miR156介导SPLs参与调控拟南芥种子成熟过程

【目的】MicroRNA156s(miR156s)是一类非常保守的小RNA家族,探究其能否参与植物种子成熟的复杂基因表达调控网络,对提高种子质量和产量等性状具有重要意义。【方法】基于前人建立的报告基因筛选体系,分别对突变体MIM156-gus及SPLs-ox进行GUS活性分析,利用qRT-PCR技术鉴定miR156家族不同成员的组织表达特异性及突变体材料中种子成熟关键调控因子的表达情况。【结果】GUS染色后,以gus23为背景材料的MIM156及靶标基因SPL2、SPL10和SPL11的过表达突变体均在播种后14 d的幼苗中展现出了GUS表型。miR156家族中,miR156a、d、e和j在果荚中的表达量最高,至少是14 d幼苗的20倍,且MIM156下调表达突变体中LEC1、ABI3和FUS3的表达水平均有不同程度升高。【结论】miR156的下调表达和SPLs的过表达诱导SSPs基因的异位表达,且MIM156促进LEC1、ABI3和FUS3基因的表达,说明miR156/SPLs作为调控因子参与植物种子成熟过程。

小麦TaSPLs的载体构建和遗传转化

小麦是世界三大作物之一,对于小麦的研究一直是生命科学研究的热点。普通小麦是异源六倍体,对其基因组序列的研究较为困难,目前仍没有得到足够精细的基因组序列,对于功能基因组学的研究也进展缓慢。因此,研究异源六倍体小麦的功能基因家族对于小麦的功能基因组学研究和分子设计有重要意义。通过提取中国春小麦总RNA,反转录为cDNA,采用RT-PCR克隆得到两个SPL家族基因,命名为TaSPL11和TaSPL16,构建TaSPL11和TaSPL16真核表达载体,将上述两个质粒进行水稻转化。经过诱导、侵染、继代培养、筛选、分化和生根培养之后得到转基因再生苗,得到T0代植株,对T0代水稻植株进行检测,确定转基因阳性材料。

低温胁迫下甜菜生理变化及SPLs基因的表达

本研究通过筛选出甜菜BvSPL6、BvSPL7和BvSPL9基因,设计实验研究其在甜菜低温胁迫下的表现,通过低温胁迫下的定量分析、生理实验及分子生物学实验等来探究其抗寒特征.

2022年平山4.3级地震震源机制及发震机理

基于震中附近地震台站波形资料,采用CAP方法得到平山4.3级地震的震源机制解和矩心深度,同时利用sPL震相对震源深度进行了精确测定。结果显示:平山4.3级地震震源机制双力偶解节面Ⅰ走向311°、倾角43°、滑动角33°;节面Ⅱ走向196°、倾角68°、滑动角128°;P轴方位角259°、倾角15°,表现为NEE-SWW向的挤压应力状态,与华北地区构造应力场方向基本相同。结合区域应力状态和地质构造活动,推测其发震断层为一条兼有走滑性质的逆断型隐伏断裂。

利用sPL震相测定2022年山西古交M_(L)4.1地震震源深度

选取2022年2月20日山西古交M_(L)4.1地震事件波形,筛选出震中距在10~70 km之间的5个地震台站,基于sPL震相特征对波形数据进行处理,在震中距23 km的GUJ台观测到sPL震相。使用山西2015一维地壳速度模型,通过SEIS-CAP软件计算该地震的震源机制解,并利用F-K方法计算理论地震图,与观测波形拟合对比,确定该地震震源深度约4 km。sPL震相方法、CAP方法测定的震源深度和正式编目结果基本一致,表明利用sPL震相测定山西古交M_(L)4.1地震震源深度是可靠的。

