柱花草SgNramp1和SgNramp2基因克隆与表达分析

为了探究植物天然抗性相关巨噬蛋白(Nramp)在金属元素吸收、转运和分配等方面的重要作用,本研究以柱花草(Stylosanthes guianensis)为材料,采用PCR方法克隆了柱花草SgNramp1/2基因,并分析了该基因的表达模式。结果表明：SgNramp1和SgNramp2基因全长分别为1 654 bp和1 716 bp,且均含有12个跨膜结构域。基因表达分析发现,SgNramp1在柱花草根部的表达高于叶部,而SgNramp2则在叶中特异性表达;金属元素缺乏和过量胁迫对SgNramp1/2基因表达的影响有所差异,缺锰(-Mn)处理抑制了SgNramp1/2基因在根和叶中的表达,而缺铁(-Fe)处理则增强了SgNramp2基因在叶中的表达,但抑制了其在根中的表达,SgNramp1/2基因在根和叶中的表达至少受到一种元素过量胁迫的影响。此外,金属镉(Cd)处理均增强了SgNramp1/2基因在柱花草根中的表达,而铝(Al)和镧(La)处理抑制了SgNramp1基因的表达,但增强了SgNramp2基因的表达。本研究结果表明SgNramp1/2基因可能参金属离子的转运。     

柱花草SgALMT1基因克隆与表达分析

为探索铝激活苹果酸转运蛋白(Aluminum-activated malate transporter, ALMT)在植物适应酸性土壤铝毒害中的重要作用,本研究以柱花草(Stylosanthes guianensis)为研究材料,克隆了柱花草SgALMT1基因,并进行了生物信息学、亚细胞定位及基因表达分析。结果表明：SgALMT1基因全长为1 350 bp,编码450个氨基酸残基,蛋白分子量为50.6 kDa,包含6个跨膜结构域;亚细胞定位分析表明,SgALMT1蛋白定位在拟南芥原生质体细胞膜上,为膜蛋白。定量PCR结果表明,SgALMT1基因在柱花草叶中的表达量高于根中的表达量;铝处理增强了SgALMT1基因在柱花草根中的表达,表明SgALMT1基因可能参与了柱花草应对铝胁迫;另外,缺氮处理增强了SgALMT1基因在柱花草叶中的表达,而缺磷处理增强了SgALMT1在根中的表达。本研究结果为解析柱花草响应铝毒害和养分缺乏的机理提供了候选基因资源。     

柱花草磷高效种质筛选及根系形态对低磷胁迫的响应分析

为筛选磷高效柱花草(Stylosanthes guianensis)种质并解析其根系适应低磷胁迫的机理,本试验水培了31份柱花草,开展了磷效率评价,分析了低磷胁迫对柱花草根系的影响,并检测了6个扩展蛋白基因(Ex p ansins,EX P)响应低磷胁迫的表达模式.结果表明,低磷胁迫显著降低柱花草的干重和全磷含量.磷效...     

不同基因型柱花草的根系构型差异及其磷效率

柱花草是华南坡地果园生草栽培的重要草种,为减轻柱花草与果树的根系养分竞争,有必要筛选根系构型适宜的基因型柱花草。本试验在正常供磷条件下研究了7个基因型柱花草的根系构型特征,发现存在显著的差异,且总根长、主根长和根系表面积与生物量存在显著正相关。根据生物量和根系构型将其分为3类,选择生物量高但基根角度差异大的2个基因型(‘格拉姆’和‘184号’)进行进一步的磷效率比较研究,结果表明基根角度小的‘184号’在高磷条件下具有较高的磷吸收效率,但在低磷条件下的磷吸收效率较低,从而导致其磷效率较低。本研究表明,基根角度是影响磷吸收效率的重要因子,但是磷效率还取决于低磷条件下的生长表现;‘格拉姆’可能比‘184号’更适于用作果园间作。     

