催熟剂对油菜角果光合特性、品质及产量的影响

通过气体交换等技术研究不同浓度的敌草快和农达催熟油菜角果引起的光合速率与气体交换参数、叶绿素含量以及千粒重、产量与含油量的变化。结果表明,敌草快催熟速度快、效果好,但对角果皮叶绿素破坏严重,光合效率低,光能利用率下降,千粒重、产量与品质降低较多,且浓度越高降低越多;农达催熟效果慢,但对角果伤害小,光合效率较高,对产量与品质影响较小。油菜产量、含油量与角果皮光合效率、叶绿素含量之间相关显著,表明油菜产量形成与油分积累和后期角果光能利用效率密切相关。生产上推荐使用0.1%低浓度敌草快或0.8%高浓度农达有利于促进角果成熟和减少产量损失。

高油酸油菜研究进展及其前景展望

综述了高油酸菜油的功能、油酸的遗传特性、不同高油酸油菜的育种方法(小孢子培养、远缘杂交、诱变和转基因技术)的研究进展和目前高油酸菜油的发展概况。认为要加强对高油酸遗传特性的研究,将各种有利的栽培方法、育种方法结合使用,促进高油酸产业的发展。

甘蓝型油菜BnFAD2-C5基因启动子及内含子在表达水平的功能分析

富含油酸的菜籽油具有重要的经济价值,使得高油酸育种及油酸形成机制成为热点。油酸脱氢酶基因(FAD2基因)是控制油酸含量的关键酶基因。本文针对Bn FAD2-C5基因展开研究,根据油菜和甘蓝的同源性,克隆了1257 bp启动子序列,利用GUS和GFP作为报告基因分别构建含有不同片段长度的启动子和内含子的缺失载体并转化拟南芥,经GUS染色检测发现–319~–1 bp为该研究中最小启动子;采用Western blot技术分析启动子和内含子不同区域的功能,发现Bn FAD2-C5启动子区域–1257~–1020 bp和–319~–1 bp能够诱导报告基因在转基因拟南芥种子发育中期高效表达,Bn FAD2-C5内含子具有增强启动子转录水平的功能,该功能主要由+631^+1033 bp区域调控。

甘蓝型油菜BnFAD2-C1基因全长序列的克隆、表达及转录调控元件分析

脂肪酸去饱和酶基因(FAD2)是控制植物体中油酸含量的关键基因,在甘蓝型油菜中有4个FAD2基因的拷贝,分别定位在A1、C1、A5、C5染色体上。本文克隆了1个FAD2拷贝基因,依据油菜基因组数据库信息,将其定位到C1染色体上,命名为Bn FAD2-C1,其开放阅读框为1155 bp。采用RACE(rapid-amplification of c DNA ends)技术获得了175 bp的5?UTR序列和212 bp的3?UTR序列。采用荧光定量PCR技术研究发现,Bn FAD2-C1在根、花和角果皮中仅保持本底水平的表达,在种子发育中期呈现高效表达,具有种子特异性诱导表达的特征。根据甘蓝和油菜基因组数据库信息,同源克隆到Bn FAD2-C1基因的启动子(promoter)和内含子(intron)序列,并通过PLACE和Plant CARE网站分析,初步预测到调控该基因转录的潜在顺式作用元件。通过茉莉酸诱导处理,Bn FAD2-C1基因表达量发生变化,推断茉莉酸在Bn FAD2-C1基因的表达过程中可能发挥一定的调控作用。

气相色谱内标法测定生物柴油产率

以十七酸甲酯为内标,依据菜籽油组分含量不同,建立了棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯和花生一烯酸甲酯的线性方程,使各个组分可同时处于测量范围内,确保了测定结果的准确性。各脂肪酸甲酯含量在各自线性范围内的相关系数r≥0.999、平均回收率97.91%-100.45%,精密度试验标准偏差0.28%-2.22%,精密度高,重复性好,可用于菜籽油合成生物柴油反应体系中产率及各个成分含量测定,也可用于原料的成分影响研究和筛选。

