FtMYB1转录因子调控苦荞毛状根黄酮醇合成的机理研究

R2R3-MYB转录因子在植物类黄酮合成中起重要的调控作用。本研究从川荞1号中克隆获得一个R2R3-MYB家族基因FtMYB1,酵母转录激活分析显示其具有转录激活活性,激素处理下的表达模式分析显示,FtMYB1基因能够被茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)诱导表达。在苦荞毛状根中过表达FtMYB1基因,结果表明转基因毛状根株系中总黄酮和芦丁含量显著低于野生型,且在黄酮醇合成途径下游分别编码黄酮醇合酶(FLS)和鼠李糖基转移酶(RT)的FLS和RT1基因表达量在转基因株系中显著降低,表明FtMYB1可能通过调控FLS和RT1的表达来抑制黄酮醇的生物合成。

芥菜型油菜毛状根诱导体系构建及TTG1基因功能初步研究

黄籽油菜具有种皮薄、出油率高等优点,研究油菜黄籽的形成具有重要的意义。前期研究表明,TTG1(TRANSPARENT TESTA GLABRA 1)基因参与了油菜种皮颜色的形成。本研究利用发根农杆菌A4菌株诱导了芥菜型油菜四川黄籽的毛状根,并研究了菌液浓度和外植体部位对诱导率的影响。结果表明,菌液浓度OD值为0.8时,诱导效率最高,平均为71.5%;外植体中下胚轴的发根率最高,平均为87.3%。在四川黄籽毛状根中过表达TTG1基因,发现原花色素合成途径中的DFR(dihydroflavonol4-reductase)、ANS(anthocyanidinsynthase)和BAN(anthocyanidin reductase)基因的表达受到抑制。本研究优化了油菜毛状根的诱导体系,为利用毛状根体系进行基因功能验证提供了新的思路和方法。

MBW复合体在植物花青素合成途径中的研究进展

花青素是植物呈色的一种关键物质,它既能赋予植物丰富的色彩,又具有广泛的生物学功能,如抗氧化、抗紫外线、抗病虫害等。植物花青素生物合成途径由一系列结构基因和调节基因协同完成。结构基因表达受MYB、bHLH和WD40类转录因子以其组成的MBW复合体调控。综述了近年来MYB、bHLH和WD40类转录因子及MBW复合物在植物花青素合成中的功能研究进展,总结了花青素合成的各种生物过程和调控网络。

芥菜型油菜BjuB.KAN4基因调控类黄酮的途径

MYB类转录因子KAN4有调控植物原花青素合成的功能。为了探究芥菜型油菜中MYB转录因子KAN4对原花青素合成的调控机理,本研究以芥菜型油菜紫叶芥为实验材料,克隆了一个BjuB.KAN4基因,编码266个氨基酸,BjuB.KAN4蛋白包含一段高度保守的MYB-like DNA结合结构域,属于1R-MYB转录因子家族成员。基因表达分析表明,BjuB.KAN4在根中表达量显著高于叶和茎中,GUS组织化学染色分析试验推测,该基因可能在根茎叶的维管组织中表达。利用毛状根体系过表达BjuB.KAN4发现,类黄酮合成途径的部分关键酶基因Bju.CHS和Bju.DFR等的表达量在紫叶芥和四川黄籽的转基因根系中均显著增加,紫叶芥转基因根系中总黄酮含量为2.798 mg g-1,是对照组的1.3倍,四川黄籽中总黄酮含量为2.567 mg g^-1,是对照组的1.2倍。在拟南芥中异源表达BjuB.KAN4发现,转基因植株总黄酮含量为0.237 mg g^-1,是野生型的1.5倍,原花青素含量为0.363 mg g^-1,较野生型含量下降。本研究表明,BjuB.KAN4基因参与调控芥菜型油菜类黄酮合成,为研究芸薹属植物原花青素合成的调控机理提供了参考。

苦荞转录因子FtNAC11的克隆及其功能分析

NAC(NAM、ATAF1/2、CUC2)转录因子在植物响应非生物胁迫中发挥着重要的作用。本研究以苦荞品苦1号为材料,从中克隆得到FtNAC11基因。其cDNA全长为774 bp,编码257个氨基酸,分子量为28954.58 Da,等电点为5.91。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,FtNAC11与拟南芥AtNAC61有较高的同源性。qRT-PCR显示FtNAC11在苦荞中的表达受NaCl和PEG的诱导。转录激活活性分析表明,FtNAC11的C末端具有转录激活活性。亚细胞定位显示,该基因定位于细胞核中。利用根癌农杆菌介导法将FtNAC11基因转入拟南芥,过表达FtNAC11基因显著提高了拟南芥植株的耐盐性和抗旱性。以上结果表明,FtNAC11参与苦荞非生物胁迫适应过程,为进一步研究FtNAC11调控苦荞抗旱和耐盐的分子机制奠定了前期工作基础。