低磷胁迫对太空诱变耐低磷柱花草酸性磷酸酶活性和磷效率的影响

低磷胁迫是酸性土壤限制牧草生产的主要障碍因子之一。本课题组前期的研究中,通过太空诱变获得了一个耐低磷柱花草突变体TPRC2001-84,但其适应低磷胁迫的机制仍不清楚。以TPRC2001-84及其亲本热研2号(RY2)为试验材料,通过水培方法,比较正常供磷(+P,250 μmol·L^-1 KH₂PO₄)和低磷(-P,5 μmol·L^-1 KH₂PO₄)处理对TPRC2001-84和RY2生物量、磷吸收效率、磷利用效率、可溶性磷浓度、细胞壁磷含量和酸性磷酸酶(ACP)活性的影响。结果表明,相对于正常供磷处理,低磷处理显著降低了两份柱花草材料的植株干重和磷吸收效率(P<0.05),但显著提高了两份柱花草材料的磷利用效率(P<0.05)。并且,TPRC2001-84在低磷处理下的植株干重和磷利用效率分别是RY2的1.6和1.4倍。在低磷胁迫下,虽然TPRC2001-84叶片和根系的细胞壁磷含量只有RY2的70%左右,但是,TPRC2001-84叶片和根系的可溶性磷浓度分别比RY2高36.8%~42.6%,细胞壁ACP活性分别比RY2高46.6%~53.6%。以上结果说明,柱花草TPRC2001-84在低磷胁迫下具有较高的细胞壁ACP活性,有利于其对细胞壁中贮存磷的活化利用,从而获得较高的磷利用效率。这将为选育磷高效柱花草新品种提供理论依据和种质材料。     

柱花草根系分泌物对缺磷胁迫的响应分析

为探索柱花草(Stylosanthes guianensis)根系分泌物对缺磷胁迫的响应,本研究以‘热研5号’柱花草为材料,通过水培试验,分析了正常供磷(+P)和缺磷(-P)处理对柱花草生长及根系分泌物的影响。结果表明,相对于+P处理,-P处理显著降低了柱花草植株干重和全磷含量。随后,代谢组共检测到101个根系分泌代谢物,可被分为有机酸、氨基酸、类黄酮、糖及醇类等七类,其中-P与+P处理间的差异累积代谢物25个。属于有机酸的咖啡酸、1-氨基环丙烷-1-羧酸和α-酮戊二酸在-P处理下的分泌量显著增加,且其中α-酮戊二酸对磷酸铝具有较强的溶解能力。此外,荧光定量PCR分析发现,柱花草根系中参与α-酮戊二酸合成的柠檬酸脱氢酶基因SgICDH在-P处理下的表达量显著增加。因此,柱花草根系通过上调SgICDH基因的表达,促进α-酮戊二酸的合成与分泌,从而增强对难溶性磷的活化利用,以适应缺磷胁迫。     

柱花草磷转运蛋白SgPT1的克隆和表达分析

磷是植物生长所必需的大量元素。高亲和磷转运子是控制植物对磷吸收和转运的主要蛋白。本研究以磷高效的柱花草基因型TPRC2001-1为对象,首先建立低磷胁迫下TPRC2001-1根系全长cDNA文库。通过同源克隆的方法,首次克隆到编码柱花草高亲和磷转运蛋白的基因,SgPT1。该基因全长cDNA为1 994 bp,编码538个氨基酸残基,蛋白分子量为59 kD。SgPT1蛋白具有高亲和磷转运子的结构特点,即含有“6+6”跨膜结构。而且,定量PCR分析结果表明低磷胁迫显著促进SgPT1在根部的表达,表明该基因可能参与低磷胁迫下磷的吸收和转运的过程。总之,以上结果表明SgPT1的加强表达可能是TPRC2001-1适应低磷胁迫的分子机制之一,为进一步研究柱花草适应低磷的分子机制提供候选基因。     

6个紫花苜蓿品种根系形态结构对低磷胁迫的响应

为明确低磷胁迫下紫花苜蓿（Medicago sativa L.）根系形态结构的响应差异对磷效率的影响,以6个紫花苜蓿品种为材料,采用营养液砂培法,测定两种磷水平（对照：0.5 mmol·L^-1;低磷：0.05 mmol·L^-1）下苜蓿根系形态、解剖结构和磷效率。结果表明：低磷胁迫下,各苜蓿品种的根系长度、表面积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例均降低,其余根系性状则呈现不同的变化趋势。低磷胁迫抑制了各苜蓿品种的生长和磷吸收;除‘赛迪’的磷利用效率显著增加外,其余5个苜蓿品种的磷利用效率均显著降低。‘赛迪’主要通过增加根冠比和磷利用效率,表现出较强的耐低磷能力。总体表明,根系长度、表面积、体积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例是苜蓿根系响应低磷胁迫的主要指标,其中根系长度和中柱直径占根直径比例分别是影响6个苜蓿品种磷吸收和利用效率最关键的根系性状。     

