水稻胞质FBA基因在鱼腥藻7120中的表达及其对光合作用的调控

光合作用包括了一系列复杂的反应,其中碳固定反应是光合作用调控的核心环节。果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是Calvin循环中固定CO2后第一个催化三碳化合物转变为六碳化合物的酶,在光合作用中有着重要的作用。近年来,反义技术进一步地证明了FBA在加速碳固定反应方面有着非常大的潜力。本论文通过过表达技术来研究提高FBA活性是否能加速碳固定反应。将水稻胞质FBA嵌合基因转入鱼腥藻7120,通过相应的抗生素筛选及PCR鉴定后,确定得到了稳定遗传的转基因藻。对转基因藻和野生藻进行FBA活性及生理活性的测定后发现:转基因藻中FBA的活性比野生藻提高了31.2%;细胞生长速率比野生藻提高了24.4%;净光合与真实光合分别比野生藻提高了19.2%和20.6%。以上结果证明,在鱼腥藻体内特异的提高非调控酶FBA的水平,能在一定程度上提高转基因藻的光合活性,并且能够提高转基因藻的细胞增长效率。为进一步研究FBA在光合碳流量中的调控机理提供实验依据。

甘薯果糖-1,6-二磷酸醛缩酶5基因(IbFBA5)的克隆与生物信息学分析

本研究利用甘薯徐薯18和徐781转录组测序结果,筛选到一条与淀粉合成相关的差异表达Unigene,编号为T1-30656。以徐781为材料,克隆该片段,并对其进行重测序和生物信息学分析。结果表明,该片段为果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的c DNA序列,该基因包含3个外显子和2个内含子,亚细胞定位在细胞质当中,将其命名为Ib FBA5。该c DNA长为1 341 bp,含1 074 bp的开放阅读框,编码357个氨基酸。其序列与番茄、油菜、粳稻和拟南芥等相似性在77%~79%之间。

广东水稻核心种质耐冷萌发全基因组关联分析

萌发期耐冷性的强弱直接影响水稻直播时的成苗率。为高效地培育萌发期耐冷性强的水稻品种,本研究通过统计309份广东省水稻核心种质资源的低温萌发比率,筛选到57份萌发期耐冷性强的水稻品种。同时,以低温萌发比率为表型数据和高密度的SNP标记为基因型数据,利用全基因组关联分析鉴定到11个水稻低温萌发QTLs。其中qLTG2-1、qLTG7-1、qLTG7-2和qLTG10-1与前人定位的水稻低温萌发QTL共定位。qLTG11-1是本研究新鉴定的最显著的水稻低温萌发QTL。利用RNA-seq和qRT-PCR对其进行候选基因预测和验证,发现在低温萌发期间,qLTG11-1区间内的LOC_Os11g07020在低温萌发比率高和低的品种中有不同的表达模式。LOC_Os11g07020编码果糖-1,6-二磷酸醛羧酶同工酶,可能通过调控糖酵解反应而影响水稻萌发期耐冷性。本研究筛选到多份耐冷性强的水稻品种,并找到可能调控水稻萌发期耐冷性的候选基因,可为培育萌发期耐冷性强的水稻品种提供参考。

玉米FBA基因家族成员鉴定及表达分析

为了解玉米ZmFBAs家族成员的基本信息,以8个拟南芥AtFBAs家族成员蛋白序列为基础,通过本地Blastp对玉米全基因组进行同源序列比对,并对获得的ZmFBAs进行系统的生物信息学和表达谱分析。结果表明,鉴定到7个玉米ZmFBAs基因家族成员,含TIMsuperfamily和PLN02425两种典型保守结构域。根据进化关系和保守结构域,ZmFBAs可分为两个亚家族,分别对应亚细胞定位预测的质体和胞质,ZmFBAs启动子区富含光响应、激素响应、逆境响应等顺式作用元件。玉米ZmFBAs分布在5条染色体上,其中两对基因发生了片段复制事件。ZmF-BAs在不同组织中呈现多种表达模式,具有组织表达特异性,ZmFBA4、ZmFBA6和ZmFBA7在所有组织中均表达,ZmFBA3为不表达基因。ZmFBAs在响应生物和非生物胁迫时呈现出不同的表达模式。

西瓜FBA基因的鉴定及其对不同逆境的响应模式分析

果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是植物体内的一种参与糖酵解、糖异生和卡尔文循环的关键酶。FBA基因已被证实在植物生长发育及多种生物和非生物胁迫响应过程中发挥重要的作用,但目前对西瓜中FBA基因的研究却几乎空白。本研究采用生物信息学手段在西瓜基因组中共鉴定到5个Cl FBA基因,并对它们的保守结构域、基因结构、染色体位置、进化关系、亚细胞定位、基因复制事件、启动子顺式作用元件等进行预测和分析。根据进化和亚细胞定位分析,西瓜FBA蛋白主要分为两类,分别主要定位在叶绿体和细胞质中。此外,我们还利用荧光定量PCR对Cl FBA基因的时空表达模式进行分析,发现大部分西瓜Cl FBA基因在茎和果实中优势表达。同时对西瓜Cl FBA基因在不同生物和非生物逆境处理后的响应模式进行分析,鉴定到一批不同胁迫响应的Cl FBA基因,为西瓜的抗病和抗逆育种提供了重要的分子基础。