柳枝稷TIFY基因家族的鉴定与分析

为探究TIFY基因家族在柳枝稷（Panicum virgatum）中的生物学功能,本研究运用生物信息学手段对柳枝稷基因组中的TIFY家族成员进行了鉴定,并对其染色体定位、进化与结构特点、启动子区顺式作用元件、时空表达模式等进行了分析,且通过定量实验验证了JAZ亚家族部分成员的激素应答与胁迫响应特性。结果表明：48个柳枝稷TIFY基因分属于ZML（7个）、TIFY（1个）与JAZ（40个）3个亚家族,分布在除染色体3以外的染色体上,且在染色体9成簇排列;柳枝稷TIFY基因按照进化关系及结构特点可分为5组,每组内的成员具有相似的基因结构与保守基序组成;柳枝稷TIFY基因启动子区存在多种胁迫响应元件与激素信号调控元件,经定量实验证实PviTIFY10各成员在茉莉酸（jasmonic acid,JA）处理及盐与干旱胁迫下反应强烈;JAZ亚家族部分成员尤其是PviTIFY10b在花序与根的发育过程中有较高表达。根据以上结果推测TIFY基因家族可能在柳枝稷激素信号调控与胁迫防御反应及生长发育等多方面发挥功能。     

家蚕细胞周期素家族基因的克隆及结构特征与表达分析

细胞周期素(cyclin)是推进细胞周期进程最主要的调控因子之一,并与个体发育及肿瘤形成等有关。为研究细胞周期素家族基因在家蚕组织中的表达情况,利用家蚕基因组数据库信息设计引物克隆了家蚕细胞周期素家族的5个基因,对基因序列结构的分析结果表明,cyclinA、cyclinB、cyclinB3基因分别有7个外显子,cyclinE基因有8个外显子,cyclinL1基因只有1个外显子;cyclinA及cyclinE基因存在较多的剪切方式,cyclinA主要包含大小为2 141和2 173 bp的2种转录本,其变化在第7外显子,cyclinE则含有1 422、1 290及1 194 bp等大小不同的序列,变化集中于第5～7外显子,而cyclinB、cyclinB3及cyclinL1基因则相对稳定。克隆的家蚕细胞周期素家族基因的组织表达存在差异:cyclinA基因只在精巢中表达,cyclinB3基因只在精巢和卵巢中有明显的表达,cyclinE基因在丝腺、脑、脂肪体、中肠、马氏管、精巢、卵巢及血液8种组织都有表达,cyclinB和cy-clinL1基因在除丝腺或血液外的其他7种组织检测到表达。研究结果为进一步探究不同细胞周期素在昆虫蜕皮、变态等生理过程中的功能提供了参考。     

低温和低pH胁迫下青贮乳酸菌OL77的内参基因筛选及CspP基因的表达模式分析

为了明确低温青贮中筛选出的优异耐低温乳酸菌菌株戊糖片球菌OL77在低温和低pH胁迫下的基因表达情况,探讨其耐低温机理,本研究通过同源克隆获得了OL77的CspP基因,运用GeNorm,NormFinder,BestKeeper和RefFinder程序,基于SYBR-Green的实时荧光定量PCR(RT-qPCR)筛选OL77在低温和低pH胁迫条件下表达稳定的内参基因,并利用其研究了CspP基因的低温表达模式。结果表明：OL77在受到外界低温和低pH胁迫时表达较稳定的内参基因为Ldh、tufA和6PGDH,而GAPDH和GyrA是表达较不稳定的内参基因。采用同源克隆获得OL77的CspP基因片段,以Ldh和6PGDH为内参基因,对25、15和5℃下培养0、1、3、6、12、24 h的OL77中CspP基因的相对表达量进行分析,发现低温条件下CspP基因瞬时表达量激增,在5℃下上调86倍,这可能是OL77耐低温的主要原因,OL77对低温的适应性部分来自其较强的冷休克蛋白表达能力。CspP基因可用作OL77低温适应性的指示基因。     

