Molecular Characterization of the Von Willebrand Factor Type D Domain of Vitellogenin from Takifugu flavidus

The von Willebrand factor type D (VWD) domain in vitellogenin has recently been found to bind tetrodotoxin. The way in which this protein domain associates with tetrodotoxin and participates in transporting tetrodotoxin in vivo remains unclear. A cDNA fragment of the vitellogenin gene containing the VWD domain from pufferfish (Takifugu flavidus) (TfVWD) was cloned. Using in silico structural and docking analyses of the predicted protein, we determined that key amino acids (namely, Val¹¹⁵, ASP¹¹⁶, Val¹¹⁷, and Lys¹²²) in TfVWD mediate its binding to tetrodotoxin, which was supported by in vitro surface plasmon resonance analysis. Moreover, incubating recombinant rTfVWD together with tetrodotoxin attenuated its toxicity in vivo, further supporting protein–toxin binding and indicating associated toxicity-neutralizing effects. Finally, the expression profiling of TfVWD across different tissues and developmental stages indicated that its distribution patterns mirrored those of tetrodotoxin, suggesting that TfVWD may be involved in tetrodotoxin transport in pufferfish. For the first time, this study reveals the amino acids that mediate the binding of TfVWD to tetrodotoxin and provides a basis for further exploration of the molecular mechanisms underlying the enrichment and transfer of tetrodotoxin in pufferfish.     

茶树PPR基因家族全基因组鉴定及白化相关基因表达分析

三角状五肽(PPR)蛋白作为一类靶向定位于半自主细胞器的序列特异性RNA结合蛋白,在植物的生长发育过程中具有重要的作用.本研究基于茶树基因组数据,利用生物信息学方法对茶树CsPPR基因家族进行系统鉴定,并对其蛋白质理化性质、结构域保守性、亚细胞定位、基因结构、染色体定位与分布等进行了分析.结果表明,在茶树基因组数据中共...     

小麦淀粉合成关键酶基因和相关蛋白表达对不同施磷量的响应

为深入研究磷素在小麦淀粉产量和品质形成过程中的作用,以新疆冬小麦主栽品种新冬20号为试验材料,研究0 kg·hm^-2（CK）、105 kg·hm^-2（LP）和210 kg·hm^-2（HP）3种施磷（P₂O₅）量对小麦籽粒灌浆特性、淀粉合成关键酶(AGPase和GBSS)活性和基因表达、胚乳可溶性蛋白和淀粉粒结合蛋白含量及谱带特征、胚乳微观特性等的影响。结果表明,籽粒灌浆后期磷肥对粒重的促进作用逐渐增强;低磷（LP）条件下, agp1、 agp2、 gbss1、 gbss2基因表达量显著提高;3个处理下AGPase活性的变化趋势基本一致;籽粒灌浆中期（14～21 d）,低磷处理的GBSS活性显著高于CK;不同磷处理对淀粉粒结合蛋白和胚乳可溶性蛋白含量的影响显著,但对蛋白谱带特征的影响较弱。扫描电镜结果显示,不同磷处理的胚乳淀粉粒形态未发生明显变化;与CK和高磷（HP）处理相比,低磷处理下籽粒胚乳横断面蛋白基质较少,淀粉粒与蛋白质结合较疏松。说明常规施磷（低磷）条件下,淀粉合成关键酶基因（agp和gbss）相对表达量提高或酶活性变化可影响籽粒淀粉合成及胚乳中蛋白与淀粉粒的嵌合度,并最终造成粒重的增加和淀粉特性的变化。     

