2个育性恢复基因Rf1a和Rf1b在红莲型水稻中的表达量分析

[目的]探究红莲型水稻细胞质雄性不育(CMS)与不同恢复基因之间的作用模式。[方法]利用特异性引物结合荧光定量PCR技术,在红莲型水稻近等恢复基因系L-Rf5、L-Rf6,恢复系9311和不育系粤泰A(YTA)中检测2个包台型恢复基因Rf1a和Rf1b的表达量。[结果]Rf1a在L-Rf5、L-Rf6、9311中都能表达,而Rf1b只能在部分材料或部分组织中表达。对同一时期二者的表达量分析发现,L-Rf5和9311的相同组织中Rf1a表达水平显著高于Rf1b,L-Rf6叶片中Rf1a的表达量则低于Rf1b。[结论]该研究结果对研究红莲型恢复系的遗传多样性具有一定的参考价值。     

茄子SmNTF3基因的克隆及其表达模式分析

[目的]本文旨在克隆茄子(Solanum melongena L.)促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)基因SmNTF3,阐明其在盐和干旱胁迫处理下的表达特性。[方法]以茄子‘苏崎1号’为试验材料,克隆SmNTF3的全长序列,对其基因结构和序列同源性进行分析,通过烟草叶片瞬时表达系统进行SmNTF3蛋白的亚细胞定位,采用实时荧光定量PCR检测SmNTF3基因在不同组织及盐和干旱胁迫下的表达情况。[结果]SmNTF3基因开放阅读框长度为1 119 bp,编码1个含372个氨基酸残基的蛋白。生物信息学分析表明,该蛋白具有保守的S_TKc结构域,富含α-螺旋和无规则卷曲。系统发育分析表明,SmNTF3属于MAPK家族C组成员,其氨基酸序列具有高度保守性,与番茄和马铃薯亲缘关系最近。亚细胞定位发现,SmNTF3蛋白在烟草叶片的细胞核和细胞质膜上表达。SmNTF3基因具有组织特异性,在茎中表达量最高。盐和干旱胁迫能够显著诱导SmNTF3基因的上调表达。[结论]从茄子中克隆了1个MAPK家族C组成员SmNTF3,该基因受盐和干旱胁迫诱导表达,可能参与茄子对盐和干旱胁迫的响应过程。     

玉米Na~+/H~+逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定

[目的]克隆玉米Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因,为研究此类基因在玉米非生物胁迫抗性机制中的功能奠定基础。[方法]采用电子克隆、RT—PCR、生物信息学方法,从玉米基因组中克隆1个质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因,并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。[结果]利用电子克隆方法,从玉米中克隆出1个质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1;Zm-SOS1基因的开放阅读框长3411bp,编码1136个氨基酸;序列分析表明,ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOSl、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61％和82％;RT—PCR分析表明,ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强,表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSDS1是一个公认的质膜型Na^＋／A^＋逆向转运蛋白基因,并可能参与玉米的非生物胁迫反应。     

糜子Ty 1-copia型反转录转座子基因的序列特征及表达分析

[目的]发掘抗旱相关基因,明晰其编码蛋白的理化特征,为糜子育种提供基因元件。[方法]利用生物信息学软件、数据库和在线程序,对糜子Ty1-copia型反转录转座子编码蛋白进行生物信息学分析,同时对该基因进行qRTPCR表达特性分析。[结果]Ty1-copia基因编码蛋白分子式为C483H758N122O135S7,分子量为10 658.49Da,呈弱碱性,是不稳定的疏水蛋白;该蛋白为非分泌型蛋白、无跨膜结构,既不存在于叶绿体上也不存在于线粒体上;二级结构包括4个α螺旋,4个β折叠;三级结构包括1个螺旋结构和2个折叠结构;含4个保守结构域;系统进化树和多重序列比对结果显示糜子保守性较低,与水稻类和毛竹的同源性为64%。实时定量PCR检测结果表明,Ty1-copia表达水平在干旱胁迫处理不同时间点存在显著差异,3h时表达量最高,为对照的2.02倍;8h时该基因呈下调表达,表达量低于对照。[结论]Ty1-copia基因可以由干旱胁迫诱导。     

