Effect of genotype and growing season on nitrate accumulation and expression patterns of nitrate transporter genes in potato (Solanum tuberosum L.)

Nitrate (NO₃^?) is the most important source of mineral nitrogen (N) affecting the vegetative growth, the tuber yield and the quality of potato (Solanum tuberosum L.). The screening of 16 potato cultivars for low nitrate content was reported and the effects of genotype and experimental factors on nitrate accumulation were studied. Both genotype and growing season had a highly significant effect on dry weight, number of tubers/plant, yield and nitrate accumulation in potato which varied significantly from one genotype to another. Furthermore, nitrate accumulation varies with the season, being higher in the first season (autumn) than in the second season (spring), for all the genotypes. The cultivars Safrane and Universa followed by Actrice and Alaska produced the highest tuber yield/plant during the first and second season, respectively, accumulating higher quantities of nitrate compared to other cultivars. Ponomera cultivar was of interest from a breeding perspective due to both combining best tuber yield/plant and low nitrate accumulation for both growing season. Expression pattern of nitrate transporter genes (StNRT1.2, StNRT1.5 and StNRT2.1) has been reported. Thus, these genes were differentially expressed which could be explained in part by the difference in nitrate accumulation rate between the studied cultivars. The results showed that high accumulator genotype got significant higher expression level of StNRT1.2, StNRT1.5 or StNRT2.1 which lead to the higher nitrate uptake rate and consequently higher nitrate accumulation than low accumulator genotype.     

参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,PhANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前己发现并报道了多种PhANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究.本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析.首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如Box Ⅰ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到TaRBCS11、TaRBCS13、TaRBCS10和TaRBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Spl)位于这4段启动子近侧区(-200bp～ATG);根据TaRBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5’端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况.组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804～-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597～-1 198bp.本研究验证了TaRBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究PhANGs表达调控机制提供了重要参考.     

藏绵羊DQA座位基因的适应性进化研究

主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)是脊椎动物重要的功能基因家族之一,其所编码的MHC分子具有维持机体世代适应环境变化的能力和功能,是研究动物适应性进化研究的最佳遗传标记.本研究选择青藏高原的主要畜种资源——藏绵羊(Ovis aries)为研究对象,利用聚合酶链式反应-单链构象多态(polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism,PCR-SSCP)技术对甘肃(欧拉,乔科和甘加型)和青海(青海欧拉型和青海高原型)的5个藏绵羊生态群体的DQA座位基因遗传特征进行研究,以期揭示其与藏绵羊高原适应性进化的机制;结果在藏绵羊DQA座位的2个基因中发现了33个等位基因和125个核苷酸变异位点,表明5个生态群体藏绵羊的DQA座位基因均具有丰富的多态性;分析证明平衡选择是维持藏绵羊DQA座位基因多态性的主要机制之一,甘肃和青海5个藏绵羊生态群体DQA座位基因区域之间的变化(among groups)小于同一区域不同群体间的变化(among population with groups),进一步说明藏绵羊DQA座位基因发生了正选择作用和适应性进化.研究结果将为藏绵羊的遗传改良和种质创新提供基础数据.     

禾本科主要作物抗旱相关基因及转基因研究进展

干旱是限制作物生长和产量的重要因素之一,为提高禾本科主要作物水稻、小麦、玉米、甘蔗的抗旱能力,本研究从植物抗旱机理出发,归纳了植物抗旱相关的功能基因、转录因子以及信号因子。综述了水稻、小麦、玉米、甘蔗抗旱相关基因挖掘以及抗旱转基因的研究进展,针对今后作物抗旱性的研究,提出了开展逆境植物重要抗旱基因资源挖掘、构建多基因共表达系统以及开展科学、标准的转基因抗旱鉴定指标评价体系研究的建议。     

苹果MdCBL家族基因表达分析及MdCBL1的功能鉴定

利用生物信息学的方法,对10个苹果MdCBLs家族蛋白的功能域进行预测,并与拟南芥AtCBLs家族的10个蛋白进行了系统进化分析,同时对苹果MdCBLs基因进行了系统的命名。利用qRT-PCR,检测了苹果MdCBLs基因在不同组织的表达及对非生物胁迫(包括盐、低温、ABA、干旱)的响应,结果表明,MdCBLs在苹果不同组织及非生物胁迫中起重要作用。另外,通过遗传转化苹果愈伤组织鉴定了MdCBL1在盐胁迫中的功能,MdCBL1过量表达明显提高了转基因愈伤组织的盐胁迫抗性。     

奶牛源化脓隐秘杆菌的分离鉴定及其毒力基因的检测

本研究旨在分离鉴定来自北京某奶牛场死亡奶牛肺脏的1株疑似病原菌CVCC 3982,并测定其致病性。通过分离培养获得疑似病原菌,采用Biolog鉴定系统和16S rDNA序列分析对其进行了鉴定,人工接种CD-1小鼠测定了其致病性,合成引物对其主要毒力基因进行了检测。结果显示,该疑似病原菌为革兰氏阳性杆菌,β溶血,Biolog鉴定结果显示其为化脓隐秘杆菌,其16S rDNA序列与化脓隐秘杆菌模式菌株NCTC 5224的同源性达100%,系统发育分析显示其与化脓隐秘杆菌处于同一分支。腹腔注射该菌可致小鼠死亡。分离菌株基因组中含有溶血素(PLO)基因,神经氨酸酶H(NanH)基因,神经氨酸酶P(NanP)基因,菌毛基因(fimA、fimC和fimE),但缺失胶原结合蛋白(CbpA)基因和菌毛fimG基因。结果表明该分离菌株为化脓隐秘杆菌且具有致病性。