科研产出
甘蔗HTD2基因的表达特征及基因多态性分析
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：分蘖是无性繁殖经济作物-甘蔗最重要的农艺性状之一,挖掘分蘖关键基因用于甘蔗理想株型调控是增加品种产量的重要途径.本研究使用实时荧光定量PCR技术对前期从甘蔗中获得的与水稻分蘖关键基因HTD2高度同源的ScHTD2基因开展表达特征分析,然后探讨其在甘蔗种质资源群体中的基因多态性情况,筛选与分蘖性状相关的变异位点.结果显示,该基因表达具有组织特异性,在叶中表达最高;腋芽萌动发育过程中,在休眠芽中表达量最高,随着蔗芽萌动,开始显著下调表达,负调控蔗芽的萌动发育;植物激动素、生长素和独脚金内酯都能显著诱导该基因在萌动蔗芽和蔗苗分蘖芽中的表达,结合激素处理的表型变化特征,预示生长素和独脚金内酯诱导该基因的高表达会抑制萌动蔗芽的继续发育和延迟蔗苗的分蘖,但植物激动素诱导的高表达并没有这种抑制效应.对从26份甘蔗种质资源中获得的520条HTD2基因组DNA克隆序列开展基因多态性分析表明,在基因组结构上,该基因具有2个外显子和1个内含子,其中内含子区域变异最为丰富.从群体基因多态性看,原始种亲本群体在外显子1和2区域表现出较高的核苷酸多样性,而主栽品种群体在内含子区域表现出较高的核苷酸多样性.从编码区单倍型多样性来看,原始种亲本群体间单倍型多样性最为丰富,其次为主栽品种群体.基因选择性测验中,原始种亲本群体受正向选择,选择压力较大,基因进化速度快,而骨干亲本群体和主栽品种群体受负向选择,向纯化方向发展.编码区单倍型演化分析表明,Hap3和Hap4处于单倍型演化的辐射中心,属于较为原始的类型.基因编码区变异位点与分蘖率相关性检测揭示该基因有23个SNP位点和5个InDel位点不同变异类型剂量与甘蔗种质资源分蘖率呈显著相关,变异类型剂量效应将是未来甘蔗分子辅助育种重要的关注点.研究为进一步深入解析甘蔗分蘖调控关键基因的功能作用和开发功能性标记奠定了重要基础.
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蓖麻赤霉素氧化酶基因的全基因组鉴定和表达分析
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：赤霉素氧化酶基因(GAox)是赤霉素合成和调控的关键酶,其通过调节植物活性GA水平调控植物株高.为了解析蓖麻赤霉素氧化酶基因(RcGAox),利用生物信息学分析方法对RcGAox进行全基因组鉴定,并分析其理化性质、保守结构域、系统发育、基因上游2 kb启动子区域顺式作用元件预测,通过蓖麻表达数据库以及外源赤霉素和多效唑处理2个蓖麻品种的顶端嫩茎转录组测序分析RcGAox基因表达模式.结果表明:蓖麻共有30个赤霉素氧化酶基因,其中7个RcGA2ox、4个RcGA3ox、19个RcGA20ox,蛋白质分子质量在26.12~44.31 ku,等电点预测值在5.06~7.82,内含子个数为1~2个;蛋白结构域分析保守基序Motif 1、Motif 2、Motif 4存在30条蛋白序列中;系统进化分析将RcGAox基因分为5个不同的亚群:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和C20 GA2ox,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别对应GA2ox、GA3ox、GA20ox;启动子顺式作用元件预测光反应相关的顺式元件数量最多,且在预测区域均匀分布,18个基因含1~2个赤霉素相关元件;蓖麻RcGAox在胚乳、雄花、叶片中特异表达的基因分别有7,2,1个,转录组测序结果有5个基因在嫩茎中表达,推测RcGA2ox7、RcGA20ox1和RcGA20ox14可能是参与赤霉素合成途径来调控蓖麻株高的主要基因,且通过调控植物体内活性赤霉素水平来响应外源激素对株高的作用.
