玉米叶绿体蛋白质组学研究进展

亚细胞蛋白质组学研究为深入解析植物蛋白质定位和功能提供了重要信息。玉米是重要的粮食作物,也是研究C4植物光合作用的良好模式植物。综述了近年来玉米叶绿体发育与逆境应答过程中蛋白质组的变化特征。     

玉米ZmCKX1基因的克隆及功能分析

利用RT-PCR技术,从玉米自交系郑58中克隆了编码细胞分裂素氧化酶1的基因(Zm-CKX1),该基因阅读框全长为1 608bp,编码535个氨基酸,蛋白质分子量为57kD,理论等电点pI=5.22。该基因与TaCKX1、AtCKX在核苷酸水平上同源性分别为69%、49%。通过实时荧光定量PCR的方法对该基因的表达模式进行了分析,结果表明,在玉米雌穗中随着授粉时间的延长,ZmCKX1基因表达量逐渐升高,并且ZmCKX1基因在郑单958及其亲本、安玉5号及其亲本雌穗中的表达量明显不同,表现为超低显性表达模式。因此推断,ZmCKX1基因可能是一个与杂种优势相关的基因。     

玉米花粉与花丝早期互作的蛋白质组学分析

 【目的】分离授粉早期玉米花丝的总蛋白质,为从蛋白质组角度揭示玉米花粉与花丝早期的相互作用奠定基础。【方法】以玉米(Zea mays L.)自交系Ga25为试材,采用三氯乙酸-丙酮法提取总蛋白质,运用双向电泳、质谱分析与检索技术,比较自交授粉后1 h和2 h的花丝蛋白质组的差异。【结果】与授粉1 h的蛋白质组相比,在授粉2 h后的蛋白质组中出现28个差异蛋白点,其中,6个蛋白质点特异表达,19个蛋白质点上调表达,3个蛋白质点下调表达;通过MALDI-TOF-MS质谱测序和MASCOT序列分析,注释了23个蛋白质点,其余5个为未知蛋白;功能分类表明,差异蛋白质分别参与细胞壁合成(21.4%)、防御/抗胁迫(17.9%)、细胞组织、蛋白命运、蛋白合成、转录等细胞过程。【结论】在玉米花粉与花丝早期的相互作用过程中蛋白质组有显著的变化,与授粉后1 h相比,授粉后2 h的蛋白质组中大部分差异蛋白呈上调趋势,并有特异蛋白质出现;分泌型过氧化物酶、膨胀素、果胶甲基化酶抑制蛋白、谷胱甘肽转移酶与未知蛋白4可能与玉米花粉和花丝的早期互作密切相关。     

利用细胞工程建立的耐低磷玉米自交系与原自交系耐低磷性状的比较

以细胞工程技术获得的耐低磷玉米自交系99043、99038及玉米骨干自交系齐319为材料,利用砂培方法,探讨耐低磷自交系生理特性的差异,初步筛选磷高效育种材料.将自交系99043、99038和齐319播在装有黄砂的塑料盆中进行耐低磷特性的测定.自交系99043与齐319相比表现出明显的耐低磷特性,即叶片出现缺磷症状的时间延迟,发生50%植株死亡所需的时间增长.     

玉米温光敏雄性不育系9417叶片叶绿体蛋白质差异分析

对玉米温光敏感雄性不育-可育 “两用系”9417的不育型和可育型叶片中的叶绿体蛋白质组进行研究,试图找出不育型与可育型的差异蛋白,确定导致不育的蛋白。利用SDS PAGE凝胶电泳,对玉米雄性不育 可育“两用系”不育型与可育型8叶期功能叶叶绿体蛋白质组中的差异蛋白进行分析。结果表明,不育型与可育型存在3条蛋白差异条带,其中No.1条带为不育型中新出现的蛋白质条带,而其余两条条带只在表达丰度上有差别。利用MALDI TOF MS方法,运用MASCOT软件于NCBI数据库中进行数据查询,结果显示No.1条带中含有3种蛋白质,而这3种差异蛋白的出现可能与玉米不育性有关。     

