楸树DELLA基因家族生信分析及CbuGRAS9的功能分析

通过鉴定楸树(Catalpa bungei)DELLA家族基因并分析CbuGRAS9的基因功能,为楸树生殖调控性状的遗传改良提供理论依据。基于楸树基因组数据,鉴定并克隆了5个与拟南芥(Arabidopsis thaliana)同源的CbuDELLAs基因;利用ExPASy、SWISS-MODEL、Plant-mPloc、PlantCare等在线工具对CbuDELLAs蛋白进行等电点、蛋白结构、亚细胞定位及启动子顺式作用元件预测;以9-1(Catalpa bungei‘Luoqiu No.1’)和‘百日花’楸树(Catalpa‘Bairihua’)为材料,分析了CbuDELLAs基因的表达量差异,并通过异源转化拟南芥证实了CbuGRAS9的分子功能,利用酵母双杂交文库筛选了与CbuGRAS9互作的蛋白。结果表明:5个CbuDELLAs蛋白的氨基酸数目为455~588,蛋白相对分子质量为5.04~6.43 kDa,等电点为4.81~5.14;CbuDELLAs蛋白均含有DELLA和GRAS保守结构域,全部为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示CbuDELLAs蛋白均定位于细胞核中。启动子顺式作用元件分析发现,这5个DELLAs基因启动子区均含有参与赤霉素反应的顺式作用元件。qRT-PCR结果显示‘,百日花’楸中CbuDELLAs基因表达量显著高于对照9-1楸,其中CbuGRAS9为差异最显著的基因,CbuGRAS9转基因株系的开花时间被明显推迟。鉴定到与CbuGRAS9互作的蛋白质主要富集在核糖体、氨基酸合成、次级代谢、光合作用、TCA循环等代谢通路。

软枣猕猴桃原生质体酶解液配方筛选

[目的]筛选软枣猕猴桃原生质体最佳酶解液配方。[方法]以4种配方酶解液在相同条件下处理等量软枣猕猴桃叶片,比较最后收集的纯化原生质体量,筛选最佳酶解液配方。[结果]配方Ⅲ(1.0%纤维素酶、0.5%离析酶、0.3%果胶酶)和Ⅳ(1.0%纤维素酶、0.5%果胶酶)处理酶解效果要明显优于配方Ⅰ(2.0%纤维素酶、0.5%离析酶)、Ⅱ(2.0%纤维素酶、0.3%果胶酶)。[结论]配方Ⅲ(1.0%纤维素酶、0.5%离析酶、0.3%果胶酶)为软枣猕猴桃原生质体最佳酶解液配方。

黄心梓木优良无性系评价与初选

为揭示黄心梓木重要性状的变异水平,初选的无性系为速生优良无性系的选择提供物质基础。以种植在河南省南阳市252个黄心梓木无性系为材料,对其2年生树高、胸径、叶长、叶宽、叶长宽比、叶片质量、比叶质量与皮孔数量等8个性状进行测定分析。方差分析结果表明,除比叶质量在不同无性系间差异不显著外,其余性状均达极显著差异水平(P<0.01)。无性系间各性状表型变异系数变化范围为7.104%~40.818%;重复力变化范围为0.101~0.859。相关性分析表明:树高与胸径、叶长与叶宽、叶长和叶宽与叶片质量均达到极显著正相关水平;比叶质量与叶长宽比、叶片质量之间达(极)显著正相关水平,但与叶宽之间呈显著负相关关系;生长性状和叶片性状相关性较弱。通过多性状综合评价法、隶属函数法和指数选择法分别对不同无性系进行评价选择,以15%的入选率分别筛选出37个优良无性系,其中,不同方法共同筛选出7个优良无性系,其树高、胸径的现实增益为10.44%和12.96%。利用综合评价法、隶属函数法和指数选择法联合选择出39、46、64、92、159、177和242共7个无性系,可以作为楸树遗传改良的首选材料。

