果实软化过程中果胶降解酶及相关基因研究进展

果实软化发生在储运过程中的后熟阶段,果实中不溶性原果胶降解为可溶性果胶和果胶酸是引发该阶段果实软化的主要原因。本文介绍了果实成熟软化过程中细胞壁结构的变化,以果胶为重点描述细胞壁组分的变化;由于果胶降解过程中参与的酶种类较多,因此,重点从起关键作用的三种果胶降解酶(多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、β-半乳糖苷酶)以及相关基因表达对果实成熟软化过程的影响方面进行综述。     

苎麻脱胶果胶裂解酶基因的高效表达及序列分析

为使苎麻生物脱胶果胶裂解酶PelG403高效表达。将pelG403从重组质粒pEASY-Blunt E1-G403更换至质粒拷贝数更高的pET28a载体中,导入Escherichia coli BL21(DE3)后进行诱导表达。采用DNS法进行酶活力测定,通过SDS-PAGE和Western Blot分析检验PelG403表达效果,并对其序列进行分析鉴定。结果表明:pET28a-G403/BL21的果胶裂解酶活力为335.8 U/mL,较pEASY-Blunt E1-G403/BL21提高了3.05倍;工程菌pET28a-G403/BL21表达产物分子量比预测带His标签的融合蛋白分子量(43.6 ku)略小;PelG403含387个氨基酸,N末端前35个氨基酸为信号肽;理论pI值为7.64,有4个半胱氨酸,不稳定系数为27.42;其蛋白结构域含有典型的右手β-螺旋结构,属于Pec lyase C家族。因此,将pelG403从重组质粒pEASY-Blunt E1-G403更换至pET28a载体中,并导入E.coli BL21(DE3)进行诱导表达,是苎麻脱胶果胶裂解酶基因pelG403高效表达的方法和途径,同时对其序列进行分析鉴定,为果胶裂解酶的纯化、关键位点分析、分子改造及其脱胶功能特性研究奠定基础。     

辣椒疫霉菌果胶裂解酶PL101基因真核表达及致病性分析

辣椒疫霉菌(Photophthora capsici)常引起辣椒等多种作物的毁灭性病害,对该病原菌重要功能基因尤其是致病基因的研究具有重要的经济学意义.果胶裂解酶(pectate lyase,PL)为植物病原菌关键致病因子,通过降解寄主细胞壁引起寄主发病.本研究以辣椒疫霉菌PL关键成员(PL101)为材料,通过真核表达...     

基于RNA-seq的番茄青枯病响应基因鉴定与表达分析

为了挖掘番茄青枯病抗性基因,对青枯菌侵染前后的不同番茄自交系进行转录组测序(RNA-seq)。结果发现,在12个样本中共获得75.02 Gb的高质量数据,以差异倍数(FC)≥2且错误发现率(FDR)<0.01为标准,在抗、感番茄中分别获得970,695个差异表达基因(DEGs),共计1 312个,占基因总数的3.71%。其中,上调基因数目分别为457,450个,共计693个;下调基因数目分别为513,245个,共计621个。这些DEGs中,有836个材料特异DEGs。通过GO和KEGG注释,这些DEGs主要分为代谢、调控、响应、结合和催化等47个功能组和DNA复制、次生物质合成、植物-病原物互作、信号转导等88个代谢通路,涉及4个NBS类抗病基因、6个植病互作基因、11个植物激素信号转导基因、22个防御反应基因、32个蛋白激酶、65个转录因子和多个其他重要功能基因,表明这些基因在响应Rs方面扮演着重要角色。启动子分析发现,这些基因含有多个防御与胁迫响应相关元件。选取50个代表基因进行RT-qPCR验证,发现超过1/2的基因表达变化趋势与RNA-seq结果一致。Solyc02g08...     

