胡萝卜中DcDofD1转录因子的克隆及其对非生物逆境胁迫的响应分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物特有的一类转录因子,该类转录因子在植物生长发育过程中起重要作用。本试验以胡萝卜黑田五寸和君川红为试验材料,分别从中克隆获得Dc Dof D1转录因子基因。采用生物信息学方法对Dc Dof D1转录因子氨基酸组成、理化性质、进化关系进行了分析。并利用实时定量PCR方法对Dc Dof D1基因在非生物胁迫下的表达量进行了分析。结果表明,黑田五寸和君川红中的Dc Dof D1转录因子具有明显的单锌指结构,保守域的氨基酸序列比较保守。进化分析显示,Dc Dof D1属于Dof家族的D1亚族。在胡萝卜黑田五寸和君川红中,Dc Dof D1基因对高温、低温、干旱、盐等非生物胁迫有响应。而不同胡萝卜材料中,Dc Dof D1基因对非生物逆境响应的强度和速度不同。

三十一个茄子品种田间灰霉病调查及抗病性初步鉴定

在温室自然发病的条件下,调查了31个茄子品种的灰霉病发生情况,并鉴定了其抗病性。结果表明:31个品种茄子均有植株感染灰霉病,发病率最高的为黑长茄,发病率为77.8%,最低为早乌棒墨茄,发病率为10%。崖城红茄、TG黑美女和京茄A号为高感品种;茄杂2号等6个品种为中感品种;德都线长茄等10个品种为中抗品种;早乌棒墨茄、渡口茄等11个品种为高抗品种,为自然发病圃中筛选出的较抗病品种。

胡萝卜ACC合成酶基因DcACS的克隆与表达分析

为分析ACS基因在胡萝卜不同组织和逆境胁迫条件下的表达情况,以胡萝卜品种黑田五寸为试验材料,克隆得到编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(ACS)的基因DcACS,采用DNAMAN、NCBI、ExPASy和MEGA 5.1等生物信息学软件对其序列特征进行分析,并利用实时荧光定量PCR检测其在不同胡萝卜组织和非生物胁迫条件下的表达水平。序列分析结果表明,胡萝卜DcACS基因全长1 485 bp,编码494个氨基酸;推测的氨基酸序列含有ACS特有的7个保守结构域和4个不变氨基酸残基,在进化关系上与葫芦科的黄瓜和香瓜亲缘关系最接近。实时荧光定量PCR结果表明,DcACS基因在叶片中的表达量最高,具有明显的组织特异性,并响应高温、低温、干旱和盐胁迫等非生物胁迫。本研究克隆的DcACS基因为研究胡萝卜生长发育及响应非生物胁迫等过程提供了一定的理论依据。

胡萝卜ABF转录因子基因DcABF1的克隆与非生物胁迫应答分析

ABF转录因子是一种碱性亮氨酸拉链类蛋白,与植物的生长发育和逆境调控密切相关。该研究以胡萝卜‘君川红’为材料,克隆出编码ABF转录因子的基因DcABF1,分析其编码氨基酸的序列组成、进化关系和蛋白质理化性质等;采用实时荧光定量PCR方法检测DcABF1基因在不同非生物胁迫下的应答模式。结果显示:DcABF1基因含有一个长1 293 bp开放阅读框,编码430个氨基酸,其蛋白质分子量为104.96 kD,理论等电点为4.85。对DcABF1蛋白与其他植物的ABF家族成员进行同源性比对与进化树分析表明,DcABF1与榴莲中的ABF亲缘关系最近。蛋白质功能域预测发现,DcABF1蛋白中有28.84%的α螺旋和56.05%的无规则卷曲。DcABF1基因启动子区域含有多个顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,DcABF1基因对高温、低温、盐胁迫均有响应,其表达水平在盐处理下均高于对照,且于处理后4 h达到峰值,呈先上升后下降的趋势,但干旱处理下DcABF1基因的表达水平与对照相比均下降。

蔬菜连作改为蓝莓种植后土壤细菌群落多样性变化的分析

基于第二代Illumina Miseq高通量测序平台,利用16S r DNA技术分析了江苏省宿迁市蔬菜连作改为蓝莓种植后土壤细菌多样性的分布和细菌群落多样性的变化。结果表明:Kaistobacter、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、硫杆状菌属(Thiobacillus)、Rubritalea、浮霉菌属(Planctomyces)、Lysobacter、纤维弧菌属(Cellvibrio)、噬氢菌属(Hydrogenophaga)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)和热单胞菌属(Thermomonas)为蔬菜连作改为蓝莓种植后土壤细菌的主要类群;Sporosarcina、Alicyclobacillus、氨氧化古细菌(Candidatus nitrososphaera)和Pontibacter是蔬菜连作土壤细菌的主要类群;蔬菜连作改为种植蓝莓后,土壤细菌多样性和丰度降低,优势菌群也出现了显著的变化。

