转反义vp1基因培育水稻抗穗萌雄性不育系的设想

vp1基因(Viviparous-1)编码一种促进种子从胚胎形成向萌发过渡的转录因子。已有研究表明在种子成熟过程中，容易穗萌的高梁品种的vp1基因表达水平要高于不穗萌的品种。因此作者认为应用反义RNA技术，在容易穗萌的水稻雄性不育系中表达vp1基因的部分反义链，即可部分抑制vp1基因的表达，从而可以达到抑制杂交稻穗萌的效果。     

陆地棉GhCRE1影响种子萌发初探

为明确陆地棉细胞分裂素受体基因(GhCRE1)在调控植物生长发育中的功能,为研究陆地棉GhCRE1基因调控种子萌发的分子机理提供材料,进一步从分子水平上提高种子萌发率,通过克隆陆地棉GhCRE1基因,利用基因过表达技术将该克隆片段连接至含Ubiquitin启动子的pCUbi1390载体上构建该基因的过表达载体,同时利用CRISPR/Cas9基因编辑技术设计拟南芥CRE1基因的sgRNA片段,合成sgRNA核苷酸序列,从而构建拟南芥CRE1基因靶向敲除载体。将以上2种载体转化农杆菌,使用花序浸染法,以拟南芥为受体材料创建GhCRE1过表达株系及基因编辑功能缺失突变体。接着利用PCR技术和qPCR技术筛选鉴定获得过量表达的GhCRE1拟南芥株系及CRE1功能缺失的拟南芥株系并收获种子,经过对比统计收获的种子与野生型种子在1/2MS培养基上的萌发势进行表型分析,进一步明确陆地棉GhCRE1基因影响种子萌发的功能。结果显示,本研究成功获得了拟南芥GhCRE1过表达株系及CRISPR基因编辑功能缺失突变体株系,且通过数据整理后发现,在种子萌发第2天时,相比野生型,2个过表达转基因株系萌发势分别提...     

GmRACK1参与H2O2和ABA对大豆种子萌发的调节机理研究

活化C激酶1受体(RACK 1)是WD(Trp-Asp)重复序列蛋白家族中的一员,参与多种信号通路。在本研究中,通过构建一系列过表达或抑制表达的转基因大豆株系,研究大豆RACK1基因(GmRACK1)在控制种子萌发中的作用及其分子机制。结果表明,GmRACK1过表达与对照种子萌发速率显著高于抑制表达种子萌发速率,外源ABA对所有基因型种子萌发有抑制作用。抑制ABA的生物合成对大豆所有基因型发芽率没有促进作用,而抑制ABA的分解代谢,显著降低其发芽率;外源H₂O₂处理几乎完全恢复了ABA对过表达及对照种子萌发的抑制作用,而缓解ABA对Ris种子的抑制作用。定量分析表明,与野生型或过表达GmRACK1株系相比,GmRACK1抑制表达株系的内源ABA水平显著升高,而H₂O₂水平显著降低。因此,GmRACK1通过控制内源ABA和H₂O₂水平及其相互作用来调节种子萌发。     

葡萄糖和ABA对小麦胚萌发过程中α-淀粉酶表达的调控

为了探讨种子的萌发特性与胚对ABA的敏感性和α-淀粉酶表达之间的关系,比较了葡萄糖和ABA 对不同生理状态的小麦离体胚萌发过程中α-淀粉酶表达的调控作用.结果表明,葡萄糖对未成熟胚、休眠成熟胚和不休眠成熟胚的萌发均有促进作用;葡萄糖能够抵消ABA对胚萌发的抑制作用,对于不休眠成熟胚,葡萄糖可以减轻ABA对胚根发生的抑制作用,但对随后的形态发生无影响.葡萄糖可以抑制小麦胚萌发过程中α-淀粉酶的表达;ABA可以抑制未成熟胚与休眠成熟胚中α-Amy-1的表达,但在不休眠成熟胚中则诱导α-Amy-1表达.因此,小麦离体胚的萌发特性、胚对ABA敏感性和α-淀粉酶的表达均与生理状态有密切关系.     