黄瓜CsamiR156a及其靶基因CsSPLs的生物信息学分析

miR156是植物中广泛存在的一类miRNA,在逆境胁迫和植物生长发育过程中发挥了重要作用。为了深入研究CsamiR156a在黄瓜果实膨大中的功能,本研究采用生物信息学方法对CsamiR156a及其靶基因Cs SPLs(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)进行分析。结果表明,CsamiR156a前体序列具有完整的茎环结构,成熟序列高度保守。CsamiR156a有11条靶基因,编码8个不同的CsSPLs蛋白序列。8个CsSPLs蛋白均属不稳定蛋白,多数为碱性蛋白、亲水性蛋白。二级结构均为混合型,无信号肽和跨膜结构,均为可溶性蛋白。8个CsSPLs蛋白大部分都含有糖基化位点,有17~83个不等的磷酸化位点,均定位于细胞核。系统进化树表明,黄瓜CsSPLs蛋白与甜瓜、中国南瓜和印度南瓜等物种SPLs蛋白遗传距离较近;蛋白序列分析发现,各物种SPLs蛋白均含有SBP(Squamosa promoter binding protein)功能结构域,且其位置和数量大体相同,说明SPLs蛋白功能保守。据此推测,CsamiR156a通过靶向调控Cs SPLs基因表达参与了黄瓜果实膨大。该研究结果为今后深入研究黄瓜果实膨大的分子机理提供了一定的科学依据。

德阳柿SPL基因家族鉴定及在成花调控中的功能分析

SPL是植物中重要的转录因子,调控植物从幼年期向成年期转变,为探究DdSPL基因在德阳柿成花调控中的作用,为德阳柿实生苗的早花现象提供依据。本研究采用生物信息学方法对德阳柿SPL基因家族成员进行鉴定,并对其基本理化性质、系统进化关系、保守结构域、基因结构、共线性进行分析;通过融合蛋白瞬时表达鉴定亚细胞定位情况;利用qRT-PCR技术检测其在不同成花时期不同部位[茎、叶、顶芽(花)]的表达情况。结果表明,德阳柿中共鉴定得到38条DdSPL基因序列,通过聚类分析可分为8个亚族,同一聚类的蛋白具有相似的氨基酸结构(2个锌指结构ZN-1、ZN-2和1个核定位信号)和基因结构;保守基序分析发现,所有的DdSPL蛋白均含有SBP结构域。共线性分析结果显示,德阳柿38个SPL基因家族成员中存在49对直系同源基因对。亚细胞定位显示,DdSPL8、DdSPL13、DdSPL18均定位在细胞核中;DdSPL7、DdSPL13、DdSPL18这3个基因的表达模式相似,在幼苗期和现蕾期的茎、叶、顶芽(花)中表达量相对较少,在开花期的叶片中表达量明显提高,可能参与德阳柿成花调控。综上,本研究首次从德阳柿基因组中鉴定出38个SPL家族成员,序列高度保守,且均含有SBP结构域,DdSPL7、DdSPL13、DdSPL18在开花期叶片中高表达,可能参与德阳柿成花调控。

圆齿野鸦椿SPL全基因组的鉴定及表达

[目的]探讨圆齿野鸦椿(Euscaphis konishii Hayata)SPL家族成员的组成及在花和果中的表达模式。[方法]利用生物信息方法系统鉴定和分析圆齿野鸦椿EjSPLs基因家族。[结果](1)在基因组中共鉴定到26个具有SBP保守结构域的EjSPLs基因,非均匀地分布在12条染色体上,并有13对基因发生了片段复制。(2)顺式元件分析表明,EjSPLs基因受光、植物激素的调控。(3)系统发育分析表明,EjSPLs可分为8个亚家族,同一亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。(4)表达模式分析表明,EjSPLs基因存在组织特异性,但同一亚家族大部分成员的表达模式相似;此外,20个EjSPLs基因主要在花器官或果中表达,其中7个仅在果的绿果期、变色期、红果期表达。[结论]本研究结果提供了圆齿野鸦椿SPL基因家族的全面信息,揭示了EjSPL在其花和果中的表达模式,为阐明EjSPLs基因的生物学过程奠定了理论基础。

