冬瓜WRKY基因家族鉴定及表达分析

【目的】WRKY转录因子家族在植物生长发育、抵御胁迫等过程起着至关重要的作用。挖掘参与冬瓜(BenincasahispidaCogn.)非生物胁迫的WRKY基因家族成员,探究其生物学功能。【方法】基于冬瓜基因组数据库鉴定冬瓜WRKY成员,利用生物信息学的方法系统分析其WRKY基因家族成员的蛋白理化性质、系统发育、保守基序、顺式作用元件,通过qPCR分析冬瓜WRKY的表达情况。【结果】冬瓜WRKY基因家族有57个成员,氨基酸数目在126~650之间,相对分子质量在13.92~71.68 kD之间;蛋白等电点在4.61~9.69之间。根据系统进化树将该家族分为3个类群,第二类群又分为5个亚组。冬瓜WRKY外显子有2~6个。染色体定位分析发现,有56个基因定位在12条染色体上,1个基因未定位在染色体上。保守基序分析显示,Motif1和Motif3存在于56个基因,且同一类群具有类似的保守基序结构。同时,冬瓜WRKY基因的启动子上均含有应激反应相关元件、激素响应元件。WRKY在冬瓜不同组织和果实发育时期特异表达。RT-PCR结果表明非生物胁迫和激素处理冬瓜可诱导部分WRKY基因的表达。【结论】共鉴定出57个冬瓜WRKY基因,同亚组的成员具有类似的保守基序结构。冬瓜WRKY基因在不同组织中的表达存在差异,其中,BhWRKY2、BhWRKY5、BhWRKY39、BhWRKY11、BhWRKY31、BhWRKY53参与不同的胁迫响应。

氟处理下茶树根系的组织细胞形态差异及蜡质合成相关基因WSD1的表达分析

茶树是一种氟含量较高的植物,具有聚氟性。基于扫描电镜技术,探究不同质量浓度(10 mg·L^(-1)和50 mg·L^(-1))及不同时间(1 d和16 d)氟处理下,氟高富集茶树品种黄棪和氟低富集茶树品种佛手根系吸收富集氟的特性差异,并对前期转录组数据筛选出氟处理下茶树蜡质合成的差异基因WSD1进行分析。结果显示,50 mg·L^(-1)氟处理后,黄棪根部表皮细胞表面覆盖的蜡质稍有增多,细胞排列较为疏松,而佛手根部表皮细胞界限模糊,覆盖蜡质明显增多,细胞壁出现扭曲断裂等氟不耐受症状。蜡质合成相关基因WSD1荧光定量结果显示,WSD1经外源氟处理后,其对茶树根部的蜡质有较为明显的上调作用;WSD1蛋白互作网络预测结果及相关性分析显示,WSD1受CSS0041298、CSS0012327及CSS0049082的负调控。本研究从茶树与蜡质合成互作角度探究茶树缓解氟胁迫的响应机制,为深入探究茶树氟吸收调控和耐氟茶树品种的选育提供科学依据。

甘蓝型油菜光叶性状的遗传分析及基因定位

【目的】表皮蜡质是覆盖植物叶片和茎秆等部位的疏水层,在植物抵御逆境方面发挥着重要作用,同时会影响光合作用和生长发育;甘蓝型油菜作为世界上主要的油料作物之一,研究表皮蜡质突变体的遗传机制,为实现油菜高产稳产提供参考。【方法】对油菜光叶突变体M8和普通蜡质叶中双11(ZS11)和C20的叶片表征进行记载,使用便携式植物光合作用测量系统测定叶片光合速率;利用M8和ZS11、C20分别杂交获得2个F1、自交构建2个F2分离群体,用于分析油菜光叶性状的遗传规律;选取M8和ZS11杂交的F2群体中光叶和蜡质叶表型单株分别进行混池,通过集团分离分析法结合靶向测序技术进行基因克隆,结合比较基因组和转录组数据进行候选基因预测,并通过RT-PCR验证候选基因。【结果】甘蓝型油菜光叶表型叶片气孔导度更大、光合效率更高;遗传分析表明M8光叶性状受1对基因控制,光叶相对蜡质叶为隐性。图位克隆将光叶控制基因定位至A08染色体0.134—0.699 Mb物理区间内。进一步分析发现,相比于ZS11,光叶突变体M8中A08染色体0.22—0.58 Mb区间存在大片段缺失,ZS11在该区段中的Bna A08G0006900ZS(Bna A08.SAGL1)可能为光叶的候选基因,该基因编码一个Kelch-F-box蛋白,在ZS11叶片中表达量高而M8中未检测到,该基因缺失可能导致了M8光叶表型。【结论】甘蓝型油菜光叶新突变体M8相比野生型蜡质叶片光合速率更高,该光叶表型受1对隐性基因控制;图位克隆鉴定到光叶性状调控基因为Bna A08.SAGL1,基因缺失产生了光叶表型。

