棉花芽黄突变体10个叶绿体蛋白编码基因RNA编辑位点的测定及分析

 RNA编辑是陆生植物叶绿体转录后基因表达调控的一种方式。已有研究表明植物黄化或白化可能与叶绿体RNA编辑有关。本实验采用PCR,RT-PCR及测序的方法,确定棉花芽黄突变体V1子叶与真叶的10个叶绿体蛋白编码基因中各有34个编辑位点,有6个位点存在编辑效率的差异。将这些编辑位点与柯字310比较发现,芽黄突变体多5个编辑位点。运用生物信息学软件对34个编辑位点进行分析,结果表明accD-109, clpP-187, ndhB-50, ndhB-196, ndhD-128, ndhD-225等13个位点会影响相应蛋白二级或三级结构,表明上述编辑位点的改变可能对其蛋白的正确组装及功能的发挥起重要作用。     

雷蒙德氏棉叶绿体基因组Fosmid文库构建

 采用高盐、低pH值法提取雷蒙德氏棉叶绿体DNA;通过物理剪切法获得随机断裂的DNA片段;剪切片段末端、补平修饰后与pCC1FOS载体连接;用噬菌体包装蛋白包装重组DNA,侵染大肠杆菌EPI300,构建了雷蒙德氏棉叶绿体基因组文库。对于叶绿体DNA剪切,以1 mL注射器中等速度吸打18次为最佳参数。叶绿体基因组Fosmid文库滴度为1×10⁴ cfu·mL^-1,插入片段大小平均为38 kb,最终筛选出39个克隆用于后续研究,覆盖叶绿体基因组9.2倍。以叶绿体特异标记筛选出能够覆盖雷蒙德氏棉叶绿体全基因组的6个克隆：F66,F46,F28,F8,F55和F3,为基因组结构和功能基因分析提供了良好的基础。     

种快速提取棉花干种子基因组 DNA 的新方 法简

 利用SSR(Simple sequence repeats)分子标记技术,能够快速有效地进行杂交棉纯度鉴定。为了攻克SSR分子标记技术中存在的技术难关,本文专门对棉花干种子胚的基因组DNA提取方法进行了研究。利用该方法,只需要2次加液、1次离心,从基因组DNA提取到SSR-PCR扩增,最后电泳,进行谱带分析,整个过程仅需4.5～5 h。本方法成本低、速度快、操作简单,适用于批量化DNA的提取,且整个提取过程无毒、无污染,是一种资源节约型和环境友好型的高效提取方法,适用于大批量样本的SSR分子标记鉴定工作。     

棉花早衰相关研究进展

从不同角度开展了对棉花早衰问题的研究,探讨了逆境、土壤、栽培措施等因素对棉花发生早衰的影响,分析了早衰棉株体内的生理生化变化,尝试用分子生物学手段培育抗早衰棉花新种质,提出了一系列合理、有效的防早衰栽培技术措施。通过对众多研究结果的总结和归纳,旨在为今后开展相关工作提供一定的帮助,对棉花早衰问题的攻克仍需做更加深入的研究。     

棉花叶绿体70S核糖体S7蛋白基因的克隆和序列分析

叶绿体基因组具有高度保守性，来源于不同植物的叶绿体基因同源性很高。应用ＰＣＲ技术，从棉花叶绿体基因组扩增并克隆了长度为１．０ｋｂ的叶绿体ＤＮＡ片段。该片段含有叶绿体核本小亚基Ｓ７蛋白基因ｒｐｓ７。采用限制性内切酶消化连接的策略构建亚克隆，并测定了该片段的含部核苷酸序列。结果表明，棉花叶绿体ｒｐａｓ７基因与烟草、不稻的相庆基因同源性高，分别为９７．９％和８９．５％，３非编码区的同源性分别为９６．３％     

棉花基因组重复序列研究进展

本文对棉族基因组中DNA重复序列的划分、特点进行了概括，介绍了重复序列在基因组的作用和棉花重复序列18S—26S rDNA、5SrDNA的同步进化，并对重复序列在起源和进化、分子标记辅助选择及染色体操作中的应用进行了展望。     