关键词： 蓖麻 赤霉素氧化酶 分子特征 生物信息学 基因表达
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外源水杨酸诱导香蕉苯丙烷类代谢提高对枯萎病抗性
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：由尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4,TR4)引起的香蕉枯萎病严重阻碍我国香蕉产业的绿色可持续发展.外源水杨酸(SA)处理能诱导香蕉体内SA合成及信号传导途径关键酶基因上调表达,激活香蕉植株内系统获得抗性,增强对各种生物和非生物胁迫的抵抗能力,在此基础上,本研究对香蕉感病品种'巴西蕉'和抗病品种'农科1号'进行SA诱导处理,随后接种TR4,结果显示2个品种的病情指数均降低.为了进一步探究水杨酸信号途径下游的苯丙烷类途径在SA诱导的香蕉植株抗病过程中的作用,本研究运用实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR),对SA处理的感病品种'巴西蕉'和抗病品种'农科1号'中苯丙烷类途径关键基因的表达情况进行分析,结果发现分支途径中常规苯丙烷类途径关键酶基因C4H和4CL、木质素合成途径关键酶基因CAD和CCoAOMT、黄酮类物质生物合成途径关键酶基因CHS和CHI,对SA处理和TR4接种均有响应.在仅接种TR4的情况下,'巴西蕉'相关基因主要表现为显著下调表达,而'农科1号'相关基因主要表现为上调表达;仅用SA处理时,2个品种的C4H和4CL被诱导上调表达;SA处理并接种TR4,2个品种C4H和4CL依然保持上调表达的趋势,变化幅度在'农科1号'中偏高;'巴西蕉'CAD经SA诱导上调表达,但在接种TR4后,CAD相对表达量降低,而'农科1号'CAD被SA诱导显著上调表达,SA和TR4共同作用下,表达水平亦显著升高;'巴西蕉'CCoAOMT被TR4诱导显著上调表达,在SA处理并接种TR4的'巴西蕉'植株中也表现为上调表达,'农科1号'CCoAOMT在SA处理或SA、TR4共同作用下表现为强烈上调表达;CHS和CHI在SA处理的2个品种中主要表现为上调表达,SA和TR4双重作用下,依然表现为上调表达.结果表明外源SA处理可诱导感病和耐病香蕉根组织中苯丙烷类途径关键酶基因上调表达,该途径在SA诱导的香蕉抗枯萎病过程中起着重要作用.
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中国桔梗PgF3'5'H及其突变型基因在毕赤酵母中的表达差异分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：F3’5’H是催化合成蓝色花色素的关键酶,F3’5’H蛋白序列中一段编码9个氨基酸的特殊序列区段可能与F3’5’H催化合成的蓝色花色素有关,但该特殊序列区段的催化功能和作用机制尚不清楚。为了探究PgF3’5’H中,该特殊序列结构的催化功能及作用机制,本研究通过重叠延伸PCR技术去除PgF3’5’H编码的9个氨基酸特殊序列区段,获得缺失突变型基因;将PgF3’5’H野生型及其突变型基因同时导入毕赤酵母;通过qRT-PCR检测野生基因及其突变基因在酵母中转录水平基因表达量的差异;通过SDS-PAGE检测PgF3’5’H野生型基因及其突变型基因在酵母中的合成蛋白量的差异。qRT-PCR分析结果显示PgF3’5’H野生型基因较其突变型在酵母中呈现更高的表达量;SDS-PAGE电泳结果显示重组子分泌生成了分子量大小约为52.020k20D的目标蛋白,且野生型蛋白量相比其突变型蛋白量高。因此,推测Pg20F3’5’H蛋白序列中9个氨基酸的特殊序列与调控该基因在RNA和蛋白水平的表达量有关,进而可能影响该基因的催化功能。研究结果将为观赏植物蓝色花色形成分子机制及蓝色花色分子育种提供一定研究基础。
关键词： 中国桔梗 PgF3’5’H 毕赤酵母 基因表达 蛋白表达
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非洲菊CAD基因的克隆及在非生物胁迫下的表达
