拟南芥GT47基因家族鉴定及不同胁迫下的表达特征

【目的】筛选拟南芥糖基转移酶GT47基因家族,进一步了解GT47基因家族的生物信息学特征,为其功能及抗逆性研究提供参考。【方法】利用生物信息学方法在拟南芥GT47基因家族中挖掘并鉴定出39个基因,并对这些基因进行系列分析。【结果】家族蛋白为亲水性蛋白质,大部分蛋白稳定性较差,亚细胞定位预测显示,大部分基因定位于高尔基体。蛋白质结构预测表明,α-螺旋和无规则卷曲是二级结构的主要组成部分,三级结构具有相似性。基因结构和保守基序分析发现,各亚族成员间具有相似的保守基序和进化的保守性。系统发育树分析显示,该基因家族可分为6个亚家族,基因在不同物种间具有一定保守性。启动子顺式作用元件分析表明,拟南芥GT47家族基因具有多种激素响应元件及非生物胁迫响应元件。表达模式分析表明,拟南芥GT47基因家族在不同组织中广泛表达,对6 h的热胁迫表现明显的响应,尤其是AT1G63450在冷、干旱、盐及2 h热胁迫下发生了下调,但是在6 h热胁迫下发生了上调。【结论】糖基转移酶基因在不同组织中的表达具有显著差异,能响应ABA激素信号传导并参与植物调控胁迫应激过程,对植物生长发育有重要意义。

杨属植物分类的研究进展和展望

自林奈建立杨属(Populus)以来,众多的学者对杨属的分类进行了研究,并建立了较多的分类系统。目前的国际杨属分类,总体上还停留在传统形态分类阶段,存在明显的地域和国别特征。尽管各国在主流上都采用“属—组—种”的分类阶元,但在种、亚种、变种的划分上,却存在很大的不同。中国和美国分别是细分派和聚合派的代表,两国的分类系统存在很大分歧,但各有优点和缺点。即使在国内,杨属分类也还有很多需要解决的问题。新兴的分子系统学研究,为杨属的分类修订提供了一些有益参考,但总体贡献不大。国际杨属分类的趋势和终极目标是建立基于系统发生的统一分类系统。这需要基于种群和综合物种概念,融合形态学、生态学、生物地理学、基因组生物信息学和进化生物学等的综合系统分类来实现。

藜麦花期水分胁迫下的代谢组学分析

为研究基于代谢组学的藜麦花期在水分胁迫条件下的响应机制,设置了干旱胁迫和水涝胁迫2种处理,研究了处理后藜麦的生理指标变化和代谢物质差异。结果表明,干旱胁迫和水涝胁迫处理后,生理指标变化趋势基本一致,SP含量下降,WSS含量、POD活性和T-AOC显著增加,干旱胁迫组的MDA含量显著增加,WW组的MDA增加不显著。代谢物质变化显著,干旱胁迫组中共鉴定出60种差异代谢物,7种上调,53种下调,主要包括16种氨基酸类、16种糖类及衍生物、7种有机酸类和5种脂肪酸类,共注释到46条代谢通路;水涝胁迫组中共鉴定出74种差异代谢物,57种上调,17种下调,主要包括16种氨基酸类、19种糖类及衍生物、14种有机酸类和5种脂肪酸类,共注释到47条代谢通路。藜麦花期对干旱和水涝胁迫的响应途径基本一致,主要依靠小分子渗透调节物质的积累及氨基酸、糖和有机酸的相关代谢途径来响应水分胁迫。

核桃内种皮苦涩味品质代谢组学分析

【目的】研究基于代谢组学技术的核桃内种皮苦涩味形成机理,为相关研究和苦涩味改良提供参考。【方法】以极具苦涩味内种皮和无苦涩味内种皮的核桃无性系为材料,利用超高效液相色谱和串联质谱(UPLC-MS/MS)技术,从其内种皮提取物质,通过自建数据库MVDB和代谢信息公共数据库对2种核桃无性系内种皮苦涩味的差异代谢物进行主成分分析、正交偏最小二乘判别分析、样本重复相关性评估和聚类等分析,再通过KEGG数据库注释差异代谢物参与的代谢途径,从中筛选出差异显著代谢物以及苦涩味标志物。【结果】从2种核桃内种皮中共检测到12大类263种差异代谢物,其中147种显著上调,116种显著下调,包括61种酚酸类、55种黄酮、43种脂质、20种其他类、19种鞣质、16种氨基酸及其衍生物、13种核苷酸及其衍生物、12种有机酸、11种生物碱、8种萜类、3种木脂素和香豆素及2种醌类,共注释到66条代谢途径,富集代谢物多且显著的前6条通路分别是类黄酮代谢、甘油酯代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成、抗坏血酸和aldarate代谢、苯丙烷类代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化。自行构建了柚皮素代谢途径,并筛选出4个(柚皮素、圣草酚、圣草酚7-O-葡糖苷、矢车菊素3-O-葡萄糖苷)含量显著上调的代谢物,可将其作为核桃内种皮苦涩味形成的标志物。【结论】发现了2种无性系核桃内种皮代谢物差异以及苦涩味标志物。

