白菜脱水应答转录因子BpDREB1基因的克隆及功能研究

DREB1/CBF类转录因子在植物抵抗外界胁迫上起重要作用,利用这些基因改良作物抗逆性具有重要意义。本研究在白菜中分离到一个DREB类转录因子基因BpDREB1 (EF219470)。该基因序列全长647 bp,推测编码蛋白含213个氨基酸,相对分子量为23 kD,理论等电点为5.11,与白菜中该类转录因子序列同源性为94%。进化树表明,BpDREB1属于DREB亚家族中A1亚族。基因的诱导表达模式分析显示,BpDREB1被低温强烈、迅速诱导表达,并对干旱胁迫也有一定程度的响应,但对高盐处理几乎没有响应。过表达BpDREB1的转基因拟南芥经低温诱导后,其体内可溶性糖及脯氨酸含量大幅度提高。以上结果显示BpDREB1转录因子基因具有家族成员基因结构的特征,在低温、干旱应答途径中起重要作用。     

大白菜DREB类转录因子cDNA的克隆及植物表达载体的构建

以干旱处理的大白菜自交系85-1为材料,利用RT-PCR技术获得了大白菜DREB类转录因子基因的cDNA编码序列,命名为BcDREB1(GenBank登录号为:EU924266).序列分析表明,BcDREB1核苷酸序列长663 bp,编码214个氨基酸,含有一个典型的AP2结构域,具有DREB转录因子的典型特征.将该基因的cDNA编码序列连接到植物表达载体pCAMBIA2301中,成功构建了大白菜BcDREB1基因的植物表达载体pCAM-BcDREB1,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能奠定了基础.     

野生大豆转录因子GsNAC20基因的分离及胁迫耐性分析

NAC (NAM, ATAF1/2, CUC2)转录因子作为一类新型转录因子已成为非生物胁迫基因工程领域的研究热点。本研究以野生大豆(Glycine soja)为材料,利用酵母单杂交的方法筛选到一个能够与MYB1AT元件(核心序列为AAACCA)结合的转录因子基因,该基因与大豆NAC20 (EU440353.1)基因具有99%的相似性,命名为GsNAC20。GsNAC20蛋白含有典型的NAC结构域和转录激活区。酵母试验表明,GsNAC20转录因子能够与耐逆相关顺式元件MYB1AT特异结合,但不具有自激活功能。细胞定位分析证明该基因位于细胞核中,符合转录因子的特征。GsNAC20能够响应高盐、干旱和低温胁迫,并且在根和叶中具有不同的表达模式。超量表达GsNAC20基因的拟南芥对盐胁迫的敏感性提高。以上结果表明GsNAC20参与植物非生物胁迫反应过程,该基因在非生物胁迫基因工程研究领域具有良好的理论研究和实际应用价值。     

花生种子休眠解除过程中相关基因的表达分析

种子休眠性是花生重要的农艺性状,外源乙烯利能诱导花生种子休眠的解除,为了阐明乙烯利作用下花生种子休眠解除的分子机制,设置吸胀的休眠种子为对照,100 mg L–1乙烯利处理吸胀休眠种子后不同时间的样品(AE1、AE2、AE3)进行转录组分析,比较了花生种子休眠解除过程中ABA、GA、ETH、auxin相关基因的表达。结果表明,15个与GA、40个与ABA、60个与ETH、56个与auxin相关的unigenes在花生种子休眠解除过程中表现显著差异表达。荧光定量PCR结果显示,ABA合成关键基因Ah NCED2和代谢关键基因Ah CYP707A1在种子休眠解除过程中均受外源乙烯利诱导,表达差异显著;在休眠和无休眠种子吸胀萌发过程中,Ah NCED2和Ah CYP707A1的表达趋势不同,Ah NCED2对于种子休眠的维持发挥积极作用,而Ah CYP707A1对于种子休眠解除发挥积极作用。     

