CRISPR/Cas 9基因编辑技术降低贵州禾株高研究

为获得株高降低的贵州禾水稻新种质,以贵州禾高秆糯稻材料黎平杂边禾为研究材料,根据CRISPR/Cas 9靶位点设计原则设计水稻OsGA20ox2基因的特异性靶点sgRNA序列,构建水稻OsGA20ox2基因的CRISPR/Cas 9定点突变载体,利用农杆菌介导的愈伤转化法遗传转化黎平杂边禾,通过潮霉素筛选,以及PCR分子检测,获得16株转基因植株。对筛选获得的转基因植株基因进行测序,获得7株OsGA20ox2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。研究表明,T 1代突变体植株株高比黎平杂边禾降低了29.6%。

利用CRISPR/Cas 9基因编辑技术提高贵州禾产量研究

以贵州禾糯稻黎平杂边禾为研究材料,设计水稻产量控制关键基因OsCKX2的CRISPR/Cas 9编辑特异性靶点序列,构建水稻OsCKX2基因的CRISPR/Cas 9定点编辑载体,并利用农杆菌介导法导入黎平杂边禾,通过潮霉素筛选及PCR分子检测,获得20个独立的转基因植株。对筛选获得的转基因T0代植株基因进行测序比对,获得7株OsCKX2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。对纯合的突变体T1代植株农艺性状进行分析发现,与野生型黎平杂边禾相比,突变体的穗粒数增加16.67%,单株产量增加25.03%。本研究获得了产量增加的黎平杂边禾基因编辑的新种质。

贵州禾来拢茎尖遗传转化体系的研究

以贵州禾来拢茎尖为材料,遗传转化含有Ubiqutin启动子的苦瓜几丁质酶基因McCHIT1,设计正交试验,探究农杆菌菌液浓度、真空渗透压和真空处理时间对贵州禾来拢茎尖遗传转化的影响。结果表明:对植株的死亡率及转化率影响最大的是真空处理时间,其次为菌液浓度,真空渗透压的影响较小。综合考虑植株死亡率及转化效率认为,菌液侵染浓度OD6000.8,真空处理时间11min,真空渗透压16kPa为农杆菌介导贵州禾来拢茎尖遗传转化的最优参数。

百脉根TALE转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

三胺酸环延伸(TALE)蛋白是一类在植物生长发育过程中调控分生组织分化的转录因子。本研究通过生物信息学手段从豆科模式植物百脉根(Lotus japonicus(Regel)K.Larsen)全基因组中筛选出分布于6条染色体上的40条TALE家族基因,并对其保守结构域、基因结构、系统进化、在染色体上的分布、理化性质以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。根据结构域不同可将百脉根TALE家族分为BELL和KNOX两个亚族;百脉根TALE家族在进化上较为保守,分化上与大豆存在较大差异;该家族基因有外显子4～6个,氨基酸序列长度在271～792之间,家族成员蛋白均为弱酸性蛋白。Realtime PCR分析表明该家族基因表达与motif元件数之间存在相关性;BELL亚族主要在顶芽表达,KNOX亚族则主要在根组织中表达。研究结果为进一步克隆百脉根TALE基因和分析其功能奠定基础。

大肠杆菌茶氨酸合成酶基因γ-GGT的生物信息学分析

γ-谷氨酰转肽酶(γ-GGT)是催化L-茶氨酸合成的关键酶之一,对其编码基因的解析有助于进行茶氨酸的合成调控和异源表达生产研究,本论文利用生物信息学方法,对大肠杆菌(Escherichia coli)γ-GGT基因的结构和特性进行分析。结果显示,E.coliγ-GGT基因编码580个氨基酸,主要氨基酸为甘氨酸和亮氨酸,γ-GGT酶蛋白等电点为5.38,分子量为61.7 kDa,属于酸性不稳定亲水性蛋白,具有信号肽序列和保守功能结构域,在细胞质周质中发挥作用,其二级结构元件主要是α-螺旋和无规卷曲,在微生物中进化较为保守。研究结果为进一步研究γ-GGT基因功能及其应用奠定了基础。

