荔枝霜疫病的研究进展

荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii Chen ex Ko et al)引起的荔枝霜疫病是我国荔枝生产和贮藏运输过程中为害最严重的病害,极大地威胁着我国荔枝产业的健康发展.该病可为害荔枝嫩叶、嫩枝、花穗及果实,流行年份对荔枝产量影响极大.笔者主要从荔枝霜疫病的症状、病原菌的分类和生物学特性、发生与流...     

荔枝果实感染霜疫病后的生理变化

人工接种霜疫病菌的荔枝果实感病后,病斑部位的果皮和距离病斑部位较近的果皮中■产生速率和MDA含量较高,而SOD活性较低;距离病斑部位较远的果皮中■产生速率和MDA含量较低,而SOD活性较高;邻近病斑部位的果皮中PPO、POD和PAL活性较高,而距病斑部位较远的果皮中PPO、POD和PAL活性较低。表明霜疫病菌的侵染对荔枝果皮中以SOD为核心的活性氧清除酶系统产生了破坏作用,导致SOD活性下降,使得自由基等活性氧与其清除系统之间的相对平衡被破坏,启动膜脂过氧化,膜脂过氧化产物MDA含量显著增加,造成对细胞的伤害,加速荔枝果实衰老和劣变。同时霜疫病菌侵染诱导荔枝果皮中POD、PPO和PAL活性增高,是加速荔枝果皮酶促氧化褐变的一个重要原因。     

西瓜CDPK基因家族鉴定与特征分析

以CDPK基因家族成员基因信息为数据源,采用生物信息学技术,对其基因及氨基酸序列特征进行分析,以期为西瓜CDPK蛋白生物学功能的深入研究提供参考。结果表明:在西瓜中共鉴定出22个CDPK家族成员,所有的ClCDPK被分为4类,多数ClCDPK均含有6~7个内含子;氨基酸序列中含有4个EF-手型结构;在与模式植物拟南芥进行同源进化分析中,系统进化树聚类分析将所有的ClCDPK基因家族全部分为4类。     

霜疫病菌侵染对荔枝果实生理变化的影响

测定了荔枝果实人工接种霜疫病菌后呼吸速率、乙烯释放量的变化和果皮中氧化、过氧化作用以及与酚类氧化有关的几种酶活性的变化。结果表明,接种霜疫病菌的荔枝果实呼吸速率和乙烯释放量显著增高,果皮中活性氧(O2-)产生速率和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,过氧化物酶(POD)和多酚氧化物酶(PPO)活性增高。这是霜疫病加速采收后荔枝果实衰老、褐变、腐烂的重要原因之一。     

刺梨CDPK基因家族的鉴定及其对供钙水平的表达响应

【目的】CDPKs是植物中广泛存在的Ca²⁺感受器,鉴定刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)CDPK基因家族成员,并探索其对不同供钙水平的表达响应。【方法】采用生物信息学方法鉴定并分析Rr CDPK基因家族,通过转录组测序及实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,q RT-PCR)分析其组织表达特异性及在不同供钙水平下的表达响应。【结果】从刺梨基因组中共鉴定出16个具丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和EF-hand结构域的CDPK基因(命名为Rr CDPK1～16),结构分析显示蛋白长度在393～561 aa之间,分子质量在44.02～62.98 ku之间,平均等电点6.05;家族基因结构差别较大,外显子数量为2～10个,包括6个保守基序;亚细胞定位预测Rr CDPKs在细胞核和多种细胞器均有定位,主要定位于细胞质;进化分析可分为4个亚族,且与草莓的亲缘关系最近,其次是苹果,较远为拟南芥和水稻。启动子顺式作用元件分析表明,Rr CDPKs大多含光响应元件、多种激素响应元件及胁迫响应元件等。不同器官及果实发育时期的转录组数据显...     