柱花草SgSTOP1和SgSTOP2基因的克隆与表达分析

铝毒是酸性土壤中限制作物生长和产量增加的主要因素之一。转录因子STOPs具有调控耐铝相关基因表达的功能,是植物耐铝毒的重要基因。本研究以耐铝柱花草(Stylosanthes guianensis)基因型‘TPRC2001-1’为材料,首次克隆到两个柱花草编码锌指蛋白SgSTOP1和SgSTOP2基因。这两个基因cDNA全长分别为1 515和1 077 bp,编码504和358个氨基酸残基,蛋白分子量分别为56.2和39.7 kDa。亚细胞定位预测表明,SgSTOP1和SgSTOP2均定位于细胞核中。并且,SgSTOP1和SgSTOP2均为ZF-C_2H_2家族成员,SgSTOP1和SgSTOP2均包含4个保守的锌指结构域。定量PCR结果表明,铝毒胁迫显著增强SgSTOP1在‘TPRC2001-1’根和叶中的表达(P 0.05),但铝处理对SgSTOP2表达影响不明显(P 0.05),暗示SgSTOP1基因可能参与柱花草对铝毒胁迫的应答过程。本研究结果为进一步解析柱花草适应铝毒胁迫的分子调控机制提供了候选基因资源。     

西藏野生垂穗披碱草EnPLA1基因克隆与表达分析

为探究α-亚麻酸调控植物低温胁迫应答的分子机制,本研究从西藏野生垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）中克隆了其合成酶磷脂酶基因（EnPLA1）,对其进行生物信息学、基因表达模式和亚细胞定位分析,并采用外源添加的方法分析α-亚麻酸在西藏野生垂穗披碱草低温适应中的作用。结果表明：EnPLA1基因的编码序列（Coding sequence,CDS）全长为1 305 bp,编码434个氨基酸;分子量为47.44 KD,等电点为6.05;EnPLA1蛋白为亲水性蛋白且偏酸性,含有1个高度保守的Lipase（class 3）结构域和4个跨膜结构域;二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主;EnPLA1蛋白与粗山羊草（Aegilops tauschii subsp. Tauschii）,圆锥小麦（Triticum turgidum subsp.Durum）,大麦（Hordeum vulgare subsp.Vulgare）的氨基酸序列相似性达80.76%,且该蛋白主要定位在细胞质。EnPLA1基因在垂穗披碱草的根、茎、叶中均有表达,其中叶中表达高于茎和根;低温诱导叶和茎中EnPLA1基因表达（P<0.05）,对根中表达影响较小;25 μM α-亚麻酸处理显著地提高植物的抗寒性。本研究为深入地阐明EnPLA1基因调控垂穗披碱草低温适应机制奠定基础,并为利用优良野生种质资源改良牧草及作物提供思路。     

苦豆子赖氨酸脱羧酶基因克隆与表达分析

赖氨酸脱羧酶(lysine decarboxylase,LDC)基因是苦豆子中氧化苦参碱(oxymatrine,OMA)生物合成的第一个关键酶基因。根据近缘物种苦参的赖氨酸脱羧酶基因设计特异引物,同源克隆法克隆了苦豆子赖氨酸脱羧酶基因的蛋白质编码区序列,全长1368 bp,命名为Sa-LDC,GenBank登录号为KM249871。生物信息学分析表明Sa-LDC编码区序列无内含子,与苦参和狗苦参的LDC序列一致性均达到97%;属于Ⅲ型5-磷酸吡哆醛依赖酶[type Ⅲ pyridoxal 5-phosphate (PLP)-dependent enzymes,PLPDE-Ⅲ]超基因家族,功能活跃。Sa-LDC编码455个氨基酸残基,其编码的肽链相对分子质量49.14 kD,理论等电点5.63,无信号肽和跨膜结构;在其氨基酸序列中具有产喹诺里西啶生物碱的特征性保守位点Phe³⁴⁰;系统进化树将苦豆子与其他产喹诺里西啶类生物碱的植物聚为一类。qPCR和HPLC检测显示,苦豆子赖氨酸脱羧酶基因的表达和氧化苦参碱的积累均受干旱胁迫的影响,且基因的表达量与氧化苦参碱的积累呈正相关关系。     