茶树ARR-B基因家族的鉴定和表达模式分析

ARR-B基因作为细胞分裂素信号转导的正向调节因子,在植物发育及抗逆过程中发挥着重要作用。本研究基于茶树基因组数据库,利用生物信息学软件成功鉴定出23个茶树ARR-B基因,并对其基因结构、进化关系、保守结构域、染色体定位、启动子顺式作用元件以及八大组织和四种胁迫中的转录组数据等进行分析,并基于以上数据对福鼎大白茶树进行盐胁迫处理后利用荧光定量PCR技术验证表达水平。结果表明,茶树ARR-B基因家族有23个成员且在不同染色体上分布不均;根据系统进化树将茶树ARR-B基因分为9类且与拟南芥ARR-B基因同源性很高;茶树ARR-B基因相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;茶树ARR-B基因在茎和根组织中具有较高的表达水平及在干旱、低温、盐和茉莉酸甲酯胁迫处理下存在差异表达;实时荧光定量PCR结果可知,经盐胁迫处理后,8个茶树ARR-B基因表达水平与转录组数据存在差异。本研究初步分析了茶树ARR-B基因家族的功能和抗逆作用,为进一步研究茶树的生长发育提供参考和依据。

百脉根不定根发育相关基因LcC2DP1的克隆与功能初步分析

为研究百脉根(Lotus corniculatus L.)C2钙依赖蛋白激酶基因LcC2DP1在不定根形成过程中的功能,通过RACE法从百脉根中克隆LcC2DP1基因,利用qRT-PCR检测其时空表达模式,并通过农杆菌介导的瞬时表达系统在百脉根中过量表达LcC2DP1并鉴定其功能。结果显示:LcC2DP1基因全长705 bp,编码235个氨基酸,分子质量为25.95 ku,与蒺藜苜蓿同源性最高(82%);在百脉根不定根分化过程中持续表达,表达部位为根、茎和叶片;与野生型亲本(WT)相比,转LcC2DP1基因百脉根(TP)的不定根分化提前1~2 d;在不定根分化的9~15 d,其总根长分别是WT的168%、155%,根体积分别是WT的249%、161%,根尖数分别是WT的156%、137%。TP百脉根的总根长(P<0.01)、根体积(P<0.01)和根尖数(P<0.05)表现出一定的发育优势,表明LcC2DP1基因可能与百脉根不定根发育调控相关。

杜仲SQS基因的特征信息分析

鲨烯合酶(SQS)是催化植物细胞合成甾醇和三萜类化合物的一种关键酶。为探明杜仲SQS基因家族成员的存在及其特性,本文通过生物信息学分析方法,对杜仲SQS基因(EuSQS)进行发掘,并对其进化关系、基因结构、保守基序、染色体定位、蛋白理化性质、空间结构、调控元件等进行分析。从杜仲基因组数据中获得3条EuSQS基因,它们分布于不同的scaffold上,有5~6个外显子;EuSQS蛋白含396~440 aa,相对分子质量为45.73~49.06 kDa,均属于不稳定蛋白,主要由α-螺旋和无规则卷曲构成;EuSQS1和EuSQS3在结构上较为接近,二者与EuSQS2差异较大;除含有基本元件外,EuSQSs的顺式作用元件还包括光照和激素响应、分生组织表达、逆境胁迫及类黄酮生物合成等六类;在进化关系上,杜仲EuSQSs与产胶植物橡胶草及橡胶树的亲缘关系较近。分析结果为进一步对EuSQS基因的功能鉴定和利用提供了依据。

百脉根PIN基因家族的鉴定与分析

生长素输出载体蛋白PIN-formed(PIN)是一类调控植物生长素极性运输的重要载体元件,与植物生长发育密切相关。利用生物信息学方法对百脉根(Lotuscorniculatus)PIN基因家族成员(LjPIN)进行筛选、鉴定,并对其结构特征、系统进化、编码蛋白质性质、顺式作用元件组成和表达特性等进行研究,为其功能鉴定及利用奠定基础。结果表明,百脉根基因组中含有27个LjPIN成员,主要分布在1-5号染色体上;27个LjPIN基因含8个可变剪切位点,编码35个蛋白质;除了LjPIN4、LjPIN13、LjPIN23基因外,其他LjPIN基因均含有内含子,内含子数和外显子数均为1~10个;LjPIN与拟南芥AtPIN、大豆GmPIN在进化关系上较接近,与水稻OsPIN较远;LjPIN蛋白大多为碱性的两性稳定蛋白质,一般含有5种保守基序,基序数量2~9个;LjPIN基因除了含有顺式作用基本元件CAAT-box和TATA-box外,还含有光响应、激素响应及生长发育相关的调控元件;11个LjPIN基因在根、茎、叶、花和不同形成时期种子中呈时空差异表达。