模式植物拟南芥开花时间分子调控研究进展

植物从营养生长到生殖生长的转变是开花发育的关键,在合适的时间开花对植物的生长和繁衍极为重要,植物开花时间的调控对农业生产发展意义重大。植物开花是由遗传因子和环境因子协同调节的一个复杂过程。近年来,对不同植物开花调控的研究,特别是对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)的开花调控研究取得了显著进展,已探明开花时间分子调控的6条主要途径分别是光周期途径、春化途径、自主途径、温度途径、赤霉素途径和年龄途径。各遗传调控途径既相互独立又相互联系,构成一个复杂的开花调控网络。本文综述了模式植物拟南芥开花时间调控分子机制相关研究的最新进展,并对未来的研究进行了展望。

中国辣椒热激蛋白HSP70基因家族分析

以中国辣椒(Capsicum chinense Jacq.)基因组数据为基础,采用生物信息学方法对中国辣椒HSP70基因家族进行全基因组鉴定分析。结果显示,中国辣椒全基因共鉴定得到20个HSP70基因,编码蛋白序列长度为516~854 aa,分子量大小为56.21~94.26 kD。系统进化分析结果表明,中国辣椒HSP70基因可分为A、B、C 3个亚家族。比较转录组分析结果显示,有16个HSP70基因对热胁迫有不同程度的响应。

植物细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育是一种广泛存在于高等植物中的母性遗传性状。细胞质雄性不育不仅为研究核质互作提供了良好材料,同时也是植物杂种优势利用的重要基础,其分子机理是目前研究的重点。多种研究证据表明,线粒体基因与细胞质雄性不育密切相关。随着分子生物学和分子遗传学的不断发展,许多植物的恢复基因已经被定位和克隆,进一步阐明了植物细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理。本文综述了近几年植物中细胞质雄性不育和育性恢复相关基因的研究进展,并探讨了细胞质雄性不育/育性恢复系统在育种方面的应用。

茎秆的第一节间离体再生空心菜

以空心菜(Ipomoea aquatica Forsk.)品种‘白骨柳叶’为材料,通过筛选植物外植体和调整培养基激素配比等方法,首次建立了茎秆第一节间为外植体的空心菜离体再生体系。结果表明,在MS基本培养上添加0.05%的植物组织培养抗菌剂PPM可获得大量空心菜无菌苗;植株子叶和下胚轴的切段均未诱导出不定芽,而茎秆第一节间为外植体能成功诱导出不定芽,诱导成功率为20%,最佳培养基配方为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L IAA;不定芽诱导生根的最佳培养基配方为1/2 MS+0.1 mg/L NAA,生根率为100%。诱导成功后,将完整的再生苗移栽至基质土中,成活率可达100%。

中国辣椒低温响应转录因子CBF全基因组鉴定与分析

CBF(C-repeat binding factor)转录因子在植物应对低温等非生物胁迫和提高耐寒性中发挥着重要作用。为了探究中国辣椒(Capsicum chinense Jacq.)CBF基因家族的基本特性,利用生物信息学方法,在中国辣椒基因组中鉴定获得8个CBF基因家族转录因子,对其理化性质、蛋白结构、系统发育、作用元件和基因转录进行了分析。结果表明,8个CBF蛋白长度为156~290 aa,蛋白分子量为17.75~32.21 kD;这些蛋白均包含AP2结构域。系统发育分析表明,中国辣椒8个CBF基因可分为两个亚组,其中A组包含7个基因,B组仅包含1个基因。表达分析表明,8个CBF基因对低温冷胁迫均有不同程度的响应。研究结果概括了中国辣椒CBF基因家族的基本特性,为CBF转录因子的深入研究和应用积累了基础数据。

中国辣椒(Capsicum chinense)果色转变的比较代谢组分析

为探究辣椒果实转色前后的代谢产物差异,本研究以中国辣椒两份种质(HNUCC16和HNUCC22)为实验材料,采用LC-MS法检测中国辣椒的非靶向代谢物质,比较分析了辣椒转色前后的代谢产物。结果表明,在两份中国辣椒种质果实中,转色后果实中的苯丙氨酸、L-天冬酰胺、天冬氨酸等代谢物的含量显著高于转色前的果实,并与ABC转运蛋白代谢通路(ABC transporters)、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢通路(Alanine,aspartate and glutamate metabolism)、氨酰t RNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis)等密切相关。通过比较两份中国辣椒种质转色后果实中的差异代谢物,发现HNUCC22中棕榈酸、次黄嘌呤、葡萄糖、天冬氨酸等物质含量显著高于HNUCC16,且与氨酰tRNA生物合成通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路相关。本研究为中国辣椒果色等相关性状的分子遗传改良提供一定的参考。

辣椒MYB基因家族的鉴定及与辣味关系分析

利用生物信息学方法从辣椒全基因组数据库中筛选出172个MYB转录因子,并对其序列特征、染色体定位、进化关系、蛋白质保守基序和基因结构等进行综合分析,同时通过辣椒果实不同发育阶段胎座组织转录组测序筛选与辣味可能相关的MYB基因。结果表明,辣椒MYB有1R、2R(R2R3)、3R、6R等类型,其中R2R3型居多,结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序;获取20个motif元件并进行位置分析,发现同一支MYB蛋白具有相似的结构特征;进一步与拟南芥聚类得到37个类群,推测具有多种生物学功能。转录组测序发现,CaMYB98、CaMYB168等12个MYB表达量符合‘黄魔王’辣椒果实胎座组织在不同发育期的辣椒素含量变化规律,推测其可能通过特异位点的结合来上调或下调相关蛋白的表达,从而达到对辣椒素代谢路径的调控,可作为辣味调控的重要候选基因进一步研究。

黄灯笼辣椒CcCAD1基因的克隆与植物表达载体的构建

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)在木质素生物合成中有着重要作用,为了探讨辣椒中CAD基因在木质素合成中的作用,本研究利用RT-PCR方法从黄灯笼辣椒幼嫩叶片中克隆得到CAD1基因全长cDNA,命名为CcCAD1。序列分析表明,CcCAD1 cDNA序列全长1 074 bp,编码357个氨基酸。同源比对显示其与番茄CAD1蛋白的一致性高达96.09%。荧光定量PCR检测结果显示,CcCAD1基因在辣椒根、茎、叶、胎座和果肉中的表达量差异显著,其相对表达量为叶>果肉>茎>根>胎座。利用Bam HⅠ和SacⅠ双酶切连接成功构建pBI121-CcCAD1植物表达载体,为CcCAD1基因转化以及后续的功能分析提供依据。

黄灯笼辣椒肉桂酰辅酶A还原酶(CCR1)基因的克隆及序列分析

CCR是调控苯丙烷代谢木质素合成支路的关键酶,其活性对辣椒辣味具有重要影响,本研究通过RT-PCR结合RACE法成功从海南黄灯笼椒茎尖克隆到一个全长CCR1,并通过DNAMAN、DNAStar等软件与网站对该序列进行生物信息学分析,结果表明:黄灯笼辣椒CCR1 cDNA序列全长1 362 bp,含有一个840 bp的完整的ORF,编码279个氨基酸;该基因编码蛋白无跨膜结构域,无信号肽,不是分泌蛋白,亚细胞定位于细胞质,为亲水蛋白;其氨基酸序列与拟南芥、巴西橡胶、番茄、烟草相似度达79.94%,存在一个CCR基因的典型保守序列—KNWYCYGK;CCR1基因与番茄、马铃薯、烟草等茄科植物亲缘关系较近。这为后续进一步分析CCR1功能,通过调控辣椒木质素路径来提高辣椒素含量提供依据。