桑树低温诱导蛋白基因（Wap25）的原核表达

以pGEX-4T-2为载体构建了桑树低温诱导蛋白基因（wap25）的重组表达质粒,转化受体菌Ecoli BI21。经IPTG诱导后,基因产物在大肠杆菌中得到了有效表达。为了提高表达效果,我们从不同表达载体、诱导时间和诱导温度等方面对目的蛋白的表达条件进行了优化,用SDS-PAGE电泳检测,结果表明30℃条件下经0．5mmol／L的IPTG诱导8h为最优诱导条件。     

响应黄龙病侵染的柑橘韧皮部蛋白基因PP2的克隆及表达分析

柑橘黄龙病病菌是专性寄生在柑橘韧皮部筛管组织中。为了探索柑橘韧皮部蛋白(Phloem Protein 2, PP2)在寄主与黄龙病互作中的功能,本实验以高感品种锦橙和耐病品种酸柚病枝上的叶片为材料,通过实时荧光定量PCR的方法从全基因组水平初步筛选到6个响应黄龙病侵染诱导的韧皮部蛋白基因PP2。并比较了其在高感品种锦橙和耐病品种酸柚中的相对表达量。结果发现CsPP2B15可能与耐病有关,CsPP2B2、CsPP2B10可能与感病相关。采用生物信息学的方法对其编码氨基酸序列从结构组成、基本理化性质、亲、疏水性进行分析,构建了系统发育树比较发现其与大豆和拟南芥中PP2基因家族的亲缘关系较近。为下一步挖掘潜在的黄龙病抗、感基因进行抗性分子育种提供了理论依据。     

木豆响应低温胁迫差异表达基因分析

为探讨木豆[Cajanus cajan (L.) Millsp.]响应低温胁迫的机制,本研究以1份耐低温(MD)和1份低温敏感(QZ)木豆为试验材料,经4℃低温胁迫处理后进行RNA-seq测序分析,结果表明：2份木豆RNA-seq获得了丰富的转录本信息,对转录因子和差异表达基因的基因功能进行注释。木豆响应响应低温胁迫的转录因子主要包括MYB,AP2-EREBP等;在两份材料中,GO分析发现DEGs注释在细胞组成中“膜”和生物学过程中“细胞过程”,KEGG分析均显著富集在“核糖体”通路中,而MD中还显著富集在植物激素信号转导、昼夜节律-植物等通路。通过两份材料对比,在MD材料中发现特有与耐低温相关的150个DEGs,主要为α-1,4-葡萄糖苷酶,参与碳水化合物、脂质代谢等途径。还筛选37个与耐寒相关重要差异表达基因和14条通路,并对10个DEGs进行qRT-PCR验证。本文从分子水平阐述了木豆低温胁迫下的响应机制,为未来木豆的抗寒育种奠定了理论基础。     

紫花苜蓿MsSOS1基因的克隆与表达分析

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因SOS1（salt overly sensitive 1）是植物在抵御盐胁迫过程中一个重要的必需基因之一。本研究在紫花苜蓿（Medicago sativa）叶片中克隆得到一个MsSOS1基因,编码859个氨基酸,具有一个CAP-ED superfamily结构域、一个Crp superfamily结构域和一个Na⁺/H⁺ Exchanger superfamily结构域。与鹰嘴豆、大豆、羽扇豆、花生和葡萄的一致性分别是91%,87%,85%,84%和77%。实时荧光定量PCR分析表明,MsSOS1基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中在根中的表达量最高,花中最低。此外,MsSOS1基因在4℃、PEG和ABA的胁迫中的表达均受到调控,推测该基因的表达与紫花苜蓿的抗逆性有关。     

羊草LcMADS12基因的克隆及原核表达分析

显花植物中,E类MADS-box基因在调控花分化及花器官发育过程中发挥重要作用。为初步了解羊草花发育的分子机制,依据实验室前期雌蕊转录组数据,以羊草花序cDNA为模板,克隆获得了一个MADS-box基因, 命名为LcMADS12。LcMADS12基因的开放阅读框全长为741 bp,编码246个氨基酸。生物信息学显示,LcMADS12基因编码氨基酸序列中无信号肽,不存在跨膜区。多重序列比对及功能结构域分析表明,LcMADS12具有保守的MADS-box结构域和半保守的K区,属于E类功能基因SEP亚家族成员。系统进化分析表明LcMADS12与小麦TaAGL16同源性为99%,与水稻基因OsMADS7同源性为86%。组织表达模式分析表明,LcMADS12基因在羊草营养器官中不表达;而在成熟雄蕊、雌蕊、内稃中表达较高,在外稃中低表达,说明LcMADS12基因的表达具有组织特异性。推测LcMADS12基因可能在羊草生殖发育过程中发挥重要作用。酵母单杂交实验及原核表达结果表明LcMADS12蛋白具有转录激活活性,且获得融合蛋白高效表达体系。LcMADS12 基因的克隆和融合蛋白的获得为深入开展该基因功能研究奠定了基础。     

