甘蔗割手密种NAC转录因子ATAF亚家族鉴定及栽培品种ScNAC2基因的功能分析

NAC (NAM, ATAF和CUC)是陆生植物特有的转录因子家族,包含18个亚家族,其中ATAF亚家族成员广泛参与生物和非生物胁迫应答过程。本研究基于甘蔗割手密种基因组数据和栽培品种ROC22的cDNA文库,首先,通过比较基因组学方法,对ATAF亚家族成员进行鉴定、蛋白多序列比对、系统进化分析及启动子区域顺式作用元件预测;其次,从甘蔗栽培品种克隆获得割手密种ATAF亚家族成员SsNAC2的同源基因ScNAC2,在生物信息学分析基础上,采用qRT-PCR技术分析该基因的组织特异性表达模式,及其在不同外源胁迫下的表达特性;最后,对ScNAC2基因的编码蛋白进行亚细胞定位和转录激活活性试验。结果表明,一共鉴定到6个ATAF亚家族成员,开放读阅读框在889～1017bp之间,相对分子量介于32.067～35.819kD之间,理论等电点分布在5.09～8.92之间,所有成员的编码蛋白被预测均定位于细胞核上。这些基因的Ka/Ks比值均小于1,表明纯化选择在进化过程中起重要作用。蛋白的氨基酸序列比对显示,ATAF亚家族成员都含NAM保守结构域(由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ亚结构域组成)。系统进化分析揭示,...     

一株甘蔗黑穗病菌的分离与系统发育分析

甘蔗黑穗病是由黑粉菌（Ustilago scitaminea Syd.）引起的一种世界性病害,严重危害甘蔗的生产,对该病病原菌的研究有助于甘蔗抗黑穗病育种。由于rDNA序列兼具保守区域和进化水平不同所致可变区,因此,rDNA序列分析是研究真菌系统发育、分类鉴定和分子检测非常有效的手段。笔者采用单孢分离方法,从高抗品种NCo376的病株上分离单孢,培养菌丝体,提取基因组DNA,分析其rDNA序列,以期丰富该真菌的遗传多样性研究。用真菌rDNA序列分析的通用引物ITS1和ITS4,通过ITS-PCR得到目的片段,克隆在pMD18-T载体上后进行测序,结果显示该片段的长度为692 bp,与Genebank中已报道的真菌序列进行Blast和系统发育树分析,表明所获得的序列与Sporisorium属真菌具有更高的亲缘关系,而与Ustilago属真菌的亲缘关系较远,这与一直沿用的甘蔗黑穗病菌的命名似乎并不吻合,有待进行更多的研究以证实。     

甘蔗Na~+/H~+逆转运蛋白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)是植物耐盐性的必需基因之一,在植物抵御盐胁迫过程中发挥十分重要的作用。本研究以小麦EST序列KJ563230为探针,利用电子克隆技术结合RT-PCR,获得一条甘蔗SOS1基因的cDNA序列,命名为ScSOS1(GenBank登录号为KT003285)。序列分析结果表明,该基因全长1403 bp,包含一个1272 bp的开放阅读框,编码423个氨基酸的蛋白质。ScSOS1蛋白的相对分子质量为47.6 kD,理论等电点(pI)为9.12。氨基酸序列分析表明,ScSOS1蛋白具有一个CAP-ED superfamily结构域。生物信息学预测显示,ScSOS1的编码蛋白为亲水性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为无规则卷曲,主要参与中间代谢。实时荧光定量PCR分析表明,ScSOS1基因的表达具有组织特异性,在甘蔗叶鞘、蔗皮、蔗髓、侧芽和根中均有表达,其中在叶鞘中的表达量最高,根中的表达量最低。此外在NaCl、PEG、ABA、SA和MeJA的胁迫过程中,该基因表达均受到调控,其中受NaCl和PEG诱导后上调表达,均在24 h表达量达最高,分别约为对照组的1.5倍和4.0倍。推测该基因的表达与甘蔗耐盐性和抗渗透胁迫有关。     

甘蔗栽培种单倍体基因组SSR位点的发掘与应用

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,由于尚未完全破译栽培种基因组,导致SSR标记匮乏,难以覆盖全基因组,限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb,预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的一套甘蔗单倍体基因组的模板,利用MISA (Microsatellite identification tool)软件,发掘SSR位点;并综合分析其与4种禾本科植物(高粱、玉米、水稻和二岁短柄草)SSR位点的分布特征;选取50对以TG和AG重复基序的SSR引物,分别利用4个甘蔗属材料(R570、ROC1、LA purple和SES208)和24个重要甘蔗亲本,对SSR引物进行扩增效率验证和多态性分析。共发掘到27,241个SSR位点,平均每个BAC片段有6.29个SSR位点,平均密度为71.33个SSR Mb?1,远低于高粱的平均密度(350.00个SSR Mb?1)。在重复基序中,占比前2位的分别为单核苷酸基序(11,079个)和三核苷酸重复基序(6447个),合计占总SSR位点数的64.33%。与甘蔗不同的是, 4种禾本科植物中的三核苷酸...     