木薯块根不同发育期β-胡萝卜素和蛋白质积累变化及其有色体蛋白质组学研究

木薯是世界重要的粮食作物,在我国发展潜力巨大。蛋白质和类胡萝卜素是重要的营养品质特性,但木薯蛋白质含量低,提高木薯块根类胡萝卜素和蛋白质含量,提高其营养成分,已成为木薯选育种的重要目标。本研究以蛋黄木薯（‘SC9'）、紫叶黄心木薯（‘BGM019'）和白心面包木薯（‘SC101'）3个木薯品种为试验材料,开展黄心和白心木薯块根营养品质特性的研究,分析其不同发育期类胡萝卜素和蛋白质含量的变化,同时利用双向电泳和质谱法开展木薯块根有色体亚细胞结构蛋白质组的研究,揭示其蛋白质含量提高与类胡萝卜素积累的关联性。结果表明：3个木薯品种块根β-胡萝卜素含量在块根形成期、膨大期和成熟期差异显著（P<0.05）,‘BGM019'和‘SC9'蛋白质含量在同一生长发育时期差异不显著（P>0.05）,但显著高于‘SC101'（P<0.05）。随着木薯块根发育成熟,其类胡萝卜素和蛋白质含量均呈上升趋势,且二者表现为正相关。以膨大期为对照,在‘SC9'成熟期块根有色体中检测到36个差异表达蛋白质,其中26个上调表达,10个下调表达;‘BGM019'中检测到49个差异表达蛋白质,其中28个上调表达,21个下调表达;‘SC101'检测到38个差异蛋白质,其中20个上调表达,18个下调表达。通过对上述差异蛋白质的功能分析,发现它们均参与抗氧化、碳代谢和能量代谢、信号转导等多个代谢过程,说明木薯块根类胡萝卜素积累是由多个代谢途径协同作用的结果。对比分析3个木薯品种块根有色体亚细胞结构的差异蛋白质,发现20个差异表达蛋白质在其中2个品种或3个品种间出现相同的表达趋势。它们主要涉及到碳代谢及能量代谢、抗氧化、细胞骨架蛋白、无机离子运输及代谢、分子伴侣和蛋白质合成等代谢途径,其中与抗氧化相关的蛋白质占20%。构建蛋白质生物调控网络揭示块根有色体蛋白质与β-胡萝卜素积累的关联性,为培育优质高营养的木薯新品种提供新思路。     

‘石硖’龙眼果皮发育过程中糖代谢及相关酶活性变化

为探索龙眼果皮发育过程中糖分积累以及相关酶活性的变化规律,以‘石硖’龙眼(Dimocarpus longan Lour.cv‘shixia’)为试材,对花后45 d到果实成熟期间果皮质量、厚度,果糖、葡萄糖、蔗糖含量,以及蔗糖代谢相关酶活性水平进行测定。结果表明,果实发育后期,果皮质量增加的速度变缓,果皮厚度则表现为由厚到薄的变化模型。糖分水平显示,果实发育过程中果皮可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖,同期果糖含量远远高于葡萄糖,蔗糖含量较低。蔗糖代谢酶活性表明,龙眼果皮中NI和SS(分解方向)活性较高,为调控‘石硖’龙眼果皮糖代谢的主要酶类,SPS、SS(合成方向)活性则较低,为果糖和葡萄糖生成发挥非常重要的作用。     

巴西橡胶树胚胎晚期丰富蛋白基因的克隆及序列分析

根据抑制性消减杂交文库分离的EST片段,采用3’-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得HbLEA14基因的全长cDNA序列,其ORF长456 bp,编码151个氨基酸,预测HbLEA14蛋白分子量为16.58 ku,等电点为5.10。同源性比对显示,HbLEA14与蓖麻RcLEA14、乳浆大戟EeLEA14、陆地棉GhLEA14、大豆GmLEA14、拟南芥AtLEA14、番茄SlER5的同源性分别为88%、80%、75%、73%、65%和61%,属于非典型第2组LEA蛋白。RT-PCR结果显示,死皮植株胶乳中HbLEA14的表达量明显高于健康树。     