植物Gly-RLK基因家族鉴定及其在苹果中的表达分析

类受体激酶(receptor like kinase,RLK)在植物生长发育和环境适应中起重要作用。前期研究发现苹果(Malus′domestica)中存在一类具有Glyco₁8胞外结构域(SM000636或SM000704)的RLK,命名为Glyco₁8-RLK(Gly-RLK)。本试验中以Glyco₁8和Pkinase(SM000220)保守域全蛋白序列为种子序列,对53种被子植物基因组中的Gly-RLK进行鉴定,并分析其进化特征;明确苹果Gly-RLK(MdGly-RLK)的理化性状、亚细胞定位,基因在染色体上的分布、启动子区域的顺式作用元件和表达模式。结果表明,仅19种植物中存在Gly-RLK,家族成员数介于1～20,单子叶植物中均未发现该家族成员。根据进化分析将其分为8个亚组,亚组Ⅲ、Ⅶ和Ⅷ分布基因数较多。共发现6个MdGly-RLK,其编码的氨基酸序列大小、分子量和等电点分别介于451～776、50.99～87.33 kD和5.95～8.21,主要位于质膜,4个为串联重复。MdGly-RLK在苹果各组织和品种...     

核桃CM基因家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定分析核桃（Juglans regia L.）分支酸变位酶（chorismate mutase,CM）家族基因,为解析莽草酸途径（shikimic acid pathway）代谢调控的分子机制提供参考。【方法】基于核桃全基因组数据,通过HMM搜索对CM家族成员进行筛选鉴定,并利用实时荧光定量PCR分析其在核桃不同组织中的表达模式。【结果】核桃基因组内共鉴定到7个CM家族基因,分布于6条染色体上,JrCM6与JrCM7位于同一条染色体,其余基因分别位于不同的染色体上。各基因均含有5～6个外显子,结构保守。预测表明,核桃CM均为亲水性蛋白且定位于叶绿体上,其中JrCM5含有信号肽。除JrCM4外,其余成员均无跨膜结构。蛋白质三维结构预测结果显示核桃CM家族蛋白与模板蛋白AtCM1间具有较高的相似性。系统进化分析显示,植物CM蛋白可分为4个大组,核桃CM蛋白聚集在第Ⅱ和Ⅳ分支上。其中JrCM2和JrCM5聚集在第Ⅱ支系,与胡杨CM同源蛋白Potri.T174200的亲缘关系较近;JrCM6、JrCM7、JrCM4、JrCM1及JrCM3聚集在第Ⅳ支系上;JrCM6、JrCM7和Jr...     

石榴ARF基因家族鉴定及表达分析

【目的】筛选并分析石榴生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族,为解析石榴ARF基因功能及信号转导调控机制的研究提供参考。【方法】利用生物信息学工具,系统地分析石榴ARF基因家族成员的基因结构、蛋白理化性质、蛋白结构、保守基序、系统进化和RNA-Seq数据。【结果】石榴全基因组中鉴定出19个可能的ARF家族基因,根据系统发育树可以划分为4类。PgARF基因家族成员的扩张与全基因组复制事件有关,存在串联重复现象。RNA-Seq数据分析表明,PgARF有一定的组织表达特异性,存在假基因化和新功能化的可能。【结论】整合以上基因结构、系统发育与进化、RNA-Seq表达等分析结果,发现石榴ARF蛋白具有典型的B3、Auxin_resp结构域,多数还具有Aux/IAA结构域。石榴ARF基因家族基因结构和保守基序的进化与进化时间相关,同时家族成员扩张主要与全基因组复制事件相关。     

猕猴桃OSCA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】揭示OSCA家族基因在猕猴桃响应非生物胁迫中的表达特征,为猕猴桃OSCA基因功能分析与猕猴桃抗逆性遗传改良提供参考。【方法】利用生物信息学方法对全基因组范围内猕猴桃OSCA基因家族成员进行鉴定和综合分析,通过q RT-PCR法分析它们在不同非生物胁迫下的表达特征。【结果】在中华猕猴桃基因组中共鉴定出16个OSCA基因,它们不均等地分布于13条染色体上,其启动子区域存在大量响应逆境胁迫的顺式作用元件。OSCA3在干旱、盐、高温和低温胁迫下表达量均较显著上调,OSCA8在干旱、盐和低温胁迫下表达量显著上调,OSCA1和OSCA14在低温胁迫处理下表达量显著上调,OSCA7和OSCA15均显著响应干旱胁迫。【结论】鉴定出6个受非生物胁迫显著诱导表达的猕猴桃OSCA基因,为进一步研究OSCA基因在响应猕猴桃非生物胁迫中的分子功能提供了重要依据。     

