莲瓣兰花朵转录组及MADS基因家族挖掘

莲瓣兰是我国珍贵的兰花野生资源,具有很高的观赏价值,然而其相关的分子生物学研究尚属空白。为揭示莲瓣兰花朵形成的分子机制,应用高通量测序技术对莲瓣兰花朵进行转录组分析。原始数据经过生物信息学分析后,共获得57 011条Unigene;所获得的Unigene与Nr,Swiss-prot,COG和KEGG等数据库进行搜索比对后,发现Unigene的注释总量为24 049条,约32 962条Unigene没获得注释,这些没获得注释Unigene基因可被认为是莲瓣兰新的转录本和特异基因。36条CDS基因被注释为MADS-box基因,构建系统进化树后并对31条MADS-box基因进行了聚类,其中23条为与花型发育相关的ABCDE类基因,8条为与开花时间相关的MADS基因,同时发现PI、AP3和AGL6基因表达量较高,该试验为研究兰属的花发育以及开花机理的研究提供一定的理论依据。     

基于CRISPR/Cas9技术的月季TCP9基因转化拟南芥

为了探究月季TCP9基因对花器官发育调控的影响,应用CRISPR/Cas9技术构建植物双元表达载体,经检测结果显示,含月季TCP9基因的植物表达载体构建成功。以拟南芥为受体,采用农杆菌介导的花序侵染法对拟南芥进行转化,并获得转化植株,转化植株表型变异明显,花瓣增多,雄蕊数目减少,雌蕊柱头弯曲。表明月季TCP9基因对花器官发育形成有一定的调控能力。     

牡丹花发育相关基因PsPI的克隆与表达分析

PI基因能够调控植物花器官形成.本研究以牡丹品种'洛阳红'为研究材料,通过克隆从牡丹花瓣中得到PI同源基因,并利用qRT-PCR对其表达特性进行分析.结果表明,牡丹PI基因cDNA全长636bp,包含MADS MEF domain,K-box domain,氨基酸序列C末端具有典型PI-motifI,命名为PsPI,G...     

映山红杜鹃MADS基因家族的鉴定与分析

MADS是一类植物转录因子基因家族,主要调控开花植物花和果实的不同发育过程。为了研究映山红杜鹃MADS基因家族的特征,加快映山红基因工程育种进程,本研究基于已发表映山红染色体水平基因组数据库,对映山红MADS基因家族的所有基因进行生物信息学分析。结果发现,映山红基因组中共有67个MADS家族基因,其理化性质差异较大,且在13条染色体上的分布不均匀;对映山红和模式植物拟南芥MADS蛋白的系统进化分析显示,映山红MADS基因家族中也包含Ⅰ型和MIKC型两大类型,其中MIKC型中包含有花发育相关的B类和E类基因,即可能参与对映山红花瓣及胚珠的发育调控;映山红花发育5个不同阶段的MADS基因表明分析结果显示,67个MADS中有39个基因被检测到,且表达趋势差异较大,表明映山红MADS基因的表达具有时空特异性,部分MADS基因在此阶段不表达。本研究结果可为映山红的定向遗传改良提供重要参考。     

莲瓣兰MADS转录因子生物信息学及其在不同组织中的表达

为探索兰花花器官形成机理,我们从莲瓣兰花朵转录组测序的MADS基因家族成员中,筛选出8个基因,并用MEGA6.0和MEME软件对其生物信息学进行分析,并进行了相对表达量分析。研究结果表明,8条MADS基因分别与其它物种MADS-box家族成员有较高同源性。MADS-box结构域分析显示,除了Unigene0032261只拥有M结构外,所有基因都拥有M,I,K,C结构域。荧光定量PCR分析表明,这8个基因,可能与花器官的发育相关,参与了除鼻头外,花器官不同组织部位的发育,在营养器官中也检测到不同程度的表达。Unigene0024850、Unigene0024850、Unigene0032261、Unigene0013190、Unigene0026604与Unigene0019639在唇瓣中也不同程度表达,而Unigene0024956和Unigene0021946在唇瓣中表达最低,推测前六个基因可能参与了唇瓣的发育,而后者2个对唇瓣发育作用不大。其中Unigene0025650在小舌中高表达,可能参与了多舌的形成。本试验为莲瓣兰花发育及多舌奇花形成机理提供了一定的理论依据。     

