无筛选标记基因高油酸花生高效载体的构建

提高油酸的相对含量,增加油酸/亚油酸(O/L)的比值,已成为目前油料作物品质改良的重要内容.ahFAD2B是编码花生微粒体ω6-脂肪酸脱氢酶的主要基因,根据双链RNA介导的基因沉默原理,设计和构建了可以抑制花生种子油酸脱氢酶基因ahFAD2B表达的载体,从而提高了油酸的含量,改善了花生油脂肪酸的组成.进一步将该构建组装到一个双右侧边界(DRB)的共转化载体中,用该载体来转化花生,以期从转基因后代中筛选无抗生素标记基因的高油酸花生材料.

基于物联网的工业现场电机温度监测系统的研究

复杂的工业现场中,无线传感器网络在拓扑中呈现出整体不规则分散,局部密集的特性。本文根据工业现场应用的实际情况,提出了基于整体不规则分散,局部密集的分区域及区域内骨干传感器节点轮换的工作方法,并进行了仿真验证,解决工业现场实际应用中无线传感器网络能耗不均衡影响网络生存周期的问题。

工厂电气节能设计

最近几年,国内电线电缆行业经营形势面临巨大困难和严峻挑战,通过开展节能降耗活动,开源节流、内部挖潜、向管理要效益,已成为公司的必然选择。公司管理人员和员工必须从战略的高度充分认识节能降耗工作在金山可持续发展中的重要意义,切实增强做好节能降耗工作的责任感和紧迫性。

快速城市化区域资源环境承载力与建设适宜性分析——以昆明市呈贡区为例

为弄清快速城市化地区资源环境综合承载能力与城市化建设开发的适宜程度,以昆明市呈贡区为例,从影响城市未来空间拓展的角度,采用特尔菲法选取了社会经济、资源承载、环境承载3方面15个因子,并运用层次分析法确定因子的权重。同时,在GIS的支持下,构建基于状态空间法的资源环境承载力综合评价模型,对研究区资源环境承载状态进行了定量计算、等级划分、空间分配、综合评价和建设适宜性分析。结果表明,研究区目前总体上资源环境综合承载力处于可载状态,但从街道办行政尺度来看,研究区10个街道办资源环境综合承载力又呈现较大的空间差异,其中斗南已属于超载状态,洛龙和大渔承载力实际综合评分值分别为0.72和0.70,已接近理想值0.73,处于满载边缘,其他7个街道办则均处于可载状态。基于目前的承载力状况,从未来城市化空间拓展的适宜性角度,研究区建设适宜性开发空间主要分布于七甸、吴家营和马金铺3个街道办,其余7个街道办建设适宜性则相对较小,发展空间有限。

小麦维生素E基因TaHGGT-7AL的克隆与表达分析

从小麦( Triticum aestivum L.)品种‘科农199’籽粒中克隆出维生素E基因 TaHGGT-7AL 及其另外两个拷贝,通过生物信息学分析,对其序列结构特征及蛋白序列的系统发育关系进行了初步研究。结果显示: TaHGGT- 7AL 基因编码区长1227 bp,共编码408个氨基酸;TaHGGT-7AL与另外两个拷贝的序列一致性为95. 45%。TaHGGT-7AL蛋白序列具有9个α-螺旋,该序列与禾本科HGGT蛋白的同源性在58. 7%~ 98. 5%之间。3个 TaHGGT 基因分别位于小麦基因组的7AL、7BL和7DL染色体上,均具有与膜相关的UbiA异戊烯基转移酶家族的保守结构域和一个转运肽。系统进化分析结果表明,TaHGGT-7AL与禾本科植物的亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果显示, TaHGGT-7AL 只在小麦颖壳和籽粒中表达,且在花后13 d籽粒的表达量最高。在ABA、4℃低温、干旱及黑暗胁迫处理下, TaHGGT-7AL 表达量上调;NaCl处理24 h后,该基因表达量升高,表明 TaHGGT-7AL 可以对非生物胁迫产生响应。

普通小麦DREB基因家族的全基因组鉴定及热胁迫下的表达模式分析

DREB基因家族在调控植物生长发育和响应多种逆境胁迫中起着至关重要的作用。为了全面分析小麦中DREB基因家族成员的特性,为小麦DREB家族基因的发掘和利用提供参考,本研究采用生物信息学方法进行了全面的全基因组范围搜索,共获得了204个TaDREB基因。利用系统发育分析将其分为6个亚组,并进一步进行了染色体定位、基因结构和保守蛋白基序以及基因复制事件分析,系统研究了这些TaDREB基因的进化特征。此外,基于同源性分析的方法,构建了小麦DREB基因与其他基因之间的调控网络,鉴定到13个参与网络调控的TaDREB基因,并确定了179对互作关系。通过分析现有的RNA-seq数据,研究了TaDREB在不同组织和不同逆境胁迫下的表达情况,并鉴定到11个组织特异表达和多个响应逆境的基因。最后选取5个TaDREB基因,通过qRT-PCR技术验证了它们在热胁迫条件下的表达,结果证实这些基因均能对热胁迫产生响应。

