木薯SCARECROW-LIKE(SCL)基因克隆、生物信息学及非生物胁迫下表达分析

【目的】克隆木薯SCARECROW-LIKE(MeSCL)基因,对其进行生物信息学分析,并检测其在非生物胁迫下的表达情况,为深入研究木薯MeSCL基因响应非生物胁迫的调控机制提供理论参考。【方法】以木薯品种D346为材料,采用RT-PCR克隆MeSCL基因编码区(CDS)序列,并利用生物信息学分析软件进行序列特征分析,采用实时荧光定量PCR检测其在干旱、盐、氧化和低温胁迫下木薯叶片中的表达情况。【结果】克隆获得的MeSCL基因编码区(CDS)序列全长1655 bp,与参考序列(GenBank登录号LOC110627921)仅存在2个碱基的差异,开放阅读框(ORF)的长度为1560 bp,编码519个氨基酸,编码蛋白分子量为57.84 kD,等电点(pI)为6.08,脂肪系数为80.46%,总平均亲水性指数为-0.195,为亲水性蛋白,含有1个信号肽、6个从内部到外部的跨膜螺旋区和5个从外部到内部的跨膜螺旋区,定位于细胞核和内质网中,属于GRAS蛋白家族成员,具有该家族的保守结构域。MeSCL蛋白三级结构模型显示,该蛋白含有14个典型的α螺旋、10个β-折叠和36个β-转角。MeSCL蛋白与橡树HbSCL蛋白的相似性最高,为90.80%,与蓖麻RcSCR、胡杨PeSCL、毛果杨PtSCR、可可树Tc SCR和哥伦比亚锦葵HuSCL蛋白的相似性在80.00%左右。MeSCL基因受干旱、盐、氧化和低温胁迫诱导表达量整体呈升高趋势,但在不同处理时间的表达量存在明显差异,其中,干旱和氧化胁迫下,MeSCL基因均在处理24 h时表达量最高,分别是对照的6.05和11.17倍,而盐和低温胁迫下,MeSCL基因均在处理6 h时表达量最高,分别是对照的11.76和3.80倍。【结论】MeSCL基因参与木薯植株的非生物胁迫响应,正向调控其抗非生物胁迫能力。

木薯抗细菌性枯萎病生理特性研究

【目的】探讨木薯抗细菌性枯萎病的生理特性,为木薯抗细菌性枯萎病品种选育提供依据。【方法】以木薯品种新选048为试验材料,采用桶栽方式室外种植木薯,在木薯苗期和块根形成期以针刺法接种细菌性枯萎病病原菌,以不接种病原菌的木薯叶片为对照,分别于接种后7和14 d采样测定脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、可溶性糖和可溶性蛋白含量及过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,对比分析人工接种侵染后发病叶与健康叶的生理指标差异。【结果】细菌性枯萎病病原菌接种侵染后,木薯发病叶片的Pro含量及POD、PPO和CAT活性均高于对照。苗期接种7和14 d后,接种病原菌叶片的Pro含量分别较对照极显著提高83.3%和112.5%(P<0.01,下同),块根形成期接种7和14 d后,接种病原菌叶片的Pro含量分别较对照极显著提高110.2%和120.2%;苗期和块根形成期接种14 d后,接种病原菌叶片的MDA含量分别较对照显著降低30.9%和17.9%(P<0.05,下同),POD活性分别较对照极显著提高66.7%和96.4%,PPO活性分别较对照显著提高43.1%和30.4%,CAT活性分别较对照显著提高31.2%和28.9%。苗期和块根形成期2次接种侵染后发病叶片的可溶性糖含量、SOD活性和PAL活性多无显著差异(P>0.05)。【结论】木薯叶片的Pro和MDA含量及POD、PPO和CAT活性与木薯抗细菌性枯萎病有密切关系,这些指标可作为木薯抗细菌性枯萎病评价的生理指标。

OsOFP6基因过表达与RNA干扰水稻转录组分析

为探究卵形家族蛋白6(OFP6)基因过表达(OE)与RNA干扰(RNAi)对水稻基因转录表达的影响,并解析OsOFP6基因调控水稻生长发育与抗逆通路,对OsOFP6基因的OsOFP6-OE、OsOFP6-RNAi株系进行转录组测序技术(RNA-seq)测序。测序共获得446 277 340份原始数据,每个样品比对率均在90.84%以上,OsOFP6-OE与OsOFP6-RNAi共检测到22 116个基因,以Fold Change≥2且FDR<0.05作为筛选标准,ZH11 vs OsOFP6-OE中获得229个差异表达基因(DEGs),其中包含上调基因161个、下调基因68个;ZH11 vs OsOFP6-RNAi中获得1 466个差异表达基因,其中包含上调基因464个、下调基因1 002个。OsOFP6-OE的KEGG通路富集分析结果显示,差异基因在氨基酸糖和核苷酸糖代谢相关通路中较多。OsOFP6-RNAi的KEGG通路富集分析结果显示,差异基因显著富集于核糖体相关通路。过表达OsOFP6后,显示有8个DEGs富集到核氨基酸糖和核苷酸糖代谢通路中,可能参与核苷酸与蛋白质的水解。OsOFP6-RNAi后,其中有28个DEGs被富集到核糖体中,可能参与mRNA的翻译、翻译共折叠、添加不依赖翻译的氨基酸。利用RNA-Seq技术分析了OsOFP6基因过表达与RNA干扰对中花11的影响,发现其通过调控多个OsOFP6下游基因表达,来影响其代谢相关信号通路,为后续分析OsOFP6基因的功能以及解析OFP家族基因的表达调控提供了材料。

木薯叶片5种防御酶活性与细菌性枯萎病抗性的关系

为鉴定‘GR891’和‘新选048’2个木薯(Manihot esculenta Crantz)品种抗细菌性枯萎病等级,分析木薯叶片侵染病原菌后PAL(苯丙氨酸解氨酶)、SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、PPO(多酚氧化酶)和CAT(过氧化氢酶)5种酶活性,并研究细菌性枯萎病与酶活性关系。利用喷雾法接种木薯叶片评价抗细菌性枯萎病等级,分光光度法测定POD、SOD、CAT和PAL酶活性,采用碘滴定法测定PPO酶活性。结果表明:感病的‘新选048’木薯叶片的病斑长度为(0.3±0.1)cm,病情指数为29.4,而‘GR891’的病斑长度为(0.6±0.2)cm,病情指数为43.7;侵染12d后的2个木薯品种叶片的CAT、PPO、POD3种酶的活性均有一定程度的上升,其中‘新选048’接种病原菌后CAT、PPO、POD分别上升了72.31%、9.55%、94.78%,‘GR891’接种病原菌后CAT、PPO、POD分别上升了34.2%、20.05%、91.63%,均与抗性呈正相关;‘新选048’的POD和CAT活性水平显著高于‘GR891’酶活性水平,2个木薯品种PAL活性表现各异,‘新选048’PAL活性与抗性呈正相关,而‘GR891’与抗性呈负相关;SOD活性与抗病性不相关。综合各个酶活性变化和木薯的病情指数来看,‘新选048’比‘GR891’对细菌性枯萎病的抗病性更强。