睡莲叶片胎生发育转录组分析

睡莲叶片胎生现象是繁育途径的重要补充,对种群的传播、扩散和生态环境的适应性有重要作用。通过转录组测序技术筛选和分析睡莲叶片胎生现象相关的代谢路径和调控基因,为深入认识睡莲叶片胎生发育的分子机制提供参考。以叶片具有胎生现象的‘小花睡莲’（X）和叶片无胎生现象的‘蓝星睡莲’（L）为材料,利用RNA-Seq技术对叶片4个发育阶段的叶脐部分进行生物信息学分析。分析对照（L）和样品（X）叶片不同发育阶段测序结果：筛选出的差异表达基因（DEGs）中,34 909个基因（48.65%）表达上调,36 850个基因（51.35%）表达下调。DEGs分析显示,随着叶片的发育,X和L上调基因和下调基因数均呈增加趋势。对L1-vs-X1、L4-vs-X4阶段的GO和KEGG功能富集分析表明,DEGs主要富集在质膜和膜相关成分、胞外区域、细胞壁等相关的细胞组分中,涉及到代谢过程、生物合成和应急响应等;Pathway代谢通路表明,DEGs主要参与到植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、氨基酸类代谢、类黄酮生物合成、甘油磷脂类代谢以及细胞周期相关等过程。对DEGs进一步分析,克隆出了4个可能参与睡莲叶片胎生发育的转录因子。     

番木瓜干旱胁迫相关CpDHN1基因的克隆与分析

番木瓜（Carica papaya L.）隶属于番木瓜科番木瓜属,是一种营养价值高的热带果树,广泛种植于热带和亚热带地区。作为全年结果的典型热带作物,番木瓜易受寒害、旱害等非生物胁迫的影响。然而,目前有关番木瓜的抗逆研究主要集中于导致绝产的病毒病,鲜见针对非生物胁迫的报道。脱水素又名第二类胚胎发育晚期丰富蛋白,属于亲水性高、富含甘氨酸、复杂度低的非结构蛋白,因其与生物的抗逆性密切相关而受到广泛关注。为解决番木瓜生产在地域上的局限性,并进一步提高其品质和产量,积极筛选和鉴定参与非生物胁迫响应的关键基因具有重要的理论意义和应用价值。本研究基于转录组获得的CpDHN1转录本序列,以‘台农二号’番木瓜组培苗叶片为材料,提取总RNA进行反转录,结合RT-PCR技术克隆了该基因636 bp的全长编码区序列,在此基础上对其进行序列、表达特性以及原核表达分析。结果显示,CpDHN1编码211个氨基酸,其理论分子量为24.09 kDa,等电点为5.05,总平均疏水指数为-1.584,不稳定系数为66.51,属于不稳定、高度亲水的细胞核定位蛋白。CpDHN1蛋白富含谷氨酸、赖氨酸和丝氨酸,含有3个保守区域,即2个K片段和1个S片段,符合脱水素蛋白的基本结构特征,属于SK_n型脱水素。生物信息学分析表明CpDHN1无跨膜螺旋,其二级结构中以α-螺旋结构占主导。表达分析显示,该基因在根、叶片和韧皮部树液中均有表达,且其表达水平受干旱胁迫调控。同源分析表明,CpDHN1与拟南芥AtLEA4序列相似性最高,为46.8%,而与番木瓜中已报导的另一个脱水素CpDHN的相似性仅为19.4%。研究还构建了CpDHN1的原核表达载体,根据SDS-PAGE结果,CpDHN1在40 kDa处有条中强度的诱导条带,而在55 kDa处有条高亮的诱导条带,可能与其无规结构有关。这些结果为进一步的功能分析与应用奠定了坚实的基础。     