小麦TCP基因家族的全基因组鉴定和对热胁迫的响应

TCP是植物发育调控的重要转录因子。为了挖掘小麦TCP基因的功能,本研究利用生物信息学方法和qRT-PCR技术,对小麦TCP基因家族进行全基因组鉴定和在热胁迫下的表达分析。全基因组鉴定结果表明,普通小麦品种中国春中存在58个非冗余的TaTCP基因。根据与AtTCPs和OsTCPs的系统发育分析,在小麦中分别有26个PCF、20个CIN和12个CYC/TB1聚类。进一步预测TaTCP基因在达尔文进化下的压力选择,发现除了TaTCP16-A相对于乌拉尔图小麦中直系同源基因是正向选择,其他基因都是纯化选择的过程。利用在线RNA-seq数据分析TaTCPs基因在5种组织器官中与冷、热和干旱胁迫下的表达图谱,结果显示,小麦TCP基因在不同的组织和胁迫中存在差异表达。最后,通过qRT-PCR技术检测12个不同发育阶段的小麦叶片在短期热胁迫下TaTCP5部分同源基因的表达水平,结果表明,在35℃下处理1h,TaTCP5-D的相对表达量在拔节期、拔节后期、孕穗前期和抽穗期都有明显的上调,这些结果为进一步研究TaTCP基因的功能奠定了良好的基础。

小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的克隆与表达分析

为了探究小麦(Triticum aestivum L.)WRKY基因的功能,采用同源克隆的方法,从小麦品种‘科农199’中克隆得到2个WRKY基因,分别命名为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2,并对其进行生物信息学分析和不同逆境胁迫下的表达分析。生物信息学分析显示,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因都含有2个内含子和3个外显子,分别编码206和138个氨基酸,编码蛋白都属于亲水性不稳定非分泌型的核蛋白。系统进化分析表明,TaWRKYⅢ-A37蛋白与其两个同源拷贝的亲缘关系最近,而TaWRKYⅡc-D2蛋白与粗山羊草亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因在小麦根、茎和叶中均有表达,前者在根中表达量最高,后者在叶中表达量最高,二者均在茎中低表达;在苗期TaWRKYⅢ-A37基因受到PEG、H2O2和ABA胁迫后表达上调,NaCl处理后4~8 h内表达下调且低于对照表达水平,而且在灌浆期受到PEG、NaCl、H2O2和ABA胁迫后表达均上调;苗期TaWRKYⅡc-D2基因在NaCl、H2O2和ABA胁迫后表达下调,PEG处理2 h时表达上调且高于对照表达水平,并且在灌浆期经PEG和NaCl胁迫后表达下调,受H2O2和ABA胁迫后表达上调。该研究结果为深入探究TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的抗逆功能奠定了理论基础。

小麦RPD3/HDA1基因家族的全基因组鉴定及其对热胁迫的响应

RPD3/HDA1是组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)家族中最大的亚族,已知的HDAC家族基因在拟南芥、水稻等植物的生长发育和非生物胁迫方面都发挥着重要作用,但小麦中对HDACs的研究却较少。为探究小麦中 RPD3/HDA1家族基因对热胁迫的响应,本试验利用生物信息学方法,从小麦全基因组中鉴定出36个小麦 RPD3/HDA1基因,并对其基因结构、进化关系、顺式作用元件和热胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:除3A和4A外,其余小麦染色体均含有该家族基因,其基因结构中外显子和内含子的数目差异明显。该小麦家族基因在不同组织和不同逆境胁迫中存在差异表达, TaHDAC-Ⅱ-3a、 TaHDAC-Ⅱ-3b和 TaHDAC-Ⅱ-3d在叶片中的表达量明显高于其他组织, TaHDAC-Ⅰ-2d、 TaHDAC-Ⅰ-2a和 TaHDAC-Ⅰ-2b在热胁迫后表达量有明显上调。进一步研究发现,不同基因在同一生育时期的热胁迫下响应不同,同一基因在不同生育时期对热胁迫的响应也不同,并且相对于35℃而言,多数基因对42℃胁迫响应更显著。这些结果对寻找小麦 RPD3/HDA1家族候选耐热基因具有重要的参考价值。

