不结球白菜类胡萝卜素裂解双加氧酶基因BrCCD4a的克隆及表达分析

为探究CCD基因在不结球白菜叶片类胡萝卜素调控中的作用,本试验以不结球白菜NN2108为试验材料,克隆获得BrCCD4a基因。应用生物信息学方法对BrCCD4a蛋白氨基酸序列、理化性质及CCD4基因亲缘关系等方面进行分析,利用亚细胞定位技术明确BrCCD4a基因的空间表达。此外,以3个不结球白菜品种HB02、SX04和NN2108为材料,测定叶片中类胡萝卜素含量及BrCCD4a基因的相对表达水平。结果表明,BrCCD4a含有1个长为1 797 bp的开放阅读框(ORF),编码598个氨基酸,其编码的蛋白质相对分子质量为65 860,等电点为6.42。氨基酸序列分析结果表明,BrCCD4a属于CCD蛋白家族成员,与甘蓝CCD4氨基酸序列相似度最高。系统进化结果也显示其与甘蓝的进化关系最近。BrCCD4a蛋白主要由无规则卷曲、延伸链构成,且不存在信号肽。亚细胞定位分析发现BrCCD4a定位在叶绿体上。不同不结球白菜品种叶片中叶黄素和β-胡萝卜素含量差异较大,HB02叶片中叶黄素含量最低,为1.14 mg/g, SX04叶片中叶黄素含量最高,达2.34 mg/g。NN2108叶片中β-胡萝卜素含量最高,达2.31 mg/g,是HB02含量的1.94倍。BrCCD4a在3个品种叶片中的相对表达水平趋势与β-胡萝卜素含量趋势一致,在NN2108叶片中表达量最高,在SX04中次之,在HB02叶片中表达量最低。本研究结果为探究BrCCD4a在不结球白菜叶片类胡萝卜素降解过程中的作用提供理论基础。

Identification of Genes Associated with Clubroot Resistance in Chinese Cabbage

The transcriptome-wide gene expression was compared between susceptible and resistant Chinese cabbage cultivars to identify genes that contributed to clubroot resistance. A higher number of differentially expressed genes were detected in susceptible cultivars than in resistant cultivars. Fifty-six genes involved in cell wall modification, hormone signaling, root marphogenesis, nematodes response and cell proliferation were uniquely expressed in the resistant cultivars. Among them, 27 genes were involved in cell wall modification and hormone signaling, indicating that genes in these two types might play a vital role in the defense response to pathogen infection.

芹菜bZIP转录因子基因AgbZIP16的逆境响应分析

以‘六合黄心芹’和‘文图拉’2个芹菜(Apium graveolens)品种为试验材料,从中克隆得到一个编码bZIP转录因子的基因AgbZIP16。序列分析表明2个芹菜品种中AgbZIP16基因的核苷酸序列相同,包含一个长度为1221bp的开放阅读框(ORF),编码406个氨基酸。序列多重比对及进化树分析表明,bZIP转录因子在植物中具有较高的保守性且在同科植物的进化中比较保守,AgbZIP16与同属伞形科的胡萝卜(Daucus carota)bZIP转录因子进化关系最近。蛋白质理化性质分析表明AgbZIP16蛋白的分子质量为43.12 kDa,理论等电点(pI)为6.33,属于亲水性蛋白。AgbZIP16蛋白的二级结构预测显示该蛋白中包含多个α螺旋和无规则卷曲。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果表明,AgbZIP16基因在芹菜根中表达量最高,在叶柄中最低,呈现显著的组织特异性,同时对高温、低温、干旱和盐胁迫均有响应。‘六合黄心芹’中AgbZIP16的表达水平在逆境处理后均下调,分别在高温、低温、干旱处理24 h和盐处理1 h时达到最低值。‘文图拉’中AgbZIP16的表达水平在高温处理4 h时显著高于对照,为对照的4.92倍;低温、干旱及盐处理下其表达量整体呈现先上升后下降的趋势,在盐处理24 h和干旱处理8 h时表达量显著上调。结果显示多种非生物胁迫可诱导AgbZIP16基因的表达发生变化,且其在不同芹菜品种中的表达响应具有显著差异。本文研究结果将为进一步开展芹菜bZIP类转录因子的逆境调控研究提供参考。