基于BSA-seq技术的青花菜花球蜡质基因初定位及鉴定研究

为了发掘调控青花菜花球蜡质合成的相关基因,以青花菜有蜡粉野生型(WT20)为父本,无蜡粉突变体(MT20)为母本构建F2群体,基于F2构建极端有蜡混池和无蜡混池,利用BSA-seq技术对亲本混池和F2极端混池进行混池测序,通过ΔSNP-index算法初步定位与蜡质合成关联的区间,根据基因注释信息预测候选基因,并采用qRT-PCR分析候选基因在亲本中的表达情况。结果表明F2分离群体中有蜡粉株与无蜡粉株分离比为2.87:1,符合单基因隐性核基因遗传规律;两个混池间共获得高质量SNP位点2,045条、InDel位点687条,基于SNP-index关联分析将候选基因定位在4号、7号和8号染色体的3个区间,包含93个基因。进一步对候选区域内的基因进行KEGG、GO、GOC数据库分析发现0.12 Mb和1.07 Mb的区段内92个基因获得注释,对区间内可能跟蜡质合成相关的11个基因进行定量分析,筛选出4个差异显著表达基因BoAPC3、BoCDH1、BoEEF1A和BoAHP4。本研究结果可以为进一步研究青花菜蜡质合成通路提供新思路,以及为选育高品质青花菜奠定基础。

扁果枸杞表皮蜡质转运相关基因LbABCG11的克隆及其表达特征分析

为研究ATP结合转运蛋白G亚家族蛋白11(ABCG11)在旱生经济灌木扁果枸杞中的功能,以扁果枸杞为试验材料,利用逆转录(RT-PCR)技术和RACE法克隆了扁果枸杞LbABCG11基因的cDNA序列,通过生物信息学分析该序列特征,并用实时荧光定量PCR法(qRT-PCR)研究了LbABCG11在盐处理、渗透胁迫和脱落酸(ABA)处理下不同器官的转录水平。结果表明,LbABCG11基因全长为2971 bp,开放阅读框长2130 bp,编码710个氨基酸,有6个跨膜区,预测蛋白质分子质量为79.39 ku,理论等电点8.42,脂肪指数为89.63,不稳定系数为35.52,平均亲水性为0.070,其编码蛋白质分子式为C _(3590) H_( 5577) N _(935) O _(1027) S_( 35),属于性质稳定的碱性疏水蛋白,含有核苷酸结合域(NBD)以及跨膜结构域(TMD),并以NBD-TMD的形式排列,是一种WBC型(WBC)半分子转运蛋白。该蛋白质二级结构主要由α-螺旋及无规则卷曲组成,分别占45.21%和33.66%,与三级结构预测结果相符。系统进化树分析发现,LbABCG11蛋白与茄科番茄SlABCG11和辣椒CbABCG11的亲缘关系较近,与拟南芥AtABCG11、藜麦CqABCG11同源性较低。LbABCG11基因在叶、茎、根中均表达,其表达量受NaCl、渗透胁迫和ABA诱导,表明LbABCG11参与旱生植物盐和干旱等多种胁迫的调控。

宁夏水稻品种Wx基因检测及品质分析

直链淀粉含量与蜡质基因(Wx)的基因型有关,Wx基因第一内含子的剪接效率决定直链淀粉含量,进而影响稻米品质。应用特异PCR鉴定方法对18份宁夏审定的水稻品种Wx基因第一内含子供体+1位碱基G/T进行检测;同时,按国标方法检测样品稻米的直链淀粉含量及其他相关品质性状。结果表明,18份供试材料Wx基因的多态性全部为T型,是Wxb基因型;参试样品直链淀粉含量为15.3%~18.5%;AC含量与垩白粒率、垩白度、胶稠度和食味值有一定的相关性,但不显著。