ACC氧化酶基因在桑树水分和盐胁迫条件下的表达研究

为从分子水平上理解桑树在逆境胁迫中的应答机制,研究利用简并引物和RACE方法克隆了桑树氨基环丙烷羧酸(ACC)氧化酶基因部分序列,并初步分析了该基因在水分胁迫和盐胁迫下的表达模式。结果表明:克隆得到的桑树ACC氧化酶基因编码区与其它植物ACC氧化酶基因的同源性很高,与蔷薇科李属植物相似性高达85%~86%;该基因在水分胁迫下表达量增加,但个体之间表达量有差异,推测可能与个体抗旱性差异有关;在盐胁迫下,ACC氧化酶表达量变化不明显,同一桑树幼苗不同叶位之间有差异,推测是盐害引起组织死亡导致表达量发生变化,而非盐胁迫直接诱导,个体之间耐盐性的差异以及不同发育阶段的叶片对盐害的敏感程度不同,表达量变化也不同。     

沙子岭猪GSG1基因克隆、生物信息学分析及组织表达

采用RACE技术克隆猪GSG1(Germ Cell-specific gene 1)基因cDNA1全长并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR对GSG1基因在沙子岭猪睾丸组织8个不同发育阶段(E90、D1、D30、D60、D90、D120、D150和D180)和30日龄时9个不同组织(睾丸、肌肉、小肠、肺、心脏、肾脏、肝脏、脾脏和脂肪)的表达量。结果表明:GSG1基因cDNA全长为1 257 bp,含1个长993 bp的开放阅读框,编码330个氨基酸。实时荧光定量PCR结果显示,GSG1基因在睾丸组织中的表达量最高,显著高于其余8个组织(P0.05),且其在肌肉、小肠、肺脏、心脏、肾脏和脂肪中的表达水平极低;GSG1基因在睾丸组织的E90、D1、D30和D60这4个发育时期的表达量较低,显著低于D90、D120、D150和D180这4个时期(P0.01)。本试验首次克隆了猪GSG1基因cDNA全长并检测了其在不同组织和不同发育阶段睾丸组织的表达,为进一步研究其调控猪睾丸发育和精子生成的机制奠定了理论基础。     

鹅TTGGFFBBRRAAPP1基因克隆与表达分析

为探讨TGFBRAP1在不同等级卵泡和不同就巢时期卵泡中的表达规律,通过RT-PCR、RACE技术克隆TGFBRAP1基因mRNA序列,并用RT-qPCR检测浙东白鹅不同等级卵泡以及不同就巢时期卵泡的TGFBRAP1表达。结果显示:TGFBRAP1 mRNA序列长为3 870 bp,其中包括45 bp的5′UTR和1 236 bp的3′UTR和2 589 bp的开放阅读框(Open reading frame,ORF),共编码862个氨基酸;RT-qPCR检测结果显示,等级卵泡中TGFBRAP1表达量均显著高于等级前卵泡(P0.05),但均低于卵巢组织表达量,同时还发现产蛋期TGFBRAP1表达量显著高于就巢期(P0.05)。研究表明,TGFBRAP1基因与鹅生殖调控密切相关,不仅参与了鹅卵泡发育,而且参与鹅产蛋/就巢发生。     

