基于荧光原位杂交(FISH)技术的假俭草染色体鉴定和核型分析

以假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack.)品种‘赣北’(‘Ganbei’)基因组序列数据为基础,通过生物信息学手段挖掘和设计了假俭草染色体特异的单拷贝寡核苷酸(oligo)探针库,同时结合端粒重复序列和rDNA重复序列探针,在假俭草根尖细胞有丝分裂中期染色体上进行了系列荧光原位杂交(FISH)试验。结果显示:假俭草染色体核型公式为2n=2x=18(2SAT),利用5S rDNA和18S rDNA重复序列探针可识别出第5和第4号染色体,且第4号染色体18S rDNA富集区段易出现或存在断裂现象;设计的假俭草染色体特异单拷贝oligo探针可识别出第2、第6和第9号染色体,进一步结合rDNA重复序列探针结果还发现第4号染色体与第8号染色体间发生了染色体易位。综合分析认为,假俭草染色体核型存在不稳定性,且其基因组在进化过程中发生了染色体结构重排。本研究建立的基于重复序列和单拷贝oligo探针的FISH技术体系,可为假俭草染色体的准确识别和变异鉴定提供新方法,观察到的假俭草染色体核型特征可为假俭草高质量基因组图谱的构建提供细胞学证据。

依据云南栘[木衣]种子萌发至成苗期间转录组的SSR、SNP及InDel特征

依据云南栘[木衣](Docynia delavayi(Franch.)Schneid.)种子萌发至成苗期间的转录组数据,分别使用MISA、GATK3软件对SSR、SNP、InDel位点进行挖掘并进行特征分析。结果表明:从转录组数据的63782个非冗余基因序列(unigene)中,共挖掘出76981个SSR位点,其发生频率为30.18%。在各种不同的重复基元种类里,重复出现频次最高的为单碱基重复基元,频次最低的是六碱基重复基元。就所有基元而言,A/T基元的出现频率最高,占总SSR位点数量的38.09%;其次是AG/GT,占总SSR位点数量的27.63%。各类重复基元的重复次数介于5~15次,SSR序列长度为10~66 bp。15个样品中,SNP位点数量介于202602~278026个,平均每个样品包含253064个SNP,且每个样品的转换类型与颠换类型数量比都在6∶4左右。InDel位点数量介于35609~48977个,平均每个样品中含有44642个InDel位点。云南栘[木衣]种子萌发至成苗期间,转录组中的SSR、SNP、InDel位点丰富,且具有较高的多态性。

橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库构建及HbHDA6互作蛋白筛选

次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来。次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标。前期研究中,我们发现组蛋白去乙酰化酶(HDA)抑制剂曲古抑菌素A(TSA)能诱导橡胶树乳管分化且组蛋白去乙酰化酶基因(HbHDA6)能够参与橡胶树乳管分化调控。由于组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制尚未阐明,因此该文使用冠菌素(COR)诱导橡胶树形成层分化产生次生乳管的实验系统,以分离形成层组织为材料,构建酵母双杂交cDNA文库,以HbHDA6基因为诱饵来筛选酵母双杂交文库,确定与HbHDA6相互作用的蛋白。结果表明:(1)利用Gateway技术构建的均一化COR诱导橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库,初级文库的容量为6.34×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.27×10^(7),文库重组率为100%;次级文库的容量为7.72×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.54×10^(7),文库重组率为100%。初级文库和次级文库的插入片段平均长度分别为1.1 kb和1.2 kb。(2)成功构建了筛选HbHDA6互作蛋白的pGBKT7-HbHDA6诱饵载体,并确认无自激活活性。(3)使用该诱饵载体对构建的酵母双杂交cDNA文库进行筛选,并通过NCBI_BLAST比对和去除重复以后,获得了22个与HbHDA6发生互作的蛋白,包括CLP1、ERF3、ERF4、HSP82、LARP6a、APT5、PP2A、FBA6等。该研究成果为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供了理论基础,为转基因改良橡胶树的产胶潜力提供了候选基因,为高性能天然橡胶遗传改良育种提供了新线索。

