超量表达PMADS20-SRDX 的矮牵牛花瓣和雌蕊出现异位表皮毛和气孔

 以矮牵牛（Petunia hybrida）花序cDNA 为模板，利用EST 数据库信息，克隆了一个MADS-box 基因编码区序列，GenBank 登录为PMADS20（GU129907）。进化树分析表明，PMADS20 属StMADS11 亚家族SVP 分支，与番茄和辣椒的JOINTLESS 基因氨基酸序列相似性最高。定量PCR 检测结果表明， PMADS20 在矮牵牛营养器官中的表达量高，在花中的表达量低。构建了PMADS20 的超量表达载体（35S︰ PMADS20）和CRES-T（Chimeric Repressor Gene Silencing Technology）载体（35S︰PMADS20-SRDX）。 35S︰PMADS20 和35S︰PMADS20-SRDX 转基因矮牵牛的花器官表型变化相似，花萼增大，花瓣和雌蕊 出现营养器官特征，但35S︰PMADS20-SRDX 的变化更为明显。扫描电镜观察显示，35S︰PMADS20-SRDX 转基因花瓣下表皮的表皮毛增多，并有气孔分布；子房和花柱表面为表皮毛覆盖，呈现超量表达UNHAVEN 的矮牵牛心皮的特征，并且有气孔分布。35S︰PMADS20 转基因植株株形无明显变化，35S︰PMADS20-SRDX 植株花序的节间较野生型短。     

一个矮牵牛花器官发育突变体aps的表型鉴定及遗传分析

在利用矮牵牛W138株系构建突变体库的过程中,获得了一种花器官发育突变体,该突变体主要表现为花萼和花瓣发育异常,命名为aps(abnormal petals and sepals)。与正常W138植株相比,aps突变体最明显的表型是花冠开裂,通常为3裂,同时5个花萼中有2个出现部分瓣化。扫描电镜观察结果显示,突变体瓣化花萼的表皮细胞表现为正常花瓣的细胞形态。通过突变体自交、与正常姊妹株和矮牵牛W115株系杂交以及F1自交和回交等遗传分析发现,aps突变性状为单基因控制的隐性性状。q PCR分析结果表明,在突变体花萼中,3个B类基因(FBP1、PMADS1和PMADS2)和部分E类基因(FBP2、FBP4和FBP5)出现异位表达或表达量显著升高,而所有A类基因(FBP26、FBP29、PFG、AP2A、AP2B和AP2C)的表达量均明显下降,E类基因FBP9和FBP23的表达量也下调;突变体花瓣中,A类基因除FBP29不表达外,其他所有基因的表达量均显著增加,B类基因FBP1和PMADS2,E类基因FBP2、FBP5、FBP23和PMADS12的表达量上调;C类和D类基因的表达在突变体花萼和花瓣中没有明显变化,但在雄蕊和花柱中C类基因表达量明显下降,D类基因FBP7在子房中显著下调。aps突变体为研究矮牵牛花器官发育的调控机制及相关基因之间的调控关系提供了良好的材料。     

矮牵牛ECE 支TCP 基因的克隆及表达分析

 ECE 支TCP 基因调控植物的分枝和花的对称性,但其功能在不同物种间存在差异。利用简 并PCR 法结合RACE 技术从矮牵牛（Petunia hybrida Vilm）GL8 自交系中获得了4 个矮牵牛ECE 支TCP 基因家族成员的全长cDNA 序列,分别命名为PhTCP1 ~ 4（登录号：JQ400104 ~ JQ400107）。cDNA 和 基因组序列分析表明,PhTCP1 ~ 4 分别编码406、332、341 和343 个氨基酸,PhTCP1 不含内含子,其 余3 个基因含1 ~ 2 个内含子。进化树分析发现,PhTCP1 ~ 4 分属于CYC1、CYC2 和CYC3 分支。荧光 定量PCR 分析表明,PhTCP1 ~ 4 均在成株期矮牵牛腋芽中优势表达,在不同节位腋芽中表现的表达趋势 各不相同,提示矮牵牛ECE 支TCP 基因可能主要与腋芽的生长发育相关     