水稻硫转运蛋白基因OsST的亚细胞定位

[目的]构建水稻硫酸根转运基因OsST与YFP黄色荧光蛋白融合表达载体,对OsST蛋白进行亚细胞定位。[方法]从水稻叶片的cDNA中克隆OsST基因ORF全长,测序验证后连入pAT—YFP表达载体,通过基因枪将融合栽体转入洋葱上表皮细胞,在激光共聚焦显微镜下观察细胞中荧光发光部位。[结果]OsST蛋白定位于细胞膜和核膜上。[结论]为进一步研究硫转运蛋白的功能及硫酸根运输的机理奠定了基础。     

水稻OsDDM1a和OsDDM1b基因应答非生物胁迫的表达特性分析

环境胁迫会引起植物基因组DNA甲基化水平改变和组蛋白修饰变化,而DNA甲基化与组蛋白修饰在基因表达的调控过程中具有重要作用。分析表明水稻OsDDM1a和OsDDM1b基因属于SWI2/SNF2家族,编码染色质重塑酶,氨基酸序列的相似性达92.82%。OsDDM1a和OsDDM1b的表达均受ABA、NaCl、低温和干旱胁迫诱导,且这两个基因的启动子序列中均含有ABRE、DRE、MYC和WRKY等应答不同胁迫信号的元件。因此,推测水稻在感受外界刺激后可能通过激活OsDDM1a和OsDDM1b的表达,使水稻基因组DNA发生相应的甲基化修饰,进而调控相关基因的表达,表明OsDDM1a和OsDDM1b在水稻胁迫应答反应中发挥重要的作用。     

水稻cDNA酵母表达文库的构建及重金属镉胁迫相关基因的初步筛选

提取经重金属胁迫处理的水稻幼苗总RNA并纯化mRNA,采用SMART技术反转录成cDNA,利用Gateway技术将cDNA构建到入门载体pDONR222后,再经LR反应重组到酵母表达载体pYES2-DEST52上,获得水稻cDNA表达文库。检测表明,所构建的cDNA文库能达到后续试验要求。使用重金属镉敏感酵母突变株ycf1Δ进行水稻中重金属镉耐受相关基因筛选,获得多个可以恢复表型的酵母单克隆。提取质粒并测序分析后可知涉及到水通道蛋白、蛋白酶抑制剂以及金属硫蛋白等不同基因,筛选所得基因即为水稻应答重金属镉胁迫的候选基因。     

水稻线粒体基因atp6超表达载体的构建及遗传转化

[目的]克隆水稻线粒体基因atp6,构建转基因表达载体,获得35S∷Rf1b5'∷atp6转基因水稻植株。[方法]设计目的基因的特异引物,采用TRIzol法提取水稻叶片总RNA,借助Toyobo反转录试剂盒反转录为cDNA,通过PCR扩增得到atp6全序列;将atp6连接到含线粒体信号肽(Rf1b5')的pCAMBIA1302双元表达载体上,采用农杆菌介导的愈伤组织侵染法进行水稻的遗传转化。[结果]利用目的基因atp6成功构建了35S∷Rf1b5'∷atp6植物表达载体,并获得了转atp6基因的阳性植株。[结论]为探讨水稻中超表达atp6对水稻生长的影响奠定基础。     