红宝石海棠花粉萌发和花粉管生长的特性

为明确红宝石海棠花粉离体萌发及花粉管生长的特性,以新鲜花粉为材料,采用液体培养法,研究不同浓度的蔗糖、氯化钙、硼酸、PEG-6000及不同培养时间对其萌发率及花粉管生长的影响。结果表明,蔗糖、氯化钙、硼酸和PEG-6000均对红宝石海棠花粉萌发和花粉管生长影响显著,最适钙和硼酸浓度均为0.1 g/L,蔗糖浓度为150 g/L,PEG-6000为50 g/L,最佳培养时间为2 h,花粉萌发率达92.31%,花粉管长度达582.96μm。本试验探讨液体培养基中不同组分对红宝石海棠花粉萌发和花粉管生长的影响,筛选出红宝石海棠花粉离体萌发的最佳培养基组合,为海棠的新品种选育及理论研究提供了科学依据。     

独行菜GRAS转录因子家族分析及LaSCL18基因克隆与冷相关性研究

以耐受低温萌发停滞期的种子为实验组,以低温萌发停滞期的种子为对照组,对独行菜(Lepidium apetalum Willd.)种子转录组进行了高通量测序。基于测序数据库资源,本研究对独行菜GRAS类转录因子进行了分析,除去冗余,发现独行菜种子共有GRAS家族270个成员。其中138个成员相对于低温萌发停滞组,在耐受低温萌发的独行菜种子中上调表达,128个下调表达,4个表达水平无差异。进一步选择了一个极显著上调表达的GRAS基因片段,通过Blastn同源序列比对分析表明,该基因片段与拟南芥GRAS基因家族SCL18全长基因一致性最高,达到96%,故本研究将其命名为La SCL18(Gen Bank登录号KY466159)。结合同源序列克隆法、采用RT-PCR技术克隆获得该GRAS基因c DNA序列,全长1 633 bp,编码一个完整的开放阅读框。生物信息学分析表明,该c DNA序列编码435个氨基酸、具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域、亲水性较高、是一个水溶性较好的球状蛋白。编码蛋白分子质量139.883 k D、理论等电点为4.97、不具有跨膜区和DNA结合位点,表明其在调控相关基因转录时可能不直接与DNA序列结合,而是与其它转录因子相互作用后发挥功能。实时荧光定量PCR分析表明,独行菜幼苗在低温胁迫处理后La SCL18基因表达量迅速显著升高,初步推测La SCL18基因表达与独行菜幼苗耐受低温有关。     

甘蓝型油菜TIP4;1基因的克隆与表达分析

水孔蛋白是位于质膜和液泡膜等生物膜上主要负责水分跨膜运输的通道蛋白。为了分析甘蓝型油菜种子萌发过程水分调控的分子机制,采用RT-PCR法从甘蓝型油菜种子中克隆了液泡膜内在蛋白(Tonop last intrinsic proteins,TIPs)TIP4;1基因片段序列,并对甘蓝型油菜种子TIP4;1基因在种子萌发过程及干旱、低温和盐胁迫下的表达进行了qRT-PCR(Quantitative Real-time PCR)分析。结果表明,TIP4;1基因在干种子中表达水平很低,但是在种子萌发过程中表达量增加。此外,在干旱、低温及盐的胁迫处理下,TIP4;1基因的表达上调,结果暗示着该基因可能参与了甘蓝型油菜种子萌发和逆境响应过程。随着研究的深入,水孔蛋白的水分调控机制将进一步被揭示,这对于解决干旱胁迫和盐胁迫等实际问题具有重大现实意义。     

转反义TRX s基因对小麦萌发过程中储藏蛋白降解的影响

以转反义TRX s基因豫麦18和对照（豫麦18）为试材,测定了小麦种子萌发过程中胚乳内thiocalsin、苹果酸脱氢酶、谷丙转氨酶的活性以及游离氨基酸含量的变化。结果表明,反义TRX s基因的导入能够增加对thiocalsin和苹果酸脱氢酶的抑制,降低其活性,使储存蛋白更难于被降解,谷丙转氨酶增高的速度减慢,种子氨基酸代谢减弱。说明蛋白质代谢缓慢是转反义TRX s基因小麦抗穗发芽的一个主要原因。     

