国外立体种养业的兴起

农业的立体种植和养殖,旨在有限的土地空间获得充分的农业产品和生态平衡,巧妙利用各类植物及动物在生长过程中的“空间差”和“时间差”,进行错落组合,综合搭配,构成多物种、多层次、多功能的高效生产系统。国外农业立体开发已取得不少成功经验。林农间作可称之为“立体农业”的一种。苏联是世界上营造防护林最早、规模最大的国家,当林带的有效防护为100%时,农作物平均增产率为19%。北非和地中海沿岸国家普遍采用油橄榄、柑桔、葡萄等与水稻、小麦、玉米间作。拉丁美州大力推广破布木、桃花心木或果树等林木与香蕉、可可、咖啡、胡椒等间作,除了收获农产品外,每亩还可以得到15立方米的用材。墨西哥在破布木树行间种     

利用VIGS技术研究广藿香醇合酶基因PatPTS的功能

广藿香精油主要存贮在植物地上组织的盾状腺毛中。提取广藿香（马来西亚品系）叶片的总RNA后,通过PCR技术扩增得到广藿香醇合酶基因（PatPTS）的全长cDNA序列,共编码552个氨基酸,与GenBank中已报道的印度广藿香中广藿香醇合酶的氨基酸序列存在3.6%的差异。使用烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus,TRV）,选取PatPTS作为沉默目的基因,在广藿香中构建病毒诱导基因沉默（VIGS）体系,进一步利用该体系在广藿香中鉴定PatPTS基因的功能。病毒侵染广藿香叶片后,分别选取不同的时间点,使用GS-MS与qRT-PCR检测PatPTS催化产物和转录水平的变化,结果发现：β-广藿香烯、β-榄香烯、石竹烯、广藿香醇等倍半萜成分的含量在VIGS侵染后第2周明显下降,1周和3周效果不明显;PatPTS转录本下降趋势与其调控的倍半萜含量变化趋势类似;表明PatPTS基因负责了广藿香精油主要倍半萜成分的合成。说明广藿香中VIGS体系已初步建立,并在侵染植物2周后诱导基因沉默和干扰次生代谢产物合成的效果最好,为在广藿香中快速研究基因功能打下基础。     

万寿菊玉米黄质环氧化酶TeZEP基因片段的克隆及分析

为了研究万寿菊中玉米黄质生物合成途径的关键酶基因,首先根据不同物种的ZEP基因进行序列比对找到保守区域设计简并引物,然后利用RT-PCR方法,以万寿菊花瓣总RNA为模板克隆万寿菊ZEP基因cDNA的片段,并进行序列分析。结果表明,万寿菊ZEP基因片段长度为1 058 bp,编码352个氨基酸残基,其序列与其他植物ZEP基因同源性最大为92%;其翻译产物属于亲水性蛋白;且结构域预测结果发现TeZEP基因编码的氨基酸序列含有一个NADB_Rossmann超家族和玉米黄质环氧化酶的特征性结构黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合位点。本研究成功克隆了万寿菊玉米黄质环氧化酶TeZEP基因片段并对其进行了序列分析,这为进一步研究该基因功能提供了依据,也为构建转基因植物和沉默基因植株以提高玉米黄质合成量提供了一定的参考。     

喜树转录因子CaERF1的克隆与生物信息学分析

AP2/ERF (APETALA2/ethylene response factor)家族转录因子在调控植物生长以及次生代谢积累等方面具有重要功能。本研究从喜树叶片中克隆AP2/ERF家族转录因子,并利用生物信息学分析该转录因子序列与结构。结果表明,从喜树叶片中成功克隆了597 bp大小的转录因子,并命名为CaERF1,成功构建重组质粒pGMT-CaERF1;CaERF1蛋白由199个氨基酸组成,与拟南芥中ORA47具有较高同源性,且属于不稳定的亲水性蛋白质;二级结构以无规则卷曲占比最高,为68.84%,并在15～80氨基酸区域存在一个AP2结构功能域。该转录因子的克隆以及结构分析为进一步研究CaERF1的功能奠定基础,同时为研究AP2/ERF类转录因子调控喜树碱等次生代谢产物合成提供数据支持。     

长春花茉莉酸受体CrCOI1的生物信息学分析与原核表达

通过生物信息学方法对长春花茉莉酸受体CrCOI1氨基酸序列、结构域以及二级、三级结构进行分析,利用分子生物学方法构建重组质粒并进行原核表达。结果显示：CrCOI1编码516个氨基酸,为胞质定位,分子量为58.26 k D,等电点pI为5.45,与番薯COI1蛋白的亲缘关系比较近,CrCOI1含有F-box结构域、多个LRR富集亮氨酸重复结构域以及转运抑制响应1结构域;该蛋白二级结构由50.97%α-螺旋、31.59%无规则卷曲、12.79%延伸链以及少部分β-转角(4.65%)组成;经SWISS-MODEL预测其三级结构显示,CrCOI1蛋白由α-螺旋和无规则卷曲组成,其中F-box的3个α-螺旋从蛋白的N端伸出便于结合配体。进一步地成功构建了重组表达质粒pET28a-CrCOI1,并经IPTG诱导后在大肠杆菌BL21中实现异源表达,且发现经16℃、0.4 mmol/L IPTG诱导至12 h后蛋白表达量最高,具有时间依赖性。上述结果表明,我们成功构建了长春花茉莉酸受体CrCOI1的重组表达质粒,实现大肠杆菌中的表达,并对其进行了序列以及结构分析。这为研究CrCOI1的功能以及通过其介...     