冬瓜首雌花节位遗传分析与基因定位

【目的】对冬瓜首雌花节位基因(FFFN)进行遗传分析和定位,为FFFN基因的克隆奠定基础。【方法】以首雌花节位差异显著的冬瓜高代自交系材料B214(P_(1))和B227(P_(2))及以P_(1)为母本和P2为父本构建的F1(P_(1)×P_(2))、F_(2)、B_(1)(F_(1)×P_(1))和B_(2)(F_(1)×P_(2))遗传群体为材料,采用6世代混合模型分析方法对FFFN进行遗传分析,并利用已构建的高密度SNP遗传图谱进行数量性状位点(QTL)分析。【结果】冬瓜FFFN遗传符合E模型,主要受2对主基因的加性效应及2对主基因的加性互作效应控制,同时受环境影响较大;结合已构建的高密度分子遗传图谱,仅检测到1个与FFFN相关的QTL位点(FFFN2.1),其对数优势比阈值(LOD)为11.7,贡献率为32.1%,位于2号染色体上的Marker 61668-Marker 39179,物理距离为7.64 Mb。通过标记加密将FFFN2.1定位在InDel2和SSR91之间的1.38 Mb范围。候选区间内有28个候选基因(Bhi02M001022~Bhi02M001049),其中11个基因没有功能注释,其他17个注释的功能基因包括生长素反应蛋白(ARF)、逆转录酶、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶、三角状五肽重复蛋白等。【结论】冬瓜FFFN是多基因控制的数量性状,主效位点FFFN2.1定位在InDel2和SSR91之间,结合功能注释推测Bhi02M001033为候选基因。

冬瓜果肉叶绿素含量遗传分析

对冬瓜果肉叶绿素含量遗传规律进行分析,以期为冬瓜果肉颜色控制基因的挖掘和果肉颜色的改良育种奠定基础。以冬瓜果肉白色纯化自交系(LT-1)为P1,果肉绿色纯化自交系(LT-2)为P2,构建四代遗传群体(P1、P2、F1、F2),利用主基因+多基因混合模型的遗传分析方法,通过分析主基因和多基因对冬瓜果肉种的叶绿素含量影响,探究冬瓜果肉叶绿素含量的遗传规律。结果表明,冬瓜果肉中叶绿素含量是由2对加性—显性—上位性主基因+加性显性多基因遗传模型调控,F2分离群体中的主效基因遗传率为82.0696%,第一对主基因的加性效应da为-1.477,显性效应ha为-1.465,且显性度ha/da接近1,第二对主基因的加性效应db和显性效应hb分别为-0.835、-0.715,显性度ha/da同样接近1。说明在同一对主基因中加性效应和显性效应对叶绿素含量的遗传控制同样重要,2对主基因的加性效应和显性效应均为负值,起减效作用。在F2世代中,要提高叶绿素含量,应该重视主基因的遗传效应,同时利用加性效应和显性效应。

细胞蜡块联合免疫组化及基因检测诊断恶性心包积液的价值

目的探讨细胞蜡块结合免疫组化在心包积液肿瘤转移病理诊断的应用价值。方法选取恶性心包积液标本70例,均为福建省漳州市医院病理科2019年1月—2022年7月所收集,选择相应抗体开展免疫组化分析。分别通过逆转录聚合酶链反应(reversetranscription polymerase chain reaction,RT-PCR)、实时荧光定量聚合酶联反应(quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)对肺腺癌来源的标本中棘皮动物微管相关样蛋白4-间变性淋巴瘤激酶(echinoderm microtubule-associated protein-like 4-anaplastic lymphoma kinase,EmL4-ALK)融合基因情况、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)基因突变情况进行分析。结果全部70例恶性心包积液标本经细胞蜡块结合免疫组化染色分析,56例患者为腺癌,6例为小细胞癌,7例患者为鳞状细胞癌,1例患者为恶性间皮瘤;其中56例腺癌的具体来源情况为:26例来源于肺,8例来源于乳腺,13例来源于消化道,另外9例来源于卵巢。26例肺腺癌中,出现EGFR基因突变的患者共有9例,其中4例患者属于19del突变,5例患者属于L858R突变,除此之外出现EmL4-ALK融合基因的患者有1例,另外16例患者并没有发生EmL4-ALK融合基因以及EGFR基因突变。结论临床中在对恶性心包积液进行诊断时,应用细胞蜡块结合免疫组化检测不但能准确判断肿瘤分型,而且还能明确肿瘤起源,进而为制定有针对性的治疗方案提供依据。