川西不同产地“盐源早”核桃的品质研究及评价

【目的】探究川西地区“盐源早”核桃在不同产地间品质差异,为深化核桃品种产业奠定理论基础。【方法】对6个产地“盐源早”的47种形态和营养指标进行比较,并采用主成分分析法对主要的22个指标进行综合评价。【结果】不同产地“盐源早”形态特征和营养成分均存在明显差异;德昌的“盐源早”三径、单果质量、种仁质量、粗脂肪含量最大,分别为38.14 mm、17.43 g、8.81 g、69.16%,与其他产地间有显著性差异(P<0.05);果尖高和蛋白质含量在各产地间差异不显著;“盐源早”中不饱和脂肪酸含量(92.42%)较高,变异系数(0.56%)较小,其中亚油酸的含量(59.59%)最高;不同产地“盐源早”均含有人体所需的17种氨基酸,包括7种必需氨基酸;除此之外,还含有较多功能性成分(黄酮、多酚、甾醇、维生素E)和矿质元素,且在各产地间均存在显著性差异;在主成分评价中,德昌“盐源早”综合评分最高(0.976),九龙评分最低(-2.310)。【结论】不同产地间同一品种核桃的表型和营养指标均存在显著性差异,且德昌的“盐源早”核桃综合品质最好,可考虑作为“盐源早”综合开发利用的主要产地,而九龙的“盐源早”核桃综合品质较差。

核桃内种皮黄酮的提取工艺优化及抗氧化性研究

为了优化核桃内种皮黄酮的超声提取工艺并对其进行抗氧化性和主要成分进行初步探究,在单因素实验基础上采用响应面分析法研究乙醇浓度、料液比、提取温度对黄酮得率的影响。同时采用水杨酸比色法和邻苯三酚自氧化测定提取物的抗氧化能力并测定其主要化学组成。结果表明,当乙醇浓度59%,料液比1∶52 g/mL,提取温度41℃,超声功率500 W,提取时间30 min时,内种皮黄酮得率为15.58%。抗氧化活性试验表明,在10~50μg/mL浓度范围内,内种皮黄酮对·OH和·O-2的最大清除率分别达到73.25%和65.27%。采用UPLC-MS/MS平台分析,共鉴定到119种黄酮类化合物,包括52种黄酮醇,18种黄烷醇类,18种黄酮,8种二氢黄酮,5种花青素,5种异黄酮,3种二氢黄酮醇,2种查尔酮。因此,优化后超声提取核桃内种皮黄酮效果较好,具有较强的抗氧化作用并对其主要成分进行了鉴定,为核桃资源的开发利用奠定基础。

基于GC-MS分析两地白色藜麦种子的代谢差异

为了探究四川盐源县和青海都兰县白色藜麦种子的代谢物质差异,对其进行非靶向代谢组学的分析。利用GC-MS技术以及多元统计分析对两地的白色藜麦种子进行比较,发现两地的藜麦种子代谢物质有差异,共检测到29个显著差异物质,主要包括15个氨基酸、6个有机酸和一些糖醇、胺类、多酚、生物碱。其中有22个代谢物质表达上调,7个表达下调,在上调表达代谢物中有12个氨基酸(甘氨酸、L-缬氨酸、谷胱甘肽、GABA等)和5个有机酸(乳清酸、肉桂酸、2-氧戊二酸等)。通过MetaboAnalyst进行通路分析,发现有24条代谢通路与上调表达代谢物相关,其中有7条通路影响较显著,分别为谷胱甘肽代谢,氮代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,氨酰基-tRNA生物合成,苯基丙氨酸代谢,硫代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢。谷胱甘肽代谢途径的影响最为显著,而此途径与植物的抗逆性密切相关,其中检测到的代谢物主要有甘氨酸和谷胱甘肽在四川盐源的藜麦中有更高的表达水平,表明四川盐源的白色藜麦较青海都兰的白色藜麦有更强的抗氧化能力,使得植物有较好的抗逆性能在逆境中生存,这为指导两地白色藜麦的栽培育种和抗逆性机理的研究提供了理论依据。