《应用与环境生物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为揭示非洲菊肉桂醇脱氢酶基因（GjCAD）的序列特性及其在非生物胁迫下的表达模式,利用反转录PCR（RTPCR）从非洲菊品种‘玲珑’中克隆获得两个GjCADs（GjCAD3和GjCAD5）,分析它们及其编码蛋白序列特性,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术研究它们在不同组织器官（根、叶和叶柄）和不同逆境处理（4℃低温、PEG模拟干旱、水杨酸和NaCl处理）下的表达情况.结果显示:GjCAD3和GjCAD5编码序列（CDS）长度分别为1 089 bp和1 077bp,它们编码的蛋白均不含信号肽和跨膜结构域,其中GjCAD3属于MDR超家族,为亲水蛋白;GjCAD5属于PLN02514超家族,为疏水蛋白. qRT-PCR结果显示,GjCAD3和GjCAD5均在根中表达量最高,其次为叶柄,叶最低.低温处理下,GjCAD3除在处理24h后的表达量显著低于对照外,其余时间点均显著高于对照,而GjCAD5的表达则受到显著抑制;干旱处理下,GjCAD3的表达受到显著抑制,而GjCAD5在处理1 h和12 h的表达量显著高于对照,其余时间点与对照相差不大;SA处理下,GjCAD3的表达受到显著抑制,GjCAD5也仅在处理24 h的表达量显著高于对照;盐胁迫处理下,GjCAD3受到显著抑制,而GjCAD5受到显著诱导.本研究表明GjCAD3和GjCAD5参与非洲菊非生物胁迫应答,但二者表达模式差异较大.该结果可为揭示非洲菊CAD基因的功能奠定基础.（图7表1参37）
关键词： 非洲菊 肉桂醇脱氢酶 基因克隆 非生物胁迫 基因表达
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利用转录组分析款冬萜类化合物生物合成关键酶基因及表达特征
《中草药 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：目的挖掘与款冬萜类化合物生物合成途径相关的关键酶基因.方法利用Illumina HiSeq2500测序平台对野生款冬花蕾和叶进行转录组测序,使用Trinity软件de novo从头组装,并通过基因功能注释、差异表达基因分析等生物信息学方法进行分析,挖掘款冬中萜类化合物生物合成途径相关的酶基因.结果转录组测序获得39 912 371条高质量reads(SRA号:SRR9113366,SRR9113367),组装获得91 118条Unigene,55 830条Unigene在NR、Swiss-Prot、GO、COG、KEGG等数据库得到注释.鉴定出参与款冬萜类化合物生物合成相关酶基因的129个Unigene,包括91个参与三萜骨架生物合成酶基因,32个萜类合成酶基因,6个细胞色素P450基因,其中差异表达基因25个,涉及上游MVA途径的4个差异基因在花蕾中表达量高于叶,MEP途径的5个差异基因在叶中表达高于花蕾,另外还有10个基因在叶中高表达,9个基因在花蕾中高表达.根据差异基因HMGR、TPS、AS、CYP450基因在花蕾中高表达,推测可能与花蕾中萜类物质含量高有关.结论从款冬转录组数据库中初步获得了可能参与萜类化合物生物合成途径的候选关键酶基因,为进一步阐明款冬萜类化合物生物合成的分子机制奠定基础.
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香石竹Dccdc20基因的克隆及表达分析
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：减数分裂是香石竹遗传改良的重要环节,Cdc20蛋白在减数分裂中起着重要作用.为了更好的了解Cdc20在香石竹减数分裂中的作用机制.本研究利用RT-qPCR结合RACE技术,从香石竹花药中分离克隆了一个Cdc20基因的全长c DNA序列,命名为Dccdc20 (GenBanK登录号:2217177).Dccdc20基因全长1 847 bp,含有439个氨基酸,长1 320 bp的开放阅读框.蛋白序列比对显示Dccdc20基因与其他物种的Cdc20基因有很高的相似度,RT-qPCR结果显示Dccdc20基因的表达量随着花药发育呈现递减趋势,在花蕾长度为1.1~1.2 cm时期的花药中表达最高,而在叶和茎中表达量较低,研究表明该基因可能在调节香石竹减数分裂中发挥作用.