多种激素对喜树悬浮细胞中喜树碱合成关键酶基因的影响

喜树中抗肿瘤活性成分喜树碱的生物合成调控具有重要的理论意义与应用价值。基于喜树碱生物合成途径的复杂性及其积累的时间、空间特异性,本研究选择生理状态的均一的喜树悬浮细胞作为研究材料,分析植物激素茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, Me JA)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、赤霉素(gibberellin, GA)以及水杨酸(salicylic acid, SA)对喜树碱合成途径中关键酶基因转录水平的调控。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测结果显示,MeJA、ABA、GA以及SA均可促进喜树碱合成色胺途径中关键酶基因CaTDC1以及下游CaSTR的表达,且在处理2 h左右达到峰值;MeJA、GA、SA主要调控环烯醚萜途径中关键酶基因Ca7DLGT、CaG8O、CaCYC1的表达,而ABA则显著调控色胺途径关键酶基因CaTDC1以及下游CaSTR的转录水平;4种激素中SA调控效果与其他激素相比极其显著。本实验排除了喜树碱合成时间、空间特异性影响以及植物向重性、激素浓度梯度等干扰因素,准确地分析了4种激素对喜树碱合成途径关键酶基因的调控,为后续研究植物激素...     

基于LiCl法优化酿酒葡萄叶片的RNA提取

为获得纯度高、质量好的酿酒葡萄植株叶片RNA以用于荧光实时定量分析,为后续以酿酒葡萄叶片RNA为材料研究相关转录水平的调控提供技术保障,以经典酿酒葡萄赤霞珠叶片为试验材料,比较分析了重蒸酚法、Trizol法、改良的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）法和LiCl法（基于改良的SDS法）4种方法对酿酒葡萄叶片RNA提取的影响。结果表明,重蒸酚法提取RNA浓度较低,完整性较差,存在部分降解;Trizol法提取的RNA则有部分DNA污染;改良CTAB法提取浓度较高,但蛋白和DNA污染严重;LiCl法提取结果显示,28S的条带亮度是18S的2倍,条带无拖尾,完整性较好,存在DNA污染和少量的蛋白污染。进一步在LiCl法基础上利用醋酸钠、DNAase消化、苯酚抽提法进一步优化,并采用荧光实时定量验证,结果表明,醋酸钠的加入RNA质量无明显改善;然而,经氯仿和水饱和酚（体积比1∶1）抽提2次,氯仿抽提1次,氯仿和水饱和酚（体积比1∶1）抽提1次,并经DNAase进行消化,最终提取出质量浓度为173.611μg/mL、A260/280为1.803纯度高、完整性较好且无蛋白和DNA污染的葡萄叶片总RNA;...     

喜树中ABA转运蛋白基因CaABAT的克隆及生物信息学分析

以喜树叶片提取的总RNA为模板,通过RT-PCR方法扩增喜树中的ABA转运蛋白基因CaABAT全长序列,并克隆到pGMT载体中,序列分析表明,CaABAT基因4 377 bp,编码1 458个氨基酸,等电点为7.82,分子量约为164.8 KD,且该基因与拟南芥中ABA转运蛋白基因At ABCG40氨基酸序列同源性高达73%,并将该序列提交至GenBank(No.KY882555)。该蛋白的二级结构中α-螺旋为49.45%,β-折叠为11.04%,无规则卷曲39.51%,定位细胞的质膜上。且该蛋白基因功能分类体系(Gene ontology)分析显示其具有ATPase依赖的跨膜转运活性,可能参与细胞内如含氮化合物代谢过程。然后分别分段导入至酵母表达载体pDRGAL与植物表达载体pBIGD中,构建重组质粒pDRGAL-CaABAT和pBIGD-CaABAT。最终为探究CaABAT转运ABA功能以及研究其对植物次生代谢调控奠定基础。     

长春花法呢基焦磷酸合酶基因的克隆与组织表达分析

萜类吲哚生物碱是重要的植物次级代谢产物,是多种天然药物的药效基础,具有显著的消炎、抗病毒、抑制肿瘤等作用。而长春花(Catharanthus roseus)作为重要的药用植物可以通过次级代谢合成150多种萜类吲哚生物碱,但是长春花萜类化合物的代谢途径尚未完全解析,究其原因则是受到代谢通路中关键酶的限制。法呢基焦磷酸合成酶(FPPS)是植物萜类物质合成途径中的关键酶之一,但仅发现在拟南芥等植物的萜类化合物合成过程中发挥重要的作用。因此,为了深入探究FPPS对长春花次级代谢途径是否也发挥重要作用,本研究通过生物信息学、分子生物学等研究手段,基于拟南芥法呢基焦磷酸合成酶序列,对长春花转录组数据库进行序列比对分析,首次发现并成功克隆两个FPPS同源基因,并将其命名为CrFPPS1与CrFPPS2。进一步通过系统进化树分析表明,CrFPPS1和CrFPPS2与拟南芥、缬草等植物FPPS的氨基酸序列相似性均在80%以上。RT-qPCR结果显示CrFPPS在长春花不同组织表达特征不同,因此推测CrFPPS1与CrFPPS2的功能并不完全相同。初步表明CrFPPS是长春花次级代谢通路上具有生物学功能的...