沙藏对北沙参种子萌发的影响

以未沙藏、沙藏后萌发与未萌发的北沙参种子为实验材料，运用数字基因表达谱(DGE)技术，对种子的转录本进行功能注释和差异分析。通过分析沙藏和未沙藏以及沙藏后萌发与未萌发的北沙参种子基因表达差异，探究沙藏打破北沙参种子休眠的机理和种子萌发的分子机制。结果表明，测序后共得到218 387 701条原始序列，有7.85%的Unigene注释到7个数据库中。差异基因的通路分析中，沙藏与未沙藏的种子基因差别在核糖体，萌发与未萌发的种子主要区别在苯丙烷生物合成途径。北沙参种子沙藏后可以引起核糖体基因的表达，打破种子休眠。香豆素作为苯丙烷合成的重要产物，其基因的差异表达，可能与种子的萌发有密切关系。     

香水莲花花粉活力测定最适培养条件分析

以黄、紫、粉三种花色的香水莲花(Nymphaea hybrid)花粉为试验材料,设计L9(34)正交试验研究香水莲花花粉离体条件下,蔗糖、硼酸、温度三种因素对其萌芽率及花粉管生长的影响,以确定适宜香水莲花花粉离体萌发培养的最佳条件组合。结果表明:在不同培养组合处理下,香水莲花花粉的萌发率和花粉管生长情况均不同,差异显著,各因素对三种花色香水莲花花粉离体萌发影响的大小顺序均为蔗糖>硼酸>温度,适宜香水莲花花粉离体萌发的最佳条件为氯化钙浓度为20 mg/L,琼脂浓度为1%的固体培养基中附加5%的蔗糖,0.001%的硼酸,30℃下培养,以此培养组合培养的‘黄花型’、‘紫花型’、‘粉花型’香水莲花其平均花粉萌发率分别为60%、48.26%、56.67%,且花粉管长度等级均为Ⅳ,显著高于其他培养组合的处理。方差分析结果表明,蔗糖、硼酸和温度三种因素对三种花色香水莲花花粉离体萌发的影响均极显著(p<0.01)。研究结果可为今后对香水莲花花粉的采集、贮藏和活力检测的研究提供理论参考,为香水莲花人工授粉和杂交育种的研究提供一定的科学依据和技术支撑。     

花生AhPEPC1基因抑制表达的转基因后代转录组分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase,PEPC)是控制油料作物种子中蛋白质/油脂含量比率的一个关键酶。本研究检测了花生AhPEPC1基因抑制表达的转基因株系种子含油量,与非转基因花生相比,转基因花生种子含油量提高了5.7%～10.3%。利用转录组测序(RNA-Seq)技术分析花生中AhPEPC1基因的抑制表达是否影响其他基因的功能。结果表明,转录组分析筛选到110个基因差异表达,其中25个基因上调表达,85个基因表达下调。对110个差异表达基因进行了KEGG富集分析,其中有34个基因成功获得了KEGG注释,发现氨基酸的生物合成途径中有2个基因(Aradu.M0JX8,Aradu.FE0Z7)下调表达。利用荧光定量PCR分析了15个DEG(differential expressed gene)在非转基因对照和转基因花生种子中的表达情况,发现其趋势与转录组测序结果基本一致。研究结果可在一定程度上解析AhPEPC1基因调控花生种子含油量的分子机制。     

The site of action of crossability genes (Kr 1, Kr 2) between Triticum and Secale. II. Proportion of pistils containing pollen tubes and effects of alternate pollination on seed set

Summary Different wheat genotypes (T. aestivum) were crossed with rye to ascertain the site or sites of manifestation of the crossability genes, Kr ₁ and Kr ₂. By using fluorescence microscopy, it was found that the order of increasing proportion of wheat micropyles containing pollen tubes is strongly correlated with the levels of crossability with rye. High crossable genotypes have more micropyles containing pollen tubes than those of the low crossable ones. Most of the inhibition or retardation of pollen tubes occurred between the style base and top of the embryo sac, expecially with the low crossable genotypes where both Kr-genes are present. The results also indicate that Kr ₁ is a greater inhibitor than Kr ₂. Seed set is also highly correlated with the number or proportion of micropyles having pollen tubes. Alternate pollinations seem to support the view that rye pollen tubes do not reach the micropyles of the low crossable genotypes, and hence when repollinated with wheat selfed seeds are produced.     

