火龙果DREB1D基因的克隆及在转基因拟南芥中的功能分析

【目的】DREB(dehydration responsive element binding)是一类脱水响应元件结合蛋白,在植物响应高温、干旱、高盐和低温等多种非生物胁迫过程中发挥关键作用。以紫红龙火龙果(Hylocereus monacanthus)为材料,克隆得到DREB转录因子,并命名为HmDREB1D(HU02G01866.1),探究其生物学功能。【方法】构建HmDREB1D基因植物过表达载体,通过亚细胞定位分析HmDREB1D基因在细胞中的位置。异源转化拟南芥,对T3代纯合系转基因拟南芥(OE3、OE4、OE5)进行生物学功能验证。【结果】火龙果HmDREB1D基因的开放阅读框全长723 bp,产生的蛋白定位于细胞核内,属DREB1s亚家族,具有典型的AP2结构域。将HmDREB1D基因转化至拟南芥获得超表达转基因株系,与野生型相比,转基因株系表现出较高的抗逆性。在干旱胁迫下,转基因植株T3代纯合系种子的萌发率高于野生型。转基因植株的叶片在逆境胁迫下表现出更低的电导率及更高的保护性酶活性。实时荧光定量PCR分析显示,RD20、HSP70和COR15A等逆境胁迫响应基因在HmDREB1D基因超表达植株中具有更高的表达量。【结论】过表达HmDREB1D基因通过调控抗逆相关基因表达,加速清除植株内的活性氧,增强植株的抗逆性。

基于Raman和FTIR揭示避雨栽培甜樱桃叶片光合色素变化的光谱学分析

为提高甜樱桃果实的品质和产量,中国南方地区普遍采用了避雨栽培甜樱桃果树来避免其坐果率低、落果以及果实畸形等问题,但同时也导致了其光合作用受到影响。植物或藻类中的叶绿素和类胡萝卜素等光合色素在光收集和介导对各种内源性刺激的应激反应中起着不可替代的作用。为便捷快速检测果树光合作用中叶片的光合色素变化,采用拉曼光谱(Raman spectra)和傅里叶红外光谱(FTIR)对避雨和露地栽培的甜樱桃叶片进行了研究。经测定和分析甜樱桃叶片200~3500 cm^(-1)范围的Raman光谱,对400~800,800~1250和1250~1650 cm^(-1)三个波数段特征峰值的标定和指认,结果表明:甜樱桃叶片对拉曼散射较敏感区主要在500~1700 cm^(-1)波段内。960~1800 cm^(-1)范围类胡萝卜素(番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素)的Raman光谱包含4条主要峰,分别为1526,1157,1005和960 cm^(-1);露地栽培的甜樱桃叶片Raman强度明显低于避雨栽培。1157和1526 cm^(-1)同样还是叶绿素的Raman光谱特征峰,总体分析表明露地比避雨栽培甜樱桃叶片中的光合色素含量更低。1157,1520和1526 cm^(-1)特征谱线对应C—C单键和C C双键的对称伸缩振动,其相对强度可以作为甜樱桃叶片内叶绿素、类胡萝卜素等光合色素以及纤维素含量的判断依据。FTIR表征叶绿素的振动峰位振动强度弱,振动耦合复杂,难以指认。通过对甜樱桃叶片化学组分FTIR光谱图进行二阶导数求导处理凸显了峰的位置,提高了图谱的分辨率。峰位在1437和1551 cm^(-1)的β-胡萝卜素的特征峰明显,露地栽培相比避雨栽培甜樱桃叶片这两个特征峰的吸光度偏小,表明露地栽培甜樱桃叶片中的β-胡萝卜素含量比避雨栽培要少。该研究为不同栽培模式下植物叶片光合色素的光谱学研究提供了参考。