植物激素对冬瓜外观及内在品质相关基因表达的影响

探究GA3、ABA和6-BA三种植物激素对冬瓜果实品质的影响并进一步探究其作用机制。以冬瓜(B481)为试材,测得外源喷施激素后冬瓜果实外观、风味、营养品质的变化及相关基因表达的变化。ABA处理后冬瓜果长及果粗显著减少,且与冬瓜果型相关的生长素响应基因BhSAUR的表达显著下调;GA3处理后冬瓜果实果糖和葡萄糖含量显著提高、蔗糖含量显著降低,且糖代谢通路中碱性α-半乳糖苷酶BhAGA1与BhAGA2、酸性转化酶BhSAI1及蔗糖合成酶BhSUS2的表达显著上调、蔗糖合成酶BhSUS4及蔗糖磷酸合成酶BhSPS1的表达显著下调;GA3、ABA、6-BA分别处理后冬瓜果实中AsA含量均显著降低,且冬瓜抗坏血酸代谢通路中脱氢抗坏血酸还原酶BhDHAR2的表达显著上调。综上,植物激素通过调控关键基因的表达影响冬瓜果长、单糖、蔗糖、抗坏血酸。这为激素改善冬瓜果实品质提供重要的理论依据。

低温胁迫下拟南芥表皮蜡质的响应机制

【目的】低温是影响作物产量和品质的主要环境因素之一,而表皮蜡质是植物抵御外界胁迫的第一层保护性屏障。研究低温胁迫对拟南芥表皮蜡质组分含量、结构及相关蜡质基因表达的影响,有助于进一步理解植物表皮蜡质与低温互作机制,从而对后续作物的抗性机制研究起指导作用。【方法】以野生型拟南芥与蜡质突变体cer1、cer3、cer4、cer6、cer10、cer20及kcs1为试验材料,待植株生长至5—6周时进行4℃胁迫处理10 d和18 d。利用扫描电子显微镜观察表皮蜡质晶体结构变化;利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析蜡质组成及含量变化;利用qRT-PCR技术检测蜡质基因CER1、CER3、CER4、KCS1、WIN1的表达。【结果】低温胁迫后,拟南芥蜡质晶体结构在分布密度、形状与大小方面发生了不同程度的变化。野生型拟南芥蜡质晶体熔融成片,大面积覆盖茎秆表面,这可能一定程度上起到了低温阻隔作用,并减少水分散失。cer1突变体表现出松针状晶体显著减少,并以小型树枝状结构为主;cer3与cer10杆状晶体显著减少;而cer6与cer20蜡质晶体在低温胁迫后有所增加;kcs1蜡质晶体在低温胁迫后垂直杆状结构显著减少,水平杆状结构出现,并伴有蜡质晶体熔融现象。低温胁迫对一级醇减少突变体cer4结构无显著影响。GC-MS分析结果表明,拟南芥野生型与各突变体在低温胁迫下表皮蜡质组分含量也发生了不同程度的变化。野生型中醛类与酮类含量显著减少、一级醇类含量显著增加。各突变体则表现出相反的变化,蜡质组分中醛类、酮类含量增加或无显著变化、一级醇含量减少或无显著变化;受低温胁迫较重的cer3﹑cer10表皮蜡质中一级醇含量显著下降。拟南芥表皮蜡质在低温胁迫下显著积累(cer3无显著变化、cer10蜡质总量减少),且主要通过增加烷类与次级醇含量来增加蜡质总量。低温胁迫诱导了野生型CER1基因的强势表达,植株通过上调CER1的表达促进烷类物质的合成以响应低温胁迫;CER4的表达上调促进了一级醇的合成。KCS1、CER3与WIN1在低温胁迫下表达下调,暗示了植株蜡质总量的增加主要是通过蜡质合成的下游途径如烷合成途径增加。【结论】低温胁迫可以改变表皮蜡质晶体结构及组分含量,蜡质组分中烷类与次级醇类含量的上升是响应低温胁迫的主要方式,蜡质总量的增加主要来自于烷类的增加。CER1是响应低温胁迫的主要蜡质基因。