结球甘蓝花粉类钙调素蛋白基因BoCML49的克隆及表达分析

以结球甘蓝E1为材料,提取花粉萌发前和萌发后的混合花粉总蛋白,总蛋白双向电泳后通过MALDI-TOF-MS鉴定分析差异点,根据差异点分析结果,利用同源克隆得到甘蓝BoCML49基因707 bp的cDNA片段。通过对BoCML49基因的qPCR分析表明其表达量在花粉萌发前约为萌发后的2.73倍,表明BoCML49基因在花粉萌发后表达下调。通过5¢-Race和3¢-Race分别得到550 bp和721 bp大小cDNA片段,最终得到结球甘蓝BoCML49全长cDNA序列,开放阅读框位于125~
1 078 bp处,加尾信号(AATAAA)位于第1 222 bp处。通过cDNA推导得到的氨基酸序列分析表明,BoCML49编码317个氨基酸残基,预测分子量为33.51 kD,pI为6.93,经Smart-embl预测其含2个重要的EF-hand结构,分别位于序列第150~178和第216~244位氨基酸残基处,预测结果显示其含有7个α-螺旋和10个β-折叠结构。系统发育树表明结球甘蓝BoCML49与拟南芥AtCML49和AtCML50的亲缘关系较近。BoCML49基因的原核表达得到37.55 kD的融合蛋白。     

The site of action of the crossability genes (Kr 1, Kr 2) between Triticum and Secale. I. Pollen germination,pollen tube growth,and number of pollen tubes

Summary Seven genotypes of common wheat (Triticum aestivum L.) were crossed with rye (Secale cereale L.) in order to find the site or sites of action of the crossability genes, Kr ₁ and Kr ₂, of wheat. The data obtained, by fluorescence microscopy, were compared to the controls (wheat x wheat). The results indicate that the crossability genes have little effect on pollen germination and on the time taken for the pollen tubes to reach the microphyle, irrespective of their crossabilities with rye. The number of pollen tubes reaching the microphyle is, however, affected by the Kr-genes, as high crossable genotypes have more pollen tubes than the low crossable ones. There was a high correlation between the mean number of pollen tubes at the micropyle with seed set, which also reflects the crossability. The Kr-genes seem to manifest themselves in the retardation and inhibition of pollen tube growth between the style base and the top of the embryo sac, where the effect is most distinct in the low crossable genotypes.     

圆果黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1的克隆、反义载体构建及转化拟南芥

以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.) “179”茎部韧皮为材料,利用同源克隆和RACE技术,克隆黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1 5¢端500 bp序列外的全部cDNA。其序列长度为2529 bp,编码627氨基酸残基,经Blast基因比对和蛋白质结构分析,确定是黄麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析表明,CcCesA1在植株不同部位表达量具组织差异性,依次为茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。利用CcCesA1基因部分cDNA序列和3¢UTR区,构建黄麻CcCesA1基因反义载体,用测序验证的阳性质粒转化模式植物拟南芥。Southern结果表明,外源基因以单拷贝方式整合进入基因组,转基因拟南芥生长严重受阻,植株变得矮小且茎部易弯曲倒伏,角果数量变少,长度变短,纤维素含量有不同程度的降低,本研究结果表明,所克隆的黄麻CcCesA1基因除了参与植物其他生理代谢过程外,还参与纤维素的生物合成。     