玉米昼夜节律钟基因CCA1的克隆及表达分析

昼夜节律钟基因CCA1在调解水稻和拟南芥的光周期反应中起着重要作用。本研究利用从水稻和拟南芥中分离到的CCA1基因序列作为靶序列BLAST获取Genbank中的信息,通过RT-PCR方法克隆获得了一条2326bp的玉米CCA1基因cDNA序列。BLAST比对发现其与水稻、大麦和拟南芥的序列相似性分别达73.7%、69.4%和39.8%。利用NCBI中的ORF Finder软件分析,发现该序列包含一个2163bp的开放阅读框,编码720个氨基酸残基,蛋白的分子量约为78819.17Da,等电点为6.468。推测其含有3个myb-DNA结合域、7个N-豆蔻酰化位点、1个G-box蛋白结合域以及1个蛋白跨膜结合域。采用实时荧光定量PCR分析发现,随光照时间的变化,该基因在玉米叶片中的表达量呈现出白天不断降低而夜晚逐渐升高的昼夜变化趋势。本研究为进一步研究玉米CCA1基因在调控玉米光周期敏感现象中的功能,阐明玉米光周期敏感机制提供了科学依据。     

拟轮枝镰孢与玉米籽粒互作的差异基因筛选及代谢通路分析

【目的】拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一,论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异,为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序,之后采用生物信息学分析,分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考,以|log₂FC|≥1,P-adjust<0.05为阈值筛选互作过程中玉米和拟轮枝镰孢的差异表达基因,利用GO和KEGG对其进行功能注释及富集分析。Goatools软件分析植物-病原互作、MAPK途径和植物激素信号转导通路相关差异基因的表达变化,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序差异基因进行验证。【结果】在互作4、12和72 h后拟轮枝镰孢分别有140、400和1 945个基因上调表达,有9、302和1 784个基因下调表达;玉米分别有293、692和1 426个基因上调表达,320、482和153个基因下调表达。GO和KEGG富集分析显示,侵染早期拟轮枝镰孢在细胞间隙生长,差异基因主要富集在...     

甘蔗花叶病毒诱导玉米TPT基因cDNA克隆及功能分析

玉米矮花叶病(MDM)是影响世界玉米生产的重要病害之一,利用转病毒源基因如外壳蛋白(CP)基因等多种植物基因工程技术防治玉米矮花叶病,取得了一定的效果,但存在着防效不高等问题。现拟从植物源获得与抗甘蔗花叶病毒相关的基因,并通过转基因方法获得抗甘蔗花叶病毒自交系。以国内广泛应用的抗甘蔗花叶病毒玉米自交系黄早四为材料,利用cDNA-AFLP差异显示方法,获得了203个差异片段。经反向Northern验证和同源性分析,差异片段中的A9T6与玉米磷酸丙糖转移蛋白(TPT)基因高度同源。为明确TPT在抗病毒病中的作用,根据报道的玉米磷酸丙糖转移…     

香蕉果实采后成熟过程中苹果酸脱氢酶（MDH）及苹果酸含量的变化

以巴西香蕉果实为材料,研究果实采后正常成熟过程中乙烯释放速率,苹果酸脱氢酶（MDH）活性,苹果酸、淀粉以及可溶性总糖含量的变化。结果表明：香蕉果实采后成熟过程中乙烯释放速率在采后10d开始增加,到采后14d达到高峰;MDH酶活性在采后10d迅速增强,到采后16d达到峰值;苹果酸含量在果实成熟早期上升,晚期下降,可溶性总糖含量逐渐增加,而淀粉含量持续下降。推测MDH通过改变香蕉品质而参与果实成熟。     

玉米株高的遗传分析

以矮秆玉米自交系44长分别与Mo17和嫩169杂交组合的六世代P1,P2,F1,B1,B2,F2为材料,采用主基因+多基因遗传模型分析方法,对株高的遗传进行研究,结果表明:玉米株高的遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型,主基因遗传率在48.5%～83.0%,多基因遗传率在4.7%～28.7%。两个组合的主基因遗传效应差异较大,说明矮秆基因在不同遗传背景下表现出较大的差异。     

