转化雄性不育烟草MS革新3号,共获得76株转基因烟草植株,经PCR鉴定,转基因阳性植株为18株,转化率为23.7%。研究结果证明目的基因orf25已整合到烟草基因组中,为进一步探究该基因的功能及其与烟草雄性不育性的关系奠定了基础。     

人Irisin基因的克隆、原核表达及重组蛋白的纯化

鸢尾素(Irisin)是新发现的一种肌肉因子,其前体是Ⅲ型纤连蛋白组件包含蛋白5(fibronectin typeⅢdomain-containing protein 5,FNDCS).为实现人(Homo sapiens) Irisin的原核表达,通过反转录PCR得到人肌肉组织总RNA的cDNA,并以特异性引物扩增得到人FNDC5基因的cDNA序列.以特异性引物扩增将人Irisin基因序列引入NdeⅠ和Xho Ⅰ酶切位点,经双酶切后插入原核表达载体pET-30a中,构建重组质粒并转化大肠杆菌(Escherichia coli) Rosetta (DE3) pLysS.通过异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(isopropylβ-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达,进行十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl dulfate polyacrylamide gel electropheresis,SDS-PAGE)检测,用镍柱纯化目的蛋白,并用Western blot方法鉴定.DNA序列分析结果显示,克隆的人Irisin基因序列和NCBI公布的序列一致,并成功构建了pET-30a-Irisin重组表达载体;SDS-PAGE电泳检测和Western blot结果表明,表达蛋白分子量约为14kD,与预期大小一致;实现了人Irisin的可溶性表达,得到了较高纯度的目的蛋白,为进一步研究人Irisin蛋白的结构、功能及应用提供了理论依据.     

单性结实与非单性结实樱桃番茄的蔗糖转化酶与相关基因的表达分析

蔗糖代谢,在植物库器官的发育,特别是在坐果及果实发育中发挥着重要作用.蔗糖转化酶(invertase,INV;EC 3.2.1.26)将蔗糖水解为葡萄糖和果糖,是蔗糖代谢的关键酶.分析蔗糖转化酶的酶活性、基因表达模式与单性结实的关系,可为解析蔗糖代谢调控植物坐果的分子机理提供目的基因和理论依据.本研究以单性结实(CP28)和非单性结实(CL26)樱桃番茄(Solanum lycopersicum vat.cerasiforme)为实验材料,对花与果实不同发育时期蔗糖转化酶的酶活性、糖含量和蔗糖转化酶相关基因的表达进行了分析.结果显示,2份番茄材料花蕾期与花期细胞壁蔗糖转化酶(cell wall invertase,CWIN)的活性均高于果实期,且CP28中花蕾期CWIN的活性显著高于CL26 (P＜0.05).对2份番茄材料花蕾期和花期编码CWIN的基因Lin5、Lin6和Lin7以及CWIN抑制因子基因SlINVINH1的qRT-PCR结果显示,Lin6基因在CP28中的表达量是CL26中的93～205倍,达到极显著性差异水平(P＜0.01),而Lin5、Lin7和SlINVINH1基因的表达在2份材料之间无显著性差异.据此推测,番茄CWIN基因Lin6可能是蔗糖转化酶参与调控樱桃番茄果实单性结实的重要功能基因.这一发现为进一步研究CWIN参与调控番茄果实单性结实的分子机理提供了参考.     

番茄茸毛相关基因ShMYB1的克隆与表达分析

番茄茸毛具有多种生物学功能,为了探究番茄中控制茸毛的基因,本研究采用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从野生种多毛番茄(Solanumhabroc haites)LA1777中,获得了一个与茸毛相关的R2R3 MYB Subgroup 9家族新成员EST241733的全长编码区cDNA序列,命名为ShMYB1。经生物信息学分析,克隆的ShMYB1基因长1350bp,编码338个氨基酸。该基因具有保守的R2R3MYB结构域和Subgroup 9特异motif序列。荧光定量PCR结果表明,ShMYB1基因在番茄叶和花中表达量高,在根、茎、果实中没有表达。在不同发育时期的叶片中表达量差异不大,但是在幼花蕾表达量最高,随花蕾的增大,表达量显著降低。在几个番茄茸毛突变体与对应的野生型中,这个基因表达量存在明显差异。推测该基因与番茄表皮茸毛发生和花发育有关。     

