中国野葡萄锌指蛋白基因的克隆及生物信息学分析

【目的】在受白粉病菌侵染的中国野葡萄叶片中克隆锌指蛋白基因全长,研究葡萄抗白粉病的分子机制。【方法】在前期采用mRNA差异显示技术获得的中国野葡萄华东葡萄株系白河35-1抗白粉病基因表达差异cDNA片段T11GG/B0324-292的基础上,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了该cDNA全长序列,并结合生物信息学方法对所获取的序列进行分析。【结果】该cDNA全长2663bp(GenBank登录号HM008621),具有完整的开放阅读框,基因全长2223bp,编码1个由740个氨基酸组成的锌指蛋白(Zinc finger protein),5′和3′非翻译区长度分别为395和44bp。多重比较分析表明,该基因推导的氨基酸序列与拟南芥、蒺藜苜蓿、水稻的C3H亚型CCCH型锌指蛋白的同源性分别为61%,70%和60%。【结论】利用RACE技术获得了锌指蛋白基因全长,为进一步研究锌指蛋白基因与葡萄抗白粉病的关系奠定了基础。

白粉菌诱导的中国野生毛葡萄抑制消减文库构建及EST序列分析

【目的】构建白粉菌诱导下中国野生毛葡萄"商-24"的抑制消减文库,获得抗白粉病差异表达基因EST序列。【方法】应用抑制消减杂交(Suppression subtractive hybridization,SSH)技术,构建白粉菌诱导下高抗白粉病的中国野生毛葡萄"商-24"叶片SSH-cDNA文库,通过生物信息学方法对文库中的EST序列进行分析。【结果】成功构建了白粉菌诱导的中国野生毛葡萄"商-24"抑制消减cDNA文库,对消减文库测序后获得了200个EST序列,大小为300～1000bp;BLAST分析表明,其中19个EST序列与已知功能基因序列同源性很高,分别参与了植物的防卫反应、胁迫反应、细胞解毒和信号转导等。【结论】获得了葡萄抗白粉病的EST序列,这为进一步克隆抗葡萄白粉病基因、探明其抗病分子机理奠定了基础。

甜柿炭疽病病原菌的鉴定及其防治药剂的筛选

从福建省莆田市仙游县游洋镇采集患有疑似炭疽病的甜柿叶片,按照常规方法进行病原菌的分离纯化,通过形态学特征和ITS-TUB2-CAL-ACT基因构建的多基因系统发育树对获得的菌株进行鉴定,并经致病性测定,确定分离到的菌株为胶孢炭疽复合种(the Colletotrichum gloeosporioides species complex)中的果生刺盘孢(Colletotrichum fructicola).药剂筛选结果显示,不同药剂对该菌的抑制效果存在一定差异.其中,75%百菌清对该菌菌丝生长和孢子萌发的抑制活性最强,抑制率分别为71.64%和85.69%.

刺葡萄棒状拟盘多毛孢叶斑病病原菌的分离鉴定及其防治药剂筛选

葡萄叶斑病是一种严重影响葡萄产量的病害。为了明确引起刺葡萄叶斑病的病原菌种类及筛选有效防治药剂,本研究从福建农林大学实践教学基地采集刺葡萄‘高山二号’10片典型叶斑病病叶片,对分离得到的菌株进行形态学和分子鉴定。结果表明,通过形态学特征结合rDNA-ITS(ITS)、β-tubulin和EF-1α序列分析确定分离到的菌株均为棒状拟盘多毛孢Pestalotiopsis clavispora。防治药剂筛选的结果显示,不同的防治药剂对炭疽病菌的抑制效果不同,60%唑醚·代森联水分散粒剂和25%嘧菌酯悬乳剂对该病原菌菌丝生长的抑制效果最好,其EC 50分别为0.119 mg/L和0.178 mg/L;其次为80%波尔多液可湿性粉剂,其EC 50为1.766 mg/L;抑制效果最差的药剂为50%多菌灵可湿性粉剂,仅表现出轻微的抑制作用。防治棒状拟盘多毛孢菌丝生长和孢子萌发的最佳药剂是60%唑醚·代森联水分散粒剂和25%嘧菌酯悬乳剂,可作为备选药剂进行田间刺葡萄叶斑病防控试验。

