转录因子基因TuGTγ-3参与乌拉尔图小麦对条锈病的抗性

小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型（PucciniastriiformisWest．fsp．triticiEriks．＆Henn．，Pst）引起的一种严重的真菌病害，发掘新的抗条锈病相关基因对于小麦抗病育种和抗病机理研究都具有重要意义。Trihelix是植物特有的转录因子家族，参与调控生长发育、形态建成、胁迫应答等过程。迄今，小麦属Trihelix家族与抗条锈病相关的研究尚未见报道。本研究从乌拉尔图小麦（TriticumurartuTurn．，2n=2x=14，AA）中克隆了Trihelix家族GTy亚家族中的一个基因，命名为TuG71y-3。序列分析表明，TuGTy-3基因具有完整的开放阅读框（ORF），编码序列（CDS）全长1329bp，编码442个氨基酸，推测其编码蛋白的分子量为50-31kDa，理论等电点为6.12。生物信息学预测TuGT7-3蛋白有一个单分型核定位信号（GLPMQKKMRYT），没有信号肽和跨膜结构域。TuGTy-3蛋白的保守trihelix结构域的氨基酸序列位置为Q115-R187，第四a-螺旋位置为F234-Y241，cc结构域的位置为K362-K436,二级结构分析显示，TuGTy-3蛋白由43．89％的a-螺旋、9．51％的伸展链、9．95％的β-转角和36．65％的不规则卷曲构成。利用普通小麦的基因组数据库BLAST分析表明，TuGTy-3被定位于5A染色体长臂上。瞬时表达实验显示，TuGTY-3蛋白主要定位在细胞核中，但细胞质中也有少量分布。表达谱分析表明，TuGTy-3基因在叶片中的表达量显著高于根和叶鞘，且受小麦条锈菌小种CYR32的诱导而强烈上调表达。进一步通过大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默（BSMV-VIGS）实验证明，转录因子TuGT7—3正向调控了乌拉尔图小麦对条锈病的抗性。

紫云英丛枝菌根共生锌转运蛋白基因AsZIP2的克隆与表达调控

土壤中锌的缺乏已成为农业中普遍存在的问题,会导致粮食的减产减质。ZIP家族蛋白质对农作物吸收Zn与Fe起着关键作用。本研究利用RACE技术从豆科植物紫云英中分离到一个全长的ZIP家族Zn转运基因,命名为AsZIP2;利用热不对称交错PCR与反向PCR方法获取了AsZIP2基因上游长度为1.6 kb的启动子序列。生物信息学分析表明AsZIP2基因编码339个氨基酸;预测的AsZIP2蛋白质含有保守的ZIP结构域并由9个跨膜结构域构成;序列比对与系统进化分析表明AsZIP2与蒺藜苜蓿及日本百脉根的Zn转运蛋白ZIP2的亲缘关系密切。利用RT-PCR与定量PCR方法检测紫云英AsZIP2基因在丛枝菌根中的表达,结果显示AM真菌的侵染强烈地抑制AsZIP2的表达。与已知的Mt ZIP2基因一致,施加Zn会诱导AsZIP2的表达。有趣地是,在低磷条件下,AsZIP2在根中的表达显著地增强。研究结果表明,AM真菌,Zn或Pi水平均影响Zn转运基因AsZIP2在根中的表达水平。对AsZIP2基因在分子特征与表达谱方面的初步研究将有利于进一步功能性鉴定该基因参与植物生长和发育。

小麦K、V型细胞质雄性不育系线粒体基因的比较分析

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,MS)是高等植物中普遍存在的一种母性遗传现象,跟线粒体基因密切相关。小麦K型和V型细胞质雄性不育性是由于粘果山羊草和偏凸山羊草或易变山羊草的细胞质导入普通小麦中产生的,被认为是最有利用潜力的小麦不育种质,但是其不育性产生的机理还不清楚。本研究在已知小麦K型细胞质雄性不育系和保持系线粒体基因组序列的基础上,比较分析了K型,V型不育系和保持系中33个线粒体基因和22个开放阅读框(open reading frame,orf;K型不育系特有的,被认为是K型不育系的不育候选基因)。结果表明,线粒体基因中除atp6、nad6和rps3在保持系和不育系之间有较大差异外,其它基因在保持系和不育系中都是高度保守的,其一致性达98%以上,atp6和nad6在两个不育系中也是高度一致的;22个orf中只有orf249在K型和V型不育系之间具有一定差异,其余的orf高度一致,说明小麦K型和V型不育系的线粒体基因是高度保守的,推测二者可能具有相似的不育基因或不育机理。研究结果为小麦K型和V型不育系在杂交育种中的利用奠定了一定的理论基础。