抗环斑病毒番木瓜的开发技术及转基因对基因组影响研究进展

本文综述了番木瓜环斑病毒(Papaya Ringspot Virus,PRSV)的生物学特性、防治措施及抗PRSV转基因番木瓜在国内外研究进展,通过基因转化对番木瓜基因组结构和功能的影响及外源基因整合主要技术方法等内容的阐述,展望了转基因番木瓜的研究前景.

新中国果树科学研究70年——龙眼

新中国成立70 a(年)以来,我国龙眼科学研究取得长足进展,在龙眼种质资源、遗传育种、采后生物学、生物技术等研究领域领跑国际同类研究。建立了国际上资源数量最多、类型最为丰富的国家级龙眼种质资源圃,杂交育种培育出有不同香气、留树保鲜期长、成熟期配套、优质丰产等优异性状的适宜轻简化栽培的系列新品种;利用新育成的不同熟期龙眼品种,结合催花技术和生态差异选择,在我国实现龙眼鲜果的周年供应;研发出了龙眼安全保鲜物流新技术;先后构建了龙眼的基因组草图和精细参考基因组图谱,促进龙眼基础研究进入了功能基因组学和分子育种研究时代。未来应进一步加强龙眼产业发展的基础研究与关键性技术的研发创新。

植物蔗糖转运蛋白研究进展

蔗糖转运蛋白(SUT)在植物的生长代谢中调控蔗糖的运输和分配,并通过蔗糖信号影响其它代谢途径。植物蔗糖转运蛋白结构较为保守,属于12次跨膜的膜蛋白基因家族。对已完成基因组测序的10个单子叶和8个双子叶植物的蔗糖转运蛋白聚类分析表明,该基因家族可以分为5个亚族,SUT1、SUT2、SUT3、SUT4、SUT5,其中SUT2和SUT4为单、双子叶所共有的基因,SUT1为双子叶特异,而SUT3、SUT5为单子叶特异。单、双子叶蔗糖转运蛋白是由2个祖先基因进化而来。SUT的组织分布和遗传转化研究表明,SUT参与植物蔗糖运输与贮存、非生物胁迫响应、胚乳发育等,且SUT家族成员之间存在功能差异。SUT2的表达受Sn RKs调控,而SUT4表达则调控部分生物钟相关基因,同时筛部移动信号等也调节SUT的表达。本文综述了植物蔗糖转运蛋白基因分类、生理功能及其在不同水平上的调控等方面的研究进展,为更好的理解蔗糖转运蛋白对植物生长发育的影响及其分子机制提供参考。

福州地区桃园梨小食心虫发生动态研究

为了解福州地区桃园梨小食心虫的发生规律,找到合适的防治时期和方法,对福州地区桃园梨小食心虫进行了连续4年的发生动态监测以及为害情况调查。结果表明:虽然每一年的发生动态都有差异,但总体表现出了一定规律,每年3月初桃树开花展叶时期,梨小食心虫呈现暴发状态,数量出现高峰,另外一个高峰位于6月中旬至7月新梢生长时期,4、5、8、9月数量较少,10月至第二年2月蛰伏越冬,根据折梢率和蛀果率的调查也得出结论,认为在福州地区梨小食心虫的为害主要在新梢上,对果实为害较小,而防治梨小食心虫的最佳时间段为每年的3月、6月和7月。

茶树P5CS基因克隆及其在渗透和高盐胁迫下的表达分析

△1-吡咯琳-5-羧酸合成酶是植物脯氨酸合成过程中的关键酶。应用同源克隆方法获得茶树P5CS,序列长为1 316 bp,编码323个氨基酸;其编码蛋白分子量为34.7 ku,p I为7.62;N端有1个氨基酸激酶超家族[Amino Acid Kinases(AAK)superfamily]功能区,C端有1个醛脱氢酶超家族[Aldehyde Dehydrogenas(ALDH)superfamily]功能区,预测为亲水性跨膜蛋白;对18个物种的P5CS进行聚类分析,结果生物学分类及进化关系吻合。并与美味猕猴桃高度同源,相似度达89%。应用实时荧光定量PCR分析表明,该基因转录本在水分胁迫24 h内升至对照组水平的2.6倍,而高盐胁迫48 h后才升至9.9倍的最高值;水分胁迫应答速度快,但相对表达量较高盐胁迫低。由此推测该基因被诱导参与了渗透胁迫应答响应,并且对渗透胁迫中的旱害脱水更为敏感。

甘蔗染色体研究近况

甘蔗是非整倍性异源多倍体作物,遗传背景高度复杂,其细胞生物学研究难度大。近年分子标记技术以及原位杂交技术等快速发展使甘蔗细胞学研究也取得明显进展。本文主要围绕甘蔗核型、染色体行为、原位杂交技术在甘蔗上的应用展开综述,以期为高倍体植物细胞学研究提供参考。

