不同化州柚品系新橘皮糖苷合成关键酶基因的差异表达分析

目的:发掘5个化州柚品系中新橘皮糖苷(NEO)关键合成酶差异表达基因及其序列变异。方法:调查分析不同化州柚品系性状特征,基于转录组数据筛选品系差异表达的NEO合成关键酶基因,并通过RT-qPCR验证表达量,再进行候选基因的克隆及序列比对、蛋白质性质分析、进化树构建等生信分析。结果:密叶、密叶红肉品系性状高度相似,且2个品系幼果中NEO合成关键酶基因CgT1,2RhaT的表达量均低于其他品系;各品系CgT1,2RhaT基因编码区序列长1 359 bp,编码452个氨基酸,高度同源且无内含子,但密叶、密叶红肉品系该基因的启动子区域存在多个SNPs和InDels;预测CgT1,2RhaT蛋白为不稳定的可溶性非分泌型蛋白,与Cm1,2RhaT亲缘关系最近。结论:克隆获得5个化州柚品系新橘皮糖苷合成关键酶差异表达基因CgT1,2RhaT序列,发现2个性状相似的化州柚品系的基因CgT1,2RhaT表达量较低,可能与其启动子区域的变异位点有关,该发现为阐明不同化州柚品系成分积累的差异、功能基因差异表达的分子机制提供了基础研究,并为化州柚品种选育提供了基因资源。

广藿香基因组SSR分子标记开发与种质遗传多样性分析

本研究基于广藿香(Pogostemon cablin)全基因组信息,开发广藿香SSR分子标记,筛选和验证开发的SSR分子标记的有效性和多态性,并以此开发一种能够简单快速并有效鉴定广藿香样品的SSR分子标记,分析广藿香资源的遗传多样性,构建广藿香DNA分子身份证,更加深入全面地研究广藿香资源多样性和开发广藿香种质鉴别技术。实验通过筛选多态性引物,得到20对SSR引物。对各位点进行遗传多样性统计分析,发现20对引物平均表现出中度的多态性,表明这些位点可用于广藿香种质的遗传多样性分析。对60份广藿香样本进行遗传分析,可将其划分为8个群体,香农信息指数(Ⅰ)和等位基因数(Na)数据分析表明,群体中等位基因分布不均匀,平均等位基因(Na)高于有效等位基因(Ne),其中获得最多等位基因的群体是pop7,群体遗传多样性最高的是pop7,群体遗传多样性最低的是pop5,数据显示各群体之间的遗传多样性水平存在差异,群体内的基因型分布不平衡,各群体中存在杂合子剩余。整个群体的平均自交系数(Fis)为-0.759,自交率低,杂合度高。广藿香群体间有很大的遗传分化,平均基因流(Nm)为0.242,说明广藿香群体间基因流动性很小,群体间可能发生遗传分化的程度较小。由分子方差分析(AMOVA)结果可知,广藿香的个体内遗传变异高达63.03%,群体间的遗传变异为36.97%。本研究发现广藿香主要群体间遗传分化大,广藿香的遗传多样性水平低,大部分种质基因交流程度低,需要进一步开展种质创新和多样性品种培育。

广藿香转录因子PcFBA-1的克隆及与FPPS启动子的互作调控分析

法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPPS)是倍半萜生物合成途径分支点的关键酶,但目前尚未有广藿香FPPS启动子的转录调控研究相关报道。该研究前期挖掘获得广藿香FPPS基因启动子的结合蛋白PcFBA-1,为了探究PcFBA-1参与调控广藿香醇生物合成的可能机制,对PcFBA-1进行PCR克隆和测序分析;采用荧光定量PCR分析PcFBA-1在不同组织的表达模式;通过原生质体转化实验对PcFBA-1进行亚细胞定位分析;通过酵母单杂交系统检测PcFBA-1蛋白与FPPS启动子的结合情况,利用双荧光素酶报告实验验证转录调节功能。结果表明:克隆的PcFBA-1的开放阅读框(ORF)为1131 bp,编码376个氨基酸,包含F-box-like superfamily和FBA-1 superfamily 2个保守结构域,属于F-box家族蛋白,且PcFBA-1不含信号肽,无跨膜域,属于不稳定亲水性蛋白;此外,荧光定量PCR结果显示PcFBA-1在叶中表达量最高,在根、茎中的表达无显著性差异;PcFBA-1蛋白主要定位于细胞质;酵母单杂交实验和双荧光素酶实验结果表明PcFBA-1在体外和体内均能够结合FPPS启动子,并且增强FPPS启动子的活性。综上,该研究鉴定得到广藿香全新的转录因子PcFBA-1,通过直接结合FPPS基因启动子,增强启动子活性,为广藿香醇等活性成分的生物合成提供科学依据,为广藿香代谢工程和遗传改良提供基础。