浙江红花油茶×广宁红花油茶杂交子代的表型性状及其SSR分子鉴定

浙江红花油茶(Camellia chekiangoleosa)种仁含油率和油酸含量高,广宁红花油茶(C.semiserrata)具有较强的生长势和抗性。为了利用浙江红花油茶和广宁红花油茶的优点,培育优良种质材料,该研究对浙江红花油茶与广宁红花油茶的45个F_(1)杂交子代进行表型性状分析,以掌握杂交子代的表型性状情况,同时利用SSR标记对其进行杂种真伪鉴定,并筛选可用于油茶杂交子代鉴定的SSR标记。结果表明:(1)浙江红花油茶×广宁红花油茶的F_(1)子代表现为树形高大、生长迅速且其叶脉、萼片、柱头均倾向于父本广宁红花油茶的性状,而花和叶片形态等性状与母本浙江红花油茶接近,叶片颜色与大小等特征介于双亲特征之间。(2)从32个SSR标记中筛选出了8个可区分双亲且能明确杂交子代来源的完全互补型标记,用于开展杂交子代鉴定,其中7个标记杂种鉴定效率高达100%,1个标记杂种鉴定效率为55.56%;8个标记相互补充鉴定出45个杂交子代全是真杂种。(3)8个SSR标记对杂交子代进行的鉴定能力验证表明,利用这些SSR标记鉴定油茶杂交子代是可行的。该研究结果为油茶物种间的杂交育种提供了参考,同时也为后续油茶物种间的杂交子代SSR标记鉴定提供了依据。

代谢组与转录组联合解析赤皮青冈叶片黄化变异机制

为揭示赤皮青冈叶色黄化变异机制,该研究以赤皮青冈叶色变异植株和正常植株的叶片为试验材料,采用超高效液相色谱串联质谱法和高通量RNA测序技术分别进行代谢组和转录组分析。结果表明:(1)代谢组在正离子(POS)、负离子(NEG)模式下分别检测出正常植株和突变体之间存在257个和357个显著差异代谢物(SCMs),其中槲皮素、白矢车菊素、杨梅素等多种黄酮类化合物及其糖苷衍生物(吡喃酮啡肽A、异鼠李素3-葡糖苷酸等)在突变体中显著上调,而叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等色素含量则显著下降。(2)转录组测序检测出4146个差异表达基因(DEGs),其中1711个基因上调表达,2435个基因下调表达。(3)KEGG富集分析表明,SCMs和DEGs显著富集到光合作用、卟啉与叶绿素代谢、类黄酮生物合成等途径。综上表明,突变体叶色黄化可能是受到叶绿素合成受阻、叶绿体发育异常及黄酮物质合成增加等因素的综合影响。此外,MYB和bHLH家族基因在突变体中显著上调,证实该两类转录因子参与调控类黄酮生物合成。该研究结果为植物黄化突变的分子机制研究提供了新的见解,也为叶色功能基因挖掘与园林植物育种工作提供了参考。

曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解兰科植物曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子的使用偏好性及主要影响因素,从GenBank数据库下载曲唇羊耳蒜完整的叶绿体基因组序列并筛选得到51条符合分析要求的蛋白编码序列,利用CodonW软件和EMBOSS在线程序分析其密码子使用模式.结果显示:曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子的第3位碱基多为A或T,GC_(3)仅为29%,远低于GC_(1)(46%)和GC_(2)(39%);有效密码子数(ENC)介于42~60之间,密码子偏好性较弱,ENC与GC_(3)呈极显著正相关.结合中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析,结果表明,曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子使用偏好性主要受到自然选择压力的影响,突变压力的作用有限.同义密码子相对使用度(RSCU)数据分析共筛选出7个最优密码子,分别为UUG、CUU、UCA、ACA、AAU、AGA和GGA.对应性分析结果显示,曲唇羊耳蒜不同类型基因的密码子使用模式不同,其中光合系统基因具有相似的密码子使用模式,而其他类型基因的偏好性差异较大.