金丝李叶绿体基因组序列分析

金丝李(Garcinia paucinervis)是集材用、观赏、药用多种用途的珍贵树种,具有较高的经济价值。为揭示金丝李叶绿体基因组结构特点以及系统发育位置,本研究利用Illumina HiSeqTM4000平台对其叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学方法分析其序列结构、基因特征、重复序列等,并构建系统发育树。结果表明,金丝李叶绿体基因组全长为157 649 bp,含有85 935 bp的大单拷贝(LSC)、17 738 bp的小单拷贝(SSC)以及一对26 988 bp反向重复(IRs)区。不同区域GC含量差异明显,大小依次为IR>LSC>SSC。该种共编码126个基因,包括81个编码蛋白基因(PCGs)、37个tRNA基因(tRNAs)和8个rRNA基因(rRNAs)。共鉴定出96个SSR,以单碱基重复为主,且偏好碱基A和T。金丝李IR边界无明显的扩张或收缩,但位于IR区边界的基因有差异;系统发育树显示金丝李与同属的莽吉柿(Garcinia mangostana)、大果藤黄(Garcinia pedunculata)、岭南山竹子(Garcinia oblongifol...     

花园君子兰叶绿体基因组序列

花园君子兰(Clivia gardenii)是君子兰属著名的常绿草本植物。本试验首次研究了花园君子兰的叶绿体基因组。其叶绿体基因组的长度为158 156 bp,包括86 307 bp的长单拷贝区域(LSC),18 231 bp的短单拷贝区域(SSC)和26 809 bp的反向重复区域(IRs)。总的GC含量为37.96%。注释了130个基因,包括86个编码基因,36个tRNA基因和8个rRNA基因。其中20个基因位于IR重复区,包括7个编码基因,9个tRNA基因和4个rRNA基因。选择石蒜科的12个物种进行系统发育树分析,采用全长基因组序列构建了系统发育树,结果显示C. gardenii和C. miniata形成一个单系群,表明花园君子兰和大花君子兰亲缘关系最近;并且和Hippeastrum、Leucojum、Narcissus、Lycoris等属形成了姐妹群。这些物种也形成了一个单系群,代表了石蒜亚科。本研究结果为君子兰的育种及叶绿体基因工程等研究提供了数据基础。     

马泡瓜叶绿体基因组测序

马泡瓜(Cucumis melo L. var. agrestis Naud.)葫芦科甜瓜属植物,种子富含油脂,可榨取优质食用油,还可为医药和食品工业提供原料。本研究首次开展了马泡瓜叶绿体基因组测序工作。结果表明：马泡瓜叶绿体基因组与普通甜瓜近似,物种聚类分析表明与甜瓜、蛇瓜、越瓜最为接近。本研究可以为育种提供理论参考。     

棉花早衰的分子机理研究进展

早衰是棉花生长发育的一种异常现象,是大量衰老相关基因差异表达的结果。早衰棉花光合作用、碳水化合物和其他生物大分子合成相关基因大多下调表达,而蛋白、核苷酸、脂类降解和氨基酸、糖类、嘌呤、嘧啶和离子转运体等养分循环利用相关基因大多上调表达;脱落酸(ABA)、乙烯、生长素、茉莉酸(JA)和赤霉素(GA)相关基因大多上调表达,而细胞分裂素合成基因IPT下调表达;NAC和WRKY等转录因子基因也大多上调表达。结合作者在该领域的研究,总结评述了光合作用及大分子降解、养分循环利用、激素和转录因子相关基因在早衰棉花中的表达模式及作用机理。     

作物线粒体基因组研究进展

作物线粒体基因组具有复杂的组成和结构特点,基因组大、重组进化快、存在水平基因转移现象等。通过比较GenBank中已公布的12种作物线粒体基因组,着重分析它们基因组的组成和结构特点,特别是基因组大小、编码序列比例、内含子、叶绿体和细胞核与线粒体之间的DNA交换、RNA编辑、重复序列以及细胞质雄性不育等热点问题,以期为更好地了解细胞质雄性不育机理,利用杂种优势提高作物产量等科学问题提供理论参考。     

用改进的高盐低pH法分离和纯化棉花叶绿体及叶绿体DNA

报道了用改进的高盐低ｐＨ法分离和纯化棉花叶绿体及叶绿体ＤＮＡ的实验过程，即先在高盐（离子强度）介质下，通过ｐＨ值变换，多次洗涤的方法去除叶绿体表面的静电附着杂质，得到纯净的叶绿体；然后氯仿抽提纯化ＤＮＡ；最后采用界面针挑法得到高纯度的ｃｐＤＮＡ。实验过程中针对棉花的特点，采用ＰＶＰ排除棉酚和丹宁的干扰，用ＤＩＥＣＡ抑制酚氧化酶活性，并对实验细节作了较大改进。得到的ＤＮＡ可满足酶切、ＰＣＲ等分子生物学分析。     

