茶树CsMCC1和CsMCC2基因的克隆及表达特征性分析

组蛋白乙酰化修饰由组蛋白乙酰化酶(histoneacetyltransferases,HATs)和脱乙酰化酶(histonedeacetylase,HDACs)共同催化完成,是重要的表观遗传调控方式之一,在植物生长发育、逆境胁迫响应和激素响应的调控过程中均具有重要意义,但对茶树(Camellia sinensis)组蛋白乙酰化修饰的研究还比较少。本研究从‘福鼎大白茶’茶树中克隆获得了2个HATs家族的MCC (MEIOTIC CONTROL OF CROSSOVERS)基因:CsMCC1和CsMCC2,通过生物信息学分析、实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR, qRT-PCR)和亚细胞定位试验对其功能进行解析。结果显示, CsMCC1和CsMCC2基因分别位于茶树1号和7号染色体,分别编码257 aa和269 aa,均属于碱性不稳定亲水性蛋白,与拟南芥AtMCC1具有高度相似的基因结构和蛋白空间结构。系统进化树和保守结构域分析表明,CsMCC蛋白与葡萄、番茄的同源蛋白有较近的亲缘关系, MCC蛋白序列高度保守,均含有GNAT保守结构,属于HAT蛋...     

GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆[Glycine max(L．) Merrill]是典型的短日照植物，光周期反应敏感品种在一定的短日一长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SDl3d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下：在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照13天一长日照(SDl3d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性。GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就开始表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。实验结果进一步证明，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)三种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。     

花生荚果发育过程中的microRNA鉴定与表达分析

花生(Arachis hypogaea L.)是典型“地上开花、地下结果”的作物,为从转录后调控水平解析此独特的果实发育现象,本文应用small RNA测序技术研究荚果发育11个时期果壳及种子中的microRNA及其靶基因。通过测序分别获得212个已知的microRNA和112个新microRNA,其中,已知microRNA包括197个保守microRNA和15个花生特异microRNA,新microRNA来自62个新的microRNA前体序列。表达分析发现,67个microRNA及其靶基因在荚果发育的11个时期存在时空特异性表达,部分microRNA的表达量积累阶段性调节果壳与种子的发育,表明microRNA参与了花生荚果暗发育的整个过程。此外,对28个microRNA与30个靶基因进行荧光定量PCR验证发现,microRNA和靶基因的表达趋势与测序结果基本一致。本研究通过对花生荚果不同发育时期的果壳和种子进行small RNA测序,鉴定参与调控花生荚果膨大相关的microRNA,为研究黑暗条件下植物果实发育的调控机制与花生遗传改良奠定理论基础。     

茶树CsCCT基因家族的鉴定和表达模式分析

CCT (CO, COL和TOC1)家族基因,在植物生长发育和适应环境变化的过程中具有重要的调节作用。本研究利用生物信息学方法,对茶树基因组中鉴定到的44个CCT基因进行了基础生物信息分析,同时分析了它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明,44个茶树CsCCT基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树CCT基因分为COL (Constant-like)、PRR(Pseudo-response regulator)和CMF (CCT motif family);通过基因结构与保守基序分析发现,相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;顺式作用元件分析发现,激素、植物发育和胁迫响应都与顺式作用元件相关;基因表达分析显示,CsCCT基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,且部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CsCCT基因在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷处理下存在差异表达,经RT-PCR分析CCT不同基因在茶树各组织表达有一定的差异和转录数据表达趋势基本一致。本研究为进一步揭示CsCCT在茶树生长发育以及抗逆响应...     

茶树CsADH基因家族的鉴定和表达模式分析

ADH转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起重要的调控作用。本研究基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定到51个ADH基因,对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明:51个茶树CSADH基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树ADH基因分为Ⅱ类;基因结构和保守基序分析发现相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;基因表达分析显示,CSADH基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CSADH基因在PEG诱导的干旱胁迫和冷处理下存在差异表达,说明CSADH基因广泛参与茶树生长发育和响应非生物胁迫中发挥重要作用。茶树ADH基因家族的鉴定与表达分析,为深入解析ADH基因响应茶树生长发育和非生物胁迫中的功能及分子机制提供理论依据,进一步为茶树抗逆育种提供更多基因资源。     

