美洲狼尾草CCD基因家族全基因组鉴定及分析

鉴定美洲狼尾草(Pennisetum glaucum)中的类胡萝卜素裂解双加氧酶(Carotenoid cleavage dioxygenases,CCD)基因家族成员,为美洲狼尾草中PmCCD基因进一步的功能研究与遗传改良提供一定的理论依据。基于美洲狼尾草已公开的全基因组数据,成功鉴定了其中的CCD成员,并预测了该家族成员的系统进化关系,此外,分析了这些成员的蛋白理化性质、功能结构以及保守基序,并深入研究了它们的启动子顺式作用元件等,最后结合转录组数据分析了PmCCD基因在组织中、高温胁迫和干旱胁迫下的表达模式。共鉴定出13个PmCCD基因,分布于5条染色体上,系统进化分类为2个大类别,共计6个亚家族,所鉴定出的成员均具备典型的RPE65或PLN型蛋白结构域,其启动子区域有与逆境胁迫、激素响应以及生长发育等生物过程密切相关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,PMccd-1、PMcccd-6、PMccd-7、PMccd-12基因在美洲狼尾草的穗组织中具有显著的高表达,在干旱与高温胁迫下,PmCCD基因产生了显著的表达变化,且受胁迫影响根系中的表达差异高于叶片。综上结果表明在干旱诱导时,Pmccd-12、Pmccd-6基因分别在叶片和根系中显著表达,可作为美洲狼尾草耐旱性的候选基因,在高温诱导时,Pmccd-6基因在叶片中显著表达,可作为美洲狼尾草耐热性的候选基因,为美洲狼尾草后续的基因工程改良提供帮助。

美洲狼尾草组织培养再生体系的建立

构建美洲狼尾草(Pennisetum glaucum)的组织培养再生体系对于该物种的育种研究具有重要意义。以美洲狼尾草的种子、幼叶、幼穗和茎节作为外植体,研究这几种外植体的最佳消毒方式并挑选最合适的外植体进行组织培养,在组培体系中添加不同浓度的植物激素,研究其对愈伤组织诱导与分化的影响。结果表明:以种子作为外植体效果最好,5%NaClO消毒5 min后污染率为1.33%;诱导种子产生愈伤组织的最佳培养基为MS+3 mg·L^(-1)2,4-D+1 mg·L^(-1)6-KT+0.1 mg·L^(-1)6-BA,诱导率为93.3%;诱导胚性愈伤组织分化的最佳培养基为MS+3 mg·L^(-1)6-BA+1 mg·L^(-1)NAA,分化率为81.4%。

美洲狼尾草HXK基因家族鉴定及表达

己糖激酶(Hexokinase,HXK)是糖酵解途径中的关键酶,在细胞信号传导和糖感知过程起重要作用。探究美洲狼尾草HXK家族基因的详细特征及功能,解析其在该物种生长发育各个环节中的调控作用,本研究基于美洲狼尾草全基因组数据对美洲狼尾草的己糖激酶基因家族展开分析,共鉴定出12个美洲狼尾草PMhxk基因,同时通过系统进化分析将其分为4个亚组。蛋白质基序分析表明PMhxk家族具有两个较为保守的motif片段,顺式作用元件分析表明PMhxk成员的启动子、增强子等调控区域有大量的胁迫响应与植物激素响应元件。PMhxk基因家族的表达分析表明,美洲狼尾草的HXK基因集中表达于抽穗期的穗组织中,部分PMhxk成员在干旱胁迫和盐胁迫中出现表达上调,且干旱胁迫更为明显。综上,本研究鉴定了美洲狼尾草HXK基因家族成员,并通过全面的转录组数据发现该家族成员具有显著的组织特异性和逆境表达差异性,为深入探讨HXK家族基因的功能提供了有价值的信息。

玉米秸秆降解菌群CDS-10筛选及其特性研究

为筛选出对玉米秸秆等农业固体废弃物能够快速降解的微生物菌群,从不同畜禽粪便和秸秆腐熟物中分离出5类初始菌群并相互组配,通过继代培养筛选出高效稳定的降解菌群CDS-10,测定其不同培养代数的降解能力,酶活性和降解成分变化。结果表明:随着培养代数的增加,CDS-10菌群的降解能力逐步增加并在第30代后趋于稳定,分解率为63.09%;外切葡聚糖酶,内切葡聚糖酶,滤纸酶活性在第30代后趋于稳定,其中,外切葡聚糖酶活性显著升高,达到11.63 U/mL;玉米秸秆中纤维素,半纤维素和木质素均有不同程度减少,半纤维素的降解率最高,达92%。说明在适宜条件下,CDS-10菌群对玉米秸秆具有稳定高效的分解能力,主要降解玉米秸秆成分中的半纤维素,且影响降解效果的酶主要是外切葡聚糖酶。