利用CRISPR/Cas9技术创制番茄青枯病抗性基因Slmlo 1/6突变体

青枯病是番茄(Solanum lycopersicum)生产中的一种毁灭性土传病害,致病菌生理小种复杂、易变异,而MLO基因隐性突变mlo具有广谱抗性,前期研究表明Slmlo 1/6可能参与番茄青枯病抗性反应。为进一步研究番茄Slmlo 1/6青枯病抗性基因功能,该文利用CRISPR/Cas9技术创制Slmlo 1/6基因突变材料,并进行表型鉴定。结果表明:(1)设计SlMLO 1/6靶点序列gRNA,并与U6启动子组装,再将含高效靶点的U6-gRNA1/6片段通过Bsa I酶切连入CRISPR载体pBGK,构建形成双基因融合敲除载体pBGK-SlMLO 1/6。重组质粒经转化大肠杆菌(Escherichia coli)感受态DH5α和平板培养,挑选阳性单克隆。验证正确后,再经根癌农杆菌(Agobacterium tumefaciens)GV3101介导的遗传转化和潮霉素抗性筛选,最终获得9株番茄编辑苗。(2)靶点区测序显示,植株M2和M8分别缺失177 bp和7 bp的SlMLO 1片段,M7缺失12 bp的SlMLO 6片段,M9发生SlMLO 6单碱基T插入,总计4株单基因纯合突变体,其他均为杂合型突变。(3)RT-qPCR分析表明,与野生型相比,突变株SlMLO 1/6基因表达水平显著下降,尤其是M2、M7和M8。(4)表型鉴定表明,SlMLO 1/6可能是番茄青枯病易感基因。综上,该文成功构建了MLO基因编辑载体并实现了番茄转化,纯合突变体获得了青枯病抗性。氨基酸丢失和移码突变可能是Slmlo 1/6抗性功能转变的主要原因。该研究结果为番茄抗青枯病基因功能研究和抗病育种应用提供了理论参考和遗传工程材料。

木薯糖转运蛋白基因MeSWEET 17 b的克隆及表达分析

木薯(Manihot esculenta)是热带亚热带地区重要的粮食作物。糖转运蛋白SWEETs能够促进糖在细胞间的流动,在植物生长发育过程中起着重要作用。为明确SWEET家族基因在木薯生长发育过程中的功能,该研究以木薯‘KU50’为实验材料,采用基因克隆、生物信息学分析、亚细胞定位、体外酵母检测及RT-qPCR等方法研究木薯MeSWEET17b的基因特性。结果表明:(1)MeSWEET 17 b基因开放阅读框为726 bp,编码242个氨基酸,定位于细胞膜;MeSWEET17b蛋白与AtSWEET16、AtSWEET17亲缘关系较近,含有7个跨膜结构域,属于疏水性蛋白。(2)体外酵母检测表明MeSWEET17b主要转运果糖。(3)RT-qPCR结果表明,MeSWEET 17 b在叶柄和茎杆中表达趋势基本一致,成熟期相对表达量最高,在叶片中相对表达量较低,在块根膨大期相对表达量最高,随着块根生长发育,相对表达量急速下降。(4)对‘KU50’水培苗进行高盐(8 g·L^(-1) NaCl)、干旱(100 mmol·L^(-1)甘露醇)、氧化(10%H_(2)O_(2))和低温(15℃24 h,后降至4℃24 h)等非生物胁迫处理。RT-qPCR结果显示,干旱胁迫下,MeSWEET17b在叶片和茎杆中的相对表达量变化差异最大;盐胁迫下,MeSWEET 17 b在叶片和须根中的相对表达量变化最显著;氧化和低温胁迫下,MeSWEET 17 b在须根中和叶柄中的相对表达量随着处理时间的延长呈极显著上升趋势。该研究为进一步研究糖转运蛋白SWEETs在木薯中的作用机制提供依据。