棉花GhMADS7基因正调控棉花花瓣发育

MADS-box基因家族作为一类重要的转录因子,主要参与植物花器官的生长发育。GhMADS7/98具有保守的MADS-box及K结构域,属于AG亚家族MIKC~C型MADS-box基因。通过同源序列比对发现,GhMADS7/98与拟南芥AtAG (AT4G18960)基因的蛋白序列具有64%的同源性。组织表达分析表明, GhMADS7基因在花瓣、花药、柱头和胚珠等花器官组织中均有表达。为进一步研究该基因的功能,构建了该基因的RNAi干涉载体并转化棉花,获得了表达量明显下调的转基因株系。表型观察发现,在干涉植株长度为5~6 mm和7~8 mm的花蕾中出现花瓣发育延缓的表型;通过对干涉系转基因植株花瓣进行石蜡切片观察发现,相较于野生型植株,干涉系植株花瓣中的维管束存在明显的收缩现象;通过qRT-PCR检测发现,转基因株系中控制花瓣发育的A、B类基因的表达量出现异常。因此推测GhMADS7在棉花花瓣发育过程中起着重要的作用。     

利用花粉管通道法将查尔酮合酶基因导入仙客来

查尔酮合酶(chalcone synthase—A,CHSA)是花色素合成途径中的一个关键酶,它在植物中表达的量可能影响花的颜色。本项目从矮牵牛(Petunia hybrida)特定发育阶段的花瓣的cDNA中,克隆到查尔酮合酶基因CHSA,插入到含有花椰菜花叶病毒CaMV35S启动子的植物中间表达载体pBI12l和pWM101中,首次通过原位生殖系统导入法(具体采用花粉管通道法)转化仙客来,成功地得到4400余粒仙客来转化种子,8株白花植株的个别花瓣出现了黄斑或略显黄色,甚至个别花瓣变成了黄色花瓣：3株白花植株的个别花瓣一半变成了桃红色(二乔),甚至整个花朵完全变成了桃红色。转基因仙客来经PCR检测呈阳性。     

MADS转录因子对植物发育的重要作用

<正>转录因子通过与相关蛋白互作在转录水平上调控下游基因的表达,实现对植物生长期生理生化过程的调节。大量实验证实,MADS转录因子对与籽粒相关基因有调控作用。1990年,科学家在金鱼草植物中首先发现MADS-box转录因子,其后MADS转录因子得到了广泛研究。植物的MADS转录因子族基因有2个保守结构域,MADS-box和K-box,被分为3个亚家族,基因广泛存在于植物器官中,尤其在花期的花器官中有大量的表达。大量研究表明,MADS基因与植物开花时间、花期、花序结构、植株结构、籽粒大小、雄性不育等生长发育过程都有关,其中玉米的ZMM19基因与大颖片包裹玉米的     

大豆GmGBPl在GA调控开花过程中的功能分析

从大豆中克隆得到一个编码SKIP蛋白的基因,命名为GmGBPl。通过研究外施赤霉素对GmGBPl过表达拟南芥植株表型及相关基因表达量的影响,探讨了该基因在GA3调控开花过程中的功能。结果表明,过表达GmGBPl植株对赤霉素的敏感性加强,植株开花时间显著提早,开花相关基因的相对表达量明显提高,而与野生型相比,GA3生物合成途径关键酶基因GA3ox和GA20ox的相对表达量下降明显。初步证实GmGBPl为GA开花信号途径中的正向调控因子,负调节植物赤霉素的生物合成。     

同瓣草杂交制种

同瓣草（Isotoma axillaris）别名流星花、长星花，为桔梗科同瓣草属一年生草本植物，原产澳大利亚。同瓣草花为星状，花瓣基部为筒状。颜色有粉红、蓝色和白色，开花整齐一致，花朵密集旺盛，每株同时开花6～10朵，适合作花坛、花境和吊篮观赏。     