小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累及其关键酶活性的研究

为明确小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累的演进规律,以二倍体野生一粒小麦(T. boeoticum)、栽培一粒小麦(T.monococcum)、节节麦(Ae.tauschii)和黑麦(S.cereale),四倍体野生二粒小麦(T.dicoccoides)、栽培二粒小麦(T.dicoccum)和硬粒小麦(T.durum),六倍体普通小麦(T. aestivum)扬麦9号、豫麦34和扬麦158为材料,采用盆栽试验研究了小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累的动态变化及相关酶活性的差异.结果表明,与六倍体普通小麦相比,二倍体和四倍体材料籽粒产量和蛋白质产量低,但蛋白质含量高,其灌浆初期氮代谢能力比较强,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性较高,蛋白质积累速度快;除黑麦外,其他二倍体和四倍体材料蛋白质合成关键酶活性下降早而快,在灌浆中后期低于普通小麦,蛋白质积累的功能期较短.因此,普通小麦灌浆后期较高的氮代谢酶活性和较长的持续期是提高籽粒产量和蛋白质合成的重要生理原因.     

基于转录组测序的火龙果果肉不同发育时期淀粉和蔗糖代谢途径相关基因差异表达分析

采用Illumina Novaseq 6000测序技术对火龙果果肉3个时期(幼果期、转色期、成熟期)的样品进行转录组测序,对获得的Unigene进行7大数据库注释,共有3617个Unigene成功注释在所有数据库中,进一步筛选与淀粉和蔗糖代谢途径相关的5个酶基因并进行实时荧光定量PCR(qPCR)基因表达验证.结果表明...     

荔枝P型ATP酶基因家族鉴定及其在采后贮藏过程中响应拮抗菌N-1的表达模式分析

P型ATP酶是植物体内一种重要的膜转运蛋白,在果实能量代谢和酸代谢中发挥重要作用,并广泛参与植物离子运输、抗逆、细胞信号转导等各项生命活动,然而在荔枝或其他无患子科植物中尚未对P型ATP酶基因家族进行全面分析,本研究基于‘妃子笑’荔枝转录组数据,通过对这些基因进行生理生化分析、生物信息学分析和表达分析,共鉴定了28个P型ATP酶基因家族成员基因,探讨P型ATP酶在荔枝采后贮藏过程中的潜在功能。结构和系统发育分析表明该基因可以分为5个亚家族,同一亚族的基因在基因结构和motif基序方面具有很大的相似性,其蛋白二级结构主要以α-螺旋为主,亚细胞定位预测分析发现LcPAs多定位于线粒体（21/28）。通过转录组分析,在采后贮藏期间,荔枝P型ATP酶家族基因中上调表达的基因明显高于下调表达基因,暗示其可能在荔枝采后品质劣变过程中发挥着积极的抵御作用。使用拮抗菌N-1处理荔枝可以有效抑制其果实采后褐变和病害的发生,结合RT-qPCR结果,发现拮抗菌N-1处理能诱导LcPA1、LcPA7、LcPA8和LcPA19在整个贮藏过程中的上调表达,并维持了较高的ATP酶活性,进一步说明P型ATP酶家族基因在抑制荔枝病变过程中发挥着重要作用。本研究为了解荔枝P型ATP酶基因家族基因的进化和功能分析提供了参考,为深入了解拮抗菌N-1保鲜机理的分子调控机理提供新的证据。     

茶树紫芽中花青素形成相关基因差异表达分析

花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素,作为一种强自由基清除剂,它具有抗炎,抗氧化,降血压,降血糖等多种保健功能。紫芽茶树作为一种高花青素含量的特异性茶树资源,其研究与利用越来越受人们的关注。为了解茶树紫芽中花青素形成的分子机理,本研究通过对湖南农业大学自选紫芽品种9803与绿芽品种9806进行转录组测序及生物信息学分析,筛选得到42条与花青素代谢相关的unigene,其中比对到参考基因组中的有34条,未在参考基因组中登录的有8条。KEGG富集分析表明这42个基因被富集到5个代谢通路中,包括类黄酮合成途径,木质素合成途径,黄酮和黄酮醇合成途径,油菜素甾醇合成途径,以及参与转录因子的编码。通过荧光定量PCR验证,差异基因荧光定量PCR变化趋势与转录组测序结果一致,转录组测序数据可靠。本次试验在转录组水平上筛选出了茶叶紫芽花青素代谢相关的差异基因,为进一步揭示茶叶紫芽产生的分子机理奠定了基础。     