桑树低温诱导基因Wap在不同地理来源桑品种幼叶中的表达差异

为探究不同桑树品种抗寒性差异的分子机制,以4个不同地理来源桑品种的幼苗叶片为材料提取总RNA,利用RT-PCR方法分析正常环境和低温(4℃)胁迫下桑树低温诱导基因Wap(winter accumulating protein)在各品种间的表达差异。正常环境下,来自吉林省的向海桑中Wap的表达水平最高,在来自新疆维吾尔自治区的实生桑和来自江苏省的丰驰桑中该基因也有较高水平的表达,而在来自广东省的杂交桑塘10×伦109中则检测不到该基因的表达。低温胁迫2～6 d,4个桑品种幼苗叶片中Wap的表达均上调,至胁迫8～10 d时Wap的表达达到最高水平;低温胁迫12 d,Wap在广东杂交桑的表达开始降低,低温胁迫16 d,在丰驰桑与新疆实生桑的表达也开始降低,而来自寒冷地域的向海桑在低温胁迫20 d该基因的表达才开始降低;低温胁迫24 d,在广东杂交桑中已检测不到Wap的表达,在丰驰桑与新疆实生桑中仅有微量表达,而在向海桑中仍有较高水平的表达。初步推测Wap在不同桑树品种的表达差异是各品种抗寒性差异的重要因素之一。构建重组质粒pGEX-4T-2-Wap在大肠杆菌中表达了分子质量约27 kD的WAP蛋白,有助于进一步研究其生物学功能。     

绵羊NYD-SP27基因的原核表达及生物信息学分析

本研究旨在对绵羊NYD-SP27基因进行克隆和原核表达,并对其表达的蛋白进行生物信息学分析。根据GenBank中绵羊NYD-SP27基因序列（登录号：KX905090）设计1对特异性引物,通过PCR方法扩增目的基因片段,构建pET-22b（+）-NYDSP27重组质粒并转化E.coli DH5α感受态细胞,提质粒进行双酶切鉴定,将鉴定正确的pET-22b（+）-NYDSP27重组质粒转化E.coli BL21（DE3）感受态细胞,经IPTG诱导表达,对融合蛋白进行SDS-PAGE及Western blotting鉴定,并利用生物信息学方法对NYD-SP27基因编码的氨基酸序列进行分析。结果显示,试验成功扩增出大小为1 617 bp的NYD-SP27基因片段,并经NdeⅠ和Xho Ⅰ双酶切获得大小为5 400和1 617 bp的两条片段,表明成功构建了pET-22b（+）-NYDSP27重组质粒,诱导表达重组蛋白大小约60 ku,主要以包涵体的形式存在。NYD-SP27蛋白分子式为C₂₇₉₈H₄₃₁₉N₇₃₇O₈₁₉S₁₉,原子总数为6 892,理论等电点（pI）为6.16,为酸性蛋白,不稳定系数为46.96,属于不稳定蛋白,总平均亲水性为-0.403。该蛋白无跨膜结构,无信号肽,含有45个潜在的磷酸化位点和24个抗原表位;NYD-SP27蛋白二级结构中的α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲分别占26.21%、3.90%、18.03%和51.86%。本试验结果可为深入研究绵羊NYD-SP27蛋白的作用机理提供理论依据。     