关岭牛MEF2C基因克隆与差异表达性分析

旨在分析牛肌细胞增强因子MEF2C(myocyte enhancer factor 2C)基因的分子特征和在不同组织中的表达特性。以关岭牛为试验材料,扩增MEF2C基因CDS区,对MEF2C基因序列和蛋白结构进行分析,RT-qPCR检测MEF2C在不同组织中的表达特性。结果显示：牛MEF2C基因的CDS区全长为1 326 bp,编码441个氨基酸。MEF2C蛋白相对分子质量约为48 kDa,理论等电点为7.71,主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,含有1个MADS结构域,亚细胞定位显示MEF2C主要位于细胞核(60.90%)。牛MEF2C基因与牦牛同源性较近,与火鸡的同源性较远。RT-qPCR结果表明,MEF2C基因在关岭牛和杂交牛的7个组织中皆可表达,在肺脏和脾脏中差异极显著(P<0.01);心脏和肝脏以及背最长肌中差异显著(P<0.05);在成年牛的脾脏和心脏中表达量极显著高于犊牛(P<0.01);其他组织在犊牛阶段的表达量极显著高于成年牛阶段(P<0.01)。在成肌细胞分化过程中,MEF2C基因的表达量在0,12,24,48 h呈逐渐上升趋势,不同时间段的表达...     

鹅FAR1基因克隆与表达分析

为探讨FAR1在不同等级卵泡和不同就巢时期卵泡中的表达规律,实验通过RT-PCR、RACE技术克隆FAR1基因mRNA序列,并用RT-qPCR检测浙东白鹅不同等级卵泡以及不同就巢时期卵泡的FAR1表达。结果表明:FAR1 mRNA包含83 bp的5'UTR,1 557 bp的开放阅读框(ORF)和229 bp的3'UTR,共编码518个氨基酸;系统进化树分析显示,浙东白鹅与鸭、鸡三者聚为一类;RT-qPCR检测显示,等级卵泡中FAR1表达量显著高于等级前卵泡(P0.05),但F4、F5等级卵泡低于卵巢组织表达量,产蛋期FAR1表达量显著高于就巢期(P0.05)。因此推测,FAR1基因与鹅生殖调控密切相关,不仅参与了鹅卵泡发育,且在产蛋期高表达。     

柱花草9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶基因(SgNCED1)的克隆及表达分析

9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是高等植物ABA生物合成途径中的关键酶,本研究以3种豆科植物NCED的同源序列设计简并引物,用RT-PCR结合RACE以及嵌套PCR的方法,从柱花草叶片中克隆了一个编码NCED的基因,命名为SgNCED1。其cDNA全长2241 bp,开放阅读框架为1809 bp,编码602个氨基酸。Southern杂交结果表明,该基因在柱花草基因组中以单拷贝形式存在。氨基酸序列同源比对和系统进化分析表明SgNCED1与花生的AhNCED1高度同源(92%),与另外3种豆科植物的NCED也有很高的同源性(72%~75%)。亚细胞定位预测表明SgNCED1蛋白的N-末端具有叶绿体转运肽。叶片脱水诱导的SgNCED1基因的表达与内源ABA的积累、变化同步。     

低磷胁迫对葛藤根与叶内源激素的影响

本试验旨在探究低磷胁迫对葛藤(Pueraria lobata)根与叶中5种内源激素(脱落酸、赤霉素、生长素、玉米素和独角金内酯)的影响,为选育耐低磷葛藤品种提供参考依据。选取不同种源的葛藤(澳大利亚葛藤、中国湖南葛藤和江苏葛藤)为试验材料,进行3个磷营养水平的水培实验(设置常磷0.5 mmol·L^-1、低磷0.05 mmol·L^-1和极低磷0.005 mmol·L^-1 KH₂PO₄浓度处理),通过酶联免疫法测定葛藤幼苗根和叶内源激素的含量。结果表明：葛藤根脱落酸含量随磷浓度降低而降低,葛藤叶脱落酸含量随磷浓度的降低先降低后增加;葛藤根赤霉素、玉米素、生长素和独角金内酯含量随磷浓度降低而增加;葛藤叶赤霉素、生长素含量也随磷浓度降低而增加,玉米素、独角金内酯含量随磷浓度降低先增加后降低。     

杜长大猪CIDEa基因克隆及其组织表达分析

本实验旨在克隆杜长大猪(三元杂交猪)诱导细胞凋亡DNA片段化因子45样效应子A(CIDEa)基因序列,通过生物学软件分析CIDEa基因序列,利用实时荧光定量(qPCR)方法检测杜长大猪不同组织中CIDEa基因mRNA的表达量.实验成功获得杜长大猪CIDEa基因CDS区,长度为660 bp,共编码218个氨基酸.杜长大猪...