液相色谱质谱联用分离鉴定酸性植物激素的初级教学实验

液相色谱质谱联用仪(LC-MS)是目前检测脱落酸、吲哚乙酸等植物激素的重要技术手段之一。为了巩固学生对LC-MS基本概念与原理的掌握,提高学生的实践能力,培养学生实验素养,针对目前国内LC-MS实验教学存在的主要问题,本文提供了从易至难的5个基础教学实验,可使学生了解LC-MS样品前处理的基本过程,认识实际样品的复杂性和痕量植物激素检测的瓶颈问题,初步了解实际样品中ABA含量的计算方法。连续3个学期在研究生一年级仪器分析课的实践表明,这5个教学实验的学习实践活动能培养学生使用现代大型分析仪器的能力,提升学生学习仪器分析技术的兴趣。

极小种群植物川柿叶绿体基因组特征与系统发育分析

川柿(Diospyros sutchuensis)为极小种群和国家重点保护野生植物,分布范围狭窄,种群数量极少。目前,川柿基因组信息缺乏,在柿属(Diospyros)中的系统亲缘关系不明确。该研究通过Illumina平台对川柿叶绿体基因组进行测序,应用Getorganellev1.7.3.4和PGA软件对基因组进行组装和注释,使用DnaSP6.12.03软件进行多序列对比分析,并使用REPuter、Tandem Reapeats Finder和MISA软件进行重复序列分析,使用CodonW1.4和EasyCodemL软件分别进行密码子偏好性和选择压力分析。同时,基于4个不同的叶绿体基因组序列数据集,使用IQtree软件分析川柿与11个柿属物种的系统发育关系。结果表明:(1)川柿叶绿体基因组全长157 917 bp,包含1对26 111 bp的反向重复区、大单拷贝区(87 303 bp)和小单拷贝区(18 392 bp),GC碱基含量为37.4%。(2)川柿叶绿体基因组共注释到113个基因,包括79个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因;共检测到49个长重复序列、27个串联重复序列和34个简单重复序列;蛋白编码基因中高频密码子31个,多数密码子末位碱基为A或U,编码亮氨酸的密码子使用最多;基因组编码区比非编码区更为保守,10个高变热点区域可作为潜在的分子标记;蛋白编码基因中有8个基因(ndhB、ndhG、ndhI、rbcL、rpoB、petB、petD、rps12)受到正选择压力。(3)系统发育分析显示,川柿与老鸦柿(D.rhombifolia)和乌柿(D.cathayensis)亲缘关系最为密切,它们与海南柿(D.hainanensis)共同形成一个单系分支。该研究结果既为川柿及柿属种质资源鉴定、遗传多样性保护以及种群恢复等提供了叶绿体基因组资源,也为阐明川柿的系统进化提供了重要的分子信息。

火炬花叶绿体基因组特征及系统发育

火炬花(Kniphofia uvaria(L.)Oken)为阿福花科(Asphodelaceae)火把莲属药用植物。通过组装火炬花完整的叶绿体基因组,并对其结构特征与系统发育进行分析。结果表明:火炬花叶绿体基因组全长163227 bp,为典型的四分体结构,其由一个长84414 bp的大单拷贝(LSC)和一个长17871 bp的小单拷贝(SSC)组成,由一对长30471 bp的反向重复序列(IRs)将大单拷贝区与小单拷贝区分开。火炬花基因组包含130个基因,其中蛋白质编码基因、tRNA基因、rRNA基因数量分别为84、38、8个。共鉴定简单序列重复位点75个,且以单碱基重复A、T类型为主。火炬花叶绿体基因组的58个编码序列中共有24841个密码子参与翻译蛋白表达,编码20种氨基酸,其中,亮氨酸是基因组中占比最高的氨基酸。火炬花叶绿体基因组中相对同义密码子使用率(RSCU)大于1的28种密码子均以A或U结尾。依据叶绿体基因组的系统发育分析结构可以看出,火炬花与阿福花科的14种植物亲缘关系更加密切。