甜樱桃GH3基因家族全基因组鉴定与表达分析

以甜樱桃(Prunus avium L.)为材料,对IAA酰胺合成酶(Gretchen Hagen 3,GH3)基因家族全基因组进行鉴定及生物信息分析;同时,分析其在不同组织中的表达及对外源GA3、ABA、MeJA、IAA的响应。结果表明,甜樱桃基因组中共存在8个GH3基因,根据在染色体的位置依次命名为Pav GH3.1~PavGH3.8,编码区长度为1 683~1 851 bp,预测大多数基因定位在叶绿体中;PavGH3外显子数3或4,且有较多保守基序;除5号和7号染色体外,其他染色体均有分布;启动子存在ABA、MeJA等6种激素响应元件;PavGH3在进化上分为2组,且PavGH3.5和PavGH3.6与拟南芥GH3一些成员存在共线性。表达分析显示,PavGH3.2、PavGH3.6和PavGH3.7为3个主要表达基因。PavGH3.4和PavGH3.5在第2次生理落果中较第1次上调表达,与正常果实相比,第1次生理落果中PavGH3.5和PavGH3.7下调表达,PavGH3.4和PavGH3.6上调表达。PavGH3.2、PavGH3.3、PavGH3.6和PavGH3.7为主要响应激素的基因。推测PavGH3基因家族广泛参与甜樱桃的生长发育,且可能与落果关系密切。

‘玛瑙红’樱桃生长素响应因子CpARF7基因克隆及表达分析

以‘玛瑙红’樱桃根系为试材,采用RT-PCR技术,克隆了‘玛瑙红’樱桃CpARF7基因,并对其进行生物信息学分析和表达分析,以期为进一步研究‘玛瑙红’樱桃CpARF7基因调控及生长发育提供参考依据。结果表明:CpARF7的开放阅读框为3498 bp,编码1165个氨基酸,包含B3、Auxin-resp和AUXIAA 3个结构域,是结构域完整的ARF转录因子;系统进化树分析表明CpARF7与甜樱桃同源蛋白的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,CpARF7基因在不同组织中均有表达,且在根、花芽、成熟果实组织中的表达量最高;200 mg·L^(-1)IAA处理下,CpARF7在花芽中的转录水平受到诱导,6、24 h时最高;而在200 mg·L^(-1)ABA处理下,花芽中CpARF7转录水平受到抑制。推测CpARF7可能是与‘玛瑙红’樱桃根系、花芽、果实生长发育相关的转录因子,参与调控‘玛瑙红’樱桃IAA、ABA激素信号转导的过程。

火龙果miR164b-NAC调控关系在非生物胁迫下的应答作用

[目的]探究火龙果中miR164b及其靶基因NAC在应答非生物胁迫下的表达模式和调控机制。[方法]利用PCR技术克隆hpo-miR164b前体序列及HpNAC序列。采用在线网站对hpo-miR164b、HpNAC进行生物信息学分析,运用qRT-PCR方法探究hpo-miR164b及HpNAC在高温42℃、低温4℃、100 mmol/L NaCl及0.38 mmol/L ABA等非生物胁迫下的转录变化规律。[结果]获得长度为334 bp的hpo-MIR164b茎环前体,该序列可形成典型的茎环结构,hpomiR164b和hpo-miR164b*位于两个相反臂上;HpNAC基因的开放阅读框为1092 bp,编码363个氨基酸,保守结构域NAM位于ORF的49-423 bp位置。qRT-PCR结果表明,在高温和高盐处理下,hpo-miR164b均上调表达;在低温处理下,hpo-miR164b先下调后上调;而在ABA处理下,hpo-miR164b上调表达。HpNAC的表达趋势则与hpo-miR164b相反。[结论]hpo-miR164对HpNAC基因具有负调控作用,且miR164-NAC在火龙果应答非生物逆境过程中发挥了重要作用。

中国樱桃‘玛瑙红’CpCHS1基因的克隆与表达分析

以‘玛瑙红’樱桃根系组织为试材,采用PCR(RT-PCR)技术对CpCHS1基因进行克隆,并对其序列进行生物信息学分析及表达分析,研究了该基因在植株不同组织中及在逆境处理下的表达情况,以期为后续深入解析该基因在逆境胁迫中功能提供参考依据。结果表明:‘玛瑙红’樱桃CpCHS1全长1227 bp,编码408个氨基酸。相对分子质量为44.6 kD,理论等电点(pI)为6.53;无跨膜结构域,且为稳定的亲水性蛋白;蛋白信号肽预测为非分泌蛋白;二级结构包括α-螺旋及无规则卷曲等;多序列比对表明,CpCHS1与水蜜桃(Prunus persica)亲缘关系最近,相似度为100%。荧光定量PCR结果表明,CpCHS1在根中的表达量最高,其次是果、叶;在干旱、高盐、低温和高温等胁迫处理下CpCHS1表达量出现显著变化。综上所述,‘玛瑙红’樱桃CpCHS1在根系中表达量最高,且在胁迫处理下显著响应逆境胁迫,推测CpCHS1可能与植株抗性有着密切联系。