小麦叶绿素缺失突变体Mt135的叶绿体基因差异表达分析

小麦叶绿素缺失突变体Mt135自交后代稳定表现绿株、条纹株和白化株3种类型, 其中条纹株白色组织和白化株的叶绿体数目和结构发生突变, 完全失去光合能力。为研究该突变体叶绿体基因表达与光合作用的关系, 采用实时荧光定量PCR技术, 分析了白化株和条纹株的叶绿体基因表达。在白化株中共检测到40个差异表达基因, 涉及4类功能(编码光反应相关蛋白、编码叶绿体内能量代谢相关酶、核糖体合成和tRNA合成), 包括18个上调表达和22个下调表达基因;在条纹株中共检测到13个上调表达基因, 其表达变化趋势与在白化株中一致。白化株的差异表达基因中, 编码光系统II、I结构蛋白的psb、psa及ycf等基因家族的基因表达量显著下调;多个编码核糖体蛋白大、小亚基的基因表达量改变, 尤其是核糖体蛋白小亚基编码基因rps14和23S rRNA的编码基因23S rDNA表达量显著下调。推测Mt135突变性状与参与光反应相关蛋白的编码基因、叶绿体内能量代谢相关酶的编码基因、核糖体合成相关基因以及tRNA合成相关基因表达量的改变密切相关。     

Studies on the self-incompatibility of Petunia hybrida in excised-style culture. An attempt at improving a technique in excised-style culture

Summary A technique of excised-style culture was developed. In twelve compatible combinations of pollen and style, a correlation was found between the number of pollen tubes protruding from the style and the number of mature seeds formed in vivo. This suggests that the technique of improving excised-style culture is effective not only for studying the interactions between style and pollen tubes during tube growth, but also for predicting the production of seeds in vivo.     

甘蓝自交不亲和基因MLPK与SSP的FISH定位

利用FISH技术, 对自交不亲和基因MLPK与SSP在甘蓝有丝分裂前中期染色体、减数分裂早粗线期染色体以及伸长DNA纤维等3种分辨率水平的靶DNA载体上进行物理定位。结果表明, 在有丝分裂前中期, MLPK探针信号位于一对近中着丝粒同源染色体的短臂中部, 距着丝粒的百分距离约为53.41±3.16;SSP探针信号位于一对具有随体的近端着丝粒同源染色体的长臂端部, 距着丝粒的百分距离约为78.36±4.26。综合3种载体上的FISH结果表明, MLPK与SSP在甘蓝染色体组中可能都只有一个同源序列座位, 具有在单倍体基因组中的单拷贝性。重复FISH杂交表明, MLPK与5S rDNA位于同一对染色体。依据Armstrong的核型分析标准, 初步判断MLPK与SSP分别位于甘蓝的2号和7号染色体, 与S位点不存在连锁关系。另从比较基因组学角度对定位结果进行了讨论。     

Pollination with gamma-irradiated pollen and development of fruits,seeds and parthenogenetic plants in apple

Summary Four apple (Malus X domestica) genotypes, Erovan, Golden Delicious, R1-49 and X6677, were pollinated with a marked pollen irradiated by -rays at doses ranging from 125 to 1000 Gy. Pollination with such irradiated pollen affected fruit set, seed number and seed contents, and induced the formation of parthenocarpic fruits and the development of parthenogenetic embryos. The immature embryos extracted from seeds. 2 and 3 months after pollination, were cultured in vitro and germinated after 2 months of cold treatment (3°C). Haploid plants were obtained in all 4 genotypes, after pollination with pollen irradiated at doses from 200 to 500 Gy. The optimum conditions for induction of apple haploids, by irradiated pollen approach, have been established.     

The progamic phase in Cichorium intybus L. Pollen tube growth in the style,incompatibility reaction and gametophytic competition

Summary Pollen germination and tube growth were studied following compatible, incompatible and pseudo-compatible pollinations in chicory. Pollen germination begins 3 minutes after compatible pollinations. The earliest pollen tubes reach the ovary 17 minutes later. Many of the later germinating pollen tubes are arrested and burst at the stigma papillae. In the transmitting tissue inhibitional effects due to negative interactions between pollen tubes are frequently observed. Complete self-incompatibility results in total inhibition of germination. In case of pseudo-self-compatibility, some pollen germinate but germination and stigma penetration are delayed and often result in pollen bursting. There is no self-incompatibility reaction in the transmitting tract but if the pollen tubes reaching this tissue are relatively numerous, negative interactions between them occur as after compatible pollinations. An hypothesis is presented which attributes the negative interactions between pollen tubes to the diffusion of a substance from the growing pollen tubes. This substance would also provoke pollen bursting on the stigma.