山桐子基因组调研及SSR特征

为了研究山桐子的遗传背景,进一步为山桐子基因组简单重复序列(SSR)标记开发、种质资源遗传评价等研究提供基础,采用高通量测序技术开展山桐子基因组调研,并基于山桐子基因组测序数据,利用MISA软件检索基因组SSR并分析其组成特征。结果表明:(1)山桐子的基因组大小约为1.23 Gb,基因组重复序列含量约为57.00%,杂合度约为1.05%。(2)共检索到重复单元长度为2~7个核苷酸的SSR位点392 580个,SSR平均分布距离为1.73 kb,平均出现频率为578.65个·Mb~(-1)。二核苷酸重复类型SSR数量最多,占比80.41%,三、四、五、六、七核苷酸重复类型数量依次减少;SSR中优势重复基元富含A/T核苷酸。(3)重复次数为5~10次的SSR数量占总数的79.79%,其中重复次数为5次的SSR数量最多,占总数的36.25%;重复次数为11~15次的SSR数量占总数的11.85%;重复次数为16次以上的SSR数量占总数的8.36%。(4)SSR基序长度为12~57 bp,10~20 bp的SSR数量占总数的73.34%,其中10 bp的SSR数量最多,占总数的27.75%;20~30 bp的SSR数量占总数的15.67%;大于30 bp的SSR数量占总数的10.99%。研究结果表明,山桐子基因组为高杂合的复杂基因组,且基因组中SSR标记非常丰富。

基因调控植物花器官发育的研究进展

花作为被子植物的繁殖器官,是植物的重要组成部分,也是研究植物进化、分类的重要依据。花器官的发育受到外部环境和内部生理等多种因素的影响,不同物种或同一物种间出现不同的性状,基因作为其中的关键因子,在整个过程中发挥着重要作用,其在花发育调控中的作用一直都是大家研究的热点。花器官的花萼、花冠、雄蕊、雌蕊、胚珠五轮结构分别受到AE花发育模型中A、B、C、D、E五类基因的调控,这些基因在花器官发育过程中形成了一个复杂的基因调控网络。各类基因的表达或沉默均会导致花器官的结构发生改变,但不同的物种之间又存在差异。本研究综述了MADS-box、AP2/ERF基因家族相关成员AP1、AP2、AP3、PI、AG、SEP、AGL6、SHP、STK及其他基因NAP、SPL、TGA、PAN、WOX等在花器官建成中的调控作用,从分子水平解析了基因在花器官发育中的影响,为进一步深入了解基因在各植物花器官发育调控中的作用提供参考。

真菌发光基因在植物学研究中的新视角与应用前景

为探讨真菌发光基因在植物学研究中的应用及其在植物生长、病理学、生态学和分子生物学方面的潜力,介绍了真菌发光基因的基本特征,包括其发现、结构和功能;详细阐述了这些基因在植物学各分支领域的具体应用,突出其在实验技术上的创新,如基因克隆、转录调控和转基因技术等。此外,还分析了这些基因对于理解植物生长机制、病理学特性和生态学关系的意义,并预测了该基因在植物学未来研究中的发展趋势。

兰州百合鳞茎花青素合成相关MYB与bHLH转录因子的筛选分析

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析、亚细胞定位、系统进化关系以及保守结构域预测。MYB分类结果显示,50个MYB转录因子中有2个属于1R-MYB类,44个属于R2R3-MYB类,3个属于3R-MYB类,1个属于4R-MYB类。50个MYB不稳定蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞定位表明48个MYB定位于细胞核。73个bHLH均为不稳定蛋白,且72个都为亲水性,亚细胞定位显示58个bHLH定位于细胞核。通过与模式植物拟南芥MYB和bHLH转录因子构建进化树分析、保守结构域预测、基因表达量分析以及转录因子与结构基因的相关性分析,初步筛选出3个MYB基因和1个bHLH基因可促进兰州百合鳞茎花青素合成,为进一步深入研究兰州百合鳞茎花青素调控基因提供了理论支持。