UV-B辐射增强对拟南芥表皮蜡质的影响

以野生型拟南芥、蜡质不同程度缺失突变体CER1、CER3、CER4、CER6、CER10、CER20及KCS1为试验材料,通过施加50μW/cm2、长达10 d的UV-B辐射,研究了拟南芥表皮蜡质晶体结构、组分及蜡质基因对UV-B辐射的响应机制。结果表明:UVB辐射增强改变了拟南芥表皮蜡质晶体结构,表皮蜡质松针状(CER1)、柱状、杆状(CER3、CER10与KCS1)晶体结构显著减少,球状蜡质晶体类型出现在CER6表面,无规则片状、膜状结构覆盖在KCS1与CER10茎表面。野生型拟南芥蜡质晶体结构类型无明显变化,但在部分区域积累了大量水平杆状、管状结构,增加了蜡质层厚度。UV-B辐射增强也改变了拟南芥表皮蜡质组分的分泌量。野生型在UV-B处理后一级醇、酸、醛含量显著上升,烷、次级醇及酮含量显著下降,蜡质总量增加不显著。一级醇含量的增加及酮和次级醇含量的减少在拟南芥各材料响应UV-B辐射中具有普遍性。UV-B辐射增强诱导了野生型CER3、CER4、KCS1基因表达的上调,其中CER4大量表达,促进了蜡质组分中一级醇、酸和醛含量的积累;CER1在UV-B处理后表达量下调,可能导致烷合成下游分支途径相关产物(烷类、次级醇及酮类)的减少。WIN1表达量的下调对蜡质总量没有显著影响。UV-B辐射增强使蜡质前体从烷合成分支途径更多地转向一级醇分支途径。

加甜型糯玉米的选育研究初报

采取部分基因修饰的方法,用不同的隐性基因纯合体杂交,使部分糯子粒被甜基因修饰而增甜,选育出又甜又糯的加甜型糯玉米———甜糯玉米。选育实践表明,正确筛选及鉴定目标甜、糯基因是自交系选育的关键技术。重庆及西南地区甜糯玉米选育应以选择su1、sh2等修饰基因,采取单基因修饰的方式,选育甜糯比例为1∶3的加甜型糯玉米为主。

植物表皮蜡质合成和运输途径研究进展

植物表皮蜡质是覆盖在所有陆生植物地上部分表面的一层疏水屏障,对植物的生长发育和适应外界环境起着重要的作用。综述了有关植物表皮蜡质合成、运输和调控途径的最新研究进展,并对这些途径中存在的问题及其研究前景进行了探讨。

植物角质层蜡质合成与调控的分子生物学研究进展

角质层覆盖于陆生植物的地上部分。沉积于其表面的外角质层蜡质组成了植物与外部环境之间的屏障。蜡质的合成是由大量酶类协同作用的结果,又是一个积极可调控的过程。综述了近年来角质层蜡质合成与调控的分子生物学研究进展,包括突变体筛选、基因克隆和鉴定,以及功能基因组学研究等三方面,并对植物蜡质代谢基因克隆鉴定中存在的问题进行了探讨。

植物角质层蜡质基因的研究进展

角质层是覆盖在植物地上部分最表层的保护层,具有降低植物表面的水分散失、防止紫外线辐射伤害和抵抗病虫害侵入等环境胁迫等功能,在植物适应外界环境作用方面起重要作用。作者对近年来角质层蜡质基因的研究进展进行综述,同时也对蜡质基因的研究前景提出一些看法。