黄瓜单链DNA结合蛋白基因CsWHY1的克隆及表达分析

[目的]单链DNA结合蛋白Whirly(WHY)是植物体内广泛存在的一类转录因子,在植物叶片衰老等方面具有重要作用。本文旨在克隆黄瓜单链DNA结合蛋白基因CsWHY1,初步分析其表达特征,为黄瓜叶片衰老的功能研究提供参考。[方法]以华北型黄瓜‘9930’‘长春密刺’和‘新泰密刺’为试验材料,克隆CsWHY1的c DNA全长,应用生物信息学方法对该基因进行生物信息学分析,并利用洋葱表皮细胞瞬时表达系统对CsWHY1蛋白进行亚细胞定位,同时通过RT-qPCR技术分析CsWHY1基因在3个黄瓜品种不同组织中的表达模式。[结果]CsWHY1基因包含1个长度为831 bp的开放阅读框(ORF),共编码276个氨基酸,蛋白理论相对分子质量为30.729×10~3,理论等电点(p I)为9.00,属于亲水蛋白。氨基酸序列分析表明,CsWHY1蛋白具有保守的Whirly结构域,在双子叶植物和单子叶植物中高度同源,且与甜瓜亲缘关系最近。亚细胞定位发现CsWHY1蛋白在洋葱表皮的质体上表达。荧光定量PCR分析其表达模式,发现CsWHY1在不同黄瓜品种不同组织中均有表达,叶片中表达量最高,根和茎中表达量较低,其中衰老叶片中的表达量显著高于成熟叶片。[结论]CsWHY1基因的表达具有组织特异性,在衰老叶片高表达,参与了黄瓜叶片衰老进程。     

内生真菌印度梨形孢对水稻苗期耐盐性的影响

[目的]研究印度梨形孢(Piriformospora indica)对盐(NaCl)胁迫后水稻幼苗生长发育的影响,明确印度梨形孢提高水稻幼苗耐盐性的机理.[方法]采用不同浓度(0、50、100、150和200 mmol/L)的盐(NaCl)溶液处理水稻幼苗,72 h后加入5×105个/mL的印度梨形孢孢子悬浮液10 mL侵染水稻根部(接种处理),以未侵染为对照(不接种,CK);20 d后测定水稻幼苗叶片的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量及抗氧化酶活性等生理指标,并利用实时荧光定量PCR(qPCR)检测耐盐相关基因的表达情况.[结果]盐胁迫处理后,与CK相比,接种处理水稻幼苗的MDA含量降低,叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量及抗氧化酶活性升高.其中,盐胁迫浓度为150和200 mmol/L时,CK的MDA含量是接种处理的1.5和2.8倍;盐胁迫浓度为150 mmol/L时,接种处理的Pro含量是CK的2.1倍;盐胁迫浓度为200 mmol/L时,接种处理的可溶性糖含量是CK的1.8倍;差异均达显著水平(P<0.05,下同).qPCR检测结果表明,经盐胁迫后接种处理水稻幼苗叶片中耐盐相关基因SNAC1、OsNAC6、OsBZIP23和OsDREB2A的表达量均高于CK,各基因表达量均在100 mmol/L处理下达最大值,其中SNAC1和OsNAC6基因表达量分别是CK的1.5和1.1倍,差异达显著水平.[结论]接种印度梨形孢可降低盐胁迫后水稻幼苗叶片的MDA含量,提高抗氧化酶活性及Pro、叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量,同时促使水稻叶片中耐盐胁迫相关基因的表达量上调,从而增强水稻幼苗对盐胁迫的耐受性.印度梨形孢作为生物菌肥在农业生产中有潜在的利用价值.     

不同温度下水稻胚乳AGPase各同工酶基因表达特征分析(英文)

[目的]分析不同温度对水稻胚乳中AGPase各同工酶基因表达水平的影响。[方法]以特青和泰国香米为材料,利用人工气候箱设置高温(日平均温度33℃)和适温(日平均温度25℃)2个温度处理,结合实时荧光定量PCR技术分析比较了水稻淀粉合成关键酶腺嘌呤-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)7个同工酶基因AGPS1、AGPS2a、AGPS2b、AGPL1、AGPL2、AGPL3及AGPL4的表达特征。[结果]AGPase 3个同工酶基因AGPS2b、AGPL2和AGPL3表达较强,其中AGPL2相对表达量最高;AGPS2b、AGPL2和AGPL3在2个品种中的相对表达量在适温条件下的均高于高温处理,在特青胚乳中各时期2种温度处理下的相对表达量总体高于泰国香米中的相对表达量。[结论]本研究为进一步利用分子生物学技术培育稳定的优质水稻品种提供理论基础。     