10个核桃无性系鲜果内种皮苦涩味相关物质及易剥性比较

【目的】筛选出内种皮苦涩味轻且内种皮易去除的优良核桃无性系,为鲜食核桃专用品种的开发和利用提供参考。【方法】以10个优良核桃无性系的鲜果为材料,测定其内种皮的单宁含量、黄酮含量、多酚含量、多糖含量、内种皮厚度和去皮耗时共6个指标,通过方差分析、多重比较及重复力估算,研究不同核桃无性系内种皮苦涩味相关物质含量、多糖含量和易剥性的变异规律,并采用独立选择标准法对10个无性系进行评价。【结果】92号无性系鲜果内种皮的单宁含量最高(11.54 mg/g),64号无性系鲜果的该指标值最低(2.81 mg/g)。各无性系鲜果内种皮的多糖含量为2.41~5.77 mg/g,其中301号无性系内种皮多糖含量最高。91号无性系鲜果内种皮的黄酮含量和多酚含量均高于其他无性系,且差异达到极显著水平。参试无性系鲜果的内种皮厚度为0.10~0.25 mm,去除内种皮耗时1.53~2.82 min,其中72号无性系的内种皮最易去除,去除65号无性系内种皮耗时最长。各核桃无性系鲜果内种皮各性状的重复力均在0.850以上,说明参试核桃无性系内种皮的易剥性和苦涩味物质性状具有较高的遗传稳定性。【结论】核桃86号无性系鲜果易去除内种皮,且其内种皮中多酚、单宁等苦涩味相关物质含量相对较低,可作为鲜食核桃品种进一步开发利用。

四川核桃遗传资源评价及优良无性系选育

【目的】对四川崇州市种植的65个无性系879株核桃的经济性状进行研究,为四川核桃优良无性系的选育提供一套合适的评价方法。【方法】测定了核桃无性系的地径及抗病性进行初步筛选,对筛选后核桃的17个经济性状指标进行测定,采用主成分分析对其进行综合评价。【结果】经过初步筛选有9个核桃无性系的适应性和抗病性较强,再利用主成分分析法,提取了5个主成分,累计方差贡献率达92.396%,可以代表核桃干果、鲜果、果形、粗脂肪和粗蛋白含量5种利用类型的相关指标。建立了核桃经济指标综合评价模型:Y综=0.3222Y1+0.19615Y2+0.17466Y3+0.14325Y4-0.0877Y5。其中CZ-65号的整体品质最优,可考虑作为引种四川的优良无性系,而其余单项性状指标表现优异的无性系则适宜作为遗传资源进行品种改良研究。【方法】综合评价模型的建立可以为核桃优良无性系的选育与推广提供理论依据。

成都平原地区核桃林下适宜草坪草种的筛选及评价

【目的】探究成都平原地区核桃林环境下适宜种植的草坪草种.【方法】以剪股颖、高羊茅、进口高羊茅、‘猎狗V号’、早熟禾、马蹄金、白三叶、狗牙根、紫花苜蓿8个草种为试验材料,通过大田试验和耐受性试验,研究不同草种的形态特征及生理生化指标的变化.【结果】大田试验中剪股颖和马蹄金的出苗和成坪期(7、30 d和12、40 d)较短、盖度最高、杂草入侵量(427.20、277.44 g)较低.化感物质耐受性试验中,随着处理浓度的升高,马蹄金的盖度、过氧化物酶(POD)、可溶性糖(SS)和叶绿素均呈现先升高后降低的趋势,MDA趋势与之相反,在50%处理浓度时,盖度(98%)、POD(877.97μg/g)和SS(1.73 mg/g)呈现最高,MDA(1.78μmol/g)呈现最低;而剪股颖的盖度、POD和叶绿素呈现先升高后降低的趋势,SS呈现降低的趋势,MDA则呈现升高的趋势.耐阴性试验中,随着遮阴强度增大,马蹄金的盖度、POD、SS和叶绿素均呈现升高的趋势,MDA趋势与之相反,在高遮阴度70%下,盖度(96%)、POD(868.09μg/g)和SS(0.23 mg/g)呈现最高,MDA(1.34μmol/g)呈现最低;而剪股颖的盖度、POD和叶绿素呈现降低的趋势,SS呈现先升高后降低的趋势,MDA呈现升高的趋势.【结论】在初筛试验中,只有马蹄金和剪股颖的覆盖度较大、适应性较好,可作为进一步评价的草种;而在耐受性试验中,马蹄金的化感耐受性和耐阴性均强于剪股颖,主要通过增加抗氧化酶和渗透调节物质来抵御胁迫,使得MDA和叶绿素含量维持在正常水平;因此,确定马蹄金作为成都平原区核桃园林间作的适宜草种,为核桃园等其他特殊生境下生草栽培模式的应用提供了依据.