甘蓝型油菜抗菌核病近等基因系和感病亲本蛋白差异的初步研究

【目的】建立适合于提取油菜叶片全蛋白的三氯乙酸/丙酮沉淀法,为今后油菜蛋白质组学的研究提供参考,明确菌核菌诱导抗、感菌核病油菜后的蛋白差异表达情况,为寻找抗菌核病基因提供线索。【方法】以油菜抗菌核病近等基因系98C40(抗原来自湘油15)和感菌核病亲本98C40为材料,在其生长的苗期阶段,接种菌核菌72h之后,分别提取其叶片全蛋白。运用双向电泳技术、PD-quest软件、质谱技术对其进行差异蛋白质组分析。【结果】检测到抗病98C40(抗原来自湘油15)与感病亲本98C40之间有4个差异蛋白点,蛋白点a,线粒体ATP合酶F1β亚基(mitochondrial F1ATP synthase beta subunit);蛋白点c,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinas);蛋白点d,噻唑生物合成酶(THI1);这3个蛋白只在抗病98C40(抗原来自湘油15)上表达,而在感病亲本98C40上不表达。蛋白点b,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase);按5倍差异表达量计算,在抗病98C40(抗原来自湘油15)上高表达,而在感病亲本98C40上低表达。【结论】这4个蛋白都是油菜代谢相关蛋白,它们可能在油菜抗菌核病的反应中发挥作用。

甘蓝型油菜BnFAD2基因的克隆、表达及功能分析

高油酸油具备较高的营养价值,在甘蓝型油菜中,脂肪酸去饱和酶基因(FAD2)是控制油酸含量的关键基因。本研究克隆了甘蓝型油菜A5、C5、A1连锁群上3个BnFAD2基因的全长c DNA序列,分别命名为BnFAD2-A5、BnFAD2-C5和BnFAD2-A1,各自编码384、384、136个氨基酸。分别使用TMHMM、Clust X软件分析FAD2基因的跨膜结构域和酶活中心表明,BnFAD2-A1不具备脱氢酶活性。采用酵母功能互补实验对4个基因(含已发表的BnFAD2-C1)进行功能验证,发现BnFAD2-A5和BnFAD2-C5基因去饱和能力接近,均大于BnFAD2-C1基因。采用qRT-PCR分析4个基因在甘蓝型油菜不同组织中的表达规律,并用血凝素标签法分析BnFAD2-C1、BnFAD2-A5和BnFAD2-C5的蛋白稳定性,表明BnFAD2-A5和BnFAD2-C5是影响油菜种子油酸积累的主效基因。

基因表达系列分析法(SAGE)的改进及其在植物功能基因组研究中的应用

基因表达系列分析方法(SAGE)是一种新的基因表达分析方法,与基因芯片技术一样具有高通量的特点,可测定特定组织的基因表达水平,在全基因组水平上同时定量检测数万个基因表达模式;可在未知目的基因的前提下,分析来自一个细胞的全部转录本信息;对已知或未知基因表达进行定性和定量分析。目前,虽然在疾病、发育、细胞凋亡、药物筛选等多个领域已有利用SAGE方法进行的研究,但该方法在植物功能基因组研究中的应用相对较少。本文主要综述了该方法在RNA用量、PCR循环次数、SAGE效能和可靠性、标签长度和未知标签分析等方面的改进及其在植物中构建SAGE文库、筛选新基因、基因表达图谱分析等方面的应用,从而为其在植物功能基因组研究中的进一步应用提供理论参考。

菜籽油生物柴油的生产方法研究进展

该文阐述了菜籽油用于生物柴油生产的优势及菜籽油生物柴油的环境友好性,认为该产业很有发展前途,并概述了国内外利用化学法、脂肪酶法和超临界流体法制备菜籽油生物柴油的研究进展,并评价了各种制备方法的优劣性。发现化学法是比较成熟的工业化方法,具有反应快、成本低的特点,但污染大;酶法反应温和,但成本高、反应缓慢;超临界流体法不需使用催化剂,但要在高温高压下反应;最后提出了影响菜籽油生物柴油产业化发展的因素及对策。

BnFAD2、BnFAD3和BnFATB基因的共干扰对油菜种子脂肪酸组分的影响

甘蓝型油菜是一种重要的油料作物,为了改良其种子脂肪酸组分,提升其经济价值,本研究分析了油菜种子发育时期脂肪酸合成积累模式及BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因的表达规律,认为这3个基因在种子发育中后期(授粉后25d起)的高效表达对油酸合成积累有着重要影响。通过Napin启动子诱导对油菜植株中BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因进行RNAi共干扰抑制,以达到提升油酸含量的目的。试验结果表明,转基因油菜种子中BnFAD2、BnFAD3、BnFATB基因的表达受到强烈抑制,种子中油酸含量由66.76%提升至82.98%,且油脂合成的相关基因同步出现表达上调。