野生番茄SpIDD1基因的表达分析及其VIGS载体构建

为鉴定野生番茄的SpIDD1基因并探究其功能,以野生醋栗番茄‘PI365967’为试验材料,利用RT-PCR克隆得到SpIDD1基因的CDS序列,全长1 020 bp,编码339个氨基酸,与普通番茄参考基因组序列相比,SpIDD1只存在一个核苷酸位点的差异。蛋白序列比对和结构分析表明,Sp IDD1含有1个核定位信号和4个保守锌指结构域(C2H2·C2H2·C2HC·C2HC),是一个典型的IDD蛋白。系统进化分析表明,SpIDD1与马铃薯和辣椒的IDD蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR显示,SpIDD1在叶、顶芽和果实中的表达较高,并受干旱胁迫的显著诱导。利用TRV-VIGS系统构建了Sp IDD1的基因沉默载体,并成功侵染番茄。研究结果表明,SpIDD1作为一个典型的IDD基因,很可能参与了番茄的干旱胁迫。本研究为进一步研究该基因的功能及作用机理提供理论依据。     

番茄SlSPS1基因的克隆及表达分析

蔗糖是植物光合作用的主要产物,参与植物的多种生理生化反应.蔗糖磷酸合成酶是蔗糖进入各种代谢途径所必需的关键限速酶之一,其活性直接反映了植物体内蔗糖合成的能力.为研究番茄中蔗糖合成的作用机理,本研究从番茄果肉中克隆到一个蔗糖磷酸合成酶基因,并命名为SlSPS1,通过生物信息学分析发现其cDNA全长3488 bp,编码10...     

番茄ACC氧化酶基因cDNA的克隆及三种植物表达载体构建

乙烯在植物生长发育过程中发挥着重要的作用.ACC氧化酶是乙烯生物合成途径的限速酶.通过反义基因工程调控ACC氧化酶基因的表达,进而起到调控乙烯的生成是乙烯研究的主要途径.本研究采用RT-PCR方法获得番茄ACC氧化酶基因cDNA序列1 018 bp,构建该基因的正义、反义、RNAi表达载体,通过电转化法导入农杆菌LBA4404中.     

一种新型果胶裂解酶基因在大肠杆菌中的表达及序列分析

为了获得高酶活力的苎麻脱胶果胶裂解酶,为后续分子改造和新型苎麻生物脱胶酶制剂复配提供理论依据。将果胶裂解酶基因pel419从重组质粒pEASY-Blunt E1-pel419更换至pET28a载体中,转化大肠杆菌BL21(DE3)诱导表达;用SDS-PAGE和Western Blot检验pel419基因的表达效果;用生物信息学软件分析Pel419理化表征和系统发育,预测其二级结构、高级结构及关键氨基酸位点。结果表明,工程菌pET28a-pel419/BL21的果胶裂解酶活力为434.4 U/mL,较pEASY-Blunt E1-pel419/BL21提高了1.7倍;Pel419含375个氨基酸,N末端前22个氨基酸为信号肽,理论pI值为6.59,有4个半胱氨酸,不稳定系数为18.20;其蛋白结构域含有典型的右手β-螺旋结构,属于Pec lyase C家族;Pel419的Ca²⁺结合位点为ASP151、ASP153和ASP192,定位发现3个保守位点均暴露在三维空间的表面,并处于底物结合空间口袋。大幅度提高了Pel419表达量,并获得了Pel419关键结构信息。     

番茄果实果糖激酶基因的克隆及其表达分析

根据GeneBank中已登记的番茄果糖激酶基因的保守序列设计特异引物,以普通栽培型番茄辽园多丽的果实为材料提取总RNA,采用RT-PCR方法,扩增出果糖激酶基因cDNA序列的部分片段并克隆到pBS-T载体中.测序结果表明,LeFRK1-LeFRK3分别与番茄植物中已知该基因的核苷酸序列相似性高达99%以上,构建了一个番...     

茄子开花相关基因SmFT的克隆和表达分析

在光周期途径中,FT基因是决定植物开花时间的重要基因。本研究利用同源克隆的方法从YZ-14紫茄品种中分离克隆得到了FT基因,命名为Sm FT。序列分析表明,Sm FT基因的c DNA全长691 bp,开放阅读框为528 bp,编码176个氨基酸,与同科作物马铃薯中FT基因序列的相似性高达92%,与番茄中FT基因序列的相似性也能达到91%。成熟蛋白等电点为5.20,分子量为43.79 k D,荧光定量检测结果表明,Sm FT基因在紫茄的根、茎、叶、花瓣、果皮和果肉中均有表达,但表达水平具有组织特异性,其中,Sm FT基因在茎、叶和花中表达量较高,这可能与FT发挥作用的位置有关。本研究可为深入研究茄子的光周期反应机制提供了理论基础。     