黑喉石斛DoCOL10基因克隆及在花发育过程中的表达模式分析

CO (CONSTANS)是植物成花诱导中光周期途径的关键基因。为探明黑喉石斛(Dendrobium ochreatum)CO同源基因在其花发育过程中的表达模式,以黑喉石斛不同时期叶片为试验材料,基于转录组测序结果,结合同源克隆和3'RACE克隆技术得到黑喉石斛CO同源基因,命名为DoCOL10。DoCOL10基因编码区长度为1 263 bp,共编码421个氨基酸;该基因编码的氨基酸序列有2个完整且相连的B-box元件和1个CCT结构域,属于CO家族第1类,为CO同源基因;Do COL10不具备跨膜结构域和信号肽,为亲水性蛋白;进化树分析结果显示,DoCOL10与兰科植物如铁皮石斛、小兰屿蝴蝶兰、墨兰等的同源基因的氨基酸序列亲缘关系最为接近,单子叶和双子叶植物之间CO进化较远,处在不同分枝中。Real-time PCR分析结果显示,DoCOL10的表达量在花芽始分化阶段出现显著上调并达到峰值,随着花芽形成呈下降趋势;DoCOL10不仅在叶片中高表达,其在花芽中的表达量也处于较高水平,在花器官中也有一定表达。为深入研究DoCOL10基因在黑喉石斛嫩茎成花机制中的作用提供理论依据。     

茶树生长素外运载体基因CsPIN3的克隆与表达分析

从实验室前期茶树冷驯化转录组测序结果中筛选拼接得到1条与其他植物PIN蛋白高度相似的EST序列,采用反转录PCR结合RACE技术从茶树中克隆到生长素外运载体基因PIN3的全长cDNA序列,命名为CsPIN3 (GenBank登录号为KP896474)。CsPIN3全长2654 bp,包含1926 bp的完整开放阅读框(ORF),编码641个氨基酸;生物信息学分析显示,CsPIN3编码的蛋白质分子量为70.15 kD,理论等电点为8.42,是一种非分泌性蛋白;亚细胞定位显示,CsPIN3主要分布于质膜上,在内质网中有少量分布,是典型的膜蛋白;氨基酸序列分析表明CsPIN3编码蛋白由两端的疏水区和中间的亲水区构成。疏水区内有多个跨膜螺旋,其中N端疏水区有5个跨膜螺旋,C端有4个,与水稻的PIN蛋白结构相似。亲水区存在2个可变结构域,还存在着糖基化位点和磷酸化位点以及调控PIN蛋白内吞作用的NPNXY保守内在构型(Inner Motif, IM),如PIN蛋白特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PID/PINOID)磷酸化活性位点--TPRXS(N/S)结构域;相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性,与杨树、葡萄、柑橘、烟草、番茄、马铃薯、和芝麻等植物的PIN序列相似性在80%以上,与茄科植物的亲缘关系最近。在拟南芥PINs蛋白中,AtPIN3与茶树CsPIN3的亲缘关系较近。组织表达特异性分析表明 CsPIN3在茶树根、茎、叶、花中均有表达,在花中的表达量较高,在茎、叶中的表达量略高于根部。实时定量PCR分析显示,CsPIN3在龙井43茶树越冬芽萌发阶段的表达量高于休眠阶段(休眠初期到膨大期之间),在茶芽萌动过程中表达上调的速度明显。推测该基因可能与茶树越冬芽休眠的维持和解除相关。     

MADS-box基因在果实发育、成熟过程中的作用

MADS-box基因是一个序列特异的调节基因家族,所编码的蛋白为转录因子,主要由MADS盒、K盒、I区、C末端、N末端等5个部分组成,其中MADS盒非常保守。MADS-box转录因子是通过二聚体化的形式以其保守结构域与特定的DNA序列相结合来调控基因的表达的。大量的研究表明,MADS-box基因在植物花的发育上具有重要的作用,已克隆出了许多与花器官发育相关的A-C类的MADS-box基因,而且也发现了许多可以调控花时的MADS-box基因。目前,越来越多的研究表明,MADS-box基因在果实的发育、成熟中也有着重要的作用。已在矮牵牛和拟南芥中分离出与胚珠的发育密切相关的几个MADS-box基因FBP7、FBPII、STK、SHP及SEP基因。目前认为果实的成熟主要是由于乙烯的调控而引起的,但在番茄中发现1个MADS-box基因与果实的成熟相关,而且可能是跃变型和非跃变型果实共有的果实成熟调节者,首次发现MADS-box对果实成熟的作用会为用非激素的方法来调控果实成熟提供新途径。果实的开裂会严重影响某些裂果的产量,进行相关的分子调控有着重要的实际意义,已在拟南芥中发现2个MADS-box基因SHP和FUL与果实的开裂密切相关,SHP会控制裂开区域的分化,而FUL的过量表达会抑制裂片区域的木质化,FUL可以负调控SHP基因。     

