利用cDNA-AFLP技术筛选菊花开花相关基因

【目的】分析不同光周期诱导下菊花茎尖差异表达的基因,筛选菊花开花相关基因。【方法】将菊花品种‘神马’分别进行长日照(16h/8h,昼/夜)和短日照(8h/16h,昼/夜)处理后,利用cDNA-AFLP技术筛选菊花茎尖差异表达的转录衍生片段(Transcript-derived fragment,TDFs),并对其进行验证、克隆、测序和生物信息学分析。【结果】64对引物组合检测到2 917个cDNA片段,获得差异表达的TDF共835个,其中584个为上调表达,251个为下调表达。对克隆测序成功的50个差异表达TDF进行分析,结果表明,36个TDF可以在NCBI数据库中找到同源序列。其中31个TDF为已知功能的基因(dbEST登录号:JG700127-JG700157),5个TDF未找到同源序列。按照其功能分类,将31个差异表达基因分为7类:信号转导、分化发育、转录调控、蛋白质代谢、能量与代谢、抗病与防御等相关基因、未知或假定蛋白基因及未知基因。对选取的6个与开花相关的TDF进行半定量RT-PCR验证,结果表明,6个基因片段在短日照条件下均特异表达或表达上调,而在长日照下均未见表达或表达下调,这与cDNA-AFLP表达谱结果一致。【结论】利用cDNA-AFLP技术筛选了菊花花芽分化期多个与菊花开花相关的基因片段,这些基因片段可进一步用于功能鉴定和转基因利用。

BpAP1转基因白桦中开花相关基因的时序表达

为揭示白桦(Betula platyphylla×B.pendula)中Bp AP1转录因子的调控机理,以Bp AP1过表达、抑制表达转基因白桦以及非转基因对照白桦(NT)为试材,对前期获得的Bp AP1转基因白桦中的6条开花相关基因(BpPI、Bp MADS4、Bp MADS5、FT、TFL1和LFY)进行了定量PCR分析,探讨了白桦Bp AP1转录因子与这6条开花基因的表达调控关系以及它们对白桦提早开花的影响。结果表明:非转基因对照与Bp AP1抑制表达转基因白桦叶片中Bp AP1、Bp PI、Bp MADS4、Bp MADS5、FT、TFL1和LFY的相对表达量在不同发育时期变化均不显著。Bp AP1过表达转基因白桦叶片和雄花序中这7条基因的表达量在不同发育时期均显著高于NT和Bp AP1抑制表达转基因白桦。在Bp AP1过表达转基因白桦中,除Bp AP1和TFL1外,其他5条基因在各个时期的雄花序中表达量均为最高,多数基因的表达高峰出现在6月15日;另外,Bp AP1、Bp MADS4、Bp MADS5和Bp PI在8月15日的雄花序中表达量也很高;TFL1的相对表达量在9月1日的叶片中显著上调;LFY基因在生长发育最旺盛的6、7月份的雄花序中达到了表达高峰。Bp AP1与Bp PI、Bp MADS4、Bp MADS5、FT、TFL1、LFY这6条开花相关基因之间均呈极显著的正相关。

外源激素对银杏雌株开花性状和开花相关基因表达的影响

为探讨植物外源激素对银杏Ginkgo biloba雌株结实和开花的影响,揭示外源激素如何通过影响开花相关基因的表达进而调控银杏花芽分化的分子机理,对银杏花芽分化诱导期的成年雌株进行GA3(赤霉素)和PP333(多效唑)2种外源激素喷施实验,并利用RT-qPCR手段分析银杏开花相关基因在不同外源激素处理间转录水平的差异,分析基因相对表达量与结果枝花芽、叶芽数的相关性。结果表明,在银杏花芽分化诱导期多次喷施200 mg·L^-1的GA3能在一定程度上抑制雌株开花;GA3和PP333两种激素处理对银杏雌株混合芽GinNdly基因的表达没有明显的诱导作用,但对GinLFY和GBM5基因的表达具有显著的诱导上调;相关性分析结果表明,Gin Ndly基因的表达与每米结果枝花芽数呈负相关,GinLFY和GBM5基因的表达具有较高的同步性,且与每米结果枝花芽数呈正相关。据此推断,GinLFY基因与银杏雌株的开花密切相关且对外源激素的响应较为敏感,上游开花相关基因GinLFY的表达调控GBM5基因的相对表达,从而影响银杏的开花结实。本研究为揭示外源激素通过影响开花相关基因的表达进而调控银杏花芽分化的分子机理研究提供了证据。

大白菜开花相关基因CO的BAC克隆筛选及分析

根据已经公布的大白菜CO基因(Bra008669)序列设计特异引物,采用三维PCR法筛选大白菜BAC文库,获得了3个含有CO的BAC克隆。对筛选到的3个BAC克隆进行PCR扩增,将克隆测序结果与大白菜CO基因进行序列比对,结果表明,相似性达到99.73%,且N端有保守B-BOX结构,C端有保守的CCT结构域,证明所筛选的3个BAC克隆是含有大白菜CO基因的克隆。

