UV辐射对植物多酚代谢的影响

植物多酚是紫外线防御物质,是植物体中重要的次生代谢产物,参与植物的生长发育,赋予植物抗紫外线、抗病害等生理功能。紫外线辐射作为一种逆境因子,与植物多酚间存在着相互制约而又相辅相成的关系。文章综述了植物多酚的合成途径,着重阐述了紫外线辐射对植物生长发育及贮藏品质、植物多酚的种类及含量以及多酚合成相关基因表达的影响,旨为揭示植物多酚合成与紫外辐射的关系及调控植物多酚合成提供更多信息。     

芸薹属栽培种ALS1-3的克隆及序列分析

【目的】揭示6种芸薹属植物乙酰乳酸合成酶(ALS)基因的结构特征,为ALS酶的遗传操作和抗除草剂种质创制奠定基础。【方法】利用特异PCR方法,对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)、甘蓝(B.oleracea)、芥菜型油菜(B.juncea)、白菜型油菜(B.rapa)、埃塞俄比亚芥(B.carinata)、黑芥(B.nigra)等6个芸薹属16份材料的ALS基因进行扩增、克隆测序及生物信息学分析。【结果】除1个B.nigra材料未扩增出任何产物外,其余参试材料中均有PCR扩增产物,共成功克隆了30个ALS基因(GenBank登录号为KM816807~KM816836),且克隆的基因ALS1、ALS2、ALS3均不含内含子,只有一个开放阅读框。ALS1基因开放阅读框长为1 968bp,编码655个氨基酸;ALS2基因开放阅读框长为1 914bp,编码637个氨基酸;ALS3基因开放阅读框长为1 959bp,编码652个氨基酸。参试材料中,在ALS1基因中检测到7个SNP,其中4个导致氨基酸突变;在ALS2基因中检测到3个SNP,其中2个导致氨基酸突变;在ALS3基因中检测到25个SNP,其中2个导致氨基酸突变。在3类ALS蛋白中,ALS1和ALS3遗传距离较近,与ALS2的遗传距离相对较远。ALS1基因定位于C01染色体上,ALS2和ALS3基因定位于A01染色体上。【结论】参试的6个芸薹属不同材料间ALS1、ALS2、ALS3基因序列及其编码的蛋白序列均存在差异。     

青蒿非分泌型腺毛特异TPS7基因启动子的克隆及功能分析

研究运用基因组步移法克隆了长度为1 167bp的青蒿启动子proTPS7,经生物信息学分析发现了proTPS7中的多个顺式调控元件。构建启动子与GUS融合载体,稳定转化青蒿并对转基因植株进行GUS染色实验,结果表明该启动子能驱动报告基因在非分泌型腺毛中的特异表达。对转基因青蒿喷洒甲基茉莉酸和脱落酸,3h后GUS基因表达水平有所上调,说明proTPS7能受到上述2种激素的诱导。     

基于转录组信息的艾纳香牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(BbGPPS)的克隆及序列分析

采用RT-PCR和RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术,从艾纳香(Blumea balsamifera L.DC)的叶片中克隆到单萜化合物合成的关键酶牻牛儿基焦磷酸合成酶(BbGPPS)基因。研究结果显示,BbGPPS基因的cDNA全长1 692 bp,包含开放阅读框(ORF)1 083 bp,编码361个氨基酸;亚细胞结构定位于叶绿体,既非膜蛋白也非分泌性蛋白。疏水性分析显示,BbGPPS是亲水性蛋白。同源性比对结果显示,BbGPPS蛋白与其他植物中GPPS蛋白具有高度的相似性,且具有异戊烯基结构域。系统发育分析表明,所有序列被聚为5大类,BbGPPS与其他菊科植物聚类一类,与万寿菊(Tagetes erecta)TeGPPS亲缘关系最近,其次是甜菊(Stevia rebaudiana)SrGPPS。     

