调控玉米阻止授粉后叶片衰老的QTL定位

源-库比的变化与叶片的衰老速度有密切关系,但是关于叶片衰老的调控机制仍不清楚。为了进一步明确源-库比变化对玉米叶片衰老性状影响的遗传位点,利用B73×Mo17重组自交系群体,于2015年、2016年在抽丝前套袋阻止授粉后观察叶片衰老状况,取2年表型一致的142株植株并结合对应的基因型数据进行QTL分析,在第8条染色体的bnlg2046和gta101d 2个标记之间定位到一个显著QTL位点。该QTL的LOD值为3.64,贡献率为12.47%。标记之间的遗传距离为5.00 cM,物理距离为3.53 Mb。为进一步确认该QTL的准确性,利用来自于相同群体表型有明显差异的2个极端池的转录组测序数据,通过分群SNP分析(BSR-seq)后发现控制该性状的位点在同一染色体区段,其物理距离为4.47 Mb,该染色体区段共有85个基因。预测其中7个基因可能与叶片授粉被阻断后的叶片衰老性状有关。分析B73与Mo17在该区段的85个基因在抽丝期、抽丝后1周与抽丝后2周的转录组数据,结果显示,在预测的候选基因中,编码类WRKY家族转录因子的GRMZM2G432583以及编码E2结合酶的GRMZM2G007276和GRMZM2G132759在这几个时期的2个亲本中转录水平差异较大,是目的基因的可能性较大。本研究为阐明参与调控阻止玉米授粉后叶片衰老的基因和研究该性状产生的分子机制奠定了基础。

氮响应转录因子Zm NLP5影响玉米根系生长的功能研究

研究作物氮高效机制并挖掘利用其中重要的调控基因,对我国农业绿色发展具有重要意义。前期我们发现氮响应转录因子ZmNLP5调控亚硝酸还原酶基因的表达,对玉米氮素吸收利用具有促进作用,但其调控机制尚未明确。基于此,本研究以ZmNLP5基因突变体(zmnlp5)和野生型(WT)植株为研究材料,深入解析ZmNLP5影响玉米氮素吸收利用的生理机制。足氮(sufficient nitrogen, SN)和低氮(deficient nitrogen, DN)条件下研究材料表型分析发现, DN条件下相对于WT植株, zmnlp5植株根长显著降低。根部不同区域ZmNLP5表达量分析发现, ZmNLP5主要在根尖区域表达。不同亚硝酸盐浓度处理下,研究材料的根长和根尖区域亚硝酸盐含量分析发现,当亚硝酸盐的浓度高于2mmol L~(-1)时,zmnlp5突变体根长相对于WT显著降低,zmnlp5植株根尖区域亚硝酸盐积累量显著高于WT。SN和DN条件下研究材料根部亚硝酸盐含量检测发现, DN条件zmnlp5植株根尖区域所积累的亚硝酸盐也显著高于WT。综上所述,转录因子ZmNLP5在玉米植株响应低氮环境根部伸长生长中发挥重要功能,该结果为玉米氮高效育种提供了一定的理论基础。

大豆转录因子GmMYB52的克隆、表达及结合功能分析

MYB类转录因子在植物的生长发育和逆境响应中有重要的调控作用。依据课题组前期获得的盐胁迫相关的数字表达谱(DGEP)数据,获得盐胁迫响应显著上调基因GmMYB52,利用RT-PCR方法从栽培大豆(Williams 82)中克隆该基因片段,并与已公布的Williams 82基因组数据库序列比对,该基因与GmMYB52序列一致。生物信息学分析表明,GmMYB52编码区(CDS)全长1083 bp,编码360个氨基酸。其编码的氨基酸序列具有MYB类转录因子的共同特征,其距N端110~160氨基酸残基处有MYB结构域;系统进化树分析表明,该基因编码的蛋白与GmMYB62、拟南芥AtMYBSt1、苜蓿Mt MYB52、水稻Os MYBS3及木豆Cc MYB-like protein J的亲缘关系最近;实时荧光定量PCR结果表明,大豆根部GmMYB52的转录水平受外界非生物逆境的调控,用脱落酸(ABA)和低温(4℃)处理后12 h明显上调,用氯化钠和PEG处理0.5~24.0 h后检测到GmMYB52的转录水平在50%~600%区间内呈现出先上调后下调再上调的趋势。GmMYB52为组成型表达,在大豆的幼苗期和开花期表达较多,在成熟期表达相对较低。GmMYB52在茎叶与开花期的花中表达较强,在根的表达较弱,而在成熟期的豆荚中几乎不表达。亚细胞定位的结果表明,GmMYB52定位于细胞核,符合典型转录因子的定位特征。酵母杂交系统检测表明,GmMYB52具有转录激活特征,并且能够与MYB相关顺式作用元件基序相结合。本研究结果表明,GmMYB52编码典型的MYB转录因子,具有转录激活活性及DNA结合活性,在大豆中的表达可能与大豆的非生物胁迫和ABA信号转导途径有关,推测其可能参与了大豆对非生物胁迫的响应。

烟草基因NtTTG1-like全长cDNA的克隆与序列分析

以烟草(Nicotiana tabacum)NC89品种为材料,使用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术,成功克隆了烟草表皮毛相关基因NtTTG1-like(Nicotiana tabacum Transparent Testa Glabra 1-like),GenBank登录号:FJ795022,并对该基因进行了生物信息学分析。NtTTG1-like全长共1 379 bp,共含6个开放阅读框(ORF),其中最长的为1 029 bp,预测其编码的蛋白质序列存在4个WD40重复的结构域,表明NtTTG1-like有与其他蛋白质结合的能力。蛋白序列同源性比对结果显示,NtTTG1-like与其他的表皮毛相关蛋白以及矮牵牛(Petunia hybrida)中调控花冠色素合成的蛋白AN11有较高的同源性,由此推测NtTTG1-like与烟草表皮毛的生物学功能或花冠色素的合成有关。

过氧化氢对小球藻干质量和油脂含量的影响

以小球藻(Chlorella sorokiniana)LS-2作为研究材料,用不同浓度过氧化氢(H_2O_2)进行处理。结果表明,所有处理均会抑制LS-2的生长。当H_2O_2浓度较低时,对干质量并没有明显影响,只有当H_2O_2浓度达到1.5 mmol/L时,LS-2的最大干质量才会显著降低,1.5、2.0 mmol/L H_2O_2处理的LS-2最大干质量分别下降了9.6%、17.3%。H_2O_2处理对LS-2的油脂总量影响不显著,但是当H_2O_2浓度达到2.0 mmol/L时,藻细胞的油脂含量显著增加,上升了28.6%。实时荧光定量PCR结果显示,尽管2 mmol/L H_2O_2处理使得Rubisco转录发生上调,但是其下游参与卡尔文循环的基因PKa、ALDO的转录水平均下降了50%,说明卡尔文循环受到抑制。参与油脂合成通路的基因ACCase变化不显著,其下游的ACPa、ACPb的转录水平是对照的2倍,暗示油脂合成途径获得了增强。在糖酵解通路中,ENL上调显著,但其下游的PKa、PKb转录水平的变化不明显,说明糖酵解途径没有受到抑制。由基因表达数据可知,当微藻处于胁迫环境中时,能够将用于生长的能量转化用于合成油脂并存储起来。