龙眼DlTRF2-like的克隆及表达模式分析

以龙眼成熟叶片为材料,克隆龙眼MYB-related基因家族TRF2-like基因,命名为DlTRF2-like,并对其进行生物信息学和表达模式分析。DlTRF2-like基因属于MYB-related家族的TRF-like亚家族,ORF长度是909 bp,编码含有302个氨基酸残基的蛋白,预测该基因定位于细胞核,同源基因进化分析表明龙眼DlTRF2-like与阿月浑子PvTRF2-like亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR检测DlTRF2-like基因在‘四季蜜’龙眼不同组织及乙烯利和多效唑处理后不同时间的相对表达量。结果表明：DlTRF2-like在龙眼不同组织中均有表达,在花芽中表达量最高;乙烯利和多效唑处理后,DlTRF2-like基因的表达量明显高于对照,推测DlTRF2-like响应乙烯利和多效唑信号促进龙眼成花。     

马蓝IGPS基因的克隆、表达分析及原核表达

吲哚-3-甘油磷酸合酶（indole-3-glycerol phosphate synthase,IGPS）是广泛参与生物体内色氨酸、生长素等吲哚化合物合成途径中重要的关键酶之一。为了研究BcIGPS在马蓝吲哚类生物碱合成中的作用,基于马蓝转录组数据,通过RT-PCR技术从马蓝中克隆得到IGPS基因序列,命名为BcIGPS;利用生物信息学分析BcIGPS序列特性;运用qPCR分析BcIGPS在马蓝不同器官及外源诱导处理下的时空表达情况;构建pET-32a-BcIGPS原核表达载体,并优化诱导表达条件。结果表明：BcIGPS（GenBank登录号：MT210517）全长为1176 bp,包含1个开放阅读框（ORF）,编码392个氨基酸,具丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）磷酸化位点31个,无跨膜结构,无信号肽,亚细胞定位于叶绿体中。BcIGPS含有product（indole）活性结构域和IGPS、TrpC特异性位点。qPCR分析结果显示,BcIGPS基因在不同器官的相对表达丰度依次为：叶>茎>花>根;其响应茉莉酸甲酯（MeJA）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）、乙烯利（ETH）外源诱导信号的诱导,经MeJA和ETH处理后,分别在24 h和36 h最高,为初始水平的5.53、6.87倍;在SA处理下,BcIGPS表达响应最为强烈,呈先骤升后骤降的变化趋势,在12 h最高达初始水平的33.13倍;ABA处理后,其表达量变化不显著。所构建的pET-32a-BcIGPS原核表达载体在大肠杆菌BL21中表达,其最适条件为37 ℃、0.4 mmol/L IPTG培养3 h,BcIGPS重组蛋白主要以包涵体形式存在,且蛋白分子量与预测相符。     

橡胶树前纤维蛋白(profilin)基因家族的鉴定及表达分析

肌动蛋白细胞骨架可能在橡胶树乳管伤口堵塞过程中发挥重要作用。前纤维蛋白（profilin）是肌动蛋白动态平衡的重要调节子,但对橡胶树profilin基因家族系统研究的报道较少。通过分析橡胶树基因组和转录组数据,鉴定到6个橡胶树profilin基因,对其基本特性及蛋白保守基序、结构特征、进化关系和表达模式等进行分析。基因结构分析表明,橡胶树profilin基因都包含3个外显子2个内含子,编码的蛋白序列含有profilin蛋白特有的保守基序KYMVIQGE和VIRGKKG。进化分析显示,橡胶树profilin并未严格分为营养型和生殖型2种类型。profilin蛋白二级结构以无规则卷曲为主,三级结构均包含3个α螺旋和7个β折叠。表达分析结果显示,4个profilin基因在胶乳中高表达,橡胶树排胶和碘化钾处理调控这4个profilin基因表达,推测profilin基因参与橡胶树排胶过程。该研究结果为进一步阐明橡胶树profilin基因在乳管伤口堵塞和排胶中的作用奠定基础。     