HA标签的水稻水孔蛋白OsPIP2;7基因植物双元表达载体构建及转基因水稻的获得

为研究水稻水孔蛋白OsPIP2;7基因在非生物胁迫中的生物学功能,根据OsPIP2;7基因序列设计特异性引物,以水稻品种中花11的三叶龄叶片RNA反转录的cDNA第一链为模板,克隆OsPIP2;7。采用嵌套PCR的方法,将3×HA标签的碱基序列连接在去除终止子OsPIP2;7基因序列的3′端,然后将此核酸片段插入到植物双元表达载体pHB中,构建pHB-OsPIP2;7-3×HA载体。以中花11成熟胚愈伤组织为材料,采用农杆菌介导的方法进行遗传转化,经过在含有潮霉素的培养基上筛选和分化,获得阳性转化子。提取转基因植株的DNA,进行潮霉素阳性植株的筛选。将阳性植株进行RNA表达检测,获得OsPIP2;7基因表达量上升的转基因阳性植株。为了检测转基因植株中OsPIP2;7蛋白的表达情况,提取OsPIP2;7基因表达上升的转基因植株膜蛋白后,用HA抗体进行杂交的Western-blot检测结果显示,OsPIP2;7-HA蛋白在转基因阳性植株体内过量表达。获得的过表达OsPIP2;7转基因新材料,将为研究OsPIP2;7基因的生物学新功能提供试验基础。     

枸杞转录因子LbMYB103在转基因烟草中的表达

为了探讨枸杞转录因子Lb MYB103在植物生长发育中的功能,本实验采用RT-PCR技术从宁夏枸杞‘宁杞1号’花药中分离了该基因的完整开放阅读框,并构建植物过表达载体p Cambia2301-ky-Lb MYB103,经农杆菌介导法转化烟草。通过抗性筛选和PCR鉴定得到T0代转基因阳性植株,对T0代阳性烟草种子进行抗性筛选、PCR鉴定获得遗传稳定的T1、T2代阳性转基因烟草,观察其生长发育状况及性状。结果表明,外源基因Lb MYB103已经成功整合进烟草基因组中并能够在Ca MV35s强启动子稳定表达。与野生型相比,转基因烟草长势较慢,株高为野生型一半左右,其花器官发育异常,部分花瓣畸变。推测枸杞Lb MYB103转录因子在烟草花器官发育过程中起调控作用,此结果为进一步探讨该转录因子在枸杞花器官发育过程中的调控作用提供了理论依据。     

利用CRISPR/cas9技术研究铁皮石斛Csl4基因的功能

为了研究铁皮石斛类纤维素合成酶基因的功能和利用类纤维素合成基因培育低纤维素新品种提供基础,本研究通过从铁皮石斛转录组中选取茎中表达量较高的类纤维素合成酶DeCsl4基因,利用CRISPR/Cas9技术构建敲除载体,获得了Csl4基因突变株。测序结果表明,目的基因靶位点序列发现有7个碱基的缺失,其中2个碱基因缺失发生在外显子上。突变植株纤维素含量的测定结果表明,平均纤维素含量(12.95 mg/g)显著低于正常植株(32.16 mg/g),说明DeCsl4基因的突变能降低铁皮石斛茎干中纤维素的合成。本研究结果首次表明CIRISPR/Cas9技术能成功的编辑兰科植物,这为以后研究兰科植物基因功能运用提供技术支撑。     

向日葵PMADS2 LIKE基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因是调控花发育进程的关键转录因子。在向日葵中大量的花发育相关基因有待于发掘和鉴定。本研究以向日葵(Helianthus annuus)为材料克隆到了一个MADS-box新成员PMADS2 LIKE。序列分析结果显示该基因具有MADS-box家族典型的MIKC保守结构域;系统发育树分析发现该基因与拟南芥PI基因亲缘关系最近;q RT-PCR组织表达模式分析该基因仅在花和果实中表达,且在6个花器官中仅在雄蕊和花瓣表达;q RT-PCR定量分析表示该基因从开花前25 d一直表达到开花期,并且在开花前5 d表达量最高。研究结果表明,PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中具有一定的生物学功能。本研究的结果和推论为进一步探究向日葵PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中的生物学功能提供前期数据基础,为理清MADS-box基因在向日葵花发育中的调控网络提供线索。     

铁皮石斛试管开花研究

植物生长调节剂对铁皮石斛的花期调控试验结果表明,不经低温诱导或者其他方法处理,应用植物生长调节剂能促进铁皮石斛开花。植物生长抑制剂PP 333能够促进花芽的起始和开花,但最高开花率仅为20.0%。本研究采用2种植物生长调节剂(NAA、6-BA)结合植物生长抑制剂(PP 333)来剌激铁皮石斛提前开花,以期为铁皮石斛花期调控提供参考。     