PdbSPL28基因过量表达提高山新杨对叶斑病的抗性

【目的】SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)是植物特有的一类转录因子,对植物生长发育以及天然免疫反应至关重要。本研究通过在山新杨中过表达PdbSPL28基因,分析比较野生型和转基因山新杨在抗病方面的表型差异,探究PdbSPL28基因的生物学功能及其对杨树抗病性的影响,为深入解析该基因调控杨树抗病性的分子机制提供基础。【方法】利用同源克隆获得山新杨PdbSPL28基因完整ORF序列,并利用DNA人工合成技术对该基因ORF中的miR156作用位点进行序列改造,采用酶切、连接反应分别将改造前和改造后的PdbSPL28基因序列构建过表达载体;采用Gateway技术构建亚细胞定位载体,利用烟草叶片瞬时转化系统分析PdbSPL28蛋白亚细胞定位;利用农杆菌介导的叶盘转化法获得PdbSPL28基因过量表达的转基因山新杨,基于刺伤接种法和石蜡切片技术,观察野生型和转基因山新杨对2种间座壳属病原菌(Diaporthe nobilis和D.cercidis)的抗性差异及叶片解剖结构变化并测定病情指数;制备病原菌D.nobilis孢子悬浮液,接种野生型和2个过表达株系的离体叶片,在接种后不同时间点采集样品,通过液质联用方法检测茉莉酸含量变化。【结果】山新杨PdbSPL28基因ORF全长1341 bp,序列中含有1个miR156作用位点;PdbSPL28蛋白含有保守的SBP结构域,定位于细胞核。对PdbSPL28基因ORF中miR156作用位点改造后,成功获得6个该基因过量表达的转基因株系。与野生型相比,PdbSPL28过表达山新杨对2种间座壳属病原菌的抗性明显增强。茉莉酸测定结果显示:在接种前,PdbSPL28过表达株系叶片中茉莉酸含量高于WT;但在接种96 h时,过表达株系茉莉酸含量极显著低于WT。【结论】对miR156作用位点进行序列改造,可以提高获得PdbSPL28基因过量表达转基因山新杨的概率;PdbSPL28基因过表达可以提高山新杨对间座壳属真菌引起的叶斑病抗性,茉莉酸信号途径可能在过表达株系响应D.nobilis侵染过程中发挥重要作用。

芍药PlSPL1基因克隆与表达特性分析

为研究芍药PlSPL1(SPL)基因的性质和功能,进一步阐明PlSPL1基因在不同物种中的共性与特征差异,探明PlSPL1在芍药茎秆挺直程度中的作用。以芍药红峰茎秆为材料,采用RACE技术获得了芍药PlSPL1基因全长序列,利用生物信息学软件分析预测PlSPL1的结构、理化性质和亲缘关系,随后利用qRT-PCR技术分析PlSPL1在芍药茎秆不同发育时期的表达量,并通过激光共聚焦扫描显微技术进行了蛋白质亚细胞定位分析。结果表明:PlSPL1基因开放阅读框为3000 bp,编码999个氨基酸。蛋白分子式为C_(4869)H_(7682)N_(1406)O_(1497)S_(43),分子量为111.25 ku,理论等电点为6.26,编码亲水性不稳定酸性蛋白,磷酸化修饰以丝氨酸为主,无信号肽,有跨膜结构,二级结构主要由无规则卷曲组成。系统进化树分析发现,PlSPL1蛋白与牡丹的亲缘关系最近,其次和葡萄有较近的亲缘关系;蛋白序列比对分析发现,PlSPL1蛋白具有SPL转录因子家族特有的SBP保守结构域。相对表达量分析发现,PlSPL1随着茎秆发育逐渐呈现下降趋势,表明PlSPL1负向调控芍药茎秆发育,推测其可能在茎秆挺直程度方面起重要作用;亚细胞定位显示,PlSPL1蛋白定位在细胞核中。上述结果表明,PlSPL1参与芍药茎秆发育过程。

