油茶隐花色素基因CoCRY1的克隆及功能研究

油茶(Camelliaoleifera Abe.)是我国重要木本油料树种,具有重要的经济价值和社会效益。隐花色素(Cryptochrome)是植物蓝光受体之一,参与植物开花调控、光形态建成等生长发育过程。本研究从油茶华硕中克隆到CoCRY1基因,通过生物信息学分析发现,其CDS序列长度为2262 bp,编码的蛋白质序列包含684个氨基酸,蛋白分子式为C3454H5281N971O1027S18,分子量77.42 kDa,是一种不稳定的疏水蛋白,进一步分析表明其蛋白序列包含3个结构域,分别为DNA_photolyase、FAD_binding_7和Cryptochrome_C,可证明CoCRY1蛋白属于隐花色素家族。同源序列及系统发育树分析发现CoCRY1蛋白与茶树(Camellia sinensis) CsCRY1序列相似性最高。组织表达分析显示,CoCRY1的表达量在茎中最高,在花中最低。通过农杆菌转化得到CoCRY1基因异源表达的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并且从DNA水平及RNA水平鉴定到阳性植株,对CoCRY1异源表达的拟南芥进行表型分析发现,CoCRY1基因的过量表达导致拟南芥提前开花,并对下胚轴伸长具有光特异性的抑制作用。本研究通过生物信息学、定量分析及异源表达发现,油茶CoCRY1基因在油茶开花等生物学过程中具有重要作用。

光周期对油茶开花及生理特性的影响

【目的】为油茶品种的推广及南北引种提供参考。【方法】以温室培养的‘华硕’油茶苗作为研究对象,设置5个光周期处理(8 h/16 h、10 h/14 h、12 h/12 h、14 h/10 h、16 h/8 h),以自然光照作为对照组(CK)。在花芽分化期、现蕾期、初花期及盛花期对各处理组油茶叶片中的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、ABA、IAA、GA_(3)及CTK的含量进行检测,并对各处理组油茶的株高、花期时间及花朵数量进行统计。【结果】与CK处理相比,在长日照条件下(14 h/10 h、16 h/8 h)油茶株高显著增加,开花时间提前,花朵数量增加;在短日照条件下(8 h/16 h、10 h/14 h)油茶株高降低,开花时间推迟,花朵数量减少。在长日照条件下,油茶叶片中的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量显著增加;在短日照条件下,油茶叶片中的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量显著减少。长日照处理下,油茶叶片中的ABA、IAA含量显著增加,GA_(3)、CTK含量显著降低,且ω(IAA)/ω(GA_(3))、ω(ABA)/ω(CTK)、ω(ABA)/ω(GA_(3))及ω(ABA)/ω(IAA+GA_(3)+CTK)的值组间差异显著。【结论】光周期可影响油茶叶片的叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等生理指标,并可影响ABA、IAA、GA_(3)及CTK等内源激素含量,从而调控油茶的生长发育及开花时间。长日照能促进油茶花期提前,增加花朵数量;短日照则使油茶花期滞后、花朵数量减少。

内生细菌对香茅草产柠檬醛的影响

内生菌对于植物的健康和新陈代谢具有非常重要的作用,目前内生菌对芳香植物香茅草挥发性有机化合物(VOCs)代谢的影响尚不清楚。试验分离了不同生长季节的香茅草内生细菌,得到1株具有清新自然香味的优势内生菌CcLf-2,鉴定为芽孢杆菌属。通过顶空气相色谱质谱联用仪对香茅草VOCs进行检测,发现不同季节其主要挥发性物质柠檬醛含量的变化与CcLf-2的分离率分布规律一致。进一步将CcLf-2接种到香茅草无菌苗中,发现CcLf-2可以成功定殖到香茅草中,并明显增强其所产柠檬醛的比例。实时定量PCR(qRT-PCR)分析表明,CcLf-2的存在可诱导香茅草中柠檬醛生物合成途径相关基因的表达量显著上升(P<0.05)。说明内生菌可以作为诱导子来提高宿主植物中一些重要的VOCs的产量。

甘蓝型油菜EMS诱变及多分枝和长角突变体分析

油菜是世界上最重要的油料作物之一,同时也是我国食用油和饲用蛋白质的主要来源。采用0.8%甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)溶液处理甘蓝型油菜玻里马胞质雄性不育系(pol cms)的保持系2B种子,从田间M_2诱变群体中筛选获得1 495个变异株,包括叶色、叶型、早花、株高和株型、雄性不育、裂蕾、花瓣形状和颜色、多分枝和长角等变异性状,占M_2诱变群体的7.4%。对多分枝和长角突变材料的农艺性状进行观察和统计分析,结果表明多分枝突变材料平均一次有效分枝比野生型多1.03倍,单株产量增加41.48%;长角突变材料角果长度为野生型的1.69倍,但果粒数无差异,单株产量提高49.66%。研究结果为今后进一步发掘这些突变性状相关基因,并应用于油菜品种改良奠定了基础。