冬小麦碳氮积累、转运和籽粒产量对小花发育期追氮的响应

为给冬小麦高产优质栽培过程中氮肥的合理调控提供参考依据,通过河南郑州和兰考两点大田试验,分别在总施氮量240和180 kg·hm^-2下,以全部基施为对照,进行基施和追施各50%施氮处理［追肥时期分别在返青期(二棱末期)、返青后10 d(护颖原基分化期)、20 d(雌雄蕊原基分化期)和30 d(雌蕊凹期)］,探讨了小花发育期施氮对两种穗型冬小麦碳、氮积累和转运及产量构成的影响。结果表明,在小花发育期追施氮肥均有利于花前碳、氮的贮藏积累和转运,且兰考矮早8品种贮藏碳、氮转运对籽粒的贡献率分别高于对照处理4.49和3.98个百分点,而豫麦49198品种分别高于对照处理1.68和0.47个百分点;两个品种花前贮藏氮素转运对籽粒的贡献率分别高于碳素42.97和38.47个百分点。在本试验条件下,在小花雌雄蕊原基分化期追施氮肥增加了兰考矮早8的千粒重和豫麦49198的穗粒数,且追肥处理的穗粒数、千粒重和籽粒产量显著高于其他处理,氮素积累和转运的增加也显著提高了籽粒蛋白质含量和产量。根据本研究结果,在总施氮量180~240 kg·hm^-2下,采取基施和小花雌雄蕊原基分化期追施氮肥各50%,提高了籽粒产量和蛋白质产量。     

甘蔗SPS基因家族成员表达与糖分积累关系解析

以甘蔗高糖品种福农95-1702和低糖品种ROC-5为材料,分析SPS I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ在高、低糖这两个品种的幼叶、第三功能叶和不同蔗茎的表达,测定甘蔗糖分积累早期、中期和后期的糖分含量。结果显示,在功能叶和茎第二节中,三个阶段SPS家族成员在高糖品种的含量整体趋势高于低糖品种,结合蔗糖积累特点分析表明其可能在蔗糖合成中扮演着重要的角色。与正三叶相反,在幼叶中,三个阶段SPS家族成员在高糖品种的表达量整体趋势低于低糖品种,表明其可能与嫩叶的生长等其他生理性状相关,在成熟茎中,随着蔗糖积累时间的增加,高糖品种中的优势表达基因减少,而低糖品种中的优势表达基因增加,这可能与低糖品种中、后期大量积累蔗糖相关。     

茶树对硒吸收累积特性及其硒调控相关基因的表达分析

本文采用沙培试验,从动态角度研究了不同时间和不同浓度下茶树对硒的吸收累积规律,并分析相关基因的表达特点。结果发现,茶树不同部位对硒的累积量存在较大差异,大部分硒保留在根部,在其体内的迁移率较低,硒的累积量和外源硒浓度、培养时间显著相关;当外源硒浓度在0~0.05 mmol·L^-1时,茶树长势良好,但当浓度高于0.10 mmol·L^-1时,茶树表现出中毒症状。荧光定量PCR分析发现,转录因子CsbHLH62及茉莉酸信号途径中的关键基因丙二烯环化氧化酶基因（CsAOC）和脂氧合酶基因（CsLOX6）受到高浓度硒的诱导表达,相关性分析表明,这3个基因的表达量与根系硒含量呈显著正相关。本研究表明,茶树各部位对硒的累积与外源硒浓度和培养时间显著相关,基因CsbHLH62、CsAOC和CsLOX6可能在该过程中发挥着重要作用。     