一个棉花纤维伸长期优势表达启动子pGhFLA1的克隆与鉴定

棉花纤维是研究单细胞生长发育的良好模式细胞,寻找在棉花纤维发育时期优势表达的启动子,对于棉花纤维发育的功能基因组研究非常重要。本试验对发掘到的一个在纤维伸长期优势表达基因GhFLA1的启动子进行克隆,并将该启动子融合GUS转化棉花和烟草。转基因棉花的GUS蛋白染色表明,在0~20 DPA(days post anthesis)的纤维中检测到GUS蛋白,同时在柱头、雄蕊、萼片、胚根、子叶和根中也检测到GUS蛋白,但在花瓣、叶片和苞叶中没有检测到。同时GUS定量检测结果显示,pGhFLA1驱动GUS蛋白积累的高峰是在20 DPA的纤维中,其驱动GUS表达的能力是Ca MV 35S::GUS的22倍。转基因烟草组织化学染色显示pGhFLA1可以驱动GUS在叶片及叶片的表皮毛中优势表达,同时在子房、柱头、花药、苞叶、花柄基部、花瓣、种子等生殖器官上也存在GUS蛋白。启动子pGhFLA1在棉花纤维和烟草叶片的表皮毛中优势表达,可用于棉花纤维功能基因组研究,在改良纤维品质育种中具有潜在的应用价值。     

DOF转录因子AtDof1.7 RNA干扰载体的构建及拟南芥的遗传转化

DOF (DNA binding with one finger)转录因子是植物特有的转录因子家族,含有一个独特的富含Cys残基的单锌指DNA结合区域,在植物生长发育中参与多种生物学过程。本研究根据拟南芥AtDof1.7基因(GenBank登录号为AT1G51700)序列设计含有不同酶切位点的特异性扩增引物,以拟南芥总DNA为模板,扩增AtDof1.7基因片段,将AtDof1.7基因正向反向分别插入表达载体的相应位置,构建成AtDof1.7基因的RNA干扰载体pADOF1。利用改良的floral-dip方法将干扰载体pADOF1成功转入野生型拟南芥,经草甘膦抗性筛选和PCR检测获得5株阳性转基因植株。利用RT-PCR技术和气相色谱法分别分析了AtDof1.7基因的表达和种子脂肪酸组成,结果表明5株转基因植株中AtDof1.7基因的表达量不同程度低于野生型植株,种子油酸含量明显上升,亚麻酸含量明显下降,说明AtDof1.7转录因子与拟南芥种子脂肪酸代谢途径有一定的关系,为进一步研究其在脂肪酸代谢过程中的调控作用以及在油菜中研究该类转录因子的功能奠定了基础。     

转录因子基因TaWRKY72b-1的克隆，表达及在烟草中表达对植株磷效率的影响

在富集低磷胁迫特异表达基因的小麦根系cDNA差减杂交文库中,鉴定了1个与拟南芥WRKY75同源的小麦WRKY型转录因子基因表达序列标签(EST)。依据该EST序列高度同源的小麦WRKY72b序列,克隆了对应基因TaWRKY72b-1。TaWRKY72b-1与WRKY72b在cDNA序列上有2个碱基的差异,但编码氨基酸没有改变。TaWRKY72b-1开放阅读框为621 bp,编码206个氨基酸残基,氨基酸组成上含有保守的WRKY基序和C2H2基序。系统进化分析表明,TaWRKY72b-1与小麦WRKY72a和大麦WRKY12可能来自相同的祖先。与对照供磷水平(2 mmol L^-1 P)相比,低磷处理使根叶中TaWRKY72b-1的转录本数量均明显增多。表明TaWRKY72b-1对低磷胁迫逆境产生了明显的应答作用。TaWRKY72b-1在烟草中表达表明,低磷胁迫条件下,高表达TaWRKY72b-1的烟草植株干重、单株磷累积量和磷利用效率均较对照明显增加。因此,TaWRKY72b-1基因在改善低磷胁迫下作物的磷效率中可能具有较重要的应用价值。     

文冠果DREB转录因子家族鉴定及非生物胁迫表达分析

转录因子(TF)对于调节植物靶基因的表达起到关键作用。脱水响应元件结合因子(DREB)是植物特异性转录因子家族,其成员参与调控植物对各种非生物胁迫的反应。然而,DREB家族尚未在油料树种文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)中得以鉴定,文冠果是中国北方最重要的耐逆树种之一。因此,本研究旨在以文冠果全基因组测序数据为基础,系统鉴定并表征文冠果中的DREB家族成员,利用转录组测序的方法分析XsDREB基因对于非生物胁迫的特异性响应。在本研究共获得54个文冠果DREB家族成员,它们均编码AP2结构域且大多数成员基因中缺乏内含子,可根据系统发育情况分为6个亚组。此外,RNA-seq结果显示14个XsDREB基因在冷胁迫下上调或下调,8个基因被发现参与盐胁迫响应。本研究结果为进一步研究文冠果DREB基因的功能奠定了基础,并将有利于文冠果的遗传改良。     