84K杨PagC3H3基因表达模式分析

木质素作为木材的主要组成成分,通常是由3种单体聚合而成,在其生物合成过程中,共有10个酶家族参与负责将苯丙胺酸转化为单体木质素,其中C3H是在对-香豆酰辅酶A(p-coumaroyl CoA)到咖啡酰辅酶A(caffeoyl CoA)的羟基化过程和G/S单体形成中的关键控制酶类,探究PagC3H3基因表达模式,对于进一步了解该基因功能具有重要意义。该研究通过定量PCR对PagC3H3基因的组织特异性表达进行分析;克隆得到了长度为2035bp的PagC3H3的启动子序列,预测含有多个顺式作用元件;同时,将获得的PagC3H3的启动子序列构建植物表达载体pBI121-PagC3H3pro::GUS,进行拟南芥瞬时转化,结果显示PagC3H3基因在84K杨的根、中部茎节和基部茎节中的表达量较高;瞬时转化拟南芥,GUS染色表明:在下胚轴和根中GUS活性较强,由此推测PagC3H3基因在木质素合成过程中发挥作用。

‘麦缘锦楸’叶色表型qRT-PCR内参基因筛选及验证

[目的]筛选不同叶色部位稳定表达的内参基因,为后期开展‘麦缘锦楸’叶色形成的分子机制奠定基础。[方法]以‘麦缘锦楸’不同叶色部位及灰楸对应部位叶片为材料,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测了7个候选基因(CfUBC、CfActin11、CfPP2A、CfMADH、CfGADPH、CfEF-1及CbuActin)的相对表达量,利用GeNorm、NormFinder和BestKeeper等分析软件对内参基因进行了稳定性评价。分析了‘麦缘锦楸’和灰楸不同叶色部位中萜类合成相关基因(CfGES)的表达模式,验证了上述稳定性评价结果的可靠性。[结果]7个候选内参基因在‘麦缘锦楸’和灰楸叶片中均具有作为内参基因的性能,其中,CfMADH和CfEF-1在不同叶色部位的表达量最稳定,CfGADPH和CfActin11次之,CfUBC最差。以萜类合成相关基因CfGES验证内参稳定性发现,单独或组合使用CfEF-1及CfMADH为内参基因时,CfGES的表达差异与转录组数据趋势一致。[结论]单独或组合使用CfMADH和CfEF-1来校准‘麦缘锦楸’不同叶色部位的基因表达量,可显著提高实验结果的可靠性。

白桦BpJMJ18基因启动子克隆及表达分析

为探究BpJMJ18基因在植物生长发育过程中的功能,本研究利用PCR技术克隆白桦(Betula platyphylla)BpJMJ18基因的启动子,通过生物信息学分析发现,该启动子序列中除了包含TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件外,还具有光响应元件和多种激素应答相关的元件;进而构建植物表达载体pBI101-BpJMJ18 pro::GUS,并用农杆菌介导的瞬时转化法侵染白桦,对转基因株系进行GUS染色分析,结果发现BpJMJ18基因启动子能够驱动GUS基因在白桦的主根、侧根、根尖、叶片的维管束和嫩茎中均检测到表达。上述结果说明白桦BpJMJ18启动子具有启动活性,可能影响植物的生长发育。

灰楸CfPPR1基因的克隆及表达分析

【目的】挖掘调控‘麦缘锦楸’黄色边缘形成的关键基因,明确该候选基因的保守结构域、进化关系及表达特征,为下一步揭示该基因的分子生物学功能奠定基础。【方法】基于前期RNA-seq数据,筛选并克隆了与叶色相关的三角状五肽重复(pentatricopeptide repeat,CfPPR1)基因全长;利用ExPASy、InterProScan和CBS等在线工具对CfPPR1进行等电点、蛋白质结构及不同物种同源序列的进化关系和保守结构域分析;比较了CfPPR1基因在不同光照强度下的表达模式。【结果】该CDS序列全长为1902 bp,编码633个氨基酸,推测蛋白相对分子质量为71.31 kD,理论等电点(pI)为7.26;二级结构分析发现,CfPPR1序列编码的蛋白质空间结构是相对稳定的。系统进化树结果显示,CfPPR1不仅与黄化风铃木、芝麻、丹参等菊分支植物聚为一支,还与非菊分支的苹果、桃和橡胶树等具有较高的同源性,说明CfPPR1具有较高的保守性。对CfPPR1基因的表达模式分析发现,CfPPR1基因表达的上调很可能参与调控了‘麦缘锦楸’黄色边缘的形成。【结论】首次克隆得到了与叶色相关的CfPPR1基因,该基因的获得为进一步后期转基因验证CfPPR1基因功能提供有价值的参考。