华南植物园石斛试管杂交育种获得成功

本刊讯近日,华南植物园华南农业植物遗传育种重点实验室以段俊研究员为首的研究团队,在石斛试管杂交育种上获得突破。该研究团队在研究掌握铁皮石斛和霍山石斛试管开花规律的基础上,人为调控两个亲本在试管内开花,然后进行杂交授粉,再将授粉后的植株培养于培养容器中,在试管中果实发育3个月后播种干原球茎诱导培养基上,经过原球茎的形成、分化、成苗和生根壮苗阶段,     

利用CRISPR/Cas9敲除NbLFY基因延迟本氏烟开花时间

开花是植物从营养生长转向生殖生长的重要标志,过早开花会造成植物早衰,严重影响以营养体为产品器官的经济作物的产量和品质,因此研究植物开花基因并对其进行编辑以延迟开花时间具有重要的理论意义和应用价值。LFY基因可抑制叶原基生长并促进花分生组织及花器官形成,是调控植物开花的关键“分子开关”。为利用LFY基因延迟易早花植物的开花时间,本研究以本氏烟为试验材料,构建了NbLFY基因的CRISPR/Cas9敲除载体,利用农杆菌介导法转化叶盘并对编辑植株的表型进行了观察分析。结果表明,通过抗性筛选和PCR检测共获得了10株T₀代植株,靶位点测序分析发现其中有2株NbLFY基因发生了突变,编辑效率为20%,突变类型均为缺失了一个碱基(T)而造成了移码突变。对T₁代基因编辑植株进行表型性状观察发现,与野生型相比,基因编辑植株株高显著降低,现蕾期延迟20 d,第一花序节位也明显提高,表明NbLFY基因的突变导致本氏烟开花时间延后,生殖生长进程延迟。本研究结果证实了NbLFY基因可促进本氏烟开花,敲除该基因可以推迟开花时间。上述研究结果为其他经济作物利用LFY基因...     

萼脊兰MADS-box基因的克隆及表达载体构建

为了研究"ABC"模型的B类PI基因,探究决定花瓣和雄蕊形成的基因特征。采用CTAB法提取萼脊兰花瓣总RNA,并通过RT-PCR法克隆萼脊兰PI基因的编码序列,该序列长度为633 bp,编码210个氨基酸,与小兰屿蝴蝶兰的氨基酸相似性最高。对PI所表达蛋白质的结构、亲水性和二级结构进行了分析,结果显示,该基因包含MADS-box和K-box保守结构域,属于MADS-box基因家族;该蛋白分子属于亲水性蛋白,包含56.19%α螺旋、13.81%的延伸链以及30%的不规则折叠,实时荧光定量PCR结果显示,PI基因主要在花器官中表达,且表达量高,说明PI基因的表达具有组织特异性。构建植物表达载体的结果显示,目的基因和带启动子的片段已插入到表达载体p CAMBIA1301中,表明成功构建植物表达载体1301-PI,为最终获得新奇花型的萼脊兰奠定基础。     

Bna.C02SWEET15通过光周期途径正向调控油菜开花时间

开花时间是作物的重要农艺指标,关系着作物的生育周期和产量。糖转运体作为植物重要的碳水化合物运输载体,作用于油菜开花时间的研究鲜有报道。本研究在油菜FOX-Hunting文库中鉴定了一个与油菜开花相关的蔗糖转运蛋白Bna.C02SWEET15,通过组织表达和亚细胞定位分析,转基因和突变体表型观察,开花关键基因表达水平检测等解析其生物学功能与调控机制。Bna.C02SWEET15在油菜各组织部位均能够表达,在花后30d种子中最显著。Bna.C02SWEET15定位于细胞膜,启动子活性主要在花药和花后30d种子中。在拟南芥中过表达Bna.C02SWEET15使植株开花提前,利于植株开花的光周期关键基因CO、FT、LFY表达明显上升,负调控基因FLC表达量降低。拟南芥突变体atsweet15a和RNAi-Bna.C02SWEET15转基因油菜均为晚花表型。推测Bna.C02SWEET15能够通过光周期途径正向调控油菜开花时间影响油菜的生育周期。研究结果对理解糖转运体在作物中的调控作用,为油菜高产育种提供了基因资源,奠定了理论基础。