百香果SPL转录因子家族成员鉴定及其对低温胁迫的响应

SPL(SQUAMOSA启动子结合类蛋白质)是一类特异存在于植物中的转录因子,参与植物生长发育的多个过程。为明确百香果SPL转录因子家族成员特征及其对低温胁迫的响应,本研究利用生物信息学方法和百香果基因组数据,对百香果SPL家族基因的结构、染色体分布、共线性关系及其编码蛋白质理化性质、进化关系进行分析,并通过低温和常温处理明确了百香果幼苗叶片SPL家族基因的相对表达量差异。结果表明,从百香果基因组中鉴定出19个SPL家族成员,分布于7条染色体上,其中包含3对共线性基因对。系统进化分析结果显示该家族分为9个亚族。百香果PeSPL基因启动子区域存在大量激素响应元件和逆境胁迫响应元件。低温胁迫下,百香果PeSPL2、PeSPL3、PeSPL6、PeSPL7、PeSPL8和PeSPL96个基因的相对表达量极显著上升,PeSPL13和PeSPL182个基因的相对表达量显著下降。本研究结果可为进一步揭示百香果SPL基因对低温胁迫的响应机制提供依据。

核桃SPL基因家族的系统进化和表达分析

【目的】SQUAMOSA promoter binding protein-like(SPL)转录因子在植物开花诱导中起重要的调控作用。从核桃基因组中鉴定SPL(JrSPL)基因家族成员并分析其表达特性,为探究SPL在核桃开花诱导中的功能研究提供参考。【方法】采用生物信息学方法鉴定JrSPL基因家族成员,并预测其基本理化性质、保守结构域、进化关系、启动子顺式作用元件等;利用转录组测序和RT-qPCR技术分析JrSPL家族成员在核桃不同组织及嫁接诱导开花后的表达水平。【结果】JrSPL家族有28个成员,其基因结构和蛋白结构均高度保守,分布在核桃14条不同的染色体,与拟南芥和毛果杨分别存在17处和24处共线性关系,根据系统发育关系可分为8组。JrSPL启动子存在大量的光响应元件、激素应答元件、胁迫响应元件等。转录组测序分析显示,JrSPL基因在核桃不同组织表达量有差异,在雄花、雌花、顶芽及叶中均有表达,多数基因在雌花中的表达量都比较高,有6个基因最为显著,它们可能在开花诱导中起关键作用。在嫁接诱导核桃开花材料中,检测的12个JrSPLs中除了JrSPL8外,在开花材料中的表达量均高于对照,JrSPL2和JrSPL25在混合花序的雄花中表达显著,JrSPL8在顶芽中高表达。【结论】JrSPL基因在核桃成花中具有重要作用,其高表达是花期提前的主要因素。

sPL震相在海城地区震源深度测定中的应用

利用sPL深度震相对1999~2020年海城老震区M_(L)≥3.0地震震源深度进行重新测定,共识别出146次地震事件的sPL震相,其中sPL震相与P波到时差在1.2~3.2 s之间,震源深度在5~15 km范围内。研究发现,1999年岫岩MS5.4主震发生前地震序列的震源深度保持在8 km附近,与主震的震源深度相当;临近主震发生时,在5.5 km深度处出现破裂,随后震源深度从5.5 km开始变深,逐渐逼近主震震源深度,存在震源深度由浅及深的迁移过程;岫岩MS5.4主震发生后,震源深度破裂范围扩展,浅部依然有地震发生,更深的位置也发生地震。

二穗短柄草SPL家族基因的鉴定、系统发育和表达分析

植物特异性SPL家族基因编码SBP(squamosa promoter-binding protein-like)保守结构,参与调节植物的生长和发育。为了解二穗短柄草中SPL家族基因的分布、结构及功能,对二穗短柄草全基因组中SPL家族成员进行了系统分析。结果表明,在二穗短柄草全基因组中鉴定出17个BdSPL基因,在5条染色体上呈不均匀分布,bd03号染色体上分布最多;根据系统发育树,17个BdSPL被分为6个组,同组成员有保守的结构和基序;其中6对BdSPL基因发生基因复制事件;在BdSPL基因启动子区域发现了各种顺式元件,如ABRE、CGTAC-motif和LTR。转录组数据和qRT-PCR分析显示,BdSPL基因在二穗短柄草花中表达量较高,而在根系中表达量较低,在不同植物激素处理下表达量有差异。

植物SPL转录因子研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein-like)基因编码的绿色植物所特有的转录因子,参与植物形态建成、花发育、根发育等过程,调控植物不同发育时期的转变,维持植物育性,响应植物的外界胁迫,在植物的整个生长发育过程中发挥着重要的作用。对SPL转录因子的研究概况、结构特征、同源基因克隆情况、表达调控模式以及生物学功能进行了综述,以期为进一步进行SPL转录因子的相关研究奠定基础。