花生二氢黄酮醇还原酶基因(DFR)的克隆及表达分析

二氢黄酮醇还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)是植物花青素合成过程中的关键酶,催化二氢黄酮醇生成无色花青素。本研究利用花生(Arachis hypogae a L.)未成熟种子cDNA文库,通过大规模EST测序,从花生中克隆了DFR基因的全长cDNA序列。序列分析表明,花生DFR蛋白氨基酸序列与其他植物来源的DFR有很高的同源性。利用花生cDNA芯片和半定量RT-PCR方法对花生DFR基因表达模式的研究发现,DFR基因在果针中表达水平最高,其次是花,在根和叶中有微量表达;不同种皮颜色花生品种的种子中表达差异明显,随种皮颜色的加深,DFR基因表达增强,在中花9号黑色种子中表达量最高。对茎叶紫色花生种质材料的研究表明,在紫色组织中DFR基因表达较强。结果表明DFR表达量与花青素积累量呈正相关,说明DFR催化反应是花青素合成途径的关键步骤。     

Cadmium Accumulation and Its Effects on Uptake of Micronutrients in Indian Mustard [Brassica juncea (L.) Czern.] Grown in a Loamy Sand Soil Artificially Contaminated with Cadmium

A pot experiment was conducted in a greenhouse to evaluate the effects of different levels of cadmium (Cd) on Cd accumulation and their effects on uptake of micronutrients in Indian mustard [Brassica juncea (L.) Czern.]. Cadmium accumulation in shoots and interactions among other metals [manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), and zinc (Zn)] were investigated. Ten levels of Cd ranging from 0 to 200 mg kg^–1 soil were tested. The crop was grown for 60 days in a loamy sand soil with adequate basal fertilization of nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K), and dry-matter yield (DMY) was recorded. The plants were analyzed for total Cd and micronutrients, and the soil was analyzed for diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)–extractable Cd. Experimental results showed that the DTPA-extractable Cd in the soil increased consistently and significantly with increase in rates of Cd application up to 200 mg Cd kg^–1 soil. Significant reduction in the DMY of Indian mustard occurred with application of 5 mg Cd kg^–1 soil and greater. The content as well as uptake of Cd by Indian mustard increased significantly over the control at all rates of its application. It increased from 5.95 μg pot^–1 in the control to 150.6 μg pot^–1 at Cd application of 200 mg kg^–1 soil. Application of Cd to soil though decreased the content of micronutrients in plants, but significant reduction occurred only for Fe at rates beyond 50 mg Cd kg^–1 soil. However, the total removal of Fe, Zn, and Cu registered a significant decline over the control at and above Cd application of 10 mg kg^–1 and that of Mn beyond 10 mg kg^–1. In loamy sand soil, a DTPA-extractable Cd level of 3.8 mg kg^–1 soil and in plant content of 28.0 μg Cd g^–1 DMY was found to be the upper threshold levels of Cd for Indian mustard. Considerable residual content in the soil suggests that once the soil is contaminated by Cd it remains available in the soil for decades, and food crops grown on these soils may be a significant source of Cd toxicity to both humans and grazing animals.     

茶树CsSNAT基因的克隆与表达分析

为明确茶树SNAT基因的序列特征和表达特点,在茶树转录组测序的基础上以茶树(Camellia sinensis)品种舒茶早为试验材料,通过SMART^TM RACE技术克隆茶树褪黑素合成途径中关键限速酶5-羟色胺-N-乙酰转移酶CsSNAT基因的cDNA全长序列,并分析其基因结构和表达模式。结果表明,CsSNAT基因序列全长1 014 bp,其中包含742 bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸,预测等电点7.64,蛋白分子量27.36 kDa。氨基酸序列比对显示,CsSNAT蛋白与其他高等植物的SNAT蛋白具有较高同源性,与葡萄 VvSNAT(CBI31163)同源性最高,为66.19%。诱导蛋白最佳条件为温度28℃,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.5 mg·L^-1,诱导时间6 h,在上清液中可获得大量分子量为66 kDa的可溶性融合蛋白。实时定量 PCR 分析表明,CsSNAT在褪黑素处理6 h后表达量最高,为对照的3倍;茶尺蠖取食6 h后,CsSNAT表达显著上调。不同激素处理结果显示,CsSNAT受脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)诱导表达。本研究结果为5-羟色胺-N-乙酰转移酶功能研究奠定了一定的基础。