桑树EIN2基因的分离与表达

EIN2是植物体内乙烯信号转导的中心元件,负责将乙烯信号由内质网传递到细胞核中。本文通过检索桑树基因组数据,获得一个EIN2候选基因(MaEIN2),并进行生物信息学分析和表达分析。该MaEIN2全长5614 bp,由7个外显子和6个内含子组成,包含3921 bp的CDS,编码1036个氨基酸残基。MaEIN2在进化树中与草莓、桃树等双子叶植物的EIN2蛋白关系较近,与单子叶植物关系较远。MaEIN2在老叶和成熟果实中的表达量分别高于在幼叶和幼果中,且随果实发育呈逐渐上升趋势,MaEIN2可能与器官的成熟衰老有关。选用乙烯利、ABA和NaCl处理桑树种苗,乙烯利能够促进MaEIN2的表达,而ABA和NaCl抑制MaEIN2的表达。本文为深入研究MaEIN2基因的功能奠定了基础。     

Contrasted Effects of Prolonged Root Hypoxia on Tomato Root and Fruit (Solanum lycopersicum) Metabolism

The decrease in growth rate of the root system, or the complete cessation of its growth, in fruiting tomato plants is a known phenomena. It has been suggested that a limited supply of carbohydrates to this organ, because of its relative weakness in competition with the developing fruitlets is the main cause for these disorders. This hypothesis was tested in this study with tomato plants ( Solanum lycopersicum cv Micro-Tom) submitted to gradual root hypoxia (1–2 % oxygen) at first flower anthesis and with limited fruit number (six fruits per plant). To this end, a range of physiological and biochemical parameters was evaluated. Our results showed that under oxygen deficiency, root growth was severely affected. In contrast to fruits, root protein and carbohydrate contents decreased significantly, concomitantly with a significant decrease in photosynthesis. Together the present data revealed that, at the fruiting stage, the effect of flooding on root growth and metabolism is probably controlled by the relative sink strength of the fruit.     

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。     

核盘菌诱导下甘蓝型油菜防御相关基因表达差异分析

菌核病是油菜主要病害, 至今尚未在油菜及相关植物中找到抗性基因。本研究利用qRT-PCR法比较了抗病品种宁RS-1和感病品种APL01在接种核盘菌后0~48 h内11个防御相关基因的表达差异, 以揭示抗病品种宁RS-1的抗病机制。结果表明, 4个基因(PGIP、Cu/ZnSOD、OXO和GLP)在核盘菌诱导前后抗、感品种内表达量均较高, 且抗病品种的表达量显著高于感病品种, 尤其是PGIP基因, 抗病品种宁RS-1在24 h的表达量为诱导前的170.4倍, 而感病品种仅为诱导前的3.5倍, 该时期抗病品种PGIP的表达量为感病品种的1299.4倍;2个基因(LOX2和PDF1.2)在诱导前后抗、感品种内的表达量均较低, 但抗、感品种间表达量差异显著;5个基因(FeSOD、PAL、EDS1、PR1和EIN3)诱导前后抗、感品种内的表达量均较低, 且抗、感品种间的表达量差异不显著。推测抗病品种宁RS-1对菌核病的抗性可能是由于PGIP的上调表达, 抑制了核盘菌PG蛋白对侵染部位油菜组织细胞壁的降解, 从而抑制了油菜菌核病的发生与蔓延。     

Physiological Responses of Tomato Plants (Solanum lycopersicum) as Affected by Root Hypoxia

In order to investigate the effects of root hypoxia (1–2 % oxygen) on physiology and on some fructification parameters of tomato plants ( Solanum lycopersicum cv. H63-5), a range of physiological and agronomic measurements were performed on plants submitted to gradual root hypoxia at the second leaf stage. Stomatal conductance (g_s), total chlorophyll content, leaf area (LA) and leaf mass per area (LMA) were quantified at 14 days of treatment in the first leaf appeared before (L1) and after (L3) root hypoxia application. The results obtained showed that 7 days of treatment has slight effects on plant weight growth. However, 14 days of treatment caused decreased root dry weight (DW) with a concomitant increase in shoot DW. Root hypoxia significantly decreased g_s and chlorophyll content of L3, but no effects were noted for L1. LA was significantly reduced for L1 and L3, contrary to LMA which was significantly increased. At the reproductive stage, root hypoxia resulted in a decrease in flower and fruit production, accelerated the entrance in the fruit expansion phase, but did not affect the rate of fruit growth, nor the final fruit size.     