基于GC-MS研究不同产地三色藜麦种子的代谢物差异

为了研究不同生境对藜麦发育的影响,以不同产地的藜麦种子为研究对象,筛选显著差异代谢物质和相关代谢通路,利用GC-MS平台进行非靶向代谢组学分析,分析了青海都兰县和四川盐源县两地产出的黑藜、红藜、白藜种子的代谢轮廓,将原始数据经XCMS online平台预处理后进行后续多元统计分析。结果表明,青海都兰县和四川盐源县两地的黑、红、白藜麦种子的代谢特征均不相同,其中红藜麦种子与白藜麦种子差异较大,而黑藜麦种子差异最小;红藜存在显著差异,共有特征峰570个,上调物少于下调物;黑藜差异最小,上、下调趋势与红藜一致;白藜差异较大,上、下调趋势与红藜和黑藜相反,共有特征峰486个,上调物质多于下调物质;不同生境对藜麦的影响较大,黑藜和红藜更适宜在青海都兰县种植,而白藜更适宜在四川盐源县种植。研究结果可以指导青海都兰县和四川盐源县两地藜麦的栽培育种,也为深入研究藜麦的抗逆性机理提供了理论依据。

响应面法优化藜麦非靶向代谢组样品的衍生化条件

为优化藜麦非靶向代谢组样品的衍生化条件,获得更多的代谢物信息.以N-甲基-N-(三甲基硅烷)三氟乙酰胺(MSTFA)为衍生化试剂,在单因素实验的基础上,用响应面法优化衍生化试剂的体积、衍生化温度、衍生化时间,并用GC-MS法检测衍生化后的代谢物质,通过出峰个数和总峰面积表征衍生化的效果.结果表明,响应面法优化后的最佳衍生化条件为衍生化试剂的体积为100μL,衍生化温度为40℃,衍生化时间为27 min.在最佳条件下得到的代谢物总峰个数和峰面积分别为69个和2.34×1010,与模型预测值(70个,2.38×1010)相近.该方法操作简单,衍生化效果好,结果具有重复性与可操作性,可用于藜麦非靶向代谢组样品的衍生化处理.

三角豆蛋白的提取及Osboren分类

以成熟干燥的三角豆为原料,采用酸沉碱提的方法进行蛋白质提取,再将提取后的蛋白分成透析蛋白和未透析蛋白两组,进行Osboren分类法分级提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,并测定分类蛋白的含量.按照Osboren分类法分级提取未透析的三角豆蛋白所得的清蛋白含量229.9 mg,球蛋白含量343.3 mg,醇溶蛋白含量66.6 mg,谷蛋白含量341.8 mg,所占比例依次为23.4%、35%、6.8%、34.8%,透析后的三角豆蛋白提取到的清蛋白含量144.2 mg,球蛋白含量341.8 mg,醇溶蛋白含量70.7 mg,谷蛋白含量328.9 mg,所占比例依次为16.3%、38.6%、8%、37.1%.

响应面优化山葵酸奶发酵工艺研究

以牛奶、山葵为主要原料,以发酵周期和感官品质为主要评价指标,通过单因素实验分析新鲜山葵液添加量、果胶添加量、白砂糖添加量、发酵剂接种量对酸奶品质的影响,在单因素实验的基础上,采用响应面法对山葵酸奶发酵工艺进行℃优化。结果表明:新鲜山葵液添加量(A)、白砂糖添加量(C)、发酵剂接种量(D)是影响酸奶感官评分的显著因素,果胶添加量(B)的影响不显著。经响应面法优化后的山葵酸奶最佳工艺条件为新鲜山葵液添加量6.00%,果胶添加量0.16%,白砂糖添加量6.68%,发酵剂接种量4.23%。在42℃下发酵5h,制得的酸奶组织结构均匀、风味良好、口感细腻、有山葵特有的香气。