甘蓝型油菜EMS诱变矮秆突变体分析

本研究分析了甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱变甘蓝型油菜矮秆突变体Bnd2(Brassica napus dwarf 2)的农艺性状、矮秆性状遗传特性以及对不同植物激素的响应。农艺性状分析结果显示:成熟期Bnd2株高、有效分枝高度、伸长节数、节间距、主花序有效长度显著低于诱变亲本2B。矮秆性状遗传分析结果显示:回交F1代株高偏向亲本2B,表现为高秆,F2群体高秆与矮秆的分离比符合3∶1的分离规律,表明Bnd2矮秆性状受单个隐性基因控制。不同植物激素处理结果显示:Bnd2幼苗下胚轴比2B要短,但Bnd2幼苗下胚轴对赤霉素(gibberellin,GA)的响应减弱,对油菜素甾醇(brassinosteroid,BR)的响应增强,且BR处理可恢复Bnd2幼苗的下胚轴表型,推测Bnd2的矮秆性状可能与GA信号和/或BR合成有关,这为后期矮秆基因定位提供了线索。

茶皂素耐受性食用菌筛选及栽培应用

为实现油茶木屑资源化利用,探讨其作为代料栽培食用菌的可行性,通过研究5种不同食用菌对不同质量浓度茶皂素的耐受性,筛选抗茶皂素菌株,再设计用油茶木屑替代棉籽壳的不同基质配方栽培抗茶皂素菌株,比较其菌丝生长速率、菌丝满袋时间、菌盖厚度与直径、菌柄长度与直径、单袋产量和生物学转化率,以筛选出合适的配方。结果表明:不同食用菌对茶皂素的耐受性由强到弱为柱状田头菇(Agrocybe cylindracea)>糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)>刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)>香菇(Lentinula edodes)>斑玉蕈(Hypsizygus marmoreus),糙皮侧耳和柱状田头菇为适合油茶木屑栽培的食用菌。当栽培基质中油茶木屑含量为20%~60%时,对糙皮侧耳菌丝生长有促进作用,40%时菌丝生长最快,超过80%时菌丝生长受到抑制;油茶木屑含量为20%时产量最高,生物学转化率达98.6%,超过对照组,且差异显著(P<0.05)。配方中添加20%~60%油茶木屑对柱状田头菇菌丝生长无明显的影响,油茶木屑含量为40%时产量接近对照组,但差异不显著(P>0.05)。本研究结果表明利用油茶木屑栽培糙皮侧耳和柱状田头菇是可行的,栽培糙皮侧耳时油茶木屑添加量在20%~40%为宜,栽培柱状田头菇时油茶木屑添加量在40%左右为宜。

拟南芥F-box蛋白FKF1与转录因子FUL互作调控开花研究

F-box蛋白FLAVIN-BINDING KELCH REPEAT F-BOX 1(FKF1)参与调控拟南芥光周期开花,但其分子机制尚不完全清楚。本研究通过体内和体外实验,证明FKF1与转录因子FRUITFULL(FUL)相互作用。qRT-PCR和Western blot结果显示,FKF1正调节FUL的转录水平,但不影响FUL蛋白的稳定性。遗传分析结果显示,35S-FKF1-Myc/ful-8双突变体的开花表型以及开花基因FLOWERING LOCUS T(FT)的转录水平与ful-8突变体相一致。研究结果表明FKF1可通过与FUL互作,在FUL的上游促进FT表达,进而促进开花。

拟南芥ZTL/FKF1/LKP2蛋白家族功能研究进展

植物通过各类受体来感知外界环境的改变从而调节自身的生长和发育情况。在拟南芥中,植物主要通过隐花色素(Cryptochromes)和向光素(Phototropins)感知蓝光。同时ZEITLUPE (ZTL),FLAVIN-BINDING KELCH REPEAT F-box1 (FKF1)和LOV KELCH PROTEIN2 (LKP2)蛋白家族也作为蓝光受体参与调控植物生长发育过程。因其特殊的蛋白结构组成,在植物的光周期开花、节律性和光形态建成等方面发挥了重要的调控作用。近来,ZTL/FKF1/LKP2蛋白家族被发现参与植物逆境胁迫响应。本文归纳了ZTL/FKF1/LKP2的生物学功能研究进展,并对其作用机制进行了总结与讨论。

油菜矮秆相关基因定位克隆及其在育种中的应用

油菜是世界主要油料作物。倒伏问题是制约油菜机械化生产和产量提高的重要因素之一。矮秆油菜抗倒伏,有利于提高产量。因此,选育矮秆资源对油菜抗倒和高产育种具有重要意义。近年来,相关研究报道了多个具有育种价值的油菜矮秆材料,定位克隆了矮秆性状相关基因。本文就油菜矮秆相关基因定位克隆及其在育种中的应用研究进展进行综述,以期为发掘新的油菜矮秆基因以及油菜抗倒高产分子设计育种提供参考。