小麦族属种间杂种幼胚培养研究

采用基本培养基N_6附加谷氨酸,酵母浸出液、激动素和水解乳蛋白,以及C_(17)基本培养基附加肌醇、椰乳和水解酪蛋白,对小麦族一些属、种间杂种进行幼胚离体培养,由胚直接发育成苗。成功地获得了Kengyilia Zhoasuensis,Hordeum bulbosum,普通小麦,Aegilops crassa, Ae. biconis, Ae.tauschii, H. vulgare ssp. spontaneum (Isreal)与其同父本Psathyrostachys huashanica的属间杂种,和鹅观草属(Roegneria)的一些种的种间杂种,以及西藏杂草型普通小麦,四川白麦子(含中国春和成都光头)与Ae. tauschii(中国及中东产)的属间杂种植株,为进一步研究小麦族的系统学提供了宝贵的材料。其中多数远缘杂种植株的获得在国内外为首次报道。一个亲本(父本或母本)固定,与另一属、种、亚种乃至变种等分类级别的亲本(母本或父本)杂交,其杂种幼胚诱导成苗频率差异很大,但差异程度与分类级别无关。双亲亲缘关系较远的普通小麦×华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)的杂种幼胚成苗率显著高于具有相同D染色体组的中国春与Ae. tauschii的杂种幼胚成苗率。同时,不同基因型的杂交组合对上述两种培养基组成的成苗率也有差异。     

玉米11个ZmbZIP基因的鉴定及表达特征分析

以玉米自交系郑58为试验材料,利用生物信息学方法和qPCR技术,设置200 mmol/L NaCl、20%PEG6000、4 ℃低温和硝态氮或铵态氮缺乏等胁迫试验,对11个ZmbZIP基因进行生物信息学分析,探测这些基因应答低温、干旱、盐害、缺氮等胁迫时的响应表达模式。系统进化树分析结果表明,11个ZmbZIP基因可以细分为2个亚组;qPCR分析结果表明,不同亚组的ZmbZIP基因在玉米不同组织中呈现不同的表达特征,同一亚组的基因呈现类似的表达模式,反映了ZmbZIP基因在玉米生长发育进程中生物学功能的保守性和分化性。人为模拟盐、干旱、低温和氮缺乏等胁迫的结果表明,ZmbZIP基因受到各种逆境因子的广泛调控,亚组I中的ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP13的表达量同时受NaCl溶液胁迫诱导而上调(相对表达量上调2倍),受PEG6000胁迫抑制下调;亚组II中的ZmbZIP38、ZmbZIP77、ZmbZIP112和ZmbZIP124同时受盐、PEG6000和低温胁迫诱导上调,硝态氮缺乏胁迫抑制ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP134基因表达,而铵态氮缺乏胁迫下,这3个基因表达明显上调,推测这些基因广泛参与应答逆境胁迫响应途径。     

小麦品种对土传小麦黄色花叶病毒病抗性遗传的初步研究

本试验通过杂交、回交和抗病性鉴定等方法,测定了14个组合的F_1代对土传小麦黄色花叶病毒病的抗性遗传。根据双亲正反杂交表现型一致的结果,可以确定控制小麦品种对该病毒病的抗性为细胞核遗传。通过对F_1、F_2、BC_1及BC_2各代群体抗病株和感病株分离比值的分析,初步确定有关土传小麦黄色花叶病毒病的抗性遗传可能受两对致病显性基因(S_1、S_2),和一对抑制基因(I)所控制,作者并对这一问题与前人工作作了比较和讨论。     