花生原生质体分离与培养

以花生品种花育20为材料,探讨不同的酶液浓度、酶解时间及渗透压对花生原生质体分离的影响。结果表明:原生质体分离的适宜酶液配比是2%纤维素酶（Cellulase Onozuka RS）、0.2%果胶酶(Pectolyase Y-23),甘露醇渗透压调节剂的浓度为0.7 mol/L,暗处理10 h,叶片原生质体产量为4.86×105/ml,存活率75.6％,愈伤组织原生质体产量为4.97×105/ml,存活率75.4％。将分离的原生质体培养在添加1mg/LNAA和4mg/LBAP的改良MS液体培养基中。培养约2～3d后,细胞开始分裂。然后部分细胞继续分裂,并形成细胞团。培养5～6周后,将培养物转移到添加2mg/L2,4-D和3mg/LBAP的MS液体培养基（pH 5.8）中进行培养。7～8周后,将形成的直径为1～2mm的小愈伤组织转移到添加1mg/LNAA和5mg/LBAP的MS固体培养基上培养,小愈伤组织迅速生长。转移3～4周后,愈伤组织长至7～9mm。     

Intercropping Studies in Peanut (Arachis hypogaea L.)

With a view to study the effect of intercropping and plant geometries in peanut cv. VRI-1 , a held experiment was conducted at Area Agronomic Centre, Tamil Nadu Co-operative Oilseeds Growers' Federation Limited, Neyveli, India during winter season 1989, (November 89–April 90) under irrigated condition. Three intercrops viz., pigeonpea, sunflower and finger millet were tested at two plant geometries viz., paired rows of 40/20 cm and 45/15 cm. The study indicated that pigeonpea was compatible with peanut and their combination resulted in higher peanut kernel equivalent yield and higher profit. Sunflower and finger millet depressed the base crop yield and found to be unsuitable for intercropping in peanut. Base crop yield was not influenced by the plant geometries.     

钙影响花生胚胎发育/败育特异蛋白质的筛选与鉴定

缺钙花生（Arachis hypogaea L.）严重空荚（胚胎败育）导致减产降质长期困扰南方花生生产。以大田足（施足钙）、缺（缺钙地大田本底）钙条件下花生的种植与观察为基础 ,利用改良的传统双向电泳、MALDI-TOF质谱和蛋白质数据库等手段,得到了7个与受钙影响花生早期胚胎败育/发育有关的差异表达蛋白。4^#差异蛋白是与菠菜（Spinacia oleracea）的70 kD的叶绿体被膜休克相关蛋白高度相似的缺钙组表达上调的特异蛋白; 6^#差异蛋白与三叶胶（Hevea brasiliensis）的线粒体前体中的ATP合酶的β链高度相似,该蛋白在缺钙幼胚缺失; 7^#差异蛋白在低钙组缺失,其与马铃薯（Solanum tuberosum）的肌动蛋白97或100类似,等等。研究结果提示,受钙胁迫花生幼胚败育可能与早期幼胚内能量转化、氧化还原系统、细胞内膜以及细胞骨架功能维持相关的功能基因的表达异常有关。初步揭示了受钙影响花生胚胎败育的分子机理。     

花生EST-SSR分子标记的开发

利用NCBI的Genbank数据库中公布的花生53177条EST序列以及本实验室创造的花生栽培品种E12(Arachis hypogaea L.)所构建的Unigene文库中的4 074条EST序列,对这些序列进行前期处理(去除冗余序列,对含有重叠区域的EST序列进行拼接),总共获得非冗余且拼接较长的序列11 260条.通过软件分析发现两个EST库中共包含有1 323个SSR位点,主要是2个和3个核苷酸重复,除此之外也有少量的4核苷酸重复以及复合重复.这些EST-SSR平均长度为18.88 bp,平均每8.5条EST序列就包含有一个SSR位点.其中AG/TC、CTY/GAA重复出现的频率最大,分别占到2个核苷酸重复和3个核苷酸重复的39.3%和22.6%.     