课程思政融入“生物学导论”教学的探索

将专业知识的讲解与思想政治教育结合,不仅能够传授专业知识,还能够起到价值引领的作用,真正做到人人育人和全面育人。课程思政是高校协同育人的新理念和新模式,是当下高等学校育人的重要任务。本文基于“生物学导论”课程的特点及教学模式现状,探讨了课程思政融入“生物学导论”课程的必要性和实施措施。在具体教学方法和手段方面也进行了探索和分析,以期为生物专业类课程开展思想政治教育提供参考。

孝顺竹中笋箨衰老相关WRKY转录因子的鉴定与分析

【目的】孝顺竹(Bambusa multipex)笋箨中含有大量的叶绿体,具有进行光合作用的功能,是竹秆快速生长时期的一个重要碳源。笋箨与所附着节间是一种“源-库”关系,其衰老对节间的伸长生长具有重要影响。通过鉴定和分析孝顺竹笋箨中衰老相关的WRKY转录因子,为研究笋箨的衰老机制和调控机制奠定基础。【方法】基于孝顺竹笋箨3代全长转录组数据库,使用HMMER软件进行WRKY转录因子的初步搜索,之后通过保守结构域分析和去冗余获得候选基因。与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中已验证过的参与叶片衰老调控的WRKY转录因子进行同源性比对分析,以预测孝顺竹WRKY转录因子家族中参与衰老调控的成员。基于不同发育时期笋箨的2代转录组数据,分析候选BmWRKYs在笋箨发育不同阶段的表达模式以进行功能预测。通过检测叶绿素含量和膜离子渗透率对不同长度第3节间笋箨的发育状态进行鉴别,并进行实时荧光定量PCR实验对部分候选基因在笋箨不同发育时期的表达水平进行检测,以对WRKY基因家族中与笋箨衰老相关的成员进行进一步验证。【结果】在孝顺竹笋箨中共鉴定到83个蛋白质序列长度为119~1751个氨基酸的WRKY转录因子。基于蛋白质结构和系统发育分析,将83个BmWRKYs分为Ⅰ、Ⅱa—e和Ⅲ3大组,其中被鉴定为Ⅰ类的BmWRKY转录因子最多,为39个;Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe亚家族分别有2、16、11、12和2个BmWRKY成员;仅有1个BmWRKY被鉴定为Ⅲ类WRKY转录因子。此外,通过与拟南芥基因组中已鉴定的衰老相关WRKY进行同源比对分析,共获得31个与笋箨衰老相关的候选基因BmWRKYs。基于候选基因BmWRKYs在孝顺竹笋箨不同发育时期的表达模式,将31个候选BmWRKYs分为a、b、c、d 4种类型。a类包括BmWRKY59、BmWRKY75、BmWRKY6、BmWRKY4、BmWRKY41、BmWRKY51、BmWRKY26、BmWRKY48、BmWRKY53、BmWRKY36、BmWRKY42、BmWRKY18和BmWRKY10;b类包括BmWRKY2、BmWRKY74、BmWRKY38、BmWRKY76、BmWRKY30、BmWRKY43、BmWRKY69和BmWRKY72;c类包括BmWRKY15、BmWRKY68、BmWRKY28、BmWRKY12和BmWRKY7;d类包括BmWRKY3、BmWRKY21、BmWRKY1、BmWRKY25和BmWRKY5。孝顺竹不同长度第3节间所附着的笋箨具有不同的发育状态,当第3节间长度在20~25 cm时叶绿素已开始出现降解。随着第3节间伸长生长减缓程度的增加,笋箨的衰老程度也在加剧,当节间长度为30cm左右时,笋箨已明显衰老。部分BmWRKYs在孝顺竹不同发育时期笋箨中的表达水平表明,a类BmWRKYs中,BmWRKY4、BmWRKY48和BmWRKY53可能是笋箨衰老的正调控因子,而d类中的BmWRKY21可能是孝顺竹笋箨衰老的负调控因子,并且在笋箨发育早期起作用。【结论】笋箨是孝顺竹节间快速生长阶段的重要碳源,其衰老涉及营养物质的再动员。对笋箨衰老调控的研究是节间快速伸长机制研究的一个重要切入点。本研究鉴定得到多个在孝顺竹笋箨衰老进程中具有重要潜在作用的BmWRKYs,研究结果将为今后深入分析WRKY转录因子调控笋箨衰老的分子机制奠定基础。

