光和温度对开花时间基因可变剪接的影响研究进展

可变剪接(AS)是植物生长发育过程中最有效的基因转录调控方式之一。在植物中,大量基因经历了可变剪接;调控开花时间基因的可变剪接受到光和温度信号的影响。本文中重点综述了可变剪接的类型、可变剪接的分子机制及在光与温度季节性变化下基因可变剪接调控开花时间的特性和功能,旨在提高对基因可变剪接参与调控植物开花时间机制的认识,为研究植物生长发育调控机制提供新思路。

枇杷EjICE1基因的克隆及其在低温胁迫下的表达分析

本研究以‘大五星’枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)为材料,采用RT-PCR与RACE法从枇杷中分离了EjICE1基因。该基因cDNA序列全长2 134 bp,具有一个1 623 bp长的开放阅读框,编码540个氨基酸,含MYC型bHLH结构域。同源性分析表明,枇杷ICE1蛋白与其他植物ICE1蛋白具有很高的相似性,与苹果(Malus domestica)相似性高达97%。进化树分析表明,枇杷与苹果聚在一起,与苹果进化关系最近。低温胁迫处理枇杷幼果,丙二醛含量呈上升趋势,游离脯氨酸含量呈先上升后下降趋势,表明枇杷幼果膜脂过氧化程度加剧,其抵御能力存在最大阈值。qRT-PCR分析发现,低温胁迫下EjICE1基因表达量明显增加,表明低温胁迫影响枇杷EjICE1基因表达,本研究为培育抗逆性强的优质品种提供了理论依据。

VIGS诱导PSY基因沉默对枇杷果实类胡萝卜素积累的影响

本研究从枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)果肉中克隆得到527 bp的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)基因保守片段,通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术干扰枇杷果实中PSY基因的表达,探究PSY基因在枇杷果实类胡萝卜素积累过程中的调控作用。结果表明,干扰枇杷PSY基因表达后,对照果实侵染部位着色为黄色,而沉默果实侵染部位着色为绿色,果肉中均能检测到TRV病毒分子,PSY基因表达量降低55.6%,总类胡萝卜素含量降低46.8%,说明PSY基因对枇杷果实类胡萝卜素积累起着正调控作用。

枇杷八氢番茄红素合成酶基因的克隆及表达分析

本研究以‘大五星’（红肉）和‘川农1-5-9’（白肉）枇杷不同发育阶段的果皮、果肉为材料,采用同源克隆法从枇杷果实中克隆类胡萝卜素合成途径中关键酶基因PSY,利用生物信息学方法分析所获得的核苷酸序列及推导的氨基酸序列,再利用qRT-PCR从转录水平上检测两种枇杷不同发育阶段表达水平。发现枇杷PSY基因cDNA序列全长1 191 bp,具有完整开放阅读框,编码396个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,枇杷PSY蛋白与其他物种PSY蛋白具有很高的相似性,与苹果（Malus domestica）相似性高达98%。qRT-PCR分析表明,随着枇杷果实的发育,PSY基因表达量明显增加,与转色期后枇杷总类胡萝卜素含量变化一致,表明PSY基因可能参与枇杷类胡萝卜素合成的调控。

枇杷有色体特异番茄红素β-环化酶基因的克隆及表达分析

为了解枇杷有色体特异番茄红素β-环化酶基因(CYC-B)的序列及表达特点,本研究以‘大五星’(红肉)和‘川农1-5-9’(白肉)枇杷为材料,采用同源克隆法,从枇杷果实中克隆了类胡萝卜素生物合成途径中关键酶基因之一(CYC-B的c DNA全长序列),运用生物学软件对该序列及推导的氨基酸序列进行相关生物信息学分析,同时利用荧光定量PCR技术探究CYC-B基因在枇杷果实不同发育时期的表达模式。结果显示,该基因全长1579 bp,具有1491 bp的完整开放阅读框,编码496个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,该基因编码的氨基酸序列与白梨(XP009377819.1)和苹果(Malus domestica)CYC-B基因(XP008361015.1)的同源性分别高达98%和97%,由此推测这个基因属于枇杷CYC-B基因(EjCYC-B)。荧光定量PCR分析结果表明,随着枇杷果实的发育,EjCYC-B的表达量明显增加,且不同发育阶段EjCYC-B基因的表达存在显著变化;其中,在果皮和果肉中的表达分别在黄熟期和成熟期达到最高峰。因此可以推测,EjCYCB在枇杷类胡萝卜素合成中,参与调控,并存在一定的作用机理,使得枇杷的果皮、果肉在不同发育阶段的呈色不同。本研究结果可为深入认识CYC-B调控类胡萝卜素合成机理提供基础。

‘皮球桃’及其突变体类胡萝卜素积累及相关关键基因分析

本研究以‘皮球桃’及其芽变桃不同发育阶段的果肉与叶片中脉为试材,采用HPLC法测定两种桃中类胡萝卜素的组分构成与含量积累,并对类胡萝卜素生物合成及代谢过程中关键基因的转录水平进行实时荧光定量PCR分析。结果显示,芽变桃中类胡萝卜素总含量极显著高于‘皮球桃’,β-隐黄质、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的积累差异是造成两种桃呈色不同的主要原因。实时荧光定量PCR结果表明,CCD4在果肉和叶片中脉中的表达规律完全相同,且与类胡萝卜素的积累模式一致,因此CCD4的表达差异可能是导致芽变桃果肉及叶片中脉突变为黄色的重要原因。本研究利用‘皮球桃’及其自然突变体作为探讨类胡萝卜素合成及代谢调控的理想材料,以期从生理及分子层面揭示变异黄桃的形成机理,为桃的类胡萝卜素调控基因开发、变异的早期鉴定、认识和选育富含类胡萝卜素桃品种提供理论基础。