茶树开花相关基因家族的克隆及CsMFT基因的可变剪切分析

开花是植物从营养生长到生殖生长转变的关键过程,PEBP(phosphatidylethanolamine-binding protein)蛋白家族在植物开花过程中发挥重要调控作用。该研究分别采用信息学分析及RT-PCR方法,对茶树CsPEBP基因家族进行了鉴定、克隆和表达分析。结果表明:(1)成功克隆获得5个PEBP基因家族成员,并分别命名为CsATC、CsMFT、CsBFT、CsFT和CsTFL1,其长度为519~525 bp,分别编码172~174个氨基酸残基,定位于5条不同染色体。(2)结构分析显示,该蛋白家族不同成员氨基酸序列的相似性高达72.7%,含39.88%~42.28%的自由卷曲,分属于3个亚家族,其亲缘关系与杨树最近。(3)亚细胞定位分析显示,CsATC、CsMFT、CsBFT定位于细胞质,CsFT定位于细胞核,CsTFL1定位于细胞质和细胞核。(4)转录组和荧光定量PCR分析显示,CsMFT基因在茶树不同组织部位和不同非生物胁迫响应下的表达量均高于其他基因;CsFT、CsATC、CsMFT基因在茶树花半开时的表达量最高。(5)启动子元件分析显示,该基因家族的启动子中含有大量的光响应元件和激素响应元件。(6)CsMFT基因存在可变剪切,有525 bp和689 bp两个不同长度的转录本。研究推测,该研究所克隆的5个茶树CsPEBP家族成员均参与了调控茶树的开花过程和茶树对多种逆境的响应,为茶树开花调控相关研究奠定了基础。

基于RNA-Seq的甘蔗响应鞭黑粉菌侵染的早花相关基因挖掘

甘蔗鞭黑粉菌(Sporisorium scitamineum)是引起甘蔗鞭黑穗病(sugarcane smut)的重要病原菌,侵染甘蔗后通常诱导顶端分生组织产生灰黑色“黑鞭”,在部分甘蔗品种(系)中能诱导植株提前开花,但其作用机制仍不明确。为了探究甘蔗响应鞭黑粉菌侵染的开花相关基因及其表达模式,本研究以同期健康和感染鞭黑粉菌的桂糖42甘蔗品种为实验材料进行转录组测序分析,共筛选出了3276个显著差异表达基因,其中1677个基因上调表达(P<0.05),1599个基因下调表达(P<0.05)。GO富集分析发现差异表达基因主要集中在生物合成过程、核糖体、核糖核蛋白复合体、核糖体结构成分等小类中。KEGG富集结果显示差异表达基因主要集中在氨基酸的生物合成、嘌呤代谢、碳代谢、吞噬作用等代谢通路。筛选到30个与开花途径相关的差异表达基因,并对其中的FT1、PIE1、GID1、GA20ox-1、GA20ox-2等基因进行了qRT-PCR验证,qRT-PCR结果与转录组测序结果基本一致,验证了转录组测序结果的可靠性。本研究结果为解析甘蔗鞭黑粉菌诱导甘蔗提前开花表型的分子机理提供了重要的候选基因,对甘蔗的育种也有重要的参考价值。

大白菜开花相关基因FLC1的BAC克隆筛选及分析

采用改良的混合池构建方法构建大白菜BAC文库一级混合池和二级混合池,利用开花相关基因FLC1特异引物对其进行PCR筛选。通过三步PCR扩增、114个PCR反应,筛选了19200个克隆,获得了2个FLC1单克隆。克隆测序结果表明,其扩增产物的序列与大白菜FLC1的相似性达到99%,证实此克隆为含FLC1基因的BAC克隆。

十字花科开花相关基因SBP进化的基因组信息学分析

开花是植物由营养生长转为生殖生长的一个标志,鳞状启动子结合蛋白样(squamosa promoter binding protein-like, SBP)是一类重要调控开花相关的基因。在8个十字花科基因组中对SBP进行比较分析,鉴定了每个基因组中SBP的同源拷贝,每个基因组中基因拷贝数存在显著差异,其中最多的是在甘蓝中,有30个基因;一个突出的发现是在四倍体基因组中不同亚基因组的SBP具有一定的偏性,如四倍体芥菜-A基因组SBP拷贝数(21)高于芥菜-B基因组(19),在四倍体欧洲油菜中A基因组的SBP拷贝数(23)高于芥菜-A基因组(21),但低于欧洲油菜-C基因组中拷贝数(25)。搜索SBP处于共线性区域上基因,发现不同的全基因组加倍事件都有利于家族基因拷贝数扩增,尤其是十字花科共有的古老加倍(β),拟南芥、萝卜、黑芥等6个基因组的SBP基因几乎都与β加倍关联的重复区域相关联;另外串联重复加倍对于家族基因扩增也具有重要作用。对系统发育进行分析,并对同一事件的同义核苷酸置换率(Ks)进行比较,发现甘蓝、萝卜进化速率可能比白菜快;另外一个重要的发现是四倍体亚基因组A中SBP的进化速率快于另外的B和C基因组。本研究为认识十字花科开花相关转录因子SBP进化提供了重要的基因组学基础,有助于今后的更深入研究。