NAD-IDH亚基1基因在油菜花粉与种子发育过程中的表达规律

以甘蓝型油菜不同发育时期的花粉与种子为材料,开展了有关NAD-IDH亚基1基因表达规律的研究。结果表明,不同发育时期花粉与种子的NAD-IDH比活力均比叶片的高。花粉与种子发育过程中NAD-IDH比活力均呈抛物线状变化,这与亚基1基因的RNA定量斑点杂交和定量RT-PCR揭示的花粉与种子发育过程中NAD-IDH亚基1基因mRNA量的变化规律完     

灰色综合评判在茶树育种中的应用

为评价和筛选茶树优良单株,探索灰色综合评判法在茶树育种中的应用,本研究应用该方法对30个优株与产量相关的9个茶树早期数量性状进行分析.结果表明:不同优株间性状变异丰富,各性状与产量的关联度由大到小依次为:5龄期修剪物重量＞4龄期修剪物重量＞1龄期修剪物重量＞2龄期修剪物重量＞3龄期修剪物重量＞株高＞叶片数＞分枝数＞茎粗...     

MADS-box基因GmAGL15在大豆种子发育过程中的表达

以同源序列法克隆了大豆MADS-box基因GmAGL15, 序列分析表明, 该基因编码的氨基酸与拟南芥AGL15蛋白的同源性为61%, 其中在MADS区的同源性为84.3%, K区的同源性为63.2%。半定量RT-PCR分析表明, GmAGL15在幼胚中高度表达, 而没有检测到在根、茎、叶和花中的表达。荧光定量RT-PCR分析发现, GmAGL15在大豆种子发育的不同时期均有不同程度的表达, 其中在开花后15 d的幼胚中表达量较高, 而在开花后30 d的幼胚中表达量最高。以上结果显示, 基因GmAGL15对于大豆种子发育的调控可能有重要作用。     

线粒体nad 6基因在油菜种子发育中的特异性表达

以油菜为材料,研究线粒体ｎａｄ６基因在种子发育中的表达。结果表明,ｎａｄ６基因在叶片中的表达很低,在种子发育过程中各阶段均有较高表达,并随种子发育进程而有加强的趋势。推测线粒体ｎａｄ６基因可能除与呼吸作用有关外还有其他功能     

茶树NPF5基因克隆及其在不同氮素处理下的表达

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2 096,1 440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1 440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0～48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO^-₃浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO₃^-处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中...     

MADS-box基因GmAGL15在大豆种子发育过程中的表达

以同源序列法克隆了大豆MADS-box基因GmAGL15, 序列分析表明, 该基因编码的氨基酸与拟南芥AGL15蛋白的同源性为61%, 其中在MADS区的同源性为84.3%, K区的同源性为63.2%。半定量RT-PCR分析表明, GmAGL15在幼胚中高度表达, 而没有检测到在根、茎、叶和花中的表达。荧光定量RT-PCR分析发现, GmAGL15在大豆种子发育的不同时期均有不同程度的表达, 其中在开花后15 d的幼胚中表达量较高, 而在开花后30 d的幼胚中表达量最高。以上结果显示, 基因GmAGL15对于大豆种子发育的调控可能有重要作用。     

MADS-box基因在植物胚珠发育中的作用

MADS-box基因家族在植物花发育等许多方面承担重要作用。分析了MADS-box基因的分类与其所编码的转录因子结构特征,综述了在矮牵牛和拟南芥中发现的FBP7与FBP11、AG、STK、SHP1与SHP2、SEP及其水稻中OsMADS13对胚珠发育、形成的作用研究。对MADS-box基因研究前景进行简要展望。     

大豆GST基因家族全基因组筛选、分类和表达

利用生物信息学手段,结合公共大豆基因组数据库和大豆发育表达芯片数据获得大豆GST家族基因序列、蛋白序列和染色体位置等信息并进一步对基因的组织表达等进行分析。结果显示大豆中含94个GST家族基因,根据系统发育分析将这些GST基因分成5个亚家族;定位分析表明,94个GST基因分布于大豆的16条染色体上。表达分析结果表明,14个不同发育阶段,大多成员至少在一个组织中表达,11差异表达的基因中有7在根中表达,另外4在其它部位优势表达,基因表达具有一定特异性。本研究为进一步研究GST家族的功能及其抗逆利用提供基础。     

保水剂在茶树栽培中的应用与效果分析

据了解,许多地方茶苗移栽成活率不高,有的成活率只有30％～50％,尤其是远距离购买的茶苗,由于种种原因,成活率很低,不但给国家和广大茶农造成巨大的经济损失,而且耽误农时,浪费苗木。那么,茶树栽培中如何提高成活率,就成了主管部门和茶农以及茶叶技术员要解决的问题,通过试验,茶树栽培中使用抗旱保水剂对提高茶树栽培成活率,效果十分明显。