豌豆豆球蛋白(leguminA)基因的PCR扩增与鉴定

豆类的贮存蛋白是人类的植物蛋白主要来源之一,稻米平均蛋白质含量只有8％,而且人类必需的赖氨酸含量较少。如果将较富赖氨酸的豆类贮存蛋白基因转移到水稻中,提高稻米的蛋白质和赖氨酸等氨基酸的含量,是改善米质的重要途径之一。 Sun首先从法国菜豆中分离出菜豆贮存蛋白基因(Gl),随后。

豆科作物轮作与有机肥+功能微生物肥减投配施对设施菜田硝态氮累积、固氮基因和净收益的影响

为降低河北省设施蔬菜种植区土壤硝态氮盈余累积量,降低地下水硝酸盐污染风险,2018—2022年连续5年,在华北典型褐土区设施菜田中,采用田间小区试验和实验室分析试验相结合的方法,以分析豆科作物轮作与有机肥+功能微生物肥减投配施对设施菜田产量和土壤硝态氮累积的影响,试验设置对照(CK)、常规施肥(T1)、减量施肥+功能微生物(T2)、减量施肥+功能微生物+豆科作物(T3)共4个处理。结果表明:相比T1处理,T2和T3处理可使番茄产量增加5.3%和25.8%;T2处理下油菜产量增加3.0%;农户年净收益提高4.4%和34.4%。5年间T2、T3处理的氮肥表观利用率较T1处理,番茄季增幅为13.5%~17.0%、11.3%~18.1%;T2处理油菜季增幅9.3%~36.6%。实时荧光定量(qPCR)结果显示,T2和T3处理土壤根际土固氮功能基因nifH拷贝数相比T1处理显著提高了16.1%和58.9%;nifH基因拷贝数与作物产量呈显著正相关关系,二者之间的回归方程为y=0.000 2x+30 355(R=0.741 2)。T2和T3处理0~100 cm土体硝态氮周年平均累积量,相比T1处理降低了51.6%和58.3%;5个轮作周期后,与T1处理相比,T2和T3处理有效降低了0~100 cm土体中55.3%和71.0%的硝态氮累积。综上,在减量施肥的背景下,选择引入豆科作物进行合理优化轮作,与有机肥+功能微生物肥配施,可从源头上减少设施蔬菜的氮肥投入,降低设施菜田土壤硝态氮淋失风险,提高作物产量和肥料利用率。

水稻中结瘤素基因的同源基因研究

以核酸数据库中检索到的75个豆科植物结瘤素基因作为探针,应用生物信息学方法对水稻基因组进行扫描分析。在水稻基因组中发现有31个与结瘤素基因具有同源性的基因,与相应的结瘤素基因比对,它们的氨基酸序列一致性至少在35%以上。这表明在水稻基因组中广泛存在豆科植物结瘤素基因的同源基因。豆科植物结瘤素基因enod40、蔗糖合成酶基因和Rab基因与水稻中对应的同源基因比较分析表明,它们属于直向同源基因,可能来自于共同的祖先基因,在长期进化过程中豆科植物结瘤素基因受根瘤器官形成的需求而发生变异。然而,另有44个豆科结瘤素基因在水稻基因组中未显示有同源性基因的存在,这些结瘤素基因在豆科植物与根瘤菌建立共生过程中起着重要的作用。推测可能是由于水稻中缺少了这些豆科结瘤素基因,导致水稻不能结瘤固氮。

豆科植物-根瘤菌共生固氮的分子机理

与豆科植物 根瘤菌共生固氮有关的基因涉及根瘤菌基因和宿主基因 ,根瘤菌基因有结瘤基因 (nodD ,nodAB CIJ和hsn基因 ) ,根瘤菌细胞表面结构基因 (exs,lps和ndv基因 )和固氮基因 (nif和fix基因 ) ;宿主基因主要是结瘤素基因 (ENOD和NOD基因 )。根瘤菌结瘤基因表达后诱导产生结瘤因子。在根瘤发育过程中 ,这些基因在根瘤菌与植物之间进行着信息交换 ,并且具有不同的表达水平。