水稻SBP基因家族的全基因组研究

【目的】水资源紧缺严重威胁我国的粮食安全,优化水稻的节水抗旱性状是推广旱作农业节水的最为经济有效的方法。Squamosa promoter binding protein(SBP)基因家族是一类具有重要应用价值的植物特异性转录因子,它们可以影响植物的株型、产量和抗逆性,为节水抗旱育种提供了重要资源。然而,SBP家族成员在水稻发育和胁迫响应中的功能目前还未全部鉴定,调控抗逆性研究也未进行。【方法】利用SBP结构域一致性序列搜索水稻基因组,再进行基因结构和系统发育分析、共线性分析及基因表达模式分析。【结果】鉴定出19个SBP-like(OsSPL)基因,分布于10条染色体上,编码蛋白序列长度为217~1141 aa。基因结构和系统发育分析表明水稻OsSPL基因可分成4组。共线性分析表明,水稻基因组内OsSPL-4和OsSPL-5形成1个串联重复基因簇,11个OsSPL,形成7个跨染色体分布的重复基因对。水稻和拟南芥SPL形成5个同源基因对,与玉米形成45个同源基因对。Evorepro数据库中OsSPL基因表达模式分析表明水稻叶片冷胁迫下OsSPL-1和OsSPL-3表达下调,OsSPL-2和OsSPL-9表达上调;干旱胁迫下OsSPL-1、OsSPL-4和OsSPL-8转录水平下调;OsSPL-2和OsSPL-14(IPA1)转录水平上调。【结论】OsSPL基因在水稻基因组中广泛分布,并形成多个跨染色体基因对;同时在逆境如寒冷、干旱等胁迫下可做出较大反应,从而表现可调控水稻的耐逆、抗逆性。研究结果可为节水抗旱稻育种改良和机理解析提供理论依据。

白桦BpSPL9基因抑制表达载体的构建及遗传转化研究

为揭示SPL基因在白桦(Betula platyphylla)生长和发育中的功能,在克隆白桦BpSPL9基因的基础上,采用CREST技术构建BpSPL9的抑制表达载体,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法进行白桦的遗传转化,对获得的转基因株系进行表型观测,探究BpSPL9基因的功能。结果表明:已成功获得了BpSPL9抑制表达白桦株系。转基因株系的苗高显著低于非转基因对照株系,节间距变短,叶面积变小,转基因株系的细胞分裂素(6-BA)和生长素(IAA)含量均低于对照株系。推测BpSPL9基因通过影响生长素和细胞分裂的合成,从而参与植物的生长发育过程。

小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定,并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因,其中27个是miR156的靶基因;系统进化分析发现,56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析,发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关,响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个,其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT-PCR验证结果与转录组数据基本一致。

利用近震深度震相研究上海浦东M3.2地震震源深度

利用上海地震台网固定台站记录到的事件波形数据,基于深度震相sPL和参考震相P的到时差,通过与理论地震波形进行拟合,对2014年7月10日,上海浦东M3.2地震进行重新测定,结果表明,此次地震震源深度为5 km,与上海测震台网编目结果给出的9 km相近,并对比Hyposat和CAP定位方法,结果显示sPL方法与这2种定位结果相差不大,因此能获得较可靠的震源深度。

基于FPGA与DSP遥测声压谱分析装置设计

为压缩飞行器遥测系统运行过程中的数据传输量,设计了遥测声压谱分析装置。设计基于FPGA与DSP双核架构,配合流水线作业的设计理念,采集信号的同时进行数据时频转换,并实时将数据处理结果传输给外部设备。噪声信号声压谱密度(SPL)算法运用1/3倍频程的方式选择噪声的频率带,采用快速傅里叶变换法(FFT),极大地降低运算量,缩短数据转换时间,从而实现数据传输的实时性。测试结果表明,该数据预处理装置算法的误差小于3.4%,设计具有良好的实时性和稳定性,具有较高的实用价值。