小麦TaNIP4-1基因的克隆及生物信息学分析

水通道蛋白不仅控制着水分和一些小分子溶质的跨膜运输,也是植物体应对非生物胁迫的重要组成部分。为了进一步研究小麦水通道蛋白的功能,本研究以NCBI和Ensemble Plant数据库中查找出的已报道的小麦水通道蛋白基因序列为模板,针对其保守区设计了19对引物,应用PCR的方法从5个小麦品种中克隆出19个基因片段。通过比对鉴定到一个此前未曾报道的新基因,并对其进行生物信息学分析,将其命名为TaNIP4-1。理化特性分析表明,该基因位于3A染色体短臂,基因全长1 315bp,CDS序列长度864bp,含有3个外显子和2个内含子,编码含有288个氨基酸的多肽,含有保守的沙漏模型,有6个跨膜区和2个保守的NPA基序。亚细胞定位预测结果表明该基因位于质膜上。该基因启动子序列含有与逆境响应相关的顺式调控元件,而对7日龄的麦苗进行干旱和盐胁迫处理后,其qRT-PCR结果显示,干旱和盐处理5h后,TaNIP4-1基因在小麦叶片中的表达量明显上调;盐处理7d后,TaNIP4-1基因在小麦根部的表达量显著上调。由此可见,TaNIP4-1基因参与了小麦应对逆境的过程。

小麦TaHDA19基因的克隆及胁迫表达分析

利用基因克隆技术从小麦(Triticum aestivum L.)品种‘科农199’中扩增得到一个RPD3/HDA1型组蛋白去乙酰化酶基因Ta HDA19,采用生物信息学方法对该基因序列的结构特征进行分析,并对植株不同组织及不同胁迫条件下该基因的表达量进行检测。结果显示:Ta HDA19的开放阅读框长1560 bp,共编码519个氨基酸;该基因的氨基酸序列存在组蛋白去乙酰化酶(HDAC)家族典型的结构域Hist-deacety1。该基因上游启动子区含有多种响应元件,如:光响应元件I-box和G-box,脱落酸响应元件ABRE和低温响应元件LTR等。‘科农199’Ta HDA19基因的表达结果表明:该基因在根、茎、叶片和幼穗中均有表达,其中在叶片中表达量最高;采用脱落酸、氯化钠和PEG分别处理植株0、1、3、6、12、24 h后,基因的表达水平出现差异;在对植株的12个生育时期进行35℃和42℃热胁迫处理1 h后,该基因表达量均出现上调。研究结果表明Ta HDA19可能在小麦响应非生物胁迫过程中发挥重要作用。

小麦γ-TMT基因的克隆与表达分析

γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E合成途径的关键酶之一。该研究采用RT-PCR方法,从小麦品种‘中国春’中克隆得到小麦γ-TMT基因的3个同源拷贝,其CDs(codingsequence)序列相似性为99.12%;其中Ta-γ-TMT-6A和Ta-γ-TMT-6B编码区长度为1101bp,编码366个氨基酸,而Ta-γ-TMT-6D因发生无义突变,编码365个氨基酸。生物信息学分析表明,3个蛋白分子量分别为39.58、39.53和39.50kDa,理论等电点分别为6.67、6.41和7.08,都属于亲水性不稳定非分泌型蛋白。系统进化分析表明,小麦Ta-γ-TMT蛋白与糜子Pm-γ-TMT的亲缘关系相对较近。实时定量PCR分析表明,小麦Ta-γ-TMT基因在根、茎、叶、颖壳、种子中均有表达,在叶片中表达量最高;ABA、NaCl、PEG均能诱导Ta-γ-TMT基因的上调表达。该研究结果为进一步探讨小麦γ-TMT基因的功能奠定了基础。

小麦水通道蛋白基因TaTIP1-1c-4BL的克隆与表达分析

为探究TaTIP1-1c-4BL基因在小麦响应缺水胁迫中的作用,采用PCR扩增的方法从小麦‘科农199’cDNA中获得TaTIP1-1c-4BL基因。生物信息学分析显示该基因编码区全长753 bp,共编码250个氨基酸。TaTIP1-1c-4BL蛋白具有6个跨膜域,为非分泌型、弱酸性、稳定型、疏水性蛋白。系统发育分析显示‘科农199’与来自粗山羊草和大麦的水通道蛋白亲缘关系较近。表达分析显示TaTIP1-1c-4BL基因在小麦根、茎、叶、籽粒及颖壳中均有表达,在茎中表达量最高。在PEG胁迫下,该基因的表达量下调,表明该基因在小麦应对干旱胁迫过程中具有负调控作用。在NaCl、ABA及H 2O 2胁迫下,表达量先下调后上调,推测该基因参与了某些抗逆信号的传导。