苹果ELO家族基因鉴定及其在低温胁迫下的表达分析

为研究苹果ELO家族基因在蜡质合成及抗寒中的作用,利用生物信息的方法对苹果全基因组中的ELO家族成员进行鉴定与分析。结果表明,MdELO基因家族共包含7个成员,不均匀地分布在苹果的3条染色体（Chr2、Chr8和Chr15）上。MdELO蛋白包含211～305个不等的氨基酸残基,等电点在9.43～11.62之间。亚细胞定位结果表明,MdELO蛋白在细胞核、细胞膜和叶绿体中有分布。顺式作用元件分析表明,7个MdELO启动子上游2 000 bp序列分布有激素、环境适应性和逆境诱导等响应元件。进一步测定越冬期不同品种苹果枝条中的蜡质含量,结果显示,从初休眠期至萌芽期,蜡质含量呈逐渐下降趋势,且抗寒性强的‘俄矮元帅’蜡质含量显著高于‘宫崎短富’;从蜡质形态及枝条表皮形态来看,‘俄矮元帅’蜡质呈针芒状且分布紧密,其枝条表皮结构紧密,表面光滑,而‘宫崎短富’蜡质呈散块状,枝条表皮结构松散,表面粗糙;两种苹果枝条的脯氨酸含量、相对电导率和淀粉磷酸化酶活性随越冬期的延长呈先升后降的趋势,淀粉酶活性呈逐渐上升的趋势,其中‘俄矮元帅’各指标均高于‘宫崎短富’。综上表明‘俄矮元帅’抗寒性显著高于‘宫崎短富’...     

苹果TIFY家族基因鉴定及其在虫害胁迫下的表达分析

利用生物信息学方法在苹果全基因组中鉴定了TIFY转录因子家族基因,对基因结构、蛋白保守基序和进化关系进行了分析,同时基于新疆野苹果(Malussieversii)转录组数据分析,明确了苹果TIFY家族基因在虫害胁迫条件下的差异表达情况。共鉴定到了16个苹果TIFY基因,其蛋白质大小介于209～449aa之间。16个TIFY基因分布于苹果8条染色体中,所有的MdTIFY蛋白都具有保守的TIFY结构域。其中8个苹果Md TIFY与新疆野苹果转录组测序拼接转录本对应,这些基因均含有保守的TIFY功能域,多物种进化分析表明该类蛋白可聚类成7个组。7个TIFY基因的表达量在不同处理间表现出显著差异,虫害侵染后,抗虫株系中MsTIFY10B-a表达量升高34倍,MsTIFY9-c上升5.2倍。同时抗虫株系在自然条件下茉莉酸—异亮氨酸含量显著高于敏感株系。新疆野苹果中重要抗虫响应基因MsTIFY10B-a和MsTIFY9-c位于预测关联网络节点中心位置,使它们在调节植物对生物胁迫的响应中发挥重要作用。     

荔枝FLOWERING LOCUST(FT)同源基因cDNA全长克隆及其表达

应用RT-PCR方法在首次克隆获得荔枝AP1同源基因cDNA全长基础上,又得到2个荔枝FT同源基因cDNA全长,分别命名为LcFT1和LcFT2(基因登录号分别为:JN214350、JN214351)。LcFT1基因开放阅读框522 bp,编码174个氨基酸,推测蛋白质分子质量为19.65 ku,等电点为8.68。LcFT2基因开放阅读框522 bp,编码174个氨基酸,推测蛋白质分子质量为19.56 ku,等电点为7.34。蛋白质二级结构预测表明,LcFT1和LcFT2蛋白都具有4个α螺旋,10个β折叠区。同源分析表明,LcFT1和LcFT2基因在不同植物中的一致性为72%～82%。半定量RT-PCR分析表明,三月红荔枝花芽分化期LcFT1和LcFT2基因只在叶中表达,并且在成熟叶中表达量最多。研究将有助于进一步了解荔枝开花的分子机理及其成花的生物学发育过程。     