鲤CYR61基因的克隆、表达及系统进化树的构建

通过鲤(Cyprinus carpio)基因组序列与斑马鱼(Danio rerio)CYR61基因编码区全序列的比对得到了CYR61 A、CYR61 B和CYR61 C共3条序列。分别克隆、测序得到其开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)分别是1 158 bp、1 053 bp、1 107 bp,CYR61 A和CYR61 C得到完整编码区,都是由5个外显子和4个内含子构成,分别编码385、368个氨基酸,其理论等电点值分别是7.83、8.54,分子量(Mw值)分别为42.55 ku、40.83 ku。鲤3个CYR61基因具有高度同源性,并且均含IB、vWC、TSP1、CT 4个模块。分子系统学分析表明鲤CYR61基因与其他物种CYR61基因具有高度同源性,且CYR61 C与其他高等物种的CYR61同源性更高,利用MEGA 5.0计算出CYR61 A、CYR61 B和CYR61 C的分化时间早于鲤和斑马鱼的物种分化。CYR61 C在13个组织中均有表达,在卵巢中表达最高,肠、脑、鳃次之,在其他组织中表达较低且在心脏中表达最低。CYR61 A在精巢、肠、鳃中表达较高。CYR61 B在精巢和脑中表达最高,肠、肌肉、卵巢次之。实时荧光定量PCR分析CYR61 3个复制在鲤胚胎发育时期的表达,都是在0 h相对表达量最高,显著降低至18 h或24 h,随后逐渐升高并在6 d时下降。     

玉米大斑病菌Velvet基因家族生物信息学分析

采用生物信息学方法对玉米大斑病菌Velvet基因家族成员进行序列鉴定,并从理化性质、保守结构域、二级及三级结构以及功能域等方面进行预测和分析。结果表明,该家族各成员无信号肽结构。玉米大斑病菌Velvet家族基因与其他植物病原真菌Velvet家族基因具有较高同源性。该家族成员具有典型的Velvet超家族保守结构域。二级结构分析结果显示,该家族各成员蛋白质的结构元件均主要由无规则卷曲构成。家族成员可能通过可逆磷酸化在植物病原真菌的次生代谢中发挥作用。上述结果为进一步研究Velvet基因家族在植物病原真菌次生代谢中的作用打下了基础。     

铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族鉴定及生物信息学分析

[目的]鉴定铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并进行生物信息学分析,为深入研究该家族在铁皮石斛热应激响应中的调控机制提供理论参考.[方法]以拟南芥和水稻Hsf蛋白氨基酸序列为参考序列,在铁皮石斛蛋白数据中搜索其同源蛋白序列,利用SMART和Pfam数据库鉴定出其Hsf基因家族成员.利用生物信息学方法对铁皮石斛Hsf基因家族组成、基因结构、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白结构域和进化关系等进行分析.[结果]共鉴定获得23个铁皮石斛Hsf基因家族成员,编码氨基酸数量为132~514个,平均343个,多数属于酸性蛋白和亲水性蛋白,可分为HsfA、HsfB和HsfC组,其中HsfA组成员13个、HsfB组成员9个、HsfC组成员1个.除DoHsfA3仅包含motif 1和motif 2外,其他HsfA组蛋白均含有motif 1~motif 5,HsfB和HsfC组蛋白均缺少motif 5.铁皮石斛Hsf蛋白缺少A9、B3、B5和C1亚类成员,与同属于单子叶兰科植物的小兰屿蝴蝶兰Hsf蛋白亲缘关系最近.HsfA组成员包含完整的HSF功能域和卷曲螺旋(CC)功能域,HsfB和HsfC组成员缺少或含不完整的CC功能域.DoHsfA1A蛋白具有保守的丝氨酸—苯丙氨酸—缬氨酸—精氨酸—谷氨酰胺序列.铁皮石斛Hsf基因启动子区含有大量激素响应、胁迫响应和生长相关元件.[结论]铁皮石斛Hsf基因家族成员进化较保守,其生物学功能存在明显物种特异性,进化关系较复杂,推测其在不同的非生物胁迫和植物激素信号途径中发挥潜在"节点"作用.     

大豆LEA基因家族全基因组鉴定、分类和表达

 【目的】鉴定大豆全基因组中的LEA家族基因,对其进行定位、分类以及组织表达分析,为植物LEA基因的功能研究与利用提供基础。【方法】利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定并获得大豆LEA家族基因的全序列、定位和拷贝数信息;通过序列比对进行进化和分类分析;利用大豆发育表达芯片数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。【结果】系统地分析鉴定了36个大豆的LEA家族基因,根据结构域的差异和系统发育分析将这些LEA基因分成8个亚家族。基因定位分析结果表明,这些基因分布于大豆的16条染色体上,启动子分析表明,几乎全部LEA基因的启动子区含有逆境反应顺式作用元件。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,多数成员至少在一个组织中表达,10个差异表达的基因中有5个在种子发育时期优势表达,另外5个在其它部位优势表达。【结论】通过全基因组扫描,获得大豆基因组的36个LEA家族基因,它们分属于8个不同的亚家族,分布于16条大豆染色体上,启动子区含有逆境相关顺式作用元件,基因表达具有一定特异性。     

