甜荞热激转录因子基因家族的鉴定及生物信息学分析

利用Blastp比对程序对甜荞基因组数据库进行搜寻,共鉴定到23个甜荞HSF基因。基因结构分析显示,所有HSF基因都含有内含子,且大部分基因只含有1个内含子。蛋白序列多序列比对分析表明,23个HSF蛋白均含有氨基酸序列高度保守的DNA结合域(DNA–binding domain,DBD)和不保守的寡聚化结构域(oligomerization domain,OD)。蛋白保守基序分析表明,23个HSF蛋白共包含10个保守基序,基序长度为11~62个氨基酸,其中基序1、2和3代表DBD区。亚细胞定位分析表明,除Fe HSF13、Fe HSF14和Fe HSF18同时定位于细胞核和细胞质上,其余20个Fe HSF蛋白均定位于细胞核上。磷酸化位点分析表明,所有HSF蛋白均含有潜在的丝氨酸(Ser)和苏氨酸(Thr)磷酸化位点,部分HSF蛋白还含有酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。系统发育分析表明,23个HSF基因可以分为A、B和C 3类,进一步细分为A1、A3、A4、A5、A6、A7、A9、B3、B4和C共10个亚类。     

苦荞NAC基因家族的生物信息学分析

以苦荞基因组数据库为基础,利用比对程序,经鉴定和筛选,共获得72个苦荞NAC家族基因的序列,对其进行生物信息学分析。基因结构分析表明,除FtPinG0002967400.01.T01基因外,苦荞NAC家族其余71个基因均含有内含子。蛋白质理化性质预测分析表明,72条蛋白序列具有NAC结构域。72个NAC基因共有7个保守基序,在苦荞8条染色体上均有分布。有33个NAC基因在种子发育过程中差异表达。系统进化分析表明,苦荞NAC蛋白序列与拟南芥的可以分为9个亚家族。     

苦荞蔗糖转运体家族FtSUCs的鉴定与生物信息学分析

植物蔗糖转运体家族蛋白( sucrose transporter, SUC)是介导蔗糖跨膜运输的重要载体。本文基于苦荞幼苗发育过程中转录组测序获得的数据库,筛选鉴定到10个FtSUCs基因,序列长度在1 436~7 109 bp,编码氨基酸148~605个,其中8个FtSUCs可能定位于内质网,其序列一致性为34.30%,保守位点达到20个。苦荞FtSUCs与拟南芥AtSUCs基因被聚为3类,FtSUCs中4个归入类型Ⅰ,2个归入类型Ⅱ,4个归入类型Ⅲ。苦荞FtSUCs蛋白主要由α-螺旋、不规则卷曲、延长链与β-折叠组成,其中9个FtSUCs包含跨膜结构域。幼苗发育过程中,FtSUCs基因间表达模式存在差异,其中,FtPinG0002608200.01、FtPinG0001943900.01、FtPinG0001944100.01在子叶期高表达,FtPinG0000342600.01表达量逐渐提高,FtPinG0001943500.01和FtPinG0009584000.01在各时期稳定表达,推测它们可能在不同发育阶段发挥特定功能。苦荞中多个FtSUCs基因存在显著正相关或负相关关系,暗示FtSUCs基因间可能存在协同效应或功能互补,进而共同调控蔗糖的跨膜运输。     

苦荞粒重基因FtGW8的生物信息学分析

种子大小和重量是荞麦产量构成的关键因素.该研究基于水稻粒重基因GW8,对苦荞粒重基因进行了生物信息学分析,结果表明,苦荞粒重FtGW8基因CDS序列长768bp,编码的蛋白质包含255个氨基酸,分子量为27.97kD,等电点为9.5,属于亲水性蛋白,具有跨膜结构,与水稻GW8蛋白相似.预测FtGW8蛋白定位于细胞核内,其二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲组成,预测的三级结构与二级结构基本一致.蛋白功能分析发现,FtGW8和水稻GW8蛋白均具有SBP功能域,表明其可能具有控制粒重的功能.该研究为苦荞粒重基因的克隆奠定了基础.     

高温对水稻灌浆期籽粒氮代谢关键酶活性及蛋白质含量的影响

 选用粳稻品种越光与籼稻品种IR72为材料,研究了高温对水稻灌浆期籽粒谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合酶（GOGAT）、谷氨酸 草酰乙酸转氨酶（GOT）、谷氨酸 丙酮酸转氨酶（GPT）的活性及蛋白质与氨基酸含量的影响。结果表明,灌浆期高温下水稻籽粒GOGAT、GOT与GPT活性显著或极显著升高,但籽粒GS活性显著或极显著降低;籽粒蛋白质及氨基酸各组分含量极显著增加。高温下籽粒GS活性显著降低并未影响籽粒蛋白质的合成,认为籽粒GS不是限制水稻蛋白质合成的关键酶。     