不同品质类型小麦籽粒蛋白质、淀粉积累过程的基因型差异

对 3个具有不同蛋白质含量的大面积推广小麦品种宁麦 9号 (低蛋白 )、苏麦 6号 (中蛋白 )和重庆面包麦(高蛋白 )籽粒灌浆期蛋白质、淀粉含量的动态变化进行了研究。结果表明 ,(1) 3个品种在籽粒灌浆过程中 ,粒重的增加、籽粒蛋白质、淀粉含量存在极显著的差异 ;(2 ) 3个品种在开花后 2 2 d前经历了淀粉含量的快速增加、蛋白质含量下降期 ;(3)三个品种在整个灌浆至乳熟阶段淀粉持续积累 ,至花后 37d仍有较高的积累速率 ;重庆面包麦乳熟期(开花后 32 d之后 )蛋白质积累较宁麦 9号和苏麦 6号快 ,而宁麦 9号乳熟期蛋白质积累几乎停止     

大麦气孔发育相关基因HvSPCH的克隆及初步功能分析

气孔是植物与外界进行气体交换的通道,对植物的生长发育至关重要。SPCH转录因子与气孔的发育关系密切,为揭示其在大麦中的功能,以大麦G1614为材料,利用PCR方法克隆大麦SPCH（HvSPCH）基因后,进行生物信息学分析,并对该基因在干旱胁迫条件下的表达模式进行分析。结果表明,HvSPCH基因编码区长为1 098 bp,可编码365个氨基酸,相对分子量为90 504.73 Da,理论等电点为4.96,为疏水的、不稳定的碱性蛋白质。氨基酸序列分析表明,HvSPCH蛋白的氨基酸序列不含有跨膜结构域和信号肽,含有40个磷酸化位点和27个糖基化位点。二级结构分析表明,HvSPCH蛋白包含35.62%的α-螺旋、8.77%的延长链、2.47%的β-转角和53.13%的无规则卷曲。系统进化分析表明,大麦HvSPCH蛋白与水稻、野生二粒小麦、二穗短柄草的SPCH蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果表明,干旱处理4 h和12 h时,HvSPCH基因的相对表达量显著升高,说明其有可能参与大麦的干旱逆境响应过程。     

小麦农艺性状的主基因+多基因遗传分析

为明确小麦重要农艺性状的遗传组成,并筛选适于QTL的性状,以西农817和中国春为亲本,构建F2、F3群体,采用P1、P2、F1、F2、F3五世代联合分析方法,研究了株高、有效分蘖、小穗数、穗粒数、穗长、穗下节间距、小穗着生密度等产量相关性状的遗传模型.结果表明,7个性状不仅受基因的控制,同时也受到不同程度的环境影响.其中,穗长、穗粒数符合多基因遗传模型,无主基因存在;株高、小穗数、小穗着生密度符合一对加显性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型;穗下节间距符合一对完全显性主基因+加性-显性多基因模型;有效分蘖符合一对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型.     

花生MAPK13基因的克隆及表达分析研究

为了挖掘花生抗果腐病相关基因,本研究以花生品种花育20号为试验材料,从花生果腐病转录组文库中筛选出促丝裂原活化蛋白激酶13(MAPK13)基因编码区序列设计引物,通过RACE-PCR克隆得到AhMAPK 13基因°结果表明AhMAPK 13基因序列全长1818 bp,含有/非编码区593 bp,5非编码区122 bp,开放阅读框全长1104 bp,编码1条含有368个氨基酸的蛋白序列。预测其分子量为42. 5kDa,含有MAPK家族典型的11个结构域,属于MAPK基因家族B组成员。亚细胞定位显示AhMAPK13定位于细胞质和细胞核中° RT-qPCR分析发现AhMAPK 13基因在茎中表达量高于其他组织,说明该基因具有组织表达特异性;AhMAPK 13基因受干旱、低温、NaCl(ABA诱导时表达量上升,说明该基因可能广泛参与植物非生物胁迫响应过程;AhMAPK 13基因受JA、GA、ET、SA诱导时表达量上调,说明该基因可能参与到这些激素介导的抗逆信号转导途径。本研究结果为花生抗果腐病育种研究提供了新的基因资源。     