基于棉花U6启动子的海岛棉CRISPR/Cas9基因组编辑体系的建立

CRISPR/Cas9基因组编辑技术是基因功能研究的一种强有力的工具, 目前已在许多生物体中成功实现内源靶向基因的突变。利用已克隆的海岛棉新海16的2个U6启动子, 分别构建带有新海16内源基因(GbGGB和GbERA1)靶位点DNA片段的CRISPR/Cas9基因编辑载体。以新海16的胚性愈伤组织为供试材料, 制备海岛棉的原生质体。通过PCR方法大量富集构建好的CRISPR/Cas9基因编辑载体的核心片段(包括GbU6::sgRNA和CAMV35S::Cas9两部分), 并利用PEG法转化海岛棉的原生质体。对原生质体基因组DNA进行酶切后PCR, 成功检测到内源靶基因的突变现象。对PCR产物进行克隆测序, 结果显示序列突变的类型主要以碱基替换为主, 少数为碱基缺失。结果表明基于海岛棉U6启动子的CRISPR/Cas9基因编辑系统能在海岛棉中实现靶向基因编辑的功能, 为棉花功能基因组学研究提供了重要的技术基础。     

基于叶绿体基因组探讨地黄属及其近缘类群的系统发育关系

利用叶绿体基因组序列对地黄属及其近缘类群的系统发育关系进行研究。基于GenBank公共数据库,下载地黄属及相关类群的叶绿体全基因组序列52条(50个物种),包括广义玄参科物种23种、近缘类群17种和外类群8种(木犀科和苦苣苔科),分别采用最大似然法及贝叶斯推断进行系统发育分析。结果表明,叶绿体全基因组数据能够显著提高系统发育分析的支持率;广义玄参科不是一个单系;除外类群外,我们共得到5个分支,分别为列当科、泡桐属、肉果草属、玄参属、车前科。地黄属形成一个单系,为列当科其它属的基部类群。列当科内物种间叶绿体基因组大小及所包含的基因数目均差异显著。本研究结果支持APG系统对相关科属的处理,包括将婆婆纳属、腹水草属、毛地黄属从广义玄参科移出至车前科;火焰草属、钟萼草属、马先蒿属、地黄属移出至列当科;泡桐属独立为泡桐科。     

贝母属植物叶绿体基因组候选SNP位点应用分析

贝母属植物是中国中药材的宝库,由于形态上难以区分,在民间应用、临床应用和中药市场中还存在混淆应用、以次充好的现象,急需开发基于新型分子标记位点的精准检测方法。本研究应用多重序列比对、SNP筛选等生物信息学分析手段,对贝母属15种植物28条叶绿体基因组序列进行分析。结果发现,贝母属叶绿体基因组DNA同源性达97.22%,通过分析共发现SNP位点5879个,其中川贝母类鉴别候选位点71个,川贝母鉴别候选位点4个,瓦布贝母鉴别候选位点37个,太白贝母鉴别候选位点147个,浙贝母鉴别候选位点91个,湖北贝母鉴别候选位点271个,平贝母鉴别候选位点1393个,伊贝母鉴别候选位点89个。本研究还对SNP位点在精准鉴定、精确定量应用方面进行了讨论,可为川贝母中药资源鉴定提供技术支撑。     

高等植物线粒体内RNA编辑的研究进展

RNA编辑普遍存在于高等植物线粒体中,是线粒体产生功能蛋白所必不可少的步骤。本文概述了高等植物线粒体RNA编辑的研究进展。     

叶绿体表达系统的研究进展

综述了叶绿体表达系统的特点及其转化方法,重点阐述了其研究现状及应用。针对本实验室的研究情况对其存在的问题进行了分析,并提出展望。     

棉花功能基因组研究进展

棉花是重要的经济作物。近年来棉花功能基因组研究发展迅速,高通量测序技术应用于棉花研究,二倍体和四倍体棉花基因组测序陆续完成,棉花全基因组重测序及关联分析相继涌现,大量的棉花功能基因被分离鉴定。本文回顾了棉花功能基因组研究的历程,重点介绍了棉花基因组测序和棉花栽培品种全基因组关联分析相关研究成果,并总结了棉花纤维和腺体发育中的关键功能基因及棉花抗旱、抗盐碱等功能基因研究进展,为全面了解棉花重要农艺性状形成的遗传基础和棉花遗传改良提供理论参考。