超量表达PhWRIL1基因抑制矮牵牛叶片外植体再生不定芽

许多研究发现AP2/ERF家族euANT支基因超量表达可以促进植物生长和离体再生。但尚未有关于与euANT支亲缘关系很近的AP2/ERF基因basalANT进化支基因超量表达对离体培养中不定芽再生影响的研究。本研究中从矮牵牛中克隆了一个basalANT基因,命名为PhWRIL1。Real-time PCR结果显示,PhWRIL1的mRNA在矮牵牛各种组织中均有表达,表达量处于中等水平,在成熟组织中比幼嫩组织中更高。超量表达PhWRIL1的矮牵牛植株严重矮化,但开花时间没有显著变化。测定再生能力的结果表明：PhWRIL1超量表达的转基因植株叶片外植体的愈伤组织和芽的诱导与生长明显减少。这些结果表明PhWRIL1在矮牵牛中超量表达抑制了离体培养过程中不定芽的再生能力,在植物发育过程中basalANT和euANT基因可能发挥相反的作用。     

梨BAHD家族基因的鉴定及石细胞分化相关成员的筛选

[目的]在全基因组水平鉴定梨酰基辅酶A依赖型酰基转移酶(BAHD)家族基因,系统分析其在果实发育过程中的生物学功能,并筛选出与梨果实石细胞分化相关的BAHD家族成员.[方法]以Pfam转移酶家族蛋白质结构模型(PF02458)和模式植物HCT基因为参考,通过BAHD家族的保守基序HXXXD和DFGWG来鉴定梨BAHD家族基因,并结合梨果实不同发育时期和粗皮果转录组数据初步筛选BAHD家族中与石细胞分化相关的成员.[结果]从梨(Pyrus bretschneideri'Dangshansu')基因组中共筛选得到了 92个转移酶基因,其中的81个基因含有BAHD家族保守基序.这81个基因不均匀地分布在梨的15条染色体上,其中14个基因在基因组上有串联关系,15个基因有共线性关系.通过分析梨果实石细胞分化关键时期与粗皮果转录表达谱发现,19个BAHD家族基因在库尔勒香梨果实中表达丰度较高,且在石细胞分化时期及粗皮果中差异性表达,分别为木质素(4个基因)、香豆素(1个基因)、表皮蜡(1个基因)、木栓质(6个基因)和叶绿性挥发物(2个基因)合成酶相关基因,及油菜素内酯(3个基因)和黄酮类(1个基因)修饰相关酶编码基因以及1个功能未知基因.[结论]部分BAHD家族成员在库尔勒香梨果实发育过程中可能参与木质素、香豆素、表皮蜡及木栓质的生物合成,同时还参与黄酮类及挥发性物质的修饰过程.     

甘蓝PMEI家族基因结构、基因组分布和表达分析

为了弄清甘蓝PMEI家族基因成员数、基因结构和分布及其与自交不亲和性的关系,利用转录组测序和相关生物信息学方法对其进行了基因结构分析和全基因组鉴定,对家族基因进行了表达谱分析,并通过实时荧光定量PCR技术验证了基因的表达情况。结果表明,甘蓝中PMEI家族包含101个基因,分为11组,其成员不均匀分布在9条染色体上,主要通过全基因组三倍体复制(wholegenome triplication,WGT)和串联复制事件进行倍增,与拟南芥在1 556万年前发生分化。数字表达谱分析发现在101个基因中,BoPMEI56、BoPMEI54、BoPMEI32、BoPMEI29、BoPMEI78、BoPMEI30、BoPMEI57、BoPMEI58和BoPMEI84这9个基因在自花和异花授粉后表达趋势有明显差异。荧光定量PCR结果显示,其在自花授粉和异花授粉的表达变化趋势与转录组分析结果基本一致。这些结果表明:BoPMEI家族的101个成员中,可能至少有9个基因以不同方式参与调控甘蓝自花和异花授粉后的反应过程,可能与甘蓝自交不亲和性有关。     

葡萄MADS-box转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

从葡萄基因组中共鉴定出54个MADS-box基因,其中Type-Ⅰ型10个,Type-Ⅱ型44个,分布于15条染色体中,编码的蛋白质序列为62～596个氨基酸,外显子数1～16个。启动子区含有大量光信号、植物激素、胁迫和分生组织等相关功能域。根据实时荧光定量RT-PCR的结果发现,SEP、FUL、FLC、SVP、SOC1和ANR1亚类基因随叶片生长表达水平逐步升高,在成熟叶中最高,衰老叶片中下降;果实第1次膨大期和果实转色期是SEP、SOC1和ANR1亚类基因的两个表达高峰期;单氰胺处理诱导SVP、AGL15、SOC1、AP3/PI、AGL12和FLC亚类基因在休眠过程中表达量持续上升,在休眠解除过程表达量下降。     