Heterosis of maize photosynthetic performance

Four maize inbred lines with different photosynthetic rates and their two hybrids were used as test materials, and the diurnal variations of their photosynthesis parameters in the silking stage were measured to study the heterosis of photosynthetic performance. Results showed that net photosynthetic rate (Pn), transpiration rate (Tr) and stomatal conductance (Gs) all presented an obvious single-peaked curve in a day, with the peak values occurring at 10:00–12:00, 12:00, 10:00–12:00 a.m., respectively, while water use efficiency (WUE) had a “V” type variant trend, with the lowest value appearing at 12:00. The diurnal variation of Pn and Tr was correlated markedly with Gs, suggesting that Gs played an important role in regulating the diurnal variation of Pn and Tr, and Pn, Tr and Gs had a higher heterosis in the afternoon than in the morning, while the WUE was in reverse, indicating that maize hybrid had higher resistance to the high temperature and dehydration in the afternoon, which provided a new path to select varieties with a high net photosynthetic rate. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(5): 1049–1054 [译自: 应用生态学报]     

玉米ZmREM基因的克隆与逆境胁迫后表达分析

B3超家族基因是植物中特有的一类转录因子,参与植物生长发育、形态建成及抗逆境胁迫等过程。从玉米黄早4中获得一个含有2个B3-DNA结合域的基因,为B3超家族基因,命名为ZmREM。该基因全长1 047 bp,编码含有349个氨基酸的蛋白。Blast比对结果表明,ZmREM和谷子含有B3结构域蛋白、高粱的假定蛋白相似性分别为81%和84%。ZmREM基因是组成型表达,在根中表达量最高。同时ZmREM基因的转录水平可以为干旱、盐、冷和热所诱导。因此,ZmREM可能参与玉米多种非生物胁迫应答途径。     

不同母质发育红壤上玉米生长与土壤pH、交换性铝、交换性钙的关系

为探明红壤酸害的机理,采集了三种母质发育的红壤,经酸度调控后进行玉米盆栽试验。研究结果表明,玉米生物量与土壤pH的关系:土壤pH临界点为5.5左右,母质不同,临界点略有差异。土壤pH小于pH临界点时,玉米生物量随土壤pH的增加而线性增加,大于pH临界点时,玉米生物量基本保持不变(第四纪红土)或略有下降(板页岩、红砂岩)。土壤pH与交换性铝含量的关系:当土壤pH小于pH临界点时,随着土壤pH的增加,交换性铝含量直线下降;当土壤pH大于pH临界点时,交换性铝含量接近0,基本保持不变。土壤pH与交换性钙含量关系:第四纪红土土壤交换性钙含量随土壤pH增加线性增加;当土壤pH大于pH临界点时,板页岩、红砂岩土壤交换性钙含量随土壤pH呈线性增加,当土壤pH小于pH临界点时,土壤交换性钙含量基本保持不变,其值很小。不同母质发育的红壤,其土壤pH及交换性铝、交换性钙含量的临界值分别为第四纪红土:5.48及0.14、4.59 cmol·kg~(-1);板页岩:5.82及0.16、5.46 cmol·kg~(-1);红砂岩:5.54及0.13、3.06 cmol·kg~(-1)。     