重瓣榆叶梅全叶绿体基因组遗传特征分析

【目的】对重瓣榆叶梅Prunus triloba‘Multiplex’全叶绿体基因组序列进行测序,探究其系统发育位置并分析其叶绿体基因组成特点。【方法】以重瓣榆叶梅叶片为材料,采用2×CTAB法提取叶绿体DNA,利用Illumina NovaSeq平台进行叶绿体基因组的测序,组装、注释并分析其叶绿体基因组遗传特征。联合美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库数据,基于全叶绿体基因组序列构建了重瓣榆叶梅系统进化关系。【结果】重瓣榆叶梅叶绿体基因组全长为157827 bp,NCBI登录号MT937181,其结构为经典的四分体结构,由1个大单拷贝区域(LSC),1个小单拷贝区域(SSC)及反向重复区域(IRa/IRb)构成,其序列长度分别为86032、19023、26386 bp。GC和AT的总占比分别为36.80%和63.20%。重瓣榆叶梅的完整叶绿体基因组序列注释到132个基因,包括tRNA基因、编码蛋白基因、rRNA基因,分别为37、87、8个。重瓣榆叶梅叶绿体基因组共编码26678个密码子和236个符合条件的SSR位点。SSR位点中A/T碱基占优势,碱基偏好性十分明显。【结论】系统进化树分析表明,重瓣榆叶梅和榆叶梅P.triloba聚合成一分支结构,与同属植物长柄扁桃P.pedunculata亲缘关系较近。

木薯SDH蛋白的序列分析及其与MeH1.2关系的研究

【目的】山梨糖醇脱氢酶(SDH)在调控蔷薇科植物果糖和山梨醇转化中起重要作用,也参与植物对逆境的应答过程,木薯SDH功能的研究可以为培育优质木薯种质提供理论基础。【方法】以‘SC124’的cDNA为模板克隆木薯SDH基因,并利用实时荧光定量PCR分析木薯SDH基因的组织特异性及其对干旱、低温、PEG和ABA的响应模式。通过筛选木薯干旱和低温混合的酵母cDNA文库,并利用Y2H点对点及其双分子荧光互补(BiFC)实验确认与目标蛋白的关系。【结果】木薯SDH基因CDS全长1092 bp,编码364个氨基酸,与数据库中的序列无差异。MeSDH蛋白含有催化锌结合位点,NADP结合位点,结构锌结合位点,属于MDR超家族。烟草叶片表皮细胞瞬时表达显示MeSDH蛋白定位于细胞核。MeSDH基因的表达量在功能叶、幼嫩叶、须根和茎中依次降低。MeSDH基因受干旱、低温和PEG胁迫诱导在木薯叶片上调表达,在ABA处理后的木薯叶片和根系中都显著上调表达。文库筛选、Y2H点对点和BiFC实验证实MeH1.2与MeSDH互作。【结论】MeSDH基因可以响应多种胁迫上调表达,并可能在蛋白水平和MeH1.2共同作用。