七星瓢虫保幼激素环氧水解酶基因克隆及表达分析

保幼激素(juvenile hormone, JH)可以调控昆虫滞育,保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调节保幼激素代谢的关键酶之一。为探索JHEH在七星瓢虫Coccinella septempunctata L.滞育中的调控作用,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得七星瓢虫JHEH全长基因,命名为Csjheh(GenBank登录号:MH932586),该基因cDNA全长2 077 bp,开放阅读框(ORF)1 380 bp,编码459个氨基酸,预测蛋白质分子量为51.39 kD,理论等电点(pI)为8.79。疏水性分析结果显示该基因具有典型环氧水解酶的N末端疏水结构。氨基酸序列比对结果表明,Csjheh与中欧山松大小蠹、赤拟谷盗、丽蝇蛹集金小蜂、内华达古白蚁保幼激素环氧水解酶同源性达到64.24%。利用实时荧光定量PCR技术研究其时空表达模式,结果表明Csjheh基因在七星瓢虫成虫初羽化阶段表达量较高,滞育诱导条件下表达量呈先下降后上升的趋势,滞育60 d时与初羽化阶段接近。本研究结果对揭示JHEH参与JH的调控作用,进而调控昆虫滞育提供了理论参考。     

黄瓜绿斑驳花叶病毒基因组全序列分析及病害的田间调查

为明确近年来在浙江省葫芦科作物上发生的黄瓜绿斑驳花叶病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)基因组特征及其发生分布情况,从浙江省及上海地区的甜瓜、西瓜和瓠瓜上采集疑似样品进行RT-PCR鉴定,通过分段扩增测序的方法拼接获得基因组全序列并进行系统进化分析,利用特异性引物扩增获得CGMMV外壳蛋白(coat protein,CP)基因序列,制备CGMMV CP抗血清进行Western-blot和Dot-ELISA检测。结果显示,来自甜瓜、西瓜和瓠瓜的3个CGMMV分离物基因组全序列均具有烟草花叶病毒属典型基因组结构特征,全部由6 423 nt构成;3个全序列间的核苷酸同源性高达99.11%~99.67%,编码的CP氨基酸同源性为100%。系统进化分析发现,CGMMV不同分离物形成2个进化相关群体,3个浙江的CGMMV分离物均位于第I组内,与已报道的中国CGMMV分离物和韩国CGMMV分离物亲缘性较高。Western-blot检测表明CGMMV CP抗血清可以与感病植株中的病毒发生特异性反应,可用于CGMMV鉴定;Dot-ELISA检测发现CGMMV在浙江省和上海市的葫芦科作物上普遍存在。     

三七NAC基因家族全基因组鉴定与表达分析

为明确三七Panax notoginseng NAC转录因子基因家族的分布、功能和结构,通过生物信息学分析法进行鉴定,对其理化特性、染色体位置和进化特征进行分析,并根据RNA-seq数据分析其家族成员的时空表达模式和受黑斑病菌Alternaria panax诱导后的表达情况。结果显示,三七中共有98个NAC基因家族成员,其编码蛋白质长度介于104～882个氨基酸之间,分子量在11.78～100.20 kD之间,等电点在4.12～9.75之间。这98个NAC基因家族不均匀地分布在三七的12条染色体上,其中1号染色体分布最多（16个）,而11号染色体上分布最少（1个）。三七NAC基因启动子区域存在与光响应、生长素响应、赤霉素响应及茉莉酸甲酯响应等相关的多种顺式作用元件。NAC基因在三七不同组织及根部不同发育时期均有表达,在受到黑斑病菌侵染的叶片中NAC部分基因家族成员显著上调表达。表明NAC基因家族在三七的生长发育和响应黑斑病菌侵染过程中具有重要作用。     

利用双标准曲线法检测刺萼龙葵 SrDOG1基因的表达

双标准曲线法是基因表达定量研究中应用较广的一种相对定量检测方法。本研究结合绝对定量的原理,对传统双标准曲线法进行了改进。以刺萼龙葵延迟萌发基因DELAY OF GERMINATION 1(DOG1)的表达检测为例,选择β-actin为内参基因,分别将目的基因和内参基因片段插入pEASY-Blunt Zero载体,制作标准质粒。提取冷藏或常温储藏种子的RNA进行荧光扩增,同时将标准质粒梯度稀释液作为模板构建标准曲线,以此计算SrDOG1的相对表达量。结果表明,双标准曲线法能够灵敏地检测SrDOG1基因的差异表达,发现冷藏种子中SrDOG1基因的表达量较常温储藏显著增高。双标准曲线法检测结果稳定,重现性好,数据处理简单,适用于多种条件下基因表达水平的比较,为进一步系统研究刺萼龙葵DOG1基因的表达特性和基因功能奠定了基础。