油菜素内酯在不同生育期对两品系甘蓝型油菜的生长调控

为了解油菜素内酯对甘蓝型油菜品质及弱光反应的影响,以湘油15号的2个辐照突变品系(含油量和产油量明显不同的XY881和XY883)为材料,研究油菜素内酯(epibrassinolide, 2,4-BL)在不同生育阶段对甘蓝型油菜生长发育的影响。通过盆栽试验和2014-2016年两年度田间试验,分析2,4-BL对种子萌发、营养生长、产油量及相关构成因子的影响。结果表明,2,4-BL对两品系的影响具有相似规律,包括:对种子萌发具有剂量效应,低浓度下促进种子萌发,高浓度下抑制种子萌发;在全生育期低剂量的2,4-BL促进主茎伸长、提高光合效率、促进结实,但不影响成熟种子大小和含油量;在盛花后使用,延缓种子成熟而造成授粉后40 d种子含油量下降;长期短间隔使用2,4-BL降低调控作用。在分子水平上,2,4-BL诱导油菜素类固醇信号通路和光信号通路关键转录因子BnaPIF4、BnaBZR1和BnaBES的基因表达。推测2,4-BL通过诱导甘蓝型油菜中油菜素内酯和光信号途径相关转录因子基因表达,激活下游调控的基因网络,通过促进光合作用延长营养生长时间、促进主茎生长和结实,进而影响产油量。因此认为油菜素内酯可以作为生长调节剂在油菜生产中使用,建议低浓度或长间隔施用,且尽量在油菜盛花期之前使用。

甘蓝型油菜磷脂二酰甘油酰基转移酶(BnPDAT1)表达特性研究

为探究甘蓝型油菜中BnaPDAT1基因表达特性与油脂合成之间的关系。选用2个含油量具有显著差异的甘蓝型油菜双低品系855(49. 72%)和868(35. 06%),以qRT-PCR方法检测BnaPDAT1各拷贝在两品系油菜中的表达规律,同时以薄层层析(TLC)和气相色谱(GC)检测两品系油菜中TAG的积累规律。结果表明:授粉后种子中BnaPDAT1基因及其3个拷贝表达量均呈先升高后降低的趋势,花、叶片中均有BnaPDAT1表达,三拷贝表达存在差异,但表现整体调控的特点。两品系油菜叶(Bna A10. PDAT1除外)和授粉后20 d的种子中BnaPDAT1及其3个拷贝表达量具有极显著差异,其余各时期两品系间表达差异规律不明显,BnaPDAT1在高含油量品系855中授粉后20 d表达量为全生育期最高值(11. 100 9),是868的5. 07倍;叶中表达量8. 858 6,为868的7. 34倍,表达特性与Bna C09. PDAT1相似。两品系油菜种子TAG含量变化均呈S型,授粉20 d后油脂合成进入快速增长阶段,授粉后35 d进入缓慢增长期;授粉后30 d以前TAG含量品系间差异不大,授粉后35 d开始出现差异,授粉后40 d差异进一步扩大并趋于稳定。BnaPDAT1基因表达和种子TAG含量变化没有明显的直接关系,但高含油品系中BnaPDAT1基因表达值明显高于低含油品系。