辣椒氨基转移酶pAMT基因家族在基因组中的分布分析

为研究辣椒氨基转移酶(pAMT,putative aminotransferase)基因在辣椒基因组中的分布和功能,以尊辣1号基因组为参照,利用生物信息学方法对辣椒中pAMT基因家族成员进行全基因组水平分析。结果显示:辣椒基因组中存在9个pAMT基因家族成员,集中分布在8号和9号染色体上,氨基酸序列多重比对显示这9个蛋白分别聚类到3大分支上。结构分析表明,pAMT家族所有蛋白均含有5个保守结构域Motif 2、Motif 3、Motif 5、Motif 8和Motif 9。基因表达分析结果显示:基因Capana09g000427在叶片中不表达,在果皮中表达量最高,其次是子房,在种子和胎座也有表达。基因Capana08g000160在种子、胎座中不表达,仅在叶片中表达稍高,在其他组织的表达量均较低。辣椒氨基转移酶pAMT基因家族在基因组中的分布分析为进一步研究辣椒氨基转移酶pAMT基因家族的功能提供了科学依据。     

辣椒β–酮脂酰辅酶A合酶基因家族的鉴定与表达分析

为深入了解β–酮脂酰辅酶A合酶(β-ketoacyl-CoAsynthase,KCS)基因家族在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学方法鉴定所有KCS基因家族成员,对基因染色体定位、系统发育关系、基因结构、蛋白保守基序和组织表达模式等进行分析,并通过qRT-PCR方法检测基因在高温、低温和NaCl胁迫下的响应。从辣椒基因组中共鉴定出22个KCS家族基因,其不均匀地分布在辣椒的9条染色体上;系统发育分析表明辣椒KCS基因家族可分为4组,每组含有不同数量的基因;该家族成员含有0~3个内含子,保守基序有6~14个;KCS家族基因具有不同的表达模式;高温、低温和NaCl处理可以抑制或激活该家族成员的表达。     

葡萄EIN3/EIL转录因子家族成员鉴定及表达特征分析

【目的】探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式。【方法】通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表达情况。【结果】EIN3/EIL家族主要分布在6号染色体上,定位在细胞核中,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。对顺式作用元件分析发现,EIL基因的启动子序列中包含许多激素应答、胁迫响应、植物防御及与植物生长相关的元件。组织芯片数据显示,不同组织中EILs基因的表达量由低到高依次为根、叶、茎且VvEIL2基因在所有组织中高表达。qRT-PCR分析表明,逆境胁迫下,VvEILs基因在NaCl诱导下的表达量较高且根系中VvEIL1基因的表达量最高,是对照的18倍;激素处理下,EILs基因均被不同程度地诱导表达,且在250 mg·L~(-1)乙烯利处理下,VvEIL6基因的表达量极显著高于对照,是对照的93倍;随着处理浓度的增加,乙烯利诱导下VvEIL2和VvEIL5基因下调表达,乙烯抑制剂处理下上调表达。【结论】葡萄EIN3/EIL基因家族在非生物逆境胁迫应答过程中具有重要作用,VvEIL2和VvEIL5在乙烯信号通路中可能是负调控因子。     

矮牵牛PDS基因的克隆及其在shRNA介导的基因沉默中的应用

以矮牵牛(Petunia hybrida)自交系‘Mitchell Diploid’(MD)为材料,通过3′RACE和5′RACE获得了其八氢番茄红素脱氢酶基因(PhPDS)的cDNA序列,进而通过PCR扩增出编码区的基因组序列。分析结果显示,PhPDS的cDNA序列全长2 182 bp,编码区序列1 746 bp,编码582个氨基酸。推测的蛋白质序列具有类胡萝卜素脱氢酶的保守结构域特征。编码区的基因组序列长7 609 bp,结构与番茄和拟南芥等PDS基因相似,具有14个外显子和13个内含子。利用博德研究所的小发夹RNA(shRNA)设计程序设计了两个针对PhPDS的shRNA,构建植物表达载体转化矮牵牛后,从其中一个载体的转化子中获得白色愈伤组织和幼枝,对白色幼枝的RT-PCR检测表明,其PDS基因的cDNA累积量减少,表明shRNA基因沉默技术能在矮牵牛中应用。以PDS基因为靶基因比用花色素合成基因研究基因沉默技术能更快地分析基因沉默的效果,全长序列的获得将有助于PDS基因在矮牵牛基因沉默技术研究中的应用。     