低温胁迫对狗牙根生理及基因表达的影响

以耐寒性差异较大的杂交狗牙根品种运动百慕大、天堂419和普通狗牙根品种保定狗牙根为试验材料,分析了昼夜温度为适温(30 ℃/25 ℃)、亚适温(18 ℃/12 ℃)、冷害(8 ℃/4 ℃)和冻害(4 ℃/-4 ℃)4种温度处理下,低温对狗牙根生长速率和草坪质量、MDA含量、叶绿素荧光(F_v/F_m)、光合作用(P_n、G_s、C_i、T_r)、H₂O₂和O2·-含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX)、抗氧化酶及耐寒相关基因(CBF1、COR、LEA)表达的影响。结果表明,随着温度的降低,狗牙根草坪质量、生长速率、F_v/F_m和光合作用显著下降,但在耐寒性强的运动百慕大中下降幅度较小;低温下叶片MDA和H₂O₂含量及O2·-产生速率显著升高,其中在耐寒性弱的保定狗牙根中升高程度更大;狗牙根叶片抗氧化酶活性及抗氧化酶基因的表达水平随着处理温度的下降而显著升高,其中在运动百慕大中更为明显;狗牙根CBF1、COR和LEA基因表达量随着温度的下降而显著升高,尤其是在耐寒狗牙根运动百慕大中更为显著。低温诱导的抗氧化酶和耐寒相关基因上调表达,增强了细胞内的抗氧化防御,有助于狗牙根植株维持较高的光合作用和细胞膜稳定性,延缓叶片的衰老,从而提高了狗牙根的抗寒能力。     

Identification of CAX gene family and expression profile analysis of response to abiotic stress in alfalfa北大核心CSCD

Ca²⁺/H⁺反向转运蛋白（CAX）是一类重要的跨膜转运蛋白,在调控植物Ca²⁺平衡、抵抗非生物胁迫和转运重金属离子等方面具有重要作用。利用生物信息学方法在全基因组水平对紫花苜蓿CAX基因家族进行了鉴定,并对其理化性质、结构特征、系统进化关系、顺式作用元件、染色体定位等进行了分析。结果表明,在紫花苜蓿全基因组中共筛选鉴定出15个MsCAX基因,分布于紫花苜蓿15条染色体上,发生22对基因片段重复事件,编码367~460个氨基酸,等电点为5.2~6.5,且均表现为疏水性蛋白。系统进化关系分析结果表明,MsCAXs分为2个亚家族,同一亚家族成员具有相似的基因结构、保守基序和跨膜结构域数量。MsCAXs启动子区域存在光响应性、激素反应性和胁迫响应元件。利用qRT-PCR分析了6个MsCAXs基因在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,在干旱和低温胁迫下,6个MsCAX基因均显著下调表达,在盐和盐碱胁迫下,3个MsCAX基因上调表达。说明在不同的非生物胁迫下,MsCAXs基因表现出不同的表达模式。研究结果为进一步探索紫花苜蓿CAX基因家族的功能提供了参考。     

观赏海棠生理生化指标对低温胁迫的响应

为明确观赏海棠品种凯尔斯、雪球、火焰、草莓果冻、红丽、绚丽在西北地区园林应用中的抗寒性表现,以其一年生枝条为试材,采用梯度降温法,研究低温胁迫下各品种相关生理生化指标的变化,并应用logistic函数及隶属函数法、聚类分析法等综合评价不同观赏海棠品种抗寒性的强弱。结果表明:凯尔斯、红丽、绚丽、火焰、雪球、草莓果冻的半致死温度(LT50)分别为-24.91、-22.87、-22.53、-21.65、-19.16、-16.49℃;随着温度的降低,各品种相对电导率逐渐升高;MDA含量先上升后下降;可溶性糖、可溶性蛋白含量总体增加,且呈波动型增长;脯氨酸、SOD、POD酶活性呈升-降-升趋势;6种观赏海棠品种抗寒性强弱依次为:凯尔斯红丽绚丽火焰雪球草莓果冻。     