不同硒源对小麦生长、硒吸收利用以及玉米后效的影响

湖北恩施蕴藏有丰富硒矿资源。为了明确植物对硒矿及土壤中几种常见硒形态的吸收利用差异,通过土培试验,研究了不同硒源(亚硒酸盐、硒酸盐、硒矿及硒粉)对小麦生长及硒吸收分配的影响,并分析了其对小麦后茬作物玉米的后效。结果表明,施用硒酸盐、亚硒酸盐及硒粉对小麦各部位生物量无显著影响,施用硒矿显著增加了小麦生物量,其增幅可达11.56%。小麦对不同硒源的吸收能力为硒酸盐亚硒酸盐硒矿硒粉,不同硒源处理下硒向小麦地上部的转移能力为硒酸盐硒矿硒粉亚硒酸盐。施用硒矿、亚硒酸盐、硒酸盐以及硒粉后小麦籽粒中硒含量的比例为1∶2.95∶19.19∶0.15,其后效在玉米地上部硒含量的比例为1∶1.96∶6.44∶0.07,由此表明硒矿在玉米后效上与亚硒酸盐和硒酸盐处理的差距显著缩小,硒粉则难以被作物吸收利用。总的来看,硒矿对作物生长的改善能力最强,而且具有相对持久的后效。     

46个玉米自交系耐深播特性分析

深播是玉米苗期避旱的重要途径之一,研究玉米种质资源的耐深播特性对于选育耐深播品种具有重要意义。该研究在播深10 cm条件下,对46份玉米自交系的根茎长、胚芽鞘长、根茎与胚芽鞘总长、出苗率进行了鉴定评价和相关分析。结果表明:4个性状变异程度不同,其中出苗率变异最大,根茎与胚芽鞘总长变异最小;性状间存在着不同的相关性,其中根茎长与出苗率呈显著正相关,而根茎与胚芽鞘长之和与出苗率呈极显著正相关。通过鉴定,筛选出了一批耐深播性强的玉米自交系,能为玉米耐深播种质筛选和改良提供依据。     

玉米隐性矮秆突变体的遗传分析与初步定位

利用3个回交后代分离群体结合混合分群法,对发现的玉米矮秆平展叶突变体的遗传机理进行了初步分析.结果表明,该突变体主要是由于植株节间长缩短而导致株高降低,同时穗上叶夹角接近直角,表现为典型的一因多效作用.遗传分析结果表明,该材料的株高与叶夹角变异由1对隐性基因控制.利用SSR标记将该基因定位在玉米第3染色体的3.05 bin,位于SSR标记umc2265和umc2166之间,遗传距离分别为2.5和5.4 cM.     

农杆菌介导bar基因转化玉米幼胚的研究

通过农杆菌介导法,采用抗除草剂基因(bar)转化3个玉米自交系的幼胚,并对遗传转化影响因素进行优化。结果表明,2,4-D浓度为2 mg·L-1时,胚性愈伤组织诱导率较高;农杆菌最佳的侵染时间为20 min;乙酰丁香酮(AS)明显提高了幼胚的GUS瞬时表达频率,适宜浓度为200μmol·L-1;温和选择方法适于幼胚转化,不定芽诱导培养基、芽伸长培养基和生根培养基中潮霉素的浓度分别为8、6、2 mg.L-1;获得7株PCR检测以及除草剂抗性试验阳性植株。     

玉米基因组学及农艺性状基因克隆研究进展

介绍了玉米(Zea mays L.)基因组学的研究发展历程,概述了玉米基因组学的研究进展。重点论述了玉米基因组的结构特征,玉米功能基因组学的发展现状,玉米重要农艺性状的基因克隆,包括株高和株型相关基因的克隆,产量相关性状基因的克隆以及品质性状相关基因的克隆,并展望了玉米基因组学的发展前景。     

温带和热带玉米重组自交系群体的株高QTL分析

以光周期钝感自交系黄早4和光周期敏感自交系CML 288为亲本杂交所衍生的F10代重组自交系为材料,构建了覆盖玉米10条染色体的含有237个SSR标记的遗传连锁图谱;采用复合区间作图法对3种不同长短日照环境下的株高进行QTL定位,在4个地区3个不同的光周期环境下共检测到11个与株高有关的QTL.在第1条染色体1.10区域的1个QTL在各个日照条件下都能够稳定表达;位于第10染色体10.04区域的1个主效QTL PH 10在长日照务件下特异表达,且具有较大的贡献率、效应值和LOD值,推断在该区段上存在控制玉米光周期敏感性的QTL.