胡萝卜S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶SAMDC基因的克隆及其对非生物胁迫的响应

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶是多胺生物合成过程中的关键酶,对于植物生长发育和抵御逆境胁迫等过程具有重要作用。本研究利用RT-PCR方法从胡萝卜品种‘黑田五寸’中克隆得到一个编码S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶的基因Dc SAMDC。序列分析显示,该基因包含一个全长1 086 bp的开放阅读框,编码361个氨基酸。预测其蛋白质相对分子质量为40.16 kDa,理论等电点为4.89。胡萝卜S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶具有高度保守的酶原剪切位点和PEST结构域。进化分析表明,胡萝卜SAMDC与葡萄的进化关系最为接近。荧光定量PCR分析显示,胡萝卜Dc SAMDC基因在叶片和根中的表达水平较高,对高温(38oC)、低温(4oC)、模拟干旱(200 g·L^(-1) PEG)和盐渍(200 g·L^(-1) Na Cl)胁迫有响应,并且,响应的时间较为迅速,在胁迫1~4 h后表达水平升至最高。本研究结果表明,Dc SAMDC基因可能在胡萝卜抵御非生物胁迫的过程中发挥重要作用。

竹子发育生物学研究进展

尽管人们利用竹子资源的历史可以追溯到7000年以前,但直到18世纪后期人们才真正认识到竹子是禾本科植物中一个特殊的类群。现代植物分类的奠基人林奈在《植物种志》(Species Plantarum)一书中,还只是将全世界的竹子归为芦竹属的一个种Arundo arbor,直到1789年,竹子才从芦竹属(Arundo)独立出来,成立了簕竹属(Bambusa)。自竹类被认识到有别于其他禾本科植物至今,有关竹子的形态学、解剖学、系统分类学、生理学、生态学、细胞学、遗传学以及分子生物学等,已经有大量的研究报道,但对竹类植物各个器官的发生、发育和衰老过程尚缺乏系统的研究。笔者对竹类植物的根、地下茎、竹秆、竹叶和生殖器官发育生物学的研究进行了回顾与总结,分析了目前竹子发育生物学领域有待继续深入研究的问题。建议竹子发育生物学的研究应关注细胞分裂、分化和形态建成的全过程,明确整个过程中生理生化指标的变化规律,进而揭示植物发育全过程每个环节的信号转导途径和基因调控网络。

植物纤维素合成酶研究进展

纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖,占植物碳含量的50%以上。在植物中,纤维素是细胞壁的主要组分和承重元件,由纤维素合成酶复合体(CSCs)在质膜上催化合成。笔者综述了纤维素合成酶(CESA)的类型、结构、互作基因及关于CSCs结构、组装、运输的研究进展。植物细胞壁分为初生细胞壁和次生细胞壁,不同类型细胞壁中控制纤维素合成的CSCs由不同类型的纤维素合成酶(CESA)构成,且CSCs中CESAs的比例可能具有物种特异性。大多数植物中CESAs的化学计量比都是1∶1∶1,但在杨树的应力木组织中次生细胞壁相关CESAs的化学计量比为8∶3∶1。CSCs在高尔基体上装配并通过跨高尔基体网络分泌到质膜,而质膜上CSCs的丰度和分布很大程度上决定了纤维素的定向沉积。纤维素的合成和定向沉积在植物生长发育及抵御胁迫过程中发挥重要的作用。目前已发现多个关键基因通过与CSCs中特定CESA互作来识别和调控CSCs的运输。CESAs基因的表达水平也是影响纤维素合成的重要因素,油菜素甾醇等激素能通过调控CESAs的表达来控制纤维素的合成。未来在CESA功能、CSCs结构模型、CSCs中不同类型CESA所占比例、CSCs组装和运输与纤维素合成速度之间的关系,以及CESA基因的表达调控机制等方面可运用基因编辑技术进一步开展工作,从而完善植物纤维素合成的调控机制。

芹菜中类胡萝卜素合成相关番茄红素ε–环化酶基因AgLCYE的克隆与表达分析

番茄红素ε–环化酶(lycopene epsilon cyclase,LCYE)是类胡萝卜素合成途径中的关键酶。从‘津南实芹’中克隆获得番茄红素ε–环化酶基因AgLCYE。序列分析结果显示,AgLCYE包含1个1 590bp的开放阅读框,编码529个氨基酸。氨基酸序列多重比对表明,芹菜和其他物种的LCYE同源性为77.68%,AgLCYE和同属伞形科的胡萝卜LCYE氨基酸序列同源性高达98.07%。AgLCYE蛋白与胡萝卜LCYE蛋白进化关系最近。AgLCYE蛋白属于亲水性蛋白,预测的蛋白质三级结构中有9个α螺旋和18个β折叠。无序化分析结果表明,AgLCYE编码的氨基酸序列有4个无序化区域。用UPLC方法对30、45和60 d龄芹菜叶中叶黄素和α–胡萝卜素的含量进行测定,30 d时叶黄素含量最高,45 d时最低,45和60 d时无显著性差异,叶片中的叶黄素含量均高于叶柄。芹菜叶片和叶柄中均没有检测到α–胡萝卜素的存在。荧光定量表达分析结果显示,随着生长期的增加,叶片中AgLCYE的相对表达量逐渐升高;叶柄中逐渐降低。