葡萄叶绿体rbcL基因的结构分析

以玫瑰香葡萄（Ｖｉｔｉｓｖｉｎｉｆｅｒａ Ｌ．）为材料，克隆了含有叶绿体ｒｂｃ Ｌ基因的３．１ ｋｂ Ｂａｍ ＨⅠ片段，构建了该基因的限制性酶切图谱，测定了该基因的核苷酸序列。所测的核苷酸序列总长度为２００４ ｂｐ，其中基因的编码区为１４２８ ｂｐ，编码一个含４７５ 个氨基酸的蛋白质，其分子量约为５３ ｋＤ；测定基因的５上游含启动子的部分共３５８ ｂｐ，包括－ １０ 区（ＴＡＡＡＡＴ）、－ ３５区（ＴＴＧＣＧＣ）和ＳＤ 序列（ＧＧＡＧＧ）；基因的３下游区共２１８ ｂｐ，含有３ 个转录茎环终止结构。玫瑰香葡萄ｒｂｃ Ｌ基因编码区的核苷酸序列与烟草、矮牵牛、菠菜、苜蓿、水稻和玉米之间的同源性分别为９１．５％ 、９１．４％ 、９０．２％ 、８９．８％ 、８６．３％ 和８４．５％ ；推导出的氨基酸序列的同源性分别为９２．２％ 、９１．６％ 、９２．２％ 、９３．７％ 、９３．５％ 和９０．１％ 。

膜蕨科植物rbcL基因的适应性进化和共进化分析

膜蕨科植物是薄囊蕨类中种类最多的科,主要分布在潮湿的热带地区,拥有陆生、附生、半附生和攀生等多种生态型。为进一步了解膜蕨科植物辐射式物种分化的分子适应机制,该研究在时间框架下采用位点模型对膜蕨科植物rbc L基因的进化式样进行分析。结果表明:共鉴定出6个氨基酸正选择位点(125I、227L、231A、258F、304S和351L),其中位点304S位于环六上,对维持Rubisco功能有重要作用。此外,还计算了Rubisco大亚基内部氨基酸位点之间的共进化关系,共检测出39组(35个氨基酸)共进化位点,其中位点在α螺旋上的占46%,在β折叠上的占14%。膜蕨科植物rbc L基因这种复杂的进化式样可能与其起源较早有关。鉴于此,基于UCLD分子钟模型对膜蕨科植物的分化时间进行了估计,结果显示膜蕨科植物首次发生分歧的时间在三叠纪早期,瓶蕨属和膜蕨属的分歧时间分别发生在侏罗纪早期和白垩纪晚期,并且得出陆生生态型是其它生态型进化的基础,推测最近几次最热事件可能对物种分化的形成产生一定的作用。该研究结果对认识膜蕨科植物如何应对被子植物兴起所导致的陆地生态系统改变具重要意义。

水稻RuBPCase小亚基基因(rbcS)全长cDNA的克隆和分析

根据国际核酸数据库中不同植物的Ru BPCase小亚基基因(rbc S)保守序列设计PCR引物,首先扩增出约35 0 bp的c DNA短片段,以此作为分子杂交探针对构建的水稻c DNA文库进行杂交筛选,同时结合PCR分析确定阳性克隆中c DNA片段的大小,选取插入的c DNA片段最长的阳性克隆进行测序分析验证,从而克隆了水稻中编码Ru BPCase小亚基的全长c DNA(Gen Bank登记号:AY4 4 5 6 2 7) .该c DNA片段从第5 2 bp开始至5 79bp含有编码175个氨基酸的开放阅读框(ORF,Gen Bank登记号:AAR192 6 8.1)和一个终止密码子.AY 4 4 5 6 2 7在3′端有一个长2 6 4 bp的非编码区,而在3′末段有poly(T) 1 7.经Compute p I /Mw软件预测,AAR192 6 8.1的等电点p I和分子量Mw 分别为9.0 3和196 30 .6 6 Da.通过与国际核酸和蛋白质数据库的blast比较分析,AY4 4 5 6 2 7序列与Gen Bank登记号D0 0 6 4 4 .1(水稻rbc S)、U 4 3493.1(大麦rbc S)、AF10 4 2 5 0 .1(燕麦rbc S)和M374 77.1(小麦rbc S)的序列相似性分别为99% (6 5 0 /6 5 5 )、84 % (436 /5 15 )、84 % (42 7/5 0 6 )和84 % (386 /4 5 6 ) .而AAR192 6 8.1氨基酸序列与Gen Bank登记号P185 6 6 (水稻rbc S)、AAF0 794 7.1(燕麦rbc S)、BAA35 16 2 .1(大麦rbc S)和BAB19812 .1(小麦rbc S)的氨基酸序列相似性分别为98% (173/175 )、84 % (14 3/16 9)、84 % (14 0 /16 6 )和83% (14 4 /173) .生物信息学的分析还表明rbc S基因不仅在水稻不同品种基因型之间非常保守,而且在水稻、小麦、大麦和燕麦等禾本科不同物种之间也高度同源.