苹果叶片受斑点落叶病菌侵染过程中细胞Ca2+定位及MdCPK的表达

以苹果感病品种‘红星’和抗病品种‘红玉’为材料,研究了苹果与斑点落叶病菌（Alternaria alternata apple pathotype）互作过程中超微结构,细胞Ca2+分布,以及在钙信号转导途径中具有重要作用的钙依赖蛋白激酶基因（CDPK）的表达,探讨钙信号在苹果防御斑点落叶病菌侵染中的作用。结果表明,在未接种状态下,叶肉细胞结构完好,叶绿体呈卵圆形沿细胞边缘排列,Ca2+主要分布在细胞间隙和液泡中,‘红玉’细胞间隙Ca2+密度比‘红星’大。接种斑点落叶病菌8 h,‘红星’叶肉细胞中的Ca2+沉淀主要分布在胞质中,而液泡等细胞器中减少;‘红玉’的Ca2+沉淀主要集中在胞质和筛管分子中,液泡和细胞间隙中减少,且趋向于在细胞壁外围和液泡膜上沉积。接种18 h,‘红星’叶肉细胞间隙Ca2+沉淀密度增加,而‘红玉’中的Ca2+沉淀主要集中在叶肉细胞的胞质和液泡,以及筛管分子中。接种24 h,‘红星’叶肉细胞结构已发生形变,质膜发生裂解,筛管壁木质化加厚,Ca2+沉淀主要分布在液泡中;‘红玉’叶片细胞结构完好,Ca2+沉淀主要分布在液泡和胞质中。接种36 h,‘红星’叶肉细胞受到菌丝入侵,结构和形态遭到破坏,在未受损叶肉细胞中Ca2+沉淀主要集中在液泡中,在受损的细胞中Ca2+沉淀无序地散布在受损细胞周围及细胞间隙;此时‘红玉’叶肉细胞中Ca2+沉淀主要集中在胞质和液泡中,并且能够保持Ca2+动态平衡。在接种后不同阶段,‘红星’和‘红玉’叶片中MdCPKs基因呈现不同的表达特点：大多MdCPKs在‘红玉’中的表达量在24 h达到最高值;‘红星’中在36 h达到表达峰值,且表达量也比‘红玉’中低得多。上述结果表明,钙信号响应斑点落叶病菌侵染,在抗病苹果品种‘红玉’中,Ca2+内流是细胞质Ca2+上升的主要来源;在感病品种‘红星’中,细胞器Ca2+释放是细胞质Ca2+的主要来源。‘红玉’苹果MdCPKs基因响应病菌侵染比‘红星’苹果早而且强烈。     

毛花猕猴桃AeAPX基因家族鉴定与表达分析

【目的】鉴定并分析毛花猕猴桃（Actinidia eriantha）抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase, APX）)基因家族,为毛花猕猴桃抗坏血酸（ascorbate acid, AsA）代谢调控分子机制的探究提供参考。【方法】利用生物信息学方法对毛花猕猴桃APX基因家族进行鉴定和分析,并通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)验证分析AeAPXs在不同果实发育期中以及套袋处理后的表达情况。【结果】毛花猕猴桃全基因组中鉴定出29个AeAPX基因家族成员,随机分布在18条染色体上,并出现了基因片段复制现象。大多数基因被预测定位在叶绿体中。蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主,且有13个家族成员属于跨膜蛋白。AeAPXs家族具有相似的基因结构,大多数含有4个外显子且在上游启动子区域,分析发现,大量与光（Box4、G-Box）、激素（ABRE、TCA-element）逆境胁迫（MBS、ARE）响应相关的顺式作用元件。系统进化分析表明,AeAPXs基因家族可分为3个亚类,共存在6对共线性基因对。qRT-PCR...     

多粘类芽孢杆菌CP7对荔枝霜疫霉菌的抗菌活性及其作用机制

多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa CP7菌株分泌的抗菌物质对荔枝霜疫霉菌等真菌具有很强的抑杀作用。用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察发现,荔枝霜疫霉菌菌丝体经CP7菌株的抗菌物质处理后, 菌丝发生不规则扭曲、萎蔫、干瘪,菌丝端部膨大等形态变化;经处理的菌体细胞组织结构受损,细胞膜结构模糊不清,看不到完整的外膜结构,细胞器消溶。处理后的荔枝霜疫霉菌孢子囊出现凹陷、干瘪、畸形;孢子囊外壁严重受损,原来厚实的外壁只剩一薄层,孢子囊内原有的微细结构消失,结构模糊不清,细胞器溶解,孢囊内物质大量外泄。抗菌物质还引起菌体细胞内磷的外泄,并对细胞呼吸速率和NADH氧化酶活力有抑制作用。     