甘蓝型油菜光敏色素互作因子4(BnaPIF4)基因克隆和功能分析

光敏色素互作因子4 (phytochrome interacting factor 4, PIF4)是光信号途径关键转录因子, PIF4与BZR互作介导光信号与油菜素内酯信号互作,参与植物光响应。本文在甘蓝型油菜湘油15号中克隆到2个PIF4基因,分别定位于A03号染色体和C03号染色体,命名为BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03,全长编码序列(coding sequence, CDS)、全长mRNA和全长基因分别为1242 bp和1245 bp、1701 bp和1731 bp、2527 bp和2665 bp,各自编码413和414个氨基酸。BnaPIF4_A03具有7个外显子和6个内含子, BnaPIF4_C03具有8个外显子和7个内含子,与测序品种中双11号相比, BnaPIF4_A03基因第1内含子存在单碱基插入突变,第4和第6内含子存在缺失突变,且具有更长的3'-UTR,两基因其他序列在湘油15号和中双11号之间无差别。BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因编码蛋白具有典型的植物bHLH结构域,亚细胞定位于细胞核,是典型的植物PIF4蛋白。多序列比对和进化分析表明, BnaPIF4蛋白与白菜、拟南芥、亚麻芥等PIF4蛋白高度同源。PIF4蛋白进化关系与物种进化关系一致,近缘物种中的PIF4蛋白在进化树中高度聚类,大量植物中可见PIF4蛋白重复且低等植物中分化程度明显低于高等植物中,表明PIF4蛋白是一个晚期进化事件且可能存在功能冗余。酵母杂交实验表明BnaPIF4与BnaBZR蛋白存在互作,但BnaPIF4不能与BnaBZR基因的启动子互作,表明BnaPIF4与BnaBZR在蛋白水平而非转录水平发生互作。湘油15号中BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因表达规律一致,BnaPIF4基因主要表达于油菜茎表皮、未成熟角果和叶中,在花和根中表达较低,且其表达随油菜生育进程逐渐降低。

固定化Enterobacter agglomerans脂肪酶生产菜籽油生物柴油的研究

用硅藻土对实验室筛选得到的成团肠杆菌脂肪酶干燥酶粉进行固定化,固定化酶在有机溶剂体系下催化生产生物柴油。在最佳反应条件,即菜籽油15.47 mL,固定化脂肪酶用量1 000 U,甲醇为酰基受体(7.15 mL,3次等量加入),5 mL正己烷,振荡速度180 r/min,35℃反应48 h时,转化率达91.03%。实验结果表明,油酸含量高有利于生产生物柴油,而芥酸有不利影响。固定化酶稳定性好,重复使用8次,转化率仍大于50%,同时还具有一定的适应性,可催化大豆油和葵花籽油生产生物柴油。研究表明,固定化酶可用于催化生产生物柴油,并有效降低酶催化法的生产成本。

甘蓝型油菜芸薹素唑耐受因子(BnaBZR1/BnaBES1)全长CDS克隆与生物信息学分析

芸薹素唑耐受因子(brassinazole-resistant,BZR)是油菜素内酯信号转导过程中的关键转录因子,目前已知BZR1与BZR2 (BES1)两种亚型。本文在甘蓝型油菜湘油15号cDNA中克隆到3个BZR全长编码序列(coding sequence,CDS),经比对鉴定分别为定位于A07染色体的1拷贝BZR1和定位于A06染色体的2拷贝BES1,分别命名为BnaBZR1_A07、BnaBES1_A06F和BnaBES1_A06R,序列长分别为996、993和996 bp,各自编码331、330、331个氨基酸。这3个基因编码蛋白具有典型植物BZR/BES结构域,亚细胞定位预测主要位于细胞核。多序列比对和进化分析表明, BnaBZR1/BnaBES1基因编码蛋白与甘蓝、白菜、拟南芥、亚麻芥等BZR/BES蛋白具有较高的同源性,且同源物种间BZR1或BES1相似度高于同一物种或者近缘物种中BZR1与BES1间相似度,表明BZR1与BES1分化是一个早期进化事件。湘油15号中这3个基因表达规律相似,苗期和花期具有高水平的BnaBZR基因表达,抽薹期和角果成熟期表达稍低;且BnaBZR基因表达水平在地上部分的叶、茎、花和角果中相对于地下部分的根中较高。

RNAi研究及在植物中的应用

RNA i(RNA in terference)技术可通过降解靶基因的mRNA进行基因干涉,是研究多种生物基因功能的有效手段。概述了RNA i的作用机制、特点及其植物RNA i载体的构建,同时介绍了RNA i在植物的基因功能、抗病性、雄性不育等方面的应用。