海南岛海洋绿藻新记录种未氏仙掌藻(Halimeda velasquezii)的形态学与分子系统学分析

2019年4月在海南岛冯家湾潮间带的野外调查过程中采集到一种仙掌藻,利用传统形态分类学与分子系统分类学结合的方法,将该种鉴定为未氏仙掌藻Halimeda velasquezii W.R.Taylor。该种的形态特征为藻体呈绿色钙化,直立生长,固着器单一较小,由横卵形或肾形节片连接形成,节片表面观形态为近圆形,内部为管状髓丝,节点处髓丝多发生侧面成对融合,皮层下髓丝末端无囊状膨大。1,5-二磷酸核酮羧化酶/氧化酶大亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenaselargesubunit,rbc L)的序列分析结果显示,在系统发育树上,本研究样本与印度洋-太平洋地区产的未氏仙掌藻处于同一分支,且自展支持值为100,碱基基因差异为9bp(0.69%)。该种在海南岛海域首次被发现,为新记录种。本研究同时首次提取并分析了中国种群的rbc L基因序列,丰富了该种的中国种群的生态学知识,扩展了其地理分布范围,对了解海南岛海域海藻资源的生物多样性及其分布特征具有重要意义。

植物登陆过程中光合作用相关基因的进化

现代陆生植物的祖先大约在5亿到4.7亿年前登陆,这是植物进化过程中的重要事件。光照不仅是植物的主要能量来源,还是主要的环境信息来源之一。一般认为,光合作用效率越高,植物的适应能力越强。植物登陆过程前后,环境从光照、光强到二氧化碳/氧气浓度比等都发生了变化,比如适应陆地生活的海草重新返回水生环境,猜测在这个过程中植物光合作用的相关的关键功能基因可能发生了进化。为了证明该假说,以链形植物门绿藻和低等陆地植物为主要研究对象,通过从Gen Bank收集相关基因序列以及从几株相近绿藻中提取测定DNA序列,利用PAML"分枝-位点"模型对光合作用光反应和暗反应中的psb A、rbc L、rca 3个基因进行了适应性进化分析。结果显示植物登陆过程前后,在这3个光合作用相关基因中均未检测到统计上显著的正选择位点,反而在绿色植物早期分化(绿藻门和链形植物门)过程中却发现有明显的正选择痕迹。这些惊人的结果提示植物登陆前后从水体到陆地的环境变化对光合作用的影响可能并不大,其它诸如角质膜、气孔器等相关的基因可能发挥了更大的作用。

高压静电场激励裙带菜配子体的生物效应研究

为获得高产的裙带菜Undaria pinnatifida品种,以优选的裙带菜DL18品系配子体为材料,采用高压静电场处理的方法,在不同电场强度(0、3.3、4.0、4.7、5.3、6.0 kV/cm)下处理一定时间(2~10min)后进行配子体的培养、采苗、育苗、海区暂养、栽培和F1代配子体的rbcL、rbcL-rbcS间隔区及部分rbcS基因(rbcL-sp-S)序列分析的研究。结果表明:在3.3~6.0 kV/cm电场强度、2~10 min处理时间范围内,随着电场强度、处理时间的增加,配子体的存活率逐渐降低,但均在95%以上;处理组与对照组雌、雄配子体的成熟率、成熟卵的受精率和受精卵的萌发率均无显著性差异(P>0.05);配子体的特定生长率及幼孢子体的长度在处理组与对照组间均有显著性差异(P<0.05),在5.3 kV/cm电场强度下,配子体生长最快,幼孢子体长度最大;随着孢子体的生长,处理组藻体的生长优势越来越明显,在4月份其长度和质量达到最大值,分别为(2.4~2.8)m、(1.6~2.0)kg,其中在5.3 kV/cm电场强度处理下藻体的平均长度和质量最大,分别为(2.8±0.5)m、(2.0±0.3)kg,对照组藻体的平均长度、质量分别为(2.2±0.3)m、(1.2±0.2)kg;rbcL-sp-S序列分析结果表明,该序列长度超过2100 bp,处理组与对照组的A+T平均含量为64.22%,均高于G+C含量;处理组碱基置换明显增多,同时也出现碱基缺失、插入情况;随着电场强度的增加,处理组F1代配子体与对照组F1代配子体的遗传距离逐渐增大,从0.002 4增至0.005 7,对照组F1代配子体与F2代配子体的遗传距离为0.003 3。本研究结果可为高压静电场技术应用于裙带菜种质改良和品种选育提供理论指导。

缺失Cys_(45)-Cys_(50)二硫键的三种突变体凝乳酶原复性的比较研究

通过对（Ｃｙｓ→Ａｓｐ）４５／（Ｃｙｓ→Ｓｅｒ）５０、（Ｃｙｓ→Ａｓｐ）４５和（Ｃｙｓ→Ｓｅｒ）５０３种突变体凝乳酶原复性的比较研究，发现：（１）３种突变体凝乳酶原多肽链复性的条件基本一致；（２）ＰＤＩ能有效地促进３种突变体凝乳酶原的复性；（３）３种突变体凝乳酶原的活化条件一致；（４）单突变体凝乳酶原多肽链正确折叠的效率低于双突变体．基于上述结果，我们认为，Ｃｙｓ４５－Ｃｙｓ５０二硫键的形成有利于凝乳酶原多肽链的正确折叠．

大葱叶绿体DNA的分离纯化及分子杂交鉴定

对大葱的心叶除去其管状叶内的粘液。经组织捣碎机粉碎、差速离心获叶绿体粗制品;再用蔗糖不连续梯度离心的方法纯化叶绿体。对纯化的叶绿体经蛋白酶及SDS处理后,用酚抽提、乙醇沉淀的方法获得叶绿体DNA。对本法获得的叶绿体DNA用限制性酶解,获得清晰的酶切电泳条带;与烟草rbc L基因探针杂交,确证本法获得的DNA是叶绿体DNA,可供分子克隆及基因分析等进一步研究。