重要检疫性杂草长芒苋的分子检测

为实现检疫性杂草长芒苋(Amaranthus palmeri)的有效检测,本研究基于苋属植物可溶性淀粉合成酶I基因(SSSI),建立了一种序列特异性PCR方法,可实现从众多苋属种子中检测出长芒苋。结果显示,该方法特异性强、简便快捷,可为口岸检疫鉴定工作提供有效的技术支持。     

荠菜对乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂的抗性水平及其分子机制

为明确荠菜种群对苯磺隆的抗性水平及其靶标抗性产生的分子机制,采用整株水平测定法测定了荠菜对苯磺隆及其他5种乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂类除草剂的抗性水平,同时扩增和比对了荠菜抗性和敏感种群之间ALS基因的差异。结果显示:与敏感种群15-ZMD-1相比,抗性种群15-ZMD-5对苯磺隆产生了高水平抗性,抗性倍数为219.6;15-ZMD-5种群不同单株中共存在3种突变方式,分别为ALS基因197位点脯氨酸（CCT）突变为亮氨酸（CTT）、574位点色氨酸（TGG）突变为亮氨酸（TTG）以及单株同时发生上述197和574位点的氨基酸突变。15-ZMD-5抗苯磺隆种群对嘧草硫醚、啶磺草胺和氟唑磺隆均产生了高水平的交互抗性,抗性倍数分别为41.2、79.3和87.8;对双氟磺草胺和咪唑乙烟酸产生了低水平的交互抗性,抗性倍数分别为8.5和5.6。分析表明,荠菜抗性种群ALS基因发生的氨基酸突变可能是导致其对ALS抑制剂类除草剂产生抗性的重要原因之一。     

蛋白质代谢通路对鸡雄性生殖细胞分化的调控

【目的】探究蛋白质代谢在鸡雄性生殖细胞分化过程中的作用机制,为完善鸡胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)体外向雄性生殖细胞诱导分化体系研究提供依据。【方法】采用流式分选的方法获取高纯度的ESC、原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)和精原干细胞(spermatogonia stem cell,SSCs),分别提取细胞的总RNA,采用RNA-Seq方法对3种细胞的转录本进行深度测序,然后进行WEGO(web gene ontology)和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集分析,筛选出鸡雄性生殖细胞分化过程中参与蛋白质代谢的关键通路及其关键基因,RT-q PCR(Real time Quantitative PCR)检测部分关键差异基因的表达变化,并与RNA-Seq(RNA sequencing)结果进行比较分析,同时分别从体内和体外水平对关键基因NOS2进行抑制,观察各分组不同天数的细胞形态变化及检测NOS2和C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrinα6和integrinβ1等生殖标记基因表达变化情况。【结果】在雄性生殖细胞分化的整个阶段,有697个差异基因参与生物代谢,显著富集于精氨酸-脯氨酸代谢通路、酪氨酸代谢通路以及色氨酸代谢通路,在这3条通路上筛选出NOS2、FAH和IDO等关键性基因,这些基因的在ESCs向SSCs分化过程中表达变化趋势与其在RNA-Seq中的结果一致。体内抑制NOS2基因后,NOS2及C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrinα6和integrinβ1等生殖标记基因在空白组和对照组之间无显著性的差异,而在抑制剂组中,NOS2及C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrinα6和integrinβ1等生殖标记基因的m RNA表达量均出现了降低;而体外抑制NOS2基因后,对照组中的ESCs在2、4、6、8和10d内细胞不断增殖,但是未出现类胚体;RA诱导组中,2d出现小的类胚体,4d类胚体增大,且数量增多,6d类胚体边缘开始出现破裂,8d类胚体解体,10d出现类精原样细胞;抑制剂组中,ESCs在2、4、6、8和10d内无类胚体出现,且相较于对照组细胞增殖缓慢;RA+抑制剂组中,2和4d内无类胚体出现,细胞增殖缓慢,6d出现小的类胚体,8d类胚体数量少量增多,且体积稍显增大,10d类胚体开始裂解。并且经过抑制剂的抑制后,NOS2及C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrinα6和integrinβ1等生殖标记基因的表达量在RA诱导组、抑制剂组和RA+抑制剂组中相对于对照组均呈显著性或极显著性的下调趋势。【结论】基于RNA-Seq技术及生物信息学方法筛选出ESCs向雄性生殖细胞分化过程中精氨酸-脯氨酸代谢通路及关键基因NOS2的基础上,通过对NOS2基因在鸡体内和体外的抑制,发现NOS2在被抑制后,ESCs向雄性生殖细胞分化的过程受到抑制。说明了精氨酸-脯氨酸代谢通路及关键基因NOS2对ESCs向雄性生殖细胞分化过程中起到重要的调节作用。     