柑橘几丁质酶基因家族的结构、分类与进化分析

【目的】植物的几丁质酶与其抗病能力、防御反应和生长发育密切相关,本文通过生物信息学方法来研究柑橘几丁质酶基因家族成员的性质。【方法】通过检索柑橘全基因组序列,发现了32个几丁质酶基因,使用生物信息学软件对这些基因进行分子量、等电点、信号肽、细胞定位、转录谱、保守结构域、系统发育树等方面进行研究。【结果】该家族基因中有26个成员定位在染色体上,其余6个位置尚未确定。这些几丁质酶基因家族成员的蛋白分子量、氨基酸残基和等电点分别位于14.8～72.7KDa、134～636个和4.53～9.21之间。。除3个预测蛋白不含信号肽外,其余均含有信号肽,其中23个蛋白定位在细胞外,6个蛋白横跨细胞膜。对这些基因在花、叶、果实和愈伤等组织的转录组测序数据进行分析,发现它们的转录水平相差巨大,有的在几种组织中转录水平都很高,有的在不同组织中转录水平相差很大,有的在所有组织中表达量都很低。用最大似然法对蛋白序列构建系统发育树,结合保守结构域的分析结果,可将这些几丁质酶基因分为4类。第1类有信号肽且定位在细胞外,有GH18几丁质酶结构域,同时具有糖基水解酶的功能;第2类大部分是带信号肽的跨膜蛋白,也有GH18几丁质酶结构域,还有一个丝氨酸/苏氨酸激酶的结构域;第3类带信号肽且定位在细胞外,有GH19几丁质酶结构域,同时具有溶菌酶的活性;第4类仅有一个基因,是个无信号肽的跨膜蛋白,有GH18几丁质酶结构域,同时具有糖基水解酶的功能,除此之外还含有抗病蛋白中常见的PPR重复结构域。【结论】对柑橘几丁质酶家族进行分析,有助于了解几丁质酶抗病的分子机制,找出起主效抗病作用的几丁质酶基因,从而为提高柑橘的抗病育种提供帮助。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

塔罗科血橙低温贮藏试验初步研究

采用11种物理和化学的保鲜处理方法对塔罗科血橙进行低温贮藏试验,结果表明: 采用化学保鲜方法的效果好于物理方法,其中保鲜效果最好的是：250mg/L抑霉唑浸泡塔罗科血橙果实1分钟,在8℃～10℃条件下贮藏60天,其烂果率为5.3%,对青霉病、绿霉病的防治效果达到100%。     

假俭草低温胁迫的伤害与适应

假俭草经低温4、8、12℃处理12h，叶片的电解质渗透率和丙二醛含量缓慢增加。随温度的降低，叶片的过氧化酶活性快速升高、游离脯氨酸大量积、可溶性糖含量急剧增加。试验结果表明：假俭草具强的抗寒能力，能通过一系列保护性的生理生化反应来适应低温胁迫，以减轻低温伤害。     

柑橘钙离子结合蛋白基因克隆及植物表达载体构建

以伏令夏橙叶片中分离的总RNA为模板,经RT-PCR扩增到一条约600bp的富含柑橘钙离子结合蛋白（CsCaBP）的基因片段,将此片段克隆到pMD-19T中,经测序分析该片段与甜橙基因组中的对应序列完全吻合。设计2对带有限制性内切酶位点的特异性引物,以cDNA为模板扩增到2个CsCaBP片段,经双酶切消化后,分别以正反2个方向插入到植物表达载体pFGC5941的查耳酮合成酶(CHSA)内含子两侧,构建成功CsCaBP基因的RNA干扰载体,但未得获转基因植株。将钙离子结合蛋白基因的正向片段定向克隆到具有CaMV35S启动子的pFGC5941表达质粒上,构建成功CsCaBP过量表达载体。将构建好的表达载体导入根癌农杆菌LBA4404菌株,转化酸橙下胚轴,经PCR检测,获得10株过量表达转基因植株。     

4种薄荷种子萌发对干旱与低温的响应

以柠檬薄荷(Mentha citrata)、胡椒薄荷(Mentha piperita)、美国薄荷(Monarda didyma)、猫薄荷(Nepeta racemosa)为供试材料,采用PEG-6000模拟干旱,研究干旱与低温的交互作用对4种薄荷种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,干旱与低温对这4种薄荷种子的萌发及幼苗生长均有显著影响(P<0.05),30%的PEG-6000和8~10 ℃的低温处理严重抑制了这4种薄荷种子的萌发及生长,柠檬薄荷种子发芽表现出较强的抗旱性。4种薄荷种子在22~24 ℃处理下发芽率最高,胚芽、胚根和叶的生长表现出差异性,柠檬薄荷在12~14 ℃时胚根和叶的生长良好。干旱和低温的交互作用对4种薄荷种子的萌发及生长影响显著(P<0.001)。