小麦水通道蛋白TaTIP1-4DL基因的克隆及表达分析

TIPs家族是一类位于液泡膜上的膜内在蛋白,负责调节细胞膨压,可以响应植物逆境胁迫。为进一步探究小麦中TIPs基因的表达模式和生物学功能,利用同源克隆的方法从小麦旗叶中扩增出TaTIP1-4DL基因,其编码区序列全长771 bp,编码257个氨基酸。生物信息学分析显示:该蛋白分子质量为26.3 ku,理论等电点为6.82,为疏水稳定性蛋白;三级结构为保守的沙漏结构,包含6个长α螺旋和2个短α螺旋,符合水通道蛋白的经典模型;氨基酸比对和进化树分析表明,小麦中的TaTIP1-4DL蛋白与山羊草、二穗短柄草中的同源关系较近,并包含6个跨膜区和2个保守的NPA基序;启动子顺式作用元件中包含与逆境相关的响应元件。组织特异性表达分析显示,TaTIP1-4DL基因在小麦不同组织器官中均有表达,且叶片中的表达量最高,茎中最少。胁迫表达分析表明,干旱、脱落酸、高盐对叶片和籽粒中TaTIP1-4DL基因的表达有不同程度的诱导,表达水平普遍呈现先上调后下降的趋势,其中干旱对叶片中该基因的诱导水平最高,干旱处理6 h后,叶片中的表达量达到胁迫前的14倍。

小麦HD2基因家族的全基因组鉴定及热胁迫下的表达模式分析

组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase,HDAC)负责去除组蛋白上的乙酰基团,在生物体的生长发育和非生物胁迫响应方面具有重要作用。本研究根据其他植物中HD2基因家族序列,利用生物信息学方法对小麦中的HD2基因进行鉴定,并对其基本生物学特性和调控网络等进行分析。结果表明,有12个小麦HD2基因被鉴定,并根据蛋白质序列C端是否含有锌指结构将其分为Group1和Group2两个亚家族;这些基因的编码蛋白均定位于细胞核内。利用WheatExp数据和RNA-seq数据对小麦HD2基因在不同组织和不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,小麦HD2基因在不同组织和不同逆境下均存在差异表达。同时,利用qRT-PCR技术对其在小麦12个生长发育时期的叶片中响应热胁迫的表达模式进行分析,结果表明,其在小麦挑旗期和抽穗期表达量明显上升。

小麦CPP基因家族鉴定和TaCPP20-5B克隆分析

为了研究小麦TaCPP20-5B基因在小麦生长发育过程中的作用,对小麦中CPP(Cysteine-richpolycomb-like protein)家族基因进行了全基因组鉴定和生物信息学分析,并对该家族中的TaCPP20-5B基因进行了克隆、蛋白质理化性质和二级结构、基因表达量检测和亚细胞定位分析。结果表明,在小麦基因组中共鉴定出CPP家族成员26个,系统发育进化树共有A、B、C和D 4个亚族。小麦CPP家族基因在其他组织中表达量明显高于叶片,旱热胁迫后TaCPP13和TaCPP20表达量显著提升;TaCPP20-5B基因编码区全长为1083 bp,共编码360个氨基酸,蛋白质分子量为40.02 kD,不稳定系数为52.71,脂肪系数为57.69,总平均亲水性指数为-0.716,等电点为8。蛋白质二级结构分析表明,α-螺旋、β-折叠、无规则卷曲和直链延伸分别占比20.83%、3.61%、61.94%和13.61%。TaCPP20-5B在小麦叶片中表达量最低,在根和茎中表达量相近,是叶片的2.6~2.7倍。亚细胞定位发现TaCPP20-5B定位于细胞核中。本研究结果可为进一步研究TaCPP20-5B基因在小麦中的功能提供参考依据。

小麦CCT基因家族的全基因组鉴定和表达模式分析

CCT基因家族广泛存在于植物中,对植物生长发育有着重要的作用。本研究利用生物信息学方法在小麦全基因组水平一共鉴定到80个CCT基因,并对其基因结构、进化关系、顺式作用元件、染色体定位和表达模式进行分析。结果表明,80个小麦TaCCT基因在小麦染色体上分布不均,在A、B、D染色体组中分别包含有28、24和28个CCT基因;根据进化关系将小麦CCT基因分为COL、CMF和PRR 3个亚家族共13个亚组;基因结构和保守基序分析发现相同亚组的基因结构和保守结构域基本一致;顺式作用元件分析发现在Ta CCT基因启动子区一共有16种与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件;基因复制分析发现一共有64个Ta CCT基因组成了60个同源基因对,暗示TaCCT基因在进化过程中发生了基因的复制和扩张;表达模式分析表明,Ta CCT基因在不同组织和胁迫条件下存在差异表达,说明TaCCT基因广泛参与小麦生长发育和响应非生物胁迫中发挥重要作用。本研究为进一步研究小麦CCT家族基因机制以及小麦品质改良提供参考。