水稻miRNA应答低能N+束辐照的基因芯片分析

[目的]探讨水稻应答N＋束辐照机制中相关miRNA的表达差异。[方法]各选取3组N＋束辐照处理水稻种子和未处理的水稻种子,提取其在30℃发芽96 h幼苗总RNA,采用Agilent单通道水稻基因表达谱芯片筛选2组水稻幼苗差异表达基因。芯片中含有miRNA探针510个,分析其在样品间表达差异2倍左右作为域值范围。[结果]辐照组与对照组相比表达差异显著的miRNA分子有14个,且均为下调。[结论]水稻N＋束辐照组和对照组中存在差异表达的miRNA分子,可能调控某些基因的表达来应答离子辐照,从而表现出与对照不一样的生理生化和表型差异。     

水稻miRNA应答低能N^＋束辐照的基因芯片分析

[目的]探讨水稻应答N^＋束辐照机制中相关miRNA的表达差异。[方法]各选取3组N^＋束辐照处理水稻种子和未处理的水稻种子,提取其在30℃发芽96h幼苗总RNA,采用Agilent单通道水稻基因表达谱芯片筛选2组水稻幼苗差异表达基因。芯片中含有miRNA探针510个,分析其在样品间表达差异2倍左右作为域值范围。[结果]辐照组与对照组相比表达差异显著的miRNA分子有14个,且均为下调。[结论]水稻N^＋束辐照组和对照组中存在差异表达的miRNA分子,可能调控某些基因的表达来应答离子辐照,从而表现出与对照不一样的生理生化和表型差异。     

转苋色藜NDR1基因水稻的获得及对白叶枯病抗性的初步研究

NDR1(non-race-specific disease resistance)基因能介导植物广谱抗病,在植物的防御反应中发挥重要作用。以特色抗病植物苋色藜为材料,克隆并鉴定了NDR1的同源基因Ca NDR1a和Ca NDR1b。在此基础上,利用该基因分别构建植物表达载体,农杆菌介导转化法获得转基因水稻,经PCR和Southern杂交证明外源基因已整合到水稻基因组中。选取部分株系进行水稻白叶枯病抗性鉴定,记录接种后3 d、5 d、10 d的叶片病斑长度,结果表明:转Ca NDR1a、Ca NDR1b基因水稻对白叶枯病具有一定的抗性,可延迟发病。外源基因在转基因水稻植株中均有较高水平表达,但抗病性较好株系Ca NDR1基因的表达量并非最高。农艺性状调查结果显示多数转基因植株株高较对照组矮,但结实率、千粒重等农艺性状与对照组相比并无显著差异。     

细菌性条斑病菌JH01诱导水稻抗病均一化差减文库的构建

[目的]构建细菌性条斑病菌诱导下的水稻抗病均一化差减c DNA文库,对获得的差异表达ESTs进行生物信息学及抗病相关基因的表达分析。[方法]以水稻IR26(Tester)和两优培九(Driver)幼苗5~6叶期叶片为材料,采用双链特异性核酸酶(DSN)介导的均一化消减杂交技术,构建细菌性条斑病菌JH01诱导的水稻抗病相关基因差减c DNA文库,以p LB-F和p LB-R为引物,通过菌液PCR扩增对差减文库的质量进行检测。[结果]c DNA文库的插入片段分布在0.5~2.0 kb,平均大小约为1.0 kb,重组率达95%。序列测定分析发现,随机挑取的504个克隆中有98条差异表达基因;经BLAST比对和GO注释发现,59条序列具有同源基因,分别参与信号转导、能量代谢、过敏性坏死反应、防卫反应等;另外39条序列无相似基因,有待进一步研究。通过实时荧光定量PCR发现,从该文库中分离得到的Os NDPK4参与细菌性条斑病菌JH01诱导的水稻防卫反应。[结论]水稻受细菌性条斑病菌侵染的c DNA文库质量较好,为研究条斑病菌致病性因子与水稻互作机制奠定基础。     