黄毛草莓FnMYB24转录因子基因和启动子的克隆及表达分析

该研究以黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schltdl.)为材料,采用RT-PCR技术克隆了黄毛草莓FnMYB24基因的cDNA和启动子序列。生物信息学分析表明,FnMYB24的cDNA序列长为1033 bp(GenBank登录号为MN879283),其开放阅读框(ORF)长为609 bp,编码202个氨基酸,含有1个保守的MYB_DNA-binding结构域。同源分析结果显示,黄毛草莓FnMYB24基因编码的氨基酸序列与森林草莓(Fragaria vesca)编码的氨基酸相似性较高;同时进一步克隆了该基因编码起始位点上游长度为718 bp启动子序列(GenBank登录号为MN879285),预测该序列包含激素响应元件、光调控元件等多个顺式作用元件。通过构建pFnMYB24∷GUS表达载体进行烟草瞬时转化,发现pFnMYB24启动子具有转录活性且能够驱动FnMYB24基因表达。实时荧光定量PCR结果显示:抗病品种黄毛草莓和易感病栽培品种‘妙香3号’的叶片接种胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)后MYB24基因表达量均有上调,但‘妙香3号’的MYB24表达量始终低于黄毛草莓的表达量;SA处理后2个草莓品种的MYB24表达量均高于对照组,表明MYB24基因受水杨酸(SA)的诱导表达。研究表明,草莓MYB24基因可能参与调控抗炭疽病,为进一步研究MYB24基因在草莓抗炭疽病中的功能奠定了基础。

黄毛草莓编码NB-ARC结构域的FnCN基因和启动子克隆及FnCN基因表达分析

利用同源克隆技术得到黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schlecht.ex Gay)中编码NB-ARC结构域的抗病相关基因FnCN及启动子序列。序列分析结果表明:FnCN基因开放阅读框的长度为933 bp(GenBank登录号MN240290),编码310个氨基酸残基,其N端有1个Rx-CC结构域,C端有1个保守的NB-ARC结构域。该基因起始密码子上游启动子pFnCN序列的长度为910 bp(GenBank登录号MN240291),包含TATA-box、CAAT-box、激素响应元件、干旱诱导MYB结合位点、光响应元件和厌氧诱导顺式作用元件等。氨基酸序列的同源性比对结果表明:黄毛草莓FnCN基因与野草莓(Fragaria vesca Linn.)CN基因编码氨基酸序列的相似性最高(95.16%)。成功构建了黄毛草莓FnCN基因的植物过表达载体pCAMBIA1301-HA-FnCN和病毒诱导基因沉默载体pTRV2-FnCN。实时荧光定量PCR检测结果表明:黄毛草莓叶片接种胶孢炭疽菌〔Colletotrichum gloeosporioides(Penz.)Sacc.〕后0~3 h FnCN基因表达下调,之后逐渐上调;接种后48 h该基因的相对表达量最高,是接种后0 h的3.3倍。研究结果显示:黄毛草莓FnCN基因响应胶孢炭疽菌的胁迫,推测其在黄毛草莓抗炭疽病过程中发挥着重要作用。

黄毛草莓F-box蛋白基因FnFBOX1及其启动子的克隆和表达分析

探索黄毛草莓FnFBOX1参与草莓胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)侵染过程中的抗病反应和pFnFBOX1启动子的转录活性,为研究FnFBOX1抗炭疽病功能奠定基础。以黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schidl.)为研究对象,通过RT-PCR技术克隆FnFBOX1的cDNA序列。通过氨基酸序列比对、进化树分析、亚细胞定位、启动子克隆并构建瞬时表达载体、组织特异性表达分析,最后用荧光定量分析了抗病的黄毛草莓和感病的‘妙香 3’草莓在水杨酸(SA)和胶孢炭疽菌胁迫下FnFBOX1的表达水平变化。结果表明,FnFBOX1的ORF全长为1 227 bp,编码408个氨基酸。氨基酸序列比对和进化树分析发现FnFBOX1与森林草莓(Fragaria vesca)FvFBOX1同源性最高。亚细胞定位结果显示FnFBOX1定位于细胞核。克隆的FnFBOX1启动子长度为821 bp,构建pFnFBOX1的瞬时表达载体pFnFBOX1∷GUS。瞬时转化烟草后对其进行组织化学染色分析和GUS活性测定,结果表明,pFnFBOX1具有驱动下游基因转录的活性,且胶孢炭疽菌和SA可促进FnFBOX1启动子启动的GUS活性的提高。荧光定量PCR分析表明,FnFBOX1在黄毛草莓的不同组织中均有表达。抗病黄毛草莓和感病‘妙香 3’草莓均进行接种胶孢炭疽菌和喷施SA处理,结果显示,黄毛草莓接种胶孢炭疽菌12 h后FnFBOX1表达量达到最高,是0 h的6.3倍;SA处理24 h时,其表达量达到最高,是0 h的7.9倍。‘妙香 3’草莓也响应胶孢炭疽菌和SA处理,但FBOX1表达量比黄毛草莓低。