甘蔗葡聚糖酶ScBG1基因的电子克隆及序列分析

为了揭示甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因的结构特点和功能特性,从而为该基因的研究和应用提供基础。本研究以水稻β-1,3-葡聚糖酶基因(U72255.1)为搜寻探针,运用电子克隆技术,获得一条甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因全长cDNA,命名为ScBG1,并对其进行生物信息学分析。结果表明：该基因的cDNA序列全长为1842 bp,包含一个1488 bp完整的开放读码框,编码495个氨基酸残基,属于糖基水解酶第十七家族,为疏水性蛋白,含有信号肽。将ScBG1与其他植物种的β-1,3-葡聚糖酶基因进行序列比对,发现该基因具有保守和典型的葡聚糖酶结构域,碱基序列的保守性为45%~73%。研究结果为该基因的实验克隆奠定基础,也为甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因的分子功能研究提供参考。     

甘蔗CDK基因的cDNA全长克隆与表达分析

植物细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,与周期蛋白(Cyclins)协同作用,是重要的细胞周期性调控因子。本研究从甘蔗受花叶病毒侵染的转录组数据库中获得一条与高粱(Sorghum bicolor)CDK基因(Gen Bank登录号为XP_002466536.1)高度同源的Unigene序列,通过RT-PCR扩增获得长度为1799 bp的甘蔗Sc CDK基因(Gen Bank登录号为KR258796)。序列分析显示Sc CDK基因含一个完整的开放阅读框(65~1603 bp),编码512个氨基酸,且具有CDK典型保守结构域,如ATP结合位点、磷酸结合位点及活化环A-loop。此外,生物信息学预测显示该基因编码的蛋白定位于细胞核,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为无规则卷曲,主要参与蛋白翻译。实时荧光定量PCR分析表明,Sc CDK基因的表达具有组织特异性,其在蔗芽上的表达量最高,其次是在蔗肉、蔗根、叶鞘和蔗皮中;在PEG、Na Cl和ABA的胁迫诱导过程中,Sc CDK均表现上调作用,且受ABA胁迫后表达量最高,约为对照组的1.9倍。推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关,同时受ABA的诱导,参与细胞周期分裂。     

斑茅cDNA中抗病基因同源序列的分离和表达特性分析

植物抗病基因具有一些特定的保守结构域。本研究根据已知植物同源抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗近缘植物斑茅的cDNA中扩增出6条抗病基因同源序列, 它们在NCBI上登录号分别为EU685835、EU685836、EU685837、EU685838、EU685839 和 EU685840。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因保守结构域P-loop、Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(Hydrophobic domain, HD)。氨基酸序列的同源性比对表明,6条RGAs序列同11条参试的抗病基因之间的同源性为8.3%~93%,而6条RGAs之间的氨基酸序列同源为30.5%~45.6%。另外,本实验所克隆的6条斑茅抗病基因同源序列中, kinase-2 (LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸,推测所克隆的NBS-LRR类抗病基因都属于non-TIR-NBS-LRR类。定量PCR分析表明, 6条斑茅抗病基因同源序列在根、茎和叶片中组成型表达,同时这些抗病基因同源序列的表达会受外源信号分子水杨酸和过氧化氢的上调作用,可能在斑茅的抗病性中具有一定的作用。     

影响根癌农杆菌EHA105感受态细胞转化效率因素的研究

通过对EHA105菌株48h不间断培养观察,绘制出其生长曲线图;同时用不同浓度的CaCl2溶液分别制备根癌农杆菌EHA105的感受态细胞,在转化过程中用不同的温度进行热激处理,统计分析阳性转化子个数,明确了采用冻融法将外源DNA导入农杆菌EHA105时的几个影响因素的参数。结果表明,当0D。值在1．0—1．5之间时,根癌农杆菌EHA105正处在对数生长期,活力最强;制备感受态细胞时,CaCl2溶液的浓度在6～10mmol·L-1之间,无显著差异,但以10mmol·L-1效果最佳,转化率达5．322×10^6·μg-1热激处理温度在20～37℃之间均无显著差异,但37℃处理时转化率最高,达5．550×10^6·μg-1。     

甘蔗AFLP分析技术体系的建立

【研究目的】为了建立甘蔗AFLP标记技术体系;【方法】本文通过对甘蔗抗、感黑穗病的杂交亲本CP84-1198和科5,以及根据其杂交后代的浸渍接种田间抗性鉴定结果所构建的抗、感黑穗病池的AFLP银染法分析;【结果】建立了甘蔗黑穗病抗性的AFLP分析实验体系,同时将AFLP-银染技术应用于甘蔗近缘植物斑茅抗旱胁迫及其对照材料的cDNA差别筛选,建立了一种mRNA差别显示技术体系。实验过程中还筛选出了四对能在抗、感亲本上扩增出特异条带的引物,以及一对在斑茅水分胁迫和对照中表现良好差异的引物,为下一步的实验工作的开展奠定了基础。【结论】通过本实验建立了甘蔗AFLP分析技术体系、变性聚丙烯酰胺凝胶的快速银染、凝胶简单保存以及聚丙烯酰胺凝胶中的特异条带的高效回收技术。     

甘蔗与黑穗病菌互作的叶片差异蛋白分析

以高抗和高感黑穗病(Ustilago scitaminea Syd)的甘蔗(Saccharum complex)品种NCo376和Ya71-374为供试材料,在接种甘蔗黑穗病菌后分离叶片全蛋白,采用双向电泳技术,分析甘蔗黑穗病菌侵染后甘蔗叶片蛋白质表达谱的变化.研究结果表明,病菌侵染后,品种间、同一品种接种与对照间的叶片蛋白质表达谱均存在明显差异,部分表达上调,有些表达下调.对抗感病品种接种组中2个上调表达的蛋白质点的质谱进行进一步分析,其中一个是NBS类型的抗性蛋白,另一个是rieske Fe-S precursor protein,推测它们可能在甘蔗对黑穗病菌侵染的应答中起不同的重要作用.