荞麦3个种子蛋白基因的序列和表达分析

【目的】阐明荞麦Fagopyrum中3个种子蛋白基因序列的特征及其在种子发育过程中的作用,为探讨荞麦种子发育过程分子机制提供理论依据。【方法】利用本地Perl程序、BLASTP、MEGA6、PLANTCARE等,分析了荞麦3个种子蛋白基因(13S球蛋白基因、11S球蛋白基因和谷蛋白基因)序列及其编码蛋白质的进化关系,预测启动子区域的顺式作用元件。通过荧光定量PCR技术分析3个基因在甜荞F.esculentum、苦荞F.tataricum和金荞F.cymosum种子发育过程中的表达情况。【结果】13S球蛋白基因含有4个外显子和3个内含子,蛋白序列长515 aa,与苦荞中的一个13S球蛋白(Gene Bank登录号:ABI32184.1)仅有6个氨基酸不同,推测二者为同一个基因,在苦荞灌浆中期表达量最高;11S球蛋白基因含有8个外显子和7个内含子,蛋白序列长914 aa,与欧洲慈姑中的一个11S球蛋白(Gene Bank登录号:ABB77213.1)亲缘关系最近,在苦荞灌浆中期表达量最高;谷蛋白基因含有3个外显子和2个内含子,蛋白序列长355 aa,与甜菜中的一个B5型谷蛋白(Gene Bank登录号:XP_010683769.1)亲缘关系最近,在甜荞灌浆中期表达量最高。3个基因的启动子区域均含有大量响应逆境和激素的顺式作用元件,以及在胚乳中表达所需的顺式作用元件。【结论】本研究获得了1个13S球蛋白基因序列、1个11S球蛋白基因序列和1个谷蛋白基因序列,这3个基因可能在胚乳中优势表达,并且参与到逆境胁迫和激素响应的过程中;灌浆中期是种子蛋白积累的关键时期,3个基因均在这一时期大量表达,这为后续进一步研究基因功能奠定了基础。     

苦荞二磷酸尿核苷-半乳糖转运载体FtUTR的鉴定与分析

植物二磷酸尿核苷-半乳糖转运蛋白(UDP-galactose transporter,UTR)参与介导UDP-半乳糖的跨膜运输,对于高尔基体内非纤维素多糖和糖蛋白合成至关重要.为了给苦荞糖运输及调控机制研究提供科学参考,本研究基于基因功能注释与同源基因比对,鉴定到9个苦荞FtUTR基因,其序列长度在1920～5975 bp间,氨基酸残基在81～352个间.FtUTR氨基酸序列的一致性为19.14％,说明苦荞不同FtUTR蛋白间序列保守性较低.但多个苦荞FtUTR可分别与同源的拟南芥AtUTR聚在一起,说明不同物种间UTR蛋白的进化关系较为紧密.基于茎的转录组测序鉴定到5个差异表达基因(DEGs),其中FtPinG0001931200.01在出苗后5 d高表达;FtPinG0001901300.01和FtPinG0002689200.01在出苗后10 d高表达;FtPinG0001931400.01和FtPinG0001052700.01在出苗后15 d高表达,推测它们可能在幼苗的特定发育阶段发挥作用.另外,幼苗发育过程中苦荞DEGs的表达量存在多个显著正相关或负相关关系.本研究结果可为下一步深入探索苦荞FtUTR调控UDP-半乳糖运输以及生长发育提供基础.     

栽培技术对水稻单位面积产量的权重研究

为了深入挖掘影响水稻产量提高的栽培技术,明确水稻产量提高的限制性因素,对四川省1981—2010年水稻单位面积产量与2001—2010年新审定通过的水稻品种的产量相关数据进行统计分析,探讨栽培技术在水稻单位面积产量中的权重。结果表明,2001—2010年四川省杂交水稻育种的整体水平已上了一个新台阶,但水稻单位面积产量连续10年徘徊不前。说明现阶段单靠品种更新已不能实现水稻单产的显著提高,推测良种良法配套以及高产栽培技术体系的研究与推广可能是限制水稻单位面积产量提高的主要因素。利用层次分析法对各项栽培技术在水稻单位面积产量中的权重进行了评估,结果表明,施肥技术>良种选择>灌溉方式>栽插密度>病虫害防治>化控措施>育秧方式,施肥技术、育秧方式与化控措施的指标中各指标对水稻单产的权重差异较小,说明在水稻生产上对于这些技术的使用还可能存在一定的盲目性,未来应加强这些技术的研究与推广。     

苦荞耐低磷力鉴定及其产量和品质分析

选用20个苦荞审定品种为试验材料,进行苦荞品种的耐低磷力鉴定及其农艺性状、产量与品质性状对低磷处理的响应研究。结果表明,与对照相比,低磷下苦荞单株粒数、单株籽粒质量和产量呈下降趋势,种子总黄酮含量呈上升趋势;4种蛋白质组分含量在品种间差异大,且对低磷的响应不一致。耐低磷力鉴定发现,3个品种生物产量耐低磷力达到1级,5个品种籽粒产量耐低磷力和5个品种的耐低磷力综合值达到2级;1个品种适应性达到1级。综合分析发现,六苦3号为高产耐低磷品种、适应性达到1级,晋荞麦2号为高产磷敏感品种。     

减库对荞麦籽粒灌浆特性及产量的影响

【目的】明确荞麦Fagopyrum esculentum Moench的源库关系。【方法】以荞麦品种丰甜1号为材料,在开花后7d进行减库处理(剪去未开花朵与花序),以未处理的作对照,测定荞麦的主要农艺性状和代谢产物的含量,并使用Richards方程模拟种子的灌浆进程。【结果】灌浆中前期减库处理,荞麦叶片可溶性糖和叶绿素含量与对照差异不显著,成熟期株高、分枝数、主茎节数与对照差异不显著。减库处理有利于荞麦灌浆中前期籽粒碳水化合物的快速积累,但成熟期单株粒数和单株粒质量与对照差异不显著,且产量显著下降。减库处理和对照曲线方程的决定系数R2分别为0.996和0.992,拟合度较好。【结论】Richards生长曲线能较好拟合荞麦灌浆进程;源不足或光合产物分配不合理是限制荞麦产量提高的重要因素,调控光合产物合成及有效分配是提高甜荞产量的有效途径。