黄毛草莓FnbHLH68转录因子基因和启动子的克隆及表达分析

以黄毛草莓为试材,采用RT-PCR技术克隆了1个碱性螺旋—环—螺旋(bHLH)转录因子基因FnbHLH68的cDNA序列(GenBank登陆号:MN879282).序列分析显示,FnbHLH68基因开放阅读框长1161 bp,编码386个氨基酸,包含一个保守的碱性螺旋—环—螺旋(HLH)结构域.同源性分析表明,黄毛草莓FnbHLH68氨基酸序列与森林草莓FvbHLH68氨基酸序列的同源性为98.45%.进一步从黄毛草莓基因组DNA中克隆了FnbHLH68上游1849 bp的启动子序列pFnbHLH68(GenBank登录号:MW218450),预测含有多个响应逆境和激素诱导的顺式作用元件.成功构建了植物过表达载体pCAMBIA1300-HA-FnbHLH68和基因沉默载体pTRV2-FnbHLH68.实时荧光定量PCR检测显示:黄毛草莓叶片接种胶孢炭疽菌12 h后,FnbHLH68基因的表达量达到最高值,为0 h的10.6倍;黄毛草莓叶片用水杨酸处理后,FnbHLH68基因的表达量上升,12 h后达到最高值,为0 h的11.5倍.

减施化肥增施有机肥和EM菌对甜柿品质和产量的效应

为研究不同施肥方式对甜柿品质和产量的影响,筛选出甜柿栽培最佳施肥方案。以19年生的‘次郎’甜柿为试验材料,开展减施化肥、增施有机肥和减施化肥、增施EM菌肥试验。结果表明,与常规施肥相比(CK),减施化肥20%~40%、增施有机肥10%~40%,甜柿果实单果重无显著变化,可溶性固形物(TSS)含量较CK提高了3~4个百分点,产量提高了1.1~1.6倍,栽培成本降低了0.01%~0.03%;减施化肥20%~40%、增施EM菌肥10%~40%,单果重无显著变化,TSS提高了2~3个百分点,产量提高了1.2~1.5倍,栽培成本降低了0.08%~0.22%;减施化肥超过40%、增施有机肥超过30%和减施化肥超过40%、增施EM菌肥超过30%均会降低果园产量,减幅达28.81%~32.18%。表明合理科学地减施化肥20%~40%、增施有机肥10%~30%和增施EM菌肥10%~30%,可提高甜柿品质与产量。

橄榄类黄酮3'-羟化酶CaF3'H基因的克隆及其表达特性分析

以‘清榄一号’橄榄(Canarium album)果肉为材料,通过RACE技术克隆得到橄榄类黄酮3'-羟化酶(F3'H)cDNA序列全长,命名为CaF3'H(GenBank登录号KY189088.1)。CaF3'H全长为1 649 bp,包含一个1 554 bp开放阅读框(ORF),编码517个氨基酸,5'和3'非编码区(UTR)长度分别为40 bp和55 bp,编码的氨基酸序列含有P450结构域和半胱氨酸亚铁血红素结合域保守区。氨基酸多重比较分析表明:橄榄和芒果的氨基酸序列相似性为78.89%,较之于其他物种相对最高。蛋白结构预测结果显示,CaF3'H蛋白呈弱亲水性,存在跨膜结构域,没有信号肽。实时荧光定量PCR分析显示,CaF3'H在‘清榄一号’和‘檀香’2个橄榄栽培品种的表达量在花后50 d达到最大值,此后其表达量随果实的成熟呈现出波动,总体表达量比花后50 d都低,这与橄榄生长发育时期多酚含量的变化趋势相符,推测CaF3'H基因在调控果实多酚含量过程中发挥着重要作用。