bHLH96的克隆及其在薄荷萜烯生物合成调控中的功能

【目的】薄荷精油是日化、医药和食品工业中的重要原料,bHLH转录因子在调控植物挥发性次生代谢产物合成中具有重要作用。探究bHLH蛋白在薄荷挥发性物质合成调控中的作用,为通过代谢或基因工程改良薄荷种质提供重要基因资源,拓展有关植物挥发性次生代谢产物合成途径与调控机制的认识。【方法】利用转录组测序和RT-qPCR技术分析bHLH96在薄荷根、茎、叶中的表达,并通过RT-PCR法克隆其全长序列,再利用DNA重组技术构建植物表达载体pBI121-bHLH96,利用农杆菌介导法在薄荷叶片中过表达,检测过表达bHLH96对薄荷叶片萜烯化合物含量和合成相关基因表达的影响。【结果】薄荷bHLH96的编码区全长861 bp,编码286个氨基酸残基。薄荷bHLH96是一个细胞核定位蛋白,植物bHLH96蛋白间的序列相似性为45.45%-73.68%,薄荷bHLH96与薰衣草LaMYC4和丹参SmbHLH94等唇形科植物bHLH蛋白的亲缘关系较近。在薄荷叶片中瞬时过表达bHLH96,显著影响15种萜烯化合物的相对含量。过表达bHLH96显著上调萜烯合成相关基因OC2、SM1、KS1、ND和EAO1的表达,显著下调NLS1、LS1和iPR的表达。【结论】薄荷bHLH96可能通过调控萜烯合成相关基因的表达,影响相关萜合成酶的活性,从而调控薄荷萜烯物质的合成。

马铃薯野生种烯酰水合酶超家族基因ScDHNS的克隆与功能分析

【目的】1,4-二氢氧-2-石脑-CoA合成酶(1,4-dihydroxy-2-naphthoyl-CoA synthase,DHNS)基因是茄科植物糖苷生物碱合成代谢的潜在重要基因,开展马铃薯DHNS基因功能研究与验证,为低糖苷生物碱马铃薯品种(系)的选育提供基因和材料来源。【方法】利用RACE方法克隆得到马铃薯野生种恰柯薯(Solanum chacoense)ScDHNS基因,对其进行生物信息学分析和亚细胞定位,通过构建过表达载体pBWA(V)HS-DHNS转化马铃薯栽培种进行功能验证。【结果】ScDHNS cDNA序列开放阅读框1023 bp,编码340个氨基酸,分子量为37.34 kD,等电点pI为8.592,具有典型的ECH保守结构域,属于烯酰水合酶超家族成员,在二穗短柄草(Brachypodium distachyon)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等植物基因组中都有其同源基因,且存在基因扩张和收缩事件。过表达ScDHNS基因后发现转化株ScDHNS和SGT1基因表达量显著上调,且表达量显著高于马铃薯WT植株。且对应转化植株的总糖苷生物碱含量显著高于马铃薯WT植株,最高可达到364.3 mg/kg,是对照的2.4倍。亚细胞定位结果显示ScDHNS定位于过氧化物酶体。【结论】马铃薯ScDHNS基因可能参与调控糖苷生物碱合成关键基因SGT1的表达,通过β-氧化途径和甲羟戊酸通路协同影响糖苷生物碱的合成,该基因与糖苷生物碱在亚细胞水平上的区室化有重要关系,对于培育低糖苷生物碱的马铃薯品种(系)具有重要的应用价值。

荔枝GRF基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为揭示荔枝(Litchi chinensis)GFR基因的功能,对荔枝生长调控因子(LcGRF)基因家族进行了全基因组鉴定和分析,并研究其在荔枝中的表达模式。基于荔枝基因组数据库,使用生物信息学软件对LcGRFs家族成员进行全基因组鉴定,分析基本理化性质、染色体定位、基因结构、进化关系、蛋白保守基序、顺式作用元件和时空表达情况进行系统分析。共获得12个GRF基因,不均匀地分布在10条染色体上,内含子2~5个。蛋白保守基序分析发现,荔枝GRF蛋白均含有保守的motif1(WRC)和motif2(QLQ),进化分析LcGRF划分为5个亚家族,LcGRFs启动子上存在大量的光、植物激素、非生物胁迫响应以及生长发育相关的顺式作用元件。不同转录组表达模式结果显示,各个组织中呈现出多样化的表达特征,表明不同成员可能在荔枝不同生长发育过程中发挥调控作用,参与调节荔枝的生长发育。研究显示,荔枝GRF家族成员有12个,划分为5个亚家族。