杉木CL14-3-3-e基因克隆及其在干旱胁迫下表达分析

14-3-3蛋白是具有组织特异性的多基因家族蛋白,与植物的抗逆功能密切相关。本研究以杉木优良无性系为材料,通过RACE技术克隆得到一条新的杉木14-3-3基因,命名为CL14-3-3-e。该基因全长1 440 bp,编码258个氨基酸,在线预测的蛋白分子量为29.70 kD,等电点为4.87,是一种酸性不稳定的疏水性非跨膜蛋白,二级结构以α螺旋为主。聚类分析发现它与地钱和小立碗藓较为亲近,进化上较为保守。荧光定量PCR检测结果显示,CL14-3-3-e基因在PEG-6000模拟的不同程度干旱胁迫下均受到不同程度诱导,且轻度干旱胁迫诱导程度要强于重度干旱胁迫,说明CL14-3-3-e参与杉木干旱胁迫响应。本研究对杉木14-3-3家族的第5个基因CL14-3-3-e进行了克隆鉴定和表达分析,为解析杉木抗旱的作用机制提供帮助。

毛竹E2F/DP转录因子基因家族的鉴定及表达分析

E2F/DP是动植物细胞持续或停止细胞分裂中的一个重要调节因子。本研究鉴定了毛竹全基因组中的编码E2F/DP的家族基因,对其进行进化、结构域和表达模式进行了初步的分析,为毛竹E2F/DP基因的功能研究与利用提供依据。本研究首先通过生物信息学的方法从毛竹基因数据库中获得12个PhE2F/DP转录因子家族基因;通过进化分析发现毛竹E2F/DP转录因子家族可分为三个E2F、DP和DEL单个进化分支,具有进化上的保守性。对Ph E2F/DP转录因子家族结构域分析发现PhDPA1和PhDPA2在进化中丢失了与PhE2F分支形成二聚体的亮氨酸拉链结构域,而Ph DEL获得了DNA结合结构域,暗示了毛竹细胞周期调控中PhE2F/DP可能发挥特异的调控功能。进一步对Ph E2F/DP转录因子家族的表达模式发现,PhE2F/DP家族基因在愈伤组织中只有PhDPA2得到了上调表达,PhDPA2在分化的愈伤组织中表达。由于PhDPA1和PhDPA2关键结构域的丢失有可能是毛竹再生困难的原因。故本研究初步对毛竹PhE2F/DP基因家族进行分析,揭示了毛竹PhE2F/DP转录因子结构域在进化中的特点,为后续深入研究毛竹再生和分子育种提供科学依据。

基于转录组的杉木BES1转录因子家族鉴定和响应干旱表达

杉木作为中国南方重要的速生商品材树种,分布区广,环境变化差异大,其生长发育受到干旱等多种非生物胁迫的影响。BES1转录因子家族是BR(Brassino steroids)信号的关键响应元件,在BR调控的植物根、茎、叶等器官发育和抗逆能力方面扮演重要角色。本研究在高通量转录组测序获得的数据基础上,结合生物信息学的方法,对杉木BES1转录因子家族的保守结构域、系统发育、理化性质以及在干旱胁迫下的表达进行了分析,为解析杉木BES1基因的功能奠定基础。通过注释和筛选,确定了10个杉木BES1转录因子家族成员,平均编码355个氨基酸,等电点(pI)5.92~9.97,不稳定系数均超过40,对水有较强的亲和性,且亚细胞定位都在细胞核。这10个BES1家族蛋白均含有BES1_N和Glyco_hydro_14结构域,而且系统发育显示和拟南芥一样分为3个亚族,进化较为保守。转录表达谱显示ClBAM7-1和ClBEH1等6个基因在干旱胁迫的根部表达下调,而其中相反的是ClBZR1和ClBAM8-2在干旱胁迫的叶片中却表达上调,说明它们两个在叶片参与对干旱的正向相应,而ClBAM7-2在根部被干旱诱导,表达上调。这表明杉木BES1基因家族的各个成员在不同处理的不同器官中呈现差异表达。本研究在转录水平上对杉木BES1转录因子家族进行了鉴定和表达分析,为后续功能验证和耐旱型优良杉木无性系选育提供基础。

毛竹种子丛生芽诱导和生根的探究

毛竹在中国具有重要的经济价值和社会功能,但是毛竹不仅种子容易失活,而且从头再生困难,使得毛竹的扩繁进展缓慢,这些因素限制毛竹产业化快速发展。本研究确立先发芽后生根的繁殖方法,首先建立了以毛竹种子为材料的丛生芽诱导体系:即在MS1培养基中添加3 mg/L 6-BA+1 mg/L TDZ,平均每粒毛竹种子可诱导8个生长健壮的丛生芽。进一步对丛生芽的生根条件进行优化,建立了2步生根法,添加不同激素完成不定根从诱导到生长的过程,平均每个丛生芽可诱导5条8 cm长的不定根且丛生芽生长健壮。总之,本研究建立了以毛竹种子为外植体进行丛生芽诱导的和生根的快速繁殖体系,为毛竹的产业化发展提供科学依据。

福建漳江口4种红树植物叶片碳氮磷化学计量及养分重吸收特征

以福建漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiear gymnorrhiza)为研究对象,对其成熟叶和衰老叶的C、N、P含量、生态化学计量比及重吸收效率进行分析,探讨不同树种养分限制格局及养分高效利用策略,结果显示:(1)成熟叶C、N、P含量范围分别为483.57-568.87、8.53-26.15、0.74-1.56g/kg,衰老叶为441.33-512.67、2.59-8.93、0.28-0.74g/kg,表现为成熟叶>衰老叶;成熟叶的C:N、C:P、N:P变化范围为21.11-69.39、310.96-735.87、11.11-34.86,衰老叶为49.51-207.42、563.03-1878.98、7.20-11.38,成熟叶C:N、C:P小于衰老叶(白骨壤的C:P除外),而成熟叶N:P大于衰老叶,4种红树植物C、N、P含量和化学计量比差异均达显著水平(P<0.05);成熟叶片C:N:P比范围为311:12:1-736:35:1,衰老叶为563:11:1-1879:9:1;(2)N重吸收效率(NRE)范围为47.97%-84.64%,表现为木榄>秋茄>白骨壤>桐花树;P重吸收效率(PRE)范围为18.39%-76.81%,表现为木榄>秋茄>桐花树>白骨壤;4种红树植物N重吸收效率均大于P;(3)相关分析表明,NRE与成熟叶的C:N和C:P显著负相关(P<0.05),PRE与成熟叶P含量极显著正相关(P<0.01)、与成熟叶C:P极显著负相关(P<0.01).成熟叶片N:P阈值(14)指示秋茄、桐花树和木榄生长受N限制,白骨壤生长受P限制,受N限制的秋茄、桐花树和木榄具有较高的NRE,而受P限制的白骨壤并不具有较高PRE.综上可知,高效的NRE是红树植物适应低N环境的重要养分利用策略,而红树植物可能采取其他适应机制来响应低P胁迫.