利用amiRNA 技术沉默矮牵牛查尔酮合成酶基因

 转基因介导的基因沉默技术是进行基因功能分析和利用基因工程改良作物的重要手段。在植物中,amiRNA（artificial microRNA）是具有高度特异性的基因沉默技术。根据amiRNA设计的原则设计了用于沉默矮牵牛查尔酮合成酶（chalcone synthase,CHS）基因的amiRNA：amiRchs1,用拟南芥miR319a的前体作为表达amiRchs1的骨架,重叠PCR扩增,将天然miR319a序列替换成amiRchs1,合成的DNA片段置于35S启动子之后,转化导入矮牵牛。转基因植株花色变淡,花冠出现弥散的白色斑点或不规则的白色斑块,严重的几乎呈纯白色,花色素苷含量明显下降,CHS的mRNA含量明显降低,表明拟南芥miR319a的前体作为表达amiRNA的骨架在矮牵牛中可行,且能有效沉默结构基因。     

异源表达拟南芥赤霉素2–氧化酶基因对矮牵牛形态发育的影响

拟南芥赤霉素2–氧化酶基因AtGA2ox1在矮牵牛（Petunia hybrida）中过量表达导致转基因植株开花延迟,株形明显矮化,花冠变小,花冠表皮细胞变小,但花色变化不明显。施用多效唑对矮牵牛花冠的影响与过量表达AtGA2ox1一致。用拟南芥茎特异性表达基因At3g56700的启动子驱动AtGA2ox1在矮牵牛中表达时,转基因植株的表型变化在株系间存在明显的差异,但外源基因在茎中的表达量都明显高于叶和花中的,果实和种子的发育未受影响,通过对转基因后代的筛选可以获得株形矮化,其它性状的发育受影响较小的转基因株系。     

马铃薯花青素转录激活基因stwd40的克隆与表达分析

根据GenBank中报道的茄属植物矮牵牛花青素wd40类转录激活基因an11及番茄wd40基因113964R的mRNA序列的保守区结构,设计简并引物,从紫色马铃薯皮中克隆了马铃薯wd40类转录激活基因的保守片段,再分别利用RACE技术获得了该基因的3'端和5'端。序列分析表明,该基因核苷酸序列为1292bp,具有完整的编码框,推导其编码362个氨基酸,命名为stwd40。推测的氨基酸序列与GenBank数据库中大量物种的花青素转录激活蛋白stwd40有较高的同源性,其中与矮牵牛的花青素转录调控基因an11的相似性达86%。RT-PCR表达分析显示stwd40在紫色马铃薯叶、茎、皮、肉及根中都有表达,其中在茎中的表达量最高,肉中表达量最低,且在白色马铃薯的叶、皮和肉中也有表达,推测该基因为组成型表达。     

GhMADS3基因组成型表达对矮牵牛花形和花色的影响

 利用农杆菌介导法将GhMADS3基因转入矮牵牛。对14株转基因植株进行分析鉴定, GUS染 色表明外源基因在转基因植株中表达, PCR检测显示GhMADS3整合到矮牵牛的基因组中, RT-PCR分析表 明GhMADS3在转基因植株中表达。转基因植株花器官普遍较野生型小, 花萼膨大、顶尖向内弯翘, 花冠深 裂且边缘伴有不规则褶皱, 柱头裸露在外, 花器官颜色较野生型变淡甚至完全白化。测定花瓣、花萼中花 色素苷和花萼中叶绿素含量, 结果表明转基因植株均较对照偏低。说明GhMADS3的导入使得矮牵牛花形、 花色发生改变。     

‘幻想’矮牵牛幼龄期和限界性诱导光周期的研究

 采用迁光的方法测定‘幻想’矮牵牛的幼龄期和限界性诱导光周期。结果分析表明: ‘幻想’矮牵牛的幼龄期约在6片真叶期结束, 其限界性诱导光周期为3周。与连续诱导光周期相比, 限界性诱导光周期能明显抑制‘幻想’矮牵牛株高的生长, 对株幅和分枝数无明显影响。建议在‘幻想’矮牵牛8叶期时给予长日照处理以促进开花; 3周以后再给予短日照处理以节约能源, 同时可以控制株高。     

矮牵牛花器官突变体blind-like的表型和解剖结构

 从矮牵牛自交系中获得一个花器官变异突变体, 将其命名为blind-like。该突变体的性状能够稳定遗传, 主要表现为花数增多, 花瓣顶端出现花药状结构, 具有类似正常花药的四分室结构, 并产生少量花粉。该突变体与矮牵牛花器官blind突变体相似, 通过自花授粉与异花授粉产生种子。