小麦灌浆相关基因TaGIF1的克隆及表达分析

GIF1( grain incomplete filling 1)编码了一种质外体途径中催化蔗糖不可逆水解的细胞壁蔗糖转化酶,主要在组织生长旺盛并且需要供能的库中表达,是影响灌浆的关键基因。根据水稻 OsGIF1基因序列,同源克隆了普通小麦第2部分同源群染色体上的 TaGIF1基因,它包含7个外显子和6个内含子,与水稻OsGIF1基因结构相似。小麦 TaGIF1-2A基因含有237 bp的5′UTR、1 986 bp的ORF、262 bp的3′UTR,编码661个氨基酸。通过分析15份大小粒小麦品种的gDNA序列,在 TaGIF1-2A基因中共发现21个SNP位点,9个位于编码区,12个位于非编码区。SNP分组发现,15份大小粒小麦品种中 TaGIF1-2A基因共存在8种单倍型。氨基酸序列比对显示,共存在2个氨基酸变异位点,其余SNP位点未引起氨基酸的改变。大小粒品种中无特异SNP变异,表明该基因编码区序列高度保守。就 TaGIF1-2A启动子区而言,大粒材料元件数量和种类均多于小粒材料,而且这些元件均与籽粒发育相关,说明 TaGIF1-2A基因启动子的活跃程度与最终籽粒灌浆饱满度的形成可能存在密切联系。qRT-PCR分析表明, TaGIF1-2A在籽粒和颖壳中都有表达,在不同小麦材料中表达模式相同,说明与籽粒大小无关;而在2～6 DAA的籽粒中,表达量剧烈上调,而后急剧下调,由此推测 TaGIF1-2A可能影响籽粒灌浆,在灌浆前期与籽粒发育密切相关。亚细胞定位结果表明,TaGIF1-2A主要作用在细胞壁上。     

基于转录组的剑麻ARF基因家族的鉴定及表达分析

生长素反应因子（Auxin Response Factors, ARFs）是植物特有的多基因转录因子家族,参与植物生长发育过程的调节。本研究基于转录组数据,通过生物信息学方法鉴定剑麻ARF基因家族成员,同时对其进行相关生物信息学分析。结果表明：在剑麻中共鉴定得到15个ARF基因,并依次命名为AhARF 1~15。其编码的蛋白质含有409~1011个氨基酸,分子量约为45.17~112.13 ku,等电点为5.17~9.34。亚细胞定位预测结果显示,13个AhARFs定位于细胞核,2个AhARFs定位于叶绿体。保守结构域分析结果表明,AhARFs基因家族有8个成员同时含有B3、ARF和Aux/IAA这3个相对保守的结构域,其他成员仅含有B3和ARF这2个结构域。进化树分析表明,剑麻AhARFs蛋白可分为5个亚家族。15个剑麻AhARFs基因在剑麻紫色卷叶病不同发病时期呈现不同的表达规律。本研究为进一步深入探索剑麻ARF基因家族的功能奠定了重要理论基础。     

不同品种茶树新梢响应"倒春寒"的转录组分析

为探究“倒春寒”冻害对不同品种茶树新梢转录水平的影响,本研究以茶园“倒春寒”发生时受冻害和未受冻害的龙井43和中茶126新梢为研究材料,对两组样品进行转录组分析,分别鉴定到1 012个和1 079个差异基因,以及284个共同差异基因。从中选取18个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序结果基本一致,证明转录组数据可靠。利用GO和KEGG数据库,对差异基因进行代谢通路富集分析,发现两个品种的差异基因主要集中在光合作用、碳代谢和细胞色素P450等代谢进程,说明“倒春寒”对新梢生长发育相关的基础代谢造成了严重损伤,抑制了相关基因的正常表达;随后对284个共同差异基因进行表达聚类分析,结果表明,其中99个差异基因在两个茶树品种中的表达模式完全相反,涉及的生物过程包括MAPK信号通路、谷胱甘肽和苯丙烷代谢等,推测这些差异基因与龙井43和中茶126在受到低温胁迫后产生的不同信号传导模式有关。