植物超长链脂肪酸及角质层蜡质生物合成相关酶基因研究现状

超长链脂肪酸(very long chain fatty acids,VLCFAs)在生物体中具有广泛的生理功能,它们参与种子甘油酯、生物膜膜脂及鞘脂的合成,并为角质层蜡质的生物合成提供前体物质。角质层是覆盖在植物地上部分最表层的保护层,由角质和蜡质组成,其中蜡质又分为角质层表皮蜡和内部蜡,在植物生长发育、适应外界环境方面起重要作用。VLCFAs的合成由脂肪酰-CoA延长酶催化,该酶是由β-酮脂酰-CoA合酶、β-酮脂酰-CoA还原酶、β-羟脂酰-CoA脱水酶和反式烯脂酰-CoA还原酶组成的多酶体系。合成后的VLCFAs通过脱羰基与酰基还原作用进入角质层蜡质合成途径,形成各种蜡质组分。文章就VLCFAs及角质层蜡质合成代谢途径中相关酶基因研究进展方面做了综述,并对植物蜡质基因研究中存在的问题提出一些看法。

莲雾实时荧光定量PCR内参基因的筛选和验证

【目的】莲雾果实品质不稳定和冬季低温寒害是生产上的两大问题,筛选稳定可靠的内参基因,以便开展莲雾品质形成和低温胁迫响应分子机制研究。【方法】以‘紫红’‘黑珍珠’‘翡翠’3个莲雾品种为材料,利用qRT-PCR检测7个候选内参基因ACT-7、GAPDH、UBQ、α-TUB、CYP20-1、EF-2和APRT-5在果实发育和低温胁迫时的表达水平,通过geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder软件进行基因稳定性评价。【结果】不同软件分析结果不同,geNorm、NormFinder和RefFinder结果相似,果肉发育过程、果皮发育过程、低温胁迫下表达最稳定的内参基因分别是ACT-7、α-TUB和CYP20-1,BestKeeper则显示UBQ为表达最稳定的基因。用筛选的内参基因α-TUB和UBQ分析莲雾花青苷合成途径中F3H基因的表达,2者表达规律较一致。【结论】莲雾果肉发育过程、果皮发育过程、低温胁迫下最适的内参基因数分别为4个(ACT-7、GAPDH、UBQ、α-TUB)、2个(α-TUB、UBQ)和2个(CYP20-1、UBQ)。

植物表皮蜡质与抗旱及其分子生物学

植物表皮蜡质是覆盖在植物最外层的一类有机混合物总称,它是植物自我防护的最后一道屏障,在植物生长发育过程中起重要作用。文章就植物表皮蜡质的成分、转运、晶体的形成和发育、形态结构以及环境变化对表皮蜡质的影响,特别是在蜡质与角质蒸腾、叶片水分利用效率和产量的关系以及蜡质的生理作用和合成过程的分子生物学研究进展方面做了系统综述,并对植物蜡质研究中存在的问题做了探讨。

不同砧木嫁接黄瓜蜡质合成基因表达分析及其miRNA预测

为研究不同砧木嫁接中黄瓜果实蜡质合成相关基因的表达量变化,本试验以3461黄瓜为接穗,黑籽南瓜和白籽南瓜为砧木,研究黑籽南瓜嫁接株、白籽南瓜嫁接株和自根苗不同果实生长时期(开花前2 d、开花当天、开花后4 d、开花后6 d、开花后8 d)中蜡质合成基因(Cs CER1、Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10)的表达变化,并利用RNAhybrid、psRNATarget及RegRNA软件对调控这6个蜡质基因的microRNA(miRNA)作出预测。结果表明,不同砧木嫁接处理中蜡质基因表达差异主要体现在开花后4 d的果实中,Cs CER1、Cs CER3、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10基因在黑籽南瓜嫁接株中的表达量明显高于白籽南瓜嫁接株和自根苗。miRNA预测结果显示,cme-miR164可能调控Cs CER1、Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6和Cs CER10基因,cme-miR168可能调控Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6和Cs CER10基因,cme-miR390可能调控Cs CER6、Cs CER8和Cs CER10基因。推测Cs CER1、Cs CER3、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10这5个基因与黑籽南瓜嫁接导致的蜡质含量增加密切相关,cme-miR164、cme-miR168和cme-miR390可能参与调控黄瓜蜡质合成。本研究结果为探究嫁接导致蜡质含量变化的机制提供了新的理论依据。