高等植物WRKY转录因子家族的演化及功能研究进展

WRKY转录因子是植物转录调节因子的最大家族之一,并且是调节植物许多生物过程的信号网络的组成部分。WRKY转录因子通过其保守结构域与靶基因启动子区域的W-box特异性结合,调节靶基因的表达,进而调控植物的叶片衰老、种子萌发与休眠、开花等生长发育过程外,还参与调控植物生物和非生物胁迫的响应过程。本文用代表性植物基因组数据,对WRKY的基因演化作了归纳,综述了近二十年来国内外WRKY转录因子的相要研究进展,并介绍了该转录因子在植物生物胁迫和非生物胁迫应答及生长发育过程中的调控作用。

三代测序PacBio在转录组研究中的应用

本文介绍了PacBio测序在转录组学研究中的一些应用及PacBio测序数据分析常用的方法流程,根据PacBio测序的发展综述了PacBio测序经常遇到的一些问题及相应解决方案,并就PacBio测序技术所面临的挑战和未来的发展进行讨论.

银耳栽培菌株的线粒体内含子多态性分析

为从线粒体角度了解银耳(Tremella fuciformis)主要栽培菌株的遗传多样性,从37个银耳栽培菌株中选取33、34和37号3个典型菌株进行高通量基因组测序,并进行线粒体基因组组装和分析,结果表明:3个菌株的线粒体基因组序列一致,但就线粒体基因组拷贝数而言,33号显著高于34号、37号。选取37号菌株线粒体基因组与已公布的7个野生菌株进行内含子多态性分析,发现它们内含子数量和插入位点各不相同,存在丰富的多态性。针对37号菌株特异内含子及周边序列设计8对引物,通过PCR扩增分析栽培菌株的多样性,结果表明:这8对引物在36个栽培菌株中均扩增出一条长度一致的条带,其长度与37号菌株的预测长度相同,说明36个菌株均含有与37号菌株相同的内含子。

甘蔗基因组研究进展

甘蔗基因组庞大(10 Gb)且为高倍体(5x^16x),甘蔗基因组的研究相对滞后。随着生物技术发展,如测序组装(Pacbio、Hi-C)、分子标记以及荧光原位杂交(FISH)技术,实现了对高粱、水稻以及小麦等多种禾本科植物有关的基因组研究工作。这些重要技术为研究甘蔗基因组提供了新手段。该文综述了甘蔗的起源、分类、图谱的构建,与近缘种的共线性,基因组结构以及核型演化等甘蔗的基因组学特征,以期为甘蔗基因组深入研究提供参考。

植物果糖激酶基因家族演化及其功能

在大部分植物中,糖是主要的光合产物以及主要代谢途径的碳原材料,蔗糖在被分解成果糖后主要由果糖激酶进行磷酸化催化。本综述根据近年植物果糖激酶研究新进展,及现有测序完成植物基因组数据,对果糖激酶的基因演化分析作了归纳分析,并综述了单双子叶的果糖激酶分子特征与生化性质,家族成员基因组演化分析和表达特征、亚细胞定位和基因功能,并进一步提出了果糖激酶研究领域的展望。

植物的向光性研究进展

植物的向光性对优化地上部分的光捕获能力以及根中水和营养物质的摄取具有重要的意义。近年来,植物的向光性在分子、生物化学和细胞基础的研究方面取得了巨大进展。在模式植物拟南芥中已经确定了向光性的主要光受体是向光素、隐花色素以及光敏色素,其中向光素是最重要的光受体。向光素的激酶活性和其激酶结构域的激活环中氨基酸残基的磷酸化对向光性反应是必不可少的。激活的光受体调节生长素运输载体的磷酸化,激活或抑制其运输活性,改变PIN的定位,引起生长素梯度的形成,导致植物器官的不对称生长。此外,还有多种因素包括微管排列、激素刺激等也参与到向光性响应过程。本研究综述了国内外近年来关于向光性研究的分子机制,重点阐述从光受体激活到最终导致向光性生长的研究进展。

番木瓜果糖-2,6-二磷酸酶CpF2KP基因克隆和蛋白表达纯化

番木瓜是岭南四大名果之一,在我国东南部地区广泛种植,因其具有食用和药用双重价值,因此深受人们的青睐。果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是一个独特的双功能酶,具有激酶功能域和酯酶功能域,能催化生物体内糖代谢的重要调节物果糖-2,6-二磷酸(Fru-2,6-P_(2))的合成和降解。为了研究番木瓜中编码该酶的基因CpF2KP的功能,得到目的蛋白尤为重要。本研究从番木瓜基因组中提取到CpF2KP基因的编码序列(coding sequence,CDS)序列,该基因CDS全长2274 bp。将该基因CDS全长扩增之后选用pGEX-4T-1载体进行原核表达。对载体pGEX-4T-1用EcoRⅠ和BamHⅠ进行双酶切,利用基因重组的方式将扩增序列构建到原核表达载体上。经过诱导条件探索,SDS-PAGE结果显示GST-CpF2KP重组蛋白的大小约为110 kDa,诱导CpF2KP蛋白表达的最适条件为:异丙基β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度为0.5 mmol/L,温度28℃。对诱导后的CpF2KP蛋白进行纯化,得到了纯化的单一目的蛋白。此外,检测了该基因的组织表达特性发现该基因在种子中表达量最高,在果肉中表达量最低。该研究为进一步深入揭示番木瓜CpF2KP蛋白的功能及研究该基因参与的生物学过程提供了重要基础。