源于栽培种花生的EST-SSR引物对野生花生扩增的多态性

以花生属86份野生近缘种和3份栽培种为材料,利用从栽培种花生中开发设计的EST-SSR引物,分析其对野生花生扩增的有效性,探讨EST-SSR引物用于花生资源遗传多样性研究的适用性。随机选取235对EST-SSR引物进行筛选,223对EST-SSR引物均扩增出条带,有效性为94.89%,其中能检测到多态性的53对引物在89份资源中共扩增出238条带,包括206条多态性带。每对引物能扩增出1~12多态性带,平均3.89条,多态性指数为0.044~4.040,平均1.173。统计分析结果表明,89份花生种质材料间的平均相似系数为0.685,变异范围为0.442~0.976,在遗传距离为0.408处,分成2大组(A组和B组) 9小组,栽培种花生被聚在花生区组中,相同区组的材料基本被聚在一起,A. duranensis与栽培种花生(A. hypogaea L.)的关系较近,聚类结果与花生属的植物学分类基本一致。对含油量和基因型数据相关性分析和t检验发现,POCR437-180/170等6对标记可以作为含油量相关分析标记筛选的后备标记。用这6对标记的引物序列搜索cDNA文库和BLAST库,发现引物POCR437序列对应丙二酸单酰-CoA-ACP转酰酶和酰基载体蛋白的编码基因,这两种蛋白质参与脂肪酸的合成。     

花生栽培种EST-SSRs分布特征及应用研究

利用自行开发的20 160条花生栽培种荚果EST, 通过序列拼接, 获得8 289条无冗余EST。经搜索, 共检测出740个SSR位点, 分布于651条EST中, 发生频率为7.8%, 平均每6.8 kb EST序列含一个SSR位点。功能注释结果表明具生物过程、分子功能和细胞组分的EST分别为73、111和56条。在花生荚果EST-SSR中, 三核苷酸重复类型出现频率最高, 占总SSR的62.8%, 其次是二核苷酸重复类型, 占总SSR的33.6%。在出现的26类重复基序中, AG/TC重复基序出现频率最高, AAG/TTC次之。利用Primer premier 5从651条含有SSR的EST中共设计引物233对, 从中随机选取100对引物检测EST-SSR在花生栽培种中的多态性及在野生种中的可转移性。结果表明, 有86对引物在供试的22个花生栽培品种中得到有效扩增, 其中10对在栽培种中具有多态性, 每对引物检测出的等位基因数2~3个, 平均2.2个。可扩增引物在野生种中的可转移率为12.5%~100%,平均96%。在野生种间检测出多态性的引物76对,每对引物检测出等位基因2~9个, 平均4.06个。     

花生AhHDA1互作蛋白AhGLK的筛选及特性分析

通过酵母双杂交系统,以花生组蛋白去乙酰化酶AhHDA1为诱饵,对花生cDNA文库筛选并分析互作蛋白的生物学特性。结果获得一个AhHDA1互作蛋白Arachis hypogaea L.Golden 2-like(AhGLK);体外荧光双分子试验证实,AhHDA1与AhGLK蛋白存在相互作用;利用生物信息学软件分析表明,AhGLK含有MYB保守域,其氨基酸序列与大豆(Glyine soja)GsGLK、拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtGLK分别具有较高同源性;AhGLK定位在细胞核中并具有转录因子活性,主要在花生的叶片中表达;在30%PEG条件下,AhGLK表达下调。     

花生栽培种SSR遗传图谱的构建

花生栽培种品种间分子多态性相对缺乏, 至今未构建出较完整的分子遗传图谱。本研究以粤油13和阜95-5为亲本, 通过杂交构建包含184个F6重组自交系的遗传作图群体。采用652对genomic-SSR引物和392对EST-SSR引物对亲本进行多态性检测, 从中筛选出121对多态性引物, 在亲本中共检测到123个多态性位点。利用作图群体对多态性SSR位点进行遗传连锁分析, 获得包含108个SSR标记(102个genomic-SSR标记和6个EST-SSR标记), 涉及20个连锁群, 总长568 cM, 平均图距为6.45 cM的花生栽培种遗传图谱。与前人构建的花生野生种(A. duranensis × A. stenosperma, AA genome)SSR遗传图谱比较, 初步确定本研究构建的遗传图谱中有11个连锁群与野生种遗传图谱的6个连锁群存在同源关系。