野生黄毛草莓NAC转录因子基因FnNAC7克隆与表达分析

NAC转录因子基因为植物所特有,在植物的生长发育、非生物和生物胁迫的抗逆反应中起着重要作用。本研究以野生黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schidl.)为材料,利用RT-PCR技术,从中克隆到1个NAC转录因子基因FnNAC7(GenBank登录号:MK685675)。序列分析结果表明,FnNAC7开放阅读框为1137 bp,编码378个氨基酸,包含一个保守的NAM结构域。同源性分析结果表明,FnNAC7基因编码的氨基酸序列与森林草莓编码的氨基酸相似性为94.87%。蛋白结果预测显示,FnNAC7蛋白为不稳定的酸性疏水蛋白,不存在跨膜结构域,且无信号肽存在;亚细胞定位试验结果显示,该基因编码的蛋白质在细胞核中表达;实时定量PCR结果显示,接种草莓尖孢炭疽菌(Colletotrichum acutatum)后,草莓叶片FnNAC7基因表达上调,接种24 h后该基因表达量最高,是对照组的17.0倍。研究结果为进一步深入开展NAC基因在草莓炭疽病抗性中功能分析和分子育种提供了科学的依据,也为进一步研究FnNAC7基因在野生黄毛草莓抗草莓炭疽病中所起的调控作用提供了参考。

黄毛草莓FnERF017基因和启动子克隆及表达分析

ERF在植物的生长发育和生物胁迫响应中起着重要作用。为进一步研究草莓ERF基因的功能,以黄毛草莓叶片为材料,通过RT-PCR技术克隆获得1个FnERF017基因。基因序列及分子特征分析结果表明,FnERF017基因的cDNA全长序列为651 bp,编码216个氨基酸,具有一个AP2/ERF保守结构域,其编码产物为亲水性不稳定蛋白;聚类分析结果显示,黄毛草莓FnERF017蛋白与森林草莓的ERF蛋白具有高度同源性;胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporiodes)胁迫表达特征分析表明,Fn ERF017在胶孢炭疽菌胁迫条件下呈上调表达,表明其正向响应胶孢炭疽菌胁迫;上游启动子顺式作用元件预测显示,启动子pFnERF107序列中含有胁迫响应元件及激素响应元件等多种类型的顺式作用元件。研究结果为进一步研究FnERF017的基因功能提供基础。

黄毛草莓丝氨酸/苏氨酸基因FnSTPK1和启动子克隆及表达分析

为探究丝氨酸/苏氨酸基因STPK1在黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schltdl.)抗炭疽病中的作用,采用RT-PCR技术从黄毛草莓中克隆了FnSTPK1基因的cDNA(GenBank登录号:MN709781)及其启动子序列(GenBank登录号:MN709783),序列分析结果表明:FnSTPK1基因开放阅读框长为1581 bp,编码526个氨基酸,包含1个STKc结构域,该基因起始密码子上游启动子pFnSTPK1序列为752 bp,预测包含TATA-box、CAAT-box、激素响应元件、光响应元件、环境胁迫顺式作用元件等。同源性分析结果显示:FnSTPK1基因编码的氨基酸序列与森林草莓(Fragaria vesca)编码的氨基酸序列相似性为97.92%。RT-qPCR结果表明,黄毛草莓叶片接种胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosprioides)后,FnSTPK1基因在接种后不同时间点的相对表达量均显著增加,且在接种48 h时达到最高值,为0 h的10.3倍;黄毛草莓叶片在外源喷施水杨酸(SA)12 h时,FnSTPK1基因的相对表达量达到峰值,为0 h的2.9倍。因此,FnSTPK1可能在草莓抗炭疽病和SA诱导等过程中发挥重要的作用。本研究为进一步探究STPK1基因在野生黄毛草莓抗炭疽病中的功能提供了参考。