玉米谷氨酰胺合成酶基因家族的生物信息学分析

谷氨酰胺合成酶(GS,EC6.3.1.2)是氮素代谢途径中的关键酶,对植物的生长和发育至关重要。采用多种生物信息学软件对6个玉米GS基因的可变剪接现象、核苷酸序列、编码蛋白序列、磷酸化位点、基因组结构、同源进化关系以及启动子顺式作用元件进行系统的生物信息学分析。结果表明,5个玉米GS基因存在可变剪接现象,编码蛋白的氨基酸数目为356~423个;6个玉米GS蛋白存在19~38个的磷酸化位点,各成员基因组序列上含有10~15个外显子;玉米GS基因可划分为GS2、GS1-1、GS1-2和GS1-3等4个亚组;6个基因定位到1、4、5、9和10号共5条染色体上,6个成员的启动子区域含有MYB结合位点、水杨酸响应元件和茉莉酸甲酯响应元件等重要的调控元件。     

碱茅6-磷酸海藻糖合成酶基因的克隆及其耐逆性分析

从碱茅酵母cDNA文库中经过NaCl、NaHCO₃筛选,均得到长为1153 bp碱茅6-磷酸海藻糖合成酶基因(PutTPS)片段。通过3'End cDNA amplification方法获得基因缺失的3'序列,该基因全长3358 bp,编码882个氨基酸。氨基酸序列比较结果表明,PutTPS氨基酸序列与水稻、拟南芥、玉米等多种高等植物的TPS蛋白的同源性高达60%90%。利用Northern blot技术,研究该基因的组织表达模式及NaCl、NaHCO₃胁迫处理下基因的表达模式变化;同时对转pYES₂- PutTPS基因酵母菌株进行盐、碱、氧化胁迫、渗透胁迫处理,观察其在逆境下的生存表现。结果表明,PutTPS具有组织表达特异性,其中在根和花中表达量最大;NaCl、NaHCO₃会诱导PutTPS 基因在根和叶中的上调表达;同时重组酵母菌株对盐碱、氧化、渗透胁迫及干旱等逆境的适应能力显著增强。以上研究结果表明,碱茅PutTPS基因与逆境之间具有一定的应答关系,并在植物适应环境逆境过程中起着重要的作用。     

小麦灌浆期子粒淀粉合成关键酶活性对不同水氮条件的响应

在盆栽条件下,以旱地小麦品种长旱58为材料,研究了3种不同施氮条件下,灌桨期两种供水处理的小麦子拉中蔗糖代谢、淀粉积累及相关酶活性的变化特征。发现干旱处理有利于小麦灌装前中期淀粉积累,干旱能提高子粒中蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)以及腺普二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AG-Pase)的活性,干旱处理会降低灌浆后期子粒中淀粉合成相关酶活性及淀粉积累。结果表明在中氮水平下,干旱处理提高了小麦灌装前期子粒中淀粉合成相关酶的生理活性、进而促进了小麦子粒中淀粉的合成与积累。