Bt抗虫水稻转育后代两种筛选方法的比较

[目的]通过比较分子标记辅助选择和除草剂抗性筛选两种检测方法的优缺点,为快速、准确、经济有效地选择抗螟虫水稻转育后代提供依据.[方法]用分子标记检测和除草剂抗性筛选两种方法,对不同组合的抗螟虫转育后代进行筛选,同时采用ELISA检测方法对筛选的抗性株系测定杀虫蛋白含量,比较两种筛选方法的准确性.[结果]在以T1C-19为供体亲本的4个组合169个单株中,两种筛选方法的符合率达到98.2%;而以T2A-1为供体亲本的3个组合141个单株中,两种筛选方法的符合率达到98.6%.在随机选择的经两种筛选方法鉴定均为阳性的144个单株中,均含有对应Bt抗虫基因的杀虫蛋白表达量,与亲本T1C-19、T2A-21相比,Bt抗虫水稻转育后代中个别单株的Bt蛋白含量出现大幅度下降或上升的现象.[结论]分子标记检测和除草剂抗性筛选对抗螟虫水稻转育后代的选择均有很高的准确性:分子标记检测准确可靠,且不受环境影响,但费用相对高;除草剂抗性筛选法耗费低、简便易行,但易受雨天影响.在筛选的过程中可根据现有的条件做出适宜选择.     

水稻AP2/EREBP转录因子响应非生物胁迫的表达谱分析

 【目的】了解AP2/EREBP家族基因参与逆境反应分子机理,为水稻抗逆相关基因的克隆及揭示水稻抗逆分子调控机理奠定基础。【方法】采用基因芯片技术分析AP2/EREBP家族基因在水稻幼苗受PEG、低温、高盐、ABA、GA等处理下的表达谱变化,并通过实时定量PCR技术对部分具有明显表达特点基因的胁迫表达谱进行验证。【结果】点制了水稻AP2/EREBP转录因子家族的基因芯片,检测到42个胁迫差异表达的AP2/EREBP基因。实时定量PCR所得结果与基因芯片结果基本吻合,说明芯片结果可靠。两个AP2/EREBP基因对所有胁迫反应相同,其它差异表达的AP2/EREBP基因对不同胁迫反应各不相同。【结论】研究发现两个AP2/EREBP基因在水稻应对外界胁迫反应中起核心分子调控作用;不同差异表达AP2/EREBP基因在水稻响应不同胁迫反应过程中具有相同或者不同的分子应答机理。     

两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究

【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析,并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体,经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析,观察叶绿体的超微结构,并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体,应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比,白色条纹叶突变体的单株穗数减少12.86%,生育期延长11.27%,黄色叶突变体的株高降低31.08%,千粒重减少14.55%,生育期延长17.86%,并且2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常,与野生型水稻相比,黄色叶突变体的类囊体片层数变少,白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失,正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制,位于不同染色体上,将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (Chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端,与分子标记RM1331相距9.6 cM,且与标记RM3252等共分离;将chl12(t)定位到第三染色体短臂,与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因,为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。     

稻瘟病菌胁迫下水稻miRNA的表达

[目的]分析水稻抗病初期miRNA及靶基因的表达情况。[方法]运用Affymetrix基因表达谱芯片及miRNA芯片对接种稻瘟菌的水稻进行关联分析,通过分子注释系统平台(MAS 3.0)对差异表达miRNA靶基因的功能进行注释分析。[结果]研究显示表达差异以Fold change绝对值大于1.5倍进行筛选,共筛选到41个miRNA,与靶基因存在调控关系的有25个。[结论]水稻抗病初期存在表达差异的miRNA,一些靶基因在水稻抗病反应中起关键作用。