橡胶树Ago蛋白基因家族分析

Ago蛋白基因家族成员与不同的小RNA结合,广泛参与细胞的生长发育及抵抗外源DNA的入侵。对Ago蛋白基因家族成员的研究有利于进一步了解各成员的功能,同时有助研究小RNA的功能。橡胶树的Ago蛋白基因家族及小RNA的研究均较少,为了弄清楚橡胶树Ago蛋白基因家族成员情况及其初步功能,本研究对橡胶树(Hevea brasiliensis)所有蛋白质序列进行了分析。用HMMER及BLAST等软件分析发现橡胶树有18个Ago蛋白,这些Ago蛋白进行分类及理化性质分析,发现其可分为3类,大多数Ago蛋白定位于细胞核,蛋白序列长度在577 aa至1 237 aa氨基酸之间,等电点在8.66至9.47间。通过qPCR技术研究橡胶树Ago蛋白的表达,发现18个Ago蛋白在不同叶龄间有差异,在白粉病菌对橡胶树进行感染处理后各Ago蛋白的表达也有差异,说明不同的Ago蛋白参与了不同的生理过程。这些结果为进一步研究各Ago蛋白在橡胶树的生长发育及抗病抗逆过程中的功能提供了理论依据。     

玉米转录因子NF-YB基因家族的生物信息学分析

为揭示玉米NF-YB基因家族的功能,本研究利用生物信息学手段,鉴定了玉米NF-YB基因家族,并系统的分析了该基因家族各蛋白的理化性质、基因的染色体定位、保守结构域、基因结构、系统进化、磷酸化位点、启动子和基因组织表达。结果表明:玉米基因组中含有21个NF-YB基因,所编码的蛋白质均位于细胞核,且不含有跨膜结构。这些基因不均匀地分布于玉米的9条染色体上,均含有高度保守的结构域CBFD_NFYB_HMF,系统进化分析将其分为3类。磷酸化位点分析表明,玉米NF-YB家族存在着大量的磷酸化位点。启动子分析表明,基因家族启动子区域均含有大量的逆境胁迫应答顺式作用元件。组织表达分析发现,至少有18个基因可以进行表达,其中有5个基因表现出组织特异性,不同基因在不同组织、不同时期的表达具有时序性。玉米NF-YB基因家族核心结构域的保守性、基因功能的分化、启动子序列中的大量逆境相关元件、基因表达的差异性,可能都是玉米更好调控自身生长发育和适应逆境的结果。研究结果为进一步解析玉米NF-YB基因家族的功能提供参考。     

梨ERF超家族全基因组鉴定及表达分析

中国南方地区普遍存在的由于干旱等原因提早落叶导致的梨二次花现象给生产带来了很大的损失,且该过程可以通过人工摘叶处理进行模拟诱导。乙烯响应因子ERF成员被认为参与了植物的激素应答、生物和非生物胁迫以及生长发育调控过程。本研究基于公开的白梨基因组序列,利用生物信息学方法对其中的ERF因子进行鉴定,并对其分组及各组结构域进行了详细分析。结合课题组采用摘叶诱导二次花形成过程中的梨转录组数据,分析了响应该过程的ERF成员。结果表明,共获得了 211个白梨ERF家族编码基因,并可根据系统进化关系和结构域保守性分为11个组,其中种特有组一个。砂梨摘叶诱导二次花过程的转录组数据分析表明,有37个ERF因子差异表达,摘叶初期(摘叶后7 d)无响应,中期(摘叶后17 d)以下调表达为主,后期上调。对其中的4个差异表达基因进行了实时荧光定量PCR分析验证,结果与转录组分析结果吻合。此研究进一步丰富了梨响应胁迫反应的ERF基因资源,为进一步探讨ERF在成花过程中的作用提供了理论依据。