GT和GATA转录因子对甘蓝型油菜BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子功能的调控

【目的】脂肪酸去饱和酶2基因(FAD2)是控制油菜中油酸含量的重要基因,通过研究GATA和GT转录因子与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子的互作关系及其转录调控机制,为高油酸油菜育种提供分子理论基础。【方法】通过缺失启动子片段及生物信息学分析,预测BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子区潜在顺式作用元件;从PlantTFDB转录因子数据库中筛选候选转录因子,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测转录因子的表达规律,并与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2表达规律对比,进一步筛选候选转录因子;利用酵母单杂交验证转录因子与启动子序列的互作情况;将转录因子与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子序列共转入拟南芥,通过Western blot检测报告基因GFP的蛋白表达情况,分析转录因子对于启动子功能的影响。【结果】单独敲除BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子中的GT或GATA顺式作用元件后,GFP蛋白丰度均下降,表明GT和GATA顺式作用元件在调节基因转录中起重要作用。酵母单杂交结果显示,GATA家族转录因子(Bna010243-1、Bna026124-1和Bna026124-2)和GT家族转录因子(Bna010915和Bna013749)可以与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子相互作用。Western blot结果显示,当GATA家族转录因子与含有GATA元件的启动子片段共转化拟南芥时,GFP蛋白含量明显高于无转录因子时,当敲除GATA元件时,GFP蛋白含量无明显变化;当GT家族转录因子与含有GT元件的启动子片段共转化拟南芥时,GFP蛋白含量有明显变化,当敲除GT元件时,GFP蛋白含量无明显变化。【结论】GATA家族的转录因子Bna010243-1、Bna026124-1和Bna026124-2可以与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子中GATA元件相互作用,增强基因的表达水平。GT家族的转录因子Bna010915可以与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子中的GT元件发生互作,正向调节基因表达;Bna013749通过与BnA5.FAD2和BnC5.FAD2启动子中的GT元件发生互作,负向调节基因表达。

绿肥油菜种质筛选与评价

种植绿肥可以缓解化肥工业发展带来的一系列负面问题,然而我国绿肥相关研究并不广泛,尤其是绿肥油菜。为筛选优质绿肥油菜品系,采用随机区组田间设计,以2个绿肥油菜品种(油肥1号、油肥2号)为对照,12个绿肥油菜品系为材料,在苗期、盛花期检测植株养分、土壤养分含量及土壤微生物类群,并进行相关性与主成分分析。结果表明,苗期植株氮、磷、钾养分含量均高于盛花期,而单株养分积累量显著低于盛花期;土壤中速效磷、速效钾的含量在不同品种(系)中差异较大,氮含量则在不同生育期及品系间差异较小;植株养分积累量与土壤微生物是影响土壤养分含量的重要因素,且植株养分积累量是绿肥油菜养分特性评价的主导因子。总体而言,11号(辰溪腊油菜)、4号(紫叶芥)品系优于两对照,可作为优良种质促进绿肥油菜育种。本研究结果为化肥农药减施提供了有机替代,对环境保护与农业可持续发展具有重要意义。

甘蓝型油菜PPR家族生物信息学分析与新疆野生油菜候选育性基因克隆

通过隐马尔可夫模型从甘蓝型油菜基因组中获取1079条PPR家族蛋白序列,使用拟南芥PPR家族特征模型对其进行分类,同时进行聚类、染色体分布、亚细胞定位预测、功能注释等分析。结合不育系与恢复系分子标记筛选了定位于C09染色体的PPR基因GSBRNA2T00094406001(命名为Bn PPR_C09)为新疆野生油菜潜在育性调节基因。通过分子克隆的方法从新疆野生油菜不育系1193A和恢复系1193R中分别克隆获得了长度为2514bp的c DNA序列,序列分析显示来源于1193A的Bn PPR_C09基因(Bn PPR_C09b)相对源于1193R的Bn PPR_C09a在+1725 bp位置存在单碱基缺失,造成移码突变,二者预测蛋白的生物信息学分析显示Bn PPR_C09b蛋白的N端因为移码突变导致翻译过程在+1800位置终止,后续大量功能元件缺失,该位点的突变可能决定新疆野生油菜育性。

脂肪酶产生菌的优化培养及应用

以橄榄油为唯一碳源,在含维多利亚兰的培养基上筛选来自油菜地土壤的样品。筛选到1株活力较高的菌种,经鉴定为成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans),在优化的产酶条件(2.0%的乳糖作为碳源,1.5%的牛肉浸膏和1.0%的酵母膏作为复合氮源,0.1%MgSO4.7H2O,初始pH7.0,30℃)下培养48h,酶活为39.09U/mL。在反应温度为30℃,振荡速率为180r/min时催化能力较强。其粗发酵液可催化含水量在91%以上的橄榄油、芝麻油、茶油生产生物柴油。