关键词： 香石竹(Dianthus caryophyllus) Cdc20基因 基因表达
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BmNPV对家蚕抗氧化酶基因表达及其酶活性的影响
《南方农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究喂食家蚕核型多角体病毒(BmNPV)后家蚕血淋巴和中肠组织抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)]的活性及其基因表达变化规律,明确BmNPV侵染对家蚕抗氧化系统的影响,为解析BmNPV的致病机理提供理论依据.[方法]以五龄家蚕为研究对象,经口喂食BmNPV,分别于添食后6、12、18、24、30、36、42和48 h采集家蚕的血淋巴和中肠组织,采用实时荧光定量PCR检测两种抗氧化酶基因(Bmsod和Bmcat)的表达水平,同时以抗氧化酶活性测试盒测定SOD和CAT的活性变化情况.[结果]BmNPV侵染五龄家蚕能引起典型的血液型脓病,主要表现为蚕体环节肿胀,狂躁爬行,体壁易破,体液呈乳白色等.家蚕血淋巴和中肠组织中Bmsod和Bmcat基因均在感染BmNPV中期开始上调表达,在感染后期呈下调表达趋势,其相对表达量也呈先增加后急剧减少的变化趋势.添食BmNPV后,家蚕血淋巴和中肠组织的SOD活性在感染18和24 h时极显著高于对照组(添食等量灭菌水)家蚕(P<0.01,下同),但从感染30 h起SOD活性开始急剧下降,至感染48 h时降至最低值.家蚕血淋巴和中肠组织的CAT活性在感染早期(6 h)略有下降,从感染12 h起CAT活性开始呈上升趋势,血淋巴CAT活性在感染18~30 h极显著高于对照组,随后急剧下降且显著低于对照组家蚕(P<0.05,下同);中肠组织CAT活性仅在感染18和24 h时显著或极显著高于对照组家蚕,从感染30 h起开始持续下降,至感染48 h时降至最低值,约为对照组家蚕的18%.[结论]BmNPV侵染能影响家蚕机体相关保护酶活性及其基因转录水平,SOD和CAT活性及其基因表达量在感染中期增加,感染后期则急剧降低,提示抗氧化酶SOD和CAT在家蚕的抗病毒过程中发挥重要作用.
关键词： 家蚕 家蚕核型多角体病毒(BmNPV) SOD CAT 酶活性 基因表达
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腾冲红花油茶花蜜蛋白1,6-二磷酸果糖醛缩酶的鉴定、克隆与分析
《核农学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为鉴定出花蜜中某些影响花蜜化学组成的功能蛋白,并探讨其在花蜜分泌及组分调控过程中的功能,以腾冲红花油茶为试验材料,利用MALDI-TOF/MS质谱分析方法初步鉴定出腾冲红花油茶花蜜中含有1,6-二磷酸果糖醛缩酶(FBP2),然后根据质谱得到的部分肽段序列设计特异性引物,采用SMART RACE方法克隆腾冲红花油茶花蜜FBP2全长cDNA,命名为CRFBPase (GenBank登录号:MG764086)。序列分析表明,该cDNA全长1 077 bp,编码358个氨基酸,分子质量为38 428.13 Da,等电点为7.56。经同源比对分析发现CRFBPase基因序列与普通油茶的FBP2基因序列同源性高达98.8%,同时酶活检测结果也进一步证实该花蜜中含有FBP2,且该酶的活性会随着花蜜分泌累积时间的延长而增加。实时荧光定量PCR结果显示,CRFBPase基因在开花后第5天的蜜腺和花部组织中均有一定量的表达且蜜腺中表达量最高,开花后第5天(泌蜜高峰期)蜜腺显著高于花蕾期。本研究结果为进一步揭示FBP2在植物花蜜形成、分泌及糖组分调控过程中的作用机制提供了一定的理论依据。
关键词： 腾冲红花油茶 花蜜蛋白 1,6-二磷酸果糖醛缩酶(FBP2) 基因表达
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