香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能,采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员,分析其低温胁迫下的表达情况,为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A（Musa acuminata）基因组筛选了22条漆酶基因（MaLAC）,从香蕉B（Musa balbisiana）基因组筛选了11条漆酶基因（MbLAC）,通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类,MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明,MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件,推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析,MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温（13、4、0 ℃）处理下表达量均极显著高于对照（28 ℃）,推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控,主要受miR397和miR408的调控;推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

苹果CR4基因家族鉴定与表达分析

以RCC1（PF00415）、TNFR_c6（PF00020）和Pkinase（PF00069）保守域全蛋白序列为种子序列,在苹果全基因组范围比对分析了CRINKLY4（CR4）家族成员,对其理化性质、进化关系、染色体分布等进行了分析;基于qPCR分析了CR4基因在苹果腐烂病发生和低温胁迫过程中的表达情况。通过分析,共获得8个苹果CR4基因,其氨基酸序列大小介于668 ~ 1 690,分子量介于71.73 ~ 187.61 kD,等电点介于5.69 ~ 8.66,主要位于质膜;根据进化分析将其分为两个亚组。PCR表达分析结果表明,CR4基因在苹果不同组织和品种间存在不同的表达模式。分别有8个和6个CR4基因在苹果花芽感受低温和接种腐烂病菌后至少在1个时间点发生差异表达。其中,MD03G1068800在花芽感受低温后上调达25倍以上,而MD00G1166500和MD01G1153100在腐烂病发生后上调达150倍以上,以上3个CR4基因可作为后续功能研究的候选基因。     

辣椒属GRF基因家族全基因组鉴定和表达分析

生长调节因子(Growth-regulating factor,GRF)是一类植物特异的转录因子,其作用涉及植物的生长发育、胁迫和激素信号响应等各个方面。目前还没有关于辣椒GRF的相关报道。利用BLASTP和隐马科夫模型(HMM)在辣椒属(Capsicum)5个参考基因组数据库鉴定了52个GRF家族成员。通过分析发现辣椒GRF转录因子长度为200～745 aa,分子量23～81 kD,理论等电点5.9～9.5。保守结构域和基序分析发现,大多数辣椒GRFN端具有QLQ和WRC保守结构域,C端至少具有FFD、TQL和GGPL结构域之一;少数GRFN端仅具有WRC结构域,C端缺乏保守序列。系统进化分析发现,辣椒GRF转录因子分为5个群,位于同一群的GRF保守结构域位置、基序组成、基因结构相似,辣椒GRF与番茄GRF具有一一对应的进化关系。转录组数据分析表明,CaGRF8在辣椒果实发育早中期表达量高,CaGRF4在果实发育后期表达量较高;低温、干旱、盐和赤霉素处理后辣椒幼苗CaGRF表达量发生明显变化,CaGRF8受到赤霉素诱导表达量升高,而CaGRF4的表达被赤霉素抑制。     

菊花脑GRAS家族鉴定及其低温胁迫响应表达分析

利用生物信息的方法鉴定了菊花脑（Chrysanthemum nankingense）GRAS基因家族成员,并利用已发表的RNA-Seq数据分析了CnGRAS在低温胁迫应答中的表达情况。结果表明：CnGRAS家族包含80个成员,可分为10个亚家族,同一个亚家族中各成员的基因结构和蛋白功能域高度保守。复制进化分析发现,CnGRAS家族的复制模式仅存在串联重复。GRAS在菊花脑中的表达具有组织特异性,多数在根和叶中表达水平较高。GO富集分析表明CnGRAS主要定位于细胞核,具有多种分子功能,参与多个生物学过程。RNA-Seq数据分析表明,14个CnGRAS至少在1种低温胁迫（短期低温或长期低温）条件下呈现差异表达,其中CnGRAS32、CnGRAS33、CnGRAS40、CnGRAS44、CnGRAS56、CnGRAS74和CnGRAS79呈现出显著上调表达,说明这些基因可能在菊花脑响应低温胁迫中起着重要作用。