一株阴环炭团菌(香灰菌)转化子形态变异的成因

遗传转化方法是基因功能研究的重要方法之一,但在转化过程常出现转化子变异的现象,影响目标基因功能的判断。本文以阴环炭团菌菌落形态特征异常的拟基因TJAS01-V10012900敲除菌株12900-5为研究对象,通过PCR手段验证基因敲除的真实性,基因组重测序分析各转化子在基因敲除区域以及基因组其他区域的差异,转录组测序比较12900-5与其他转化子在基因表达层面的差异。比较基因组发现,12900-5与12900-6菌株在潮霉素抗性基因插入位置与片段一致,且不存在多拷贝现象。12900-5菌株有两个特异SNP位于不同的基因,一个与细胞周期S期有关,另一个与囊泡转运有关,两者均与菌丝生长有关。由此推测,转化子12900-5形态特征异常很有可能与这两个非靶标位点突变有关。转录组分析结果发现12900-5菌株在氨基酸代谢通路、翻译过程等多个代谢与信号途径基因的表达量明显下降。本研究例证了转化过程存在的非靶标变异现象,但导致这种变异的原因仍需进一步研究。

意大利蜜蜂同日龄不同职能工蜂上颚腺的转录组学分析

为揭示意大利蜜蜂哺育蜂上颚腺中蜂王浆合成和分泌相关的分子机制,通过组建人工蜂群收集3日龄工蜂(3d)、10日龄哺育蜂(10dN)、10日龄采集蜂(10dF)、21日龄哺育蜂(21dN)和21日龄采集蜂(21dF),利用高效液相色谱技术检测5种不同职能工蜂上颚腺中10-羟基-2-癸烯酸(10-hydroxy-2(E)-decenoic acid,10-HDA)的含量,并在转录组学水平全面分析上颚腺中调控蜂王浆合成和分泌密切相关的基因。结果表明:工蜂上颚腺中10-HDA含量随日龄的增加呈逐渐增加趋势,其中21dF和21dN上颚腺中10-HDA的含量均显著高于3d(P<0.05),但同日龄采集蜂上颚腺中10-HDA的含量高于相同日龄哺育蜂;RNA-seq分析发现,46个差异基因在10dN上颚腺中的表达量显著高于3d、10dF和21dF,同时在21dN上颚腺中的表达量也显著高于21dF;GO和KEGG富集分析显示这些差异基因主要富集在脂肪酸代谢、能量代谢等方面,暗示哺育蜂的上颚腺可能通过增加脂肪酸代谢和能量代谢等促进蜂王浆中相关脂肪酸的合成。综上,在排除日龄影响下,本研究测定了不同职能工蜂上颚腺中10-HDA的变化趋势,同时筛选了46个与哺育蜂上颚腺中蜂王浆合成和分泌密切相关的基因,为深入阐明其分子机制提供基础,也为研究膜翅目昆虫上颚腺的功能提供新视角。

番木瓜胚性愈伤组织高效诱导与植株再生

番木瓜(Carica papaya L.)具有巨大的医用和生产价值,开展番木瓜胚性愈伤组织高效诱导与植株再生对其产业发展具有重要意义。本研究以海南主栽番木瓜品种‘中白’下胚轴为外植体,探讨不同激素以及添加物的组合对‘中白’胚性愈伤组织的诱导以及植株再生的影响。结果表明:番木瓜愈伤诱导阶段最适培养基为K5:1/2MS+5 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L KT+3%蔗糖+3.6 g/L植物凝胶。番木瓜胚性愈伤诱导最适培养基为M13:1/2MS+5 mg/L 2,4-D+0.6 mg/L脯氨酸+25 mg/L Vitamin+3%蔗糖+3.6 g/L植物凝胶。番木瓜芽分化最适培养基为Ci:1/2MS+0.2 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+3%蔗糖+3.6 g/L植物凝胶。番木瓜‘中白’组培苗生根最佳方法为100 mg/L生根粉处理后直接种植在营养土中生根。本研究获得的番木瓜“两步法”胚性愈伤诱导体系使胚性愈伤生长周期显著缩短,并且该体系在木瓜不同品种中应用具有一定的广谱性,为进一步提高番木瓜的遗传转化效率提供了参考依据。