番茄果实EST资源SSR信息分析

表达序列标签( Expressed sequence tags,EST)中存在广泛的微卫星或简单重复序列(Simple sequence repeats,SSR),为SSR标记的开发提供了宝贵的资源.以NCBI中与番茄(Solanum lycopersicum)果实性状相关EST序列为材料,对EST序列进行聚类去冗余、...     

两种苎麻纤维素合酶基因cDNA序列的克隆及表达

从苎麻转录组数据出发, 利用Blast工具从中分析出与多种植物纤维素合酶高度相似的片段CL789和Unigene20360。根据片段信息设计特异性引物, 从苎麻[Boehmeria nivea (Linn.)Gaud.]栽培种湘苎3号中克隆纤维素合酶核心片段, 并利用5'及3'RACE技术获得2个片段的全长cDNA。两者都具有典型的纤维素合酶特征结构域, 表明为2个苎麻纤维素合酶基因CesA的cDNA序列, 分别命名为BnCesA2和BnCesA3。BnCesA2基因编码区全长度3240 bp, 编码1 079氨基酸多肽; BnCesA3基因编码区全长3120 bp, 编码1039氨基酸多肽。对BnCesA2和BnCesA3基因在湘苎1号、湘苎3号、湘潭大叶白和城步青麻苎麻品种木质部和韧皮部荧光定量PCR分析显示, 2个基因在不同品种苎麻的木质部及韧皮部都有表达, 但表达量存在着一定差异, 整体而言BnCesA2具有更高的表达水平, 其木质部和韧皮部的表达都为BnCesA3的2~5倍。推测BnCesA2和BnCesA3都参与了苎麻细胞壁的次生合成。     

甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析

植物防御素具有广谱抗菌活性,不仅具有抗真菌、抗细菌、蛋白酶抑制和昆虫淀粉酶抑制等活性,而且参与调节植物的生长和发育。本研究根据白菜防御素基因序列设计引物,从甘蓝型油菜中克隆获得5个防御素基因,其c DNA全长325~461 bp,含有177~243 bp开放阅读框,编码58~80个氨基酸,含有8个保守Cys残基,具备Knot1功能域。系统进化分析表明,Bn PDF2.1、Bn PDF2.3、Bn PDF2.5与拟南芥PDF2亲缘关系较近,可能具有蛋白酶抑制活性。荧光定量分析表明,防御素基因具有组织表达特异性,在花蕾和叶中表达量较高,角果中次之;经1 mmol L–1水杨酸处理开花期油菜2 h后,防御素基因在茎、花蕾、角果中的表达量均有不同程度的上调,但在叶中表达有所下调,在根中表达无明显变化。     

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。     

茶树bZIP转录因子基因CsbZIP1的克隆与表达定位

碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)作为真核生物中分布最广、最保守的一类转录因子,参与多种生物学过程,尤其在植物抵御各种逆境胁迫中有重要作用。采用RACE和RT-PCR技术克隆到茶树bZIP转录因子基因全长cDNA序列,命名为CsbZIP1(GenBank登录号为JX050148.1)。该基因cDNA全长1515 bp,包含813 bp的完整开放阅读框(ORF),编码270个氨基酸,预测分子量29.484 kD;含有bZIP家族典型的BRLZ结构域碱性结构域和亮氨酸拉链,属于B_-zip1家族;系统发育树分析显示CsbZIP1属于bZIP转录因子F亚家族;亚细胞定位结果表明CsbZIP1主要定位于细胞核;qRT-PCR分析表明,4℃低温和NaCl盐胁迫处理均能诱导CsbZIP1的表达,表达量变化趋势都是随着胁迫时间先逐渐升高,到24 h时降低,ABA胁迫处理24 h抑制CsbZIP1的表达。推测CsbZIP1与茶树低温、盐等逆境胁迫密切相关。