苦荞FtHSFA6b转录因子协同调控耐盐功能

本研究从川荞1号中克隆到FtHSFA6b。基因结构分析表明:FtHSFA6b基因由2个外显子和1个内含子组成,其CDS全长1047 bp,编码349个氨基酸。进化关系分析表明:FtHSFA6b蛋白与藜麦和棉花亲缘关系较近。启动子顺式作用元件分析表明:该基因启动子顺式作用元件分为5类。生物多样性分析发现:FtHSFA6b基因存在多样性。qRT-PCR分析表明:FtHSFA6b基因在根、茎、叶中均有表达,在茎中表达量最高。茉莉酸(MeJA,methyl jasmonate)和NaCl处理结果显示,FtHSFA6b基因的表达量活性明显受MeJA和NaCl诱导。毛状根中总黄酮含量分析表明:FtHSFA6b的过表达可增加毛状根对盐处理的耐受性,其总黄酮含量也明显增加;为了进一步研究FtHSFA6b影响毛状根类黄酮合成中的具体途径,选择其中关键酶基因C4H、4CL、FLS、F3′H、RT1进行qRT-PCR分析,结果显示,过表达FtHSFA6b通过影响类黄酮中的芦丁合成途径,来提高对盐的耐受性。转基因拟南芥中,FtHSFA6b的过表达通过降低丙二醛(MDA,malondialdehyde)含量、增加过氧化氢酶(CAT,Catalase)和过氧化物酶(POD,peroxidase)的活性,来提高拟南芥萌发过程中对盐处理的耐受性。

过表达FtbZIP5提高苦荞毛状根黄酮积累及其耐盐性

bZIP转录因子不仅在植物盐胁迫网络中起着重要的作用,还可调节植物类黄酮的积累。在苦荞品种川荞1号中克隆了1个具有转录激活活性的bZIP家族基因FtbZIP5。FtbZIP5基因能被Na Cl和脱落酸(ABA)诱导表达,在茎和叶中的表达高于根中。对过表达FtbZIP5基因毛状根的总黄酮含量进行检测,结果显示,总黄酮含量在过表达株系中显著高于野生株系。同时检测其类黄酮合成途径中关键酶基因的表达量,其中黄烷酮-3-羟化酶基因(F3H)的表达量较高。可推测该过表达毛状根株系中总黄酮的积累与F3H的表达有关。在NaCl(100mmol/L)胁迫下,各株系的总黄酮积累受到抑制,过表达株系的含量减少至0.63mg/g。并且,在这种压力下,F3H的表达水平仍然高于对照。植株在受到胁迫后,对照株系的过氧化氢酶(CAT)活性显著低于过表达株系。随着野生型植株受到胁迫的增强丙二醛(MDA)含量增加,但过表达株系的含量趋于稳定。以上结果表明,在过表达FtbZIP5毛状根中,总黄酮的积累可能是通过关键酶基因F3H的上调表达来调节的。并且FtbZIP5可提高苦荞毛状根耐盐性。通过解析FtbZIP5对苦荞毛状根中总黄酮积累及植株耐盐性的影响,为荞麦耐盐性和解析其耐盐机制研究奠定基础。

高速公路轻质土陡坡路堤现场监测分析

为了获取泡沫轻质土陡坡路堤工后的变形数据,以云南省保山市昌保高速公路为依托工程开展研究。昌保高速公路最大的填筑高度达15 m,途经多段陡坡,地势险峻,给公路的工程建设带来一定的难度。结合现场实际工程的变形监测,研究了泡沫轻质土陡坡路堤在填筑工后的变形。通过埋设监测元件,获取了地基表面的沉降、路基临空面侧向位移、路堤坡脚处距地表下0.5 m与3.8 m深度的侧向位移数据,其中,工后的地基表面最大沉降值为-39.87 mm(填筑高度为13.5 m);路基临空面最大侧向位移8.12 mm;坡脚处沿地表0.5 m与3.8 m深度处的侧向位移分别为2.46 mm和3.67 mm。