不同抗性泡核桃对褐斑病病原菌侵染的生理生化响应

以抗病和感病泡核桃无性系为实验材料,人工接种褐斑病病原菌后测定不同时期叶片中保护酶活性、总酚、类黄酮、叶绿素含量等相关生理生化指标,探讨不同抗性泡核桃响应褐斑病病原菌侵染的生理生化差异。结果表明:(1)接种病原菌后,感病无性系64叶片带菌率随着侵染时间的增加而升高,且显著高于抗病无性系199(P<0.05)。(2)抗病无性系199和感病无性系64叶片的SOD、POD、CAT、APX和PPO活性随着侵染时间均呈现先升高后降低的变化趋势,其中SOD、POD和APX活性均在16 d时达到最大值;与较感病无性系相比,接种后抗病无性系的POD和APX活性较强;在接种前期(1~16 d),感病无性系PPO活性高于抗病无性系,后期(16~34 d)CAT活性也较抗病无性系高。(3)抗病无性系叶片叶绿素含量始终高于感病无性系;抗病无性系MDA含量在接种后无明显变化,而感病无性系先增加后降低,其细胞膜脂过氧化较重。(4)两个无性系叶片可溶性蛋白和可溶性糖含量变化较平缓,且差异不显著,在接种后期(34 d)有升高的趋势;接种5 d以后,感病无性系叶片类黄酮和总酚含量始终显著高于抗病无性系。研究发现,泡核桃抗病无性系叶片带菌率较低,较难受到侵染,并且通过提高POD和APX活性以及积累较多叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖来应对病原菌侵染引起的氧化胁迫,抑制病原菌的繁殖,从而提高其抗病能力。

基于PEG和不同盐的双水相体系萃取牛血清白蛋白研究

建立了PEG 4000/NaH_2PO_4和PEG4000/(NH_4)_2SO_4两种双水相体系,比较了两种双水相体系对牛血清白蛋白萃取行为的影响.考察了无机盐种类和浓度、PEG质量分数、牛血清白蛋白浓度等因素对双水相形成以及对牛血清白蛋白分配行为的影响.结果表明PEG 4000/NaH_2PO_4双水相系统的最佳萃取条件为:PEG4000=11.50%,NaH_2PO_4=20%,此时K值最小为0.45,达最大回收率.PEG4000/(NH_4)_2SO_4双水相系统最佳萃取条件为:PEG4000=12%,(NH4)_2SO_4=17.50%,此时K值最小为0.42,达最大回收率.

PEG 4000/(NH_4)_2SO_4双水相体系萃取欧李种仁蛋白研究

利用聚乙二醇(PEG)4000/(NH_4)_2SO_4双水相体系萃取欧李种仁蛋白.研究了PEG 4000/(NH_4)_2SO_4双水相体系的体系组成对蛋白分配系数及回收率的影响,最后确定了最佳的双水相萃取体系.在18%的(NH_4)_2SO_4与10%的聚乙二醇构成的双水相体系中,蛋白的分配系数最小为0.495,回收率为92.0%.对体系的最大萃取容量测定结果表明,双水相体系易于放大和进行连续性操作,适用于大规模生产活性蛋白.

二元双水相体系对欧李种仁清蛋白及球蛋白的萃取

为研究二元双水相体系对欧李种仁清蛋白和球蛋白的萃取条件,采用(乙醇+丙酮)(二者体积比为1∶2)/硫酸铵构成的二元双水相体系,对欧李种仁的清蛋白和球蛋白分别进行萃取,通过比较2种蛋白在此二元双水相体系中的分配系数、回收率等特性,最终确定欧李种仁清蛋白和球蛋白的最佳萃取条件。实验结果表明:当二元双水相体系组成为27.5%(乙醇+丙酮)(二者体积比为1∶2)和26%硫酸铵时,清蛋白的分配系数最小,萃取率达到最大;当二元体系组成为17.5%(乙醇+丙酮)(二者体积比为1∶2)和24%硫酸铵时,球蛋白的分配系数最小,萃取率达到最大。二元双水相体系为分离清蛋白与球蛋白提供了新的途径,在植物来源的清蛋白与球蛋白提取中具有良好的应用前景。

烟草反义Mlo基因表达载体的构建

获得烟草反义Mlo基因的植物表达载体pBI 121-Mlo,为进行烟草遗传转化,获得该基因表达的缺陷型植株打下基础.从烟草叶片中提取总RNA,利用RT-PCR技术扩增得到Mlo基因的c DNA,以此为模板设计反义引物,通过PCR扩增出反义Mlo基因,将此反义Mlo基因与T载体连接,测序正确后再将此反义片段与植物表达载体pBI 121连接,构建烟草反义Mlo基因的植物表达载体pBI 121-Mlo.经Kan选择筛选出反义重组菌落,碱裂解法小量提取质粒后,用Xba I和Bam HI双酶切后再进行电泳鉴定.结果表明,目的基因已与植物表达载体pBI 121连接成功.成功构建了烟草反义Mlo基因表达载体pBI 121-Mlo.