我国豆类植物的研究利用现状与前景

综述了我国豆类植物的研究利用现状,分析了面临的诸多技术难题。提出了加强豆类植物研究和利用的具体措施。应加大品质育种、抗逆育种和专用型品种选育的技术攻关以及豆类种质资源的研究与种质创新工作。关注豆类植物生产和食品安全问题。采用常规育种、远缘杂交,诱变、航天育种,分子标记辅助选择育种以及基因克隆转育手段,培育携带多种突出优异性状的新种质。

16种豆科植物DXS基因密码子偏好性分析

选取16种豆科植物1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase,DXS)的CDS序列,运用CodonW、CHIPS、CUSP等程序分析序列的碱基组成、有效密码子数(ENc)、相对使用度(RSCU)等参数,并结合ENc-plot和PR2-plot分析,揭示密码子的偏好性。结果显示:豆科植物DXS基因偏好使用的密码子有19个(RSCU>1),最优的是CCA与GGA;GC量和GC3s都小于0.5,表明优先选择A/U为末端的密码子;ENc值为48.66~53.4,表明DXS基因偏好性较弱。ENc-plot和PR2-plot分析显示,突变是影响豆科植物DXS基因密码子偏好性的主要因素。与基于RSCU值聚类结果相比,基于豆科植物DXS的CDS序列聚类结果更适合用于植物系统发育研究。相较大肠杆菌,拟南芥、烟草和酵母是DXS基因的合适宿主。研究结果对通过优化密码子方法提高豆科植物DXS基因在其他宿主中的表达效率,进而提高下游萜类化合物的产量具有一定意义。

病毒诱导基因沉默技术在豆科植物中的应用

病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是一种基于转录后基因沉默的反向遗传学研究方法,用于快速鉴定基因功能。该技术具有实验周期短、操作简便、低成本、高效率、获得表型快以及高通量等优点,被广泛地应用于植物基因功能研究。豆科植物作为人类食品中淀粉、蛋白质、油和蔬菜的重要来源之一,具有重要的经济价值。本文从VIGS的技术原理、VIGS载体的开发和改良、VIGS在豆科植物中的应用等方面进行了综述,分析了VIGS技术在豆科植物中存在的问题,并展望了其应用前景。

利用EMS筛选豆科模式植物百脉根的根瘤突变体及突变部位

豆科植物百脉根是研究共生固氮体系的模式植物之一,被根瘤菌感染后形成根瘤,根瘤菌固定氮素变换成铵态氮,植物利用铵态氮进行营养生长,而根瘤菌利用植物供给的碳酸同化产物为能源。为获得根瘤的成熟、维持的基因,本研究利用化学诱变试剂EMS处理百脉根MG-20得到多种突变体,筛选根瘤成熟、维持有异常的突变植株,利用SSR标记和dCAPS标记进行基因定位。结果表明:约10万M2百脉根植株中获得nup85突变体2株,nup133突变体4株,pollux突变体6株,ccamk、symrk、castor、nin、nfr1、nfr5突变体各1株等不结瘤突变体(Nod^-)18株;结无效根瘤突变体(Fix^-)6株并确定了突变体的突变部位。

豆球蛋白基因转化花叶芋的研究

利用重组DNA技术,构建具有Ap^rCm^r的遗传标记并带有豆球蛋白的基因重组质粒,通过“三亲支配”,将豆球蛋白基因插入到植物基因工程载体pGV3850:1103neo DNA中。用改良的共培养法进行单子叶植物花叶芋的叶盘(叶柄)转化,在Km的选择压力下得到转化的再生植株。利用Southern吸印杂交,证明豆球蛋白基因整合到花叶芋的基因组中;通过胭脂碱分析,表明pGV3850:1103neo中的胭脂碱合成酶基因在再生植株中进行了表达。

KNOX1基因在植物复叶发育过程中的调控作用

在高等植物中,KNOX1(Class I KNOTTED-like homeobox)基因维持植物顶端分生组织的功能,并在植物叶片发育过程中起到关键作用。近年来研究发现,KNOX1基因在单叶植物和复叶植物的发育过程中表达模式有所差别,叶原基形成后KNOX1基因是否重新上调表达,成为区别单叶植物和复叶植物发育模式的关键。KNOX1基因在豆科IRLC(inverted repeat-lacking clade)分支物种中存在特殊表达模式,LEAFY的同源基因取代了KNOX1基因的功能来控制复叶发生。本文主要介绍近年来KNOX1基因在植物复叶发育过程中的作用,以及在豆科IRLC分支物种中复叶发育的特殊模式。