科研产出
卷丹百合LlAGPS1基因克隆与表达分析
《中国农学通报 》 2025 CSCD
摘要：腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)是植物淀粉合成途径的限速酶.克隆卷丹百合AGPase同源基因并分析其表达特征,有助于深入了解珠芽生长发育期的淀粉合成规律,为开发利用珠芽作为种子的价值或膳食功能提供依据.本研究运用同源克隆技术,从卷丹百合中成功克隆到一个腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶小亚基编码基因(LlAGPS1),并采用荧光定量PCR技术对LlAGPS1在叶片、珠芽组织部位的表达差异进行分析.研究表明,LlAGPS1基因编码蛋白具有PLN02241、GlgC保守结构域,属于cl33437超级家族蛋白;蛋白序列比对显示,其与其他作物AGPase小亚基序列具有较高同源性.qPCR分析表明,LlAGPS1基因主要在珠芽中表达,其表达量显著高于叶片中表达量.摘花蕾处理能上调叶片中LlAGPS1的表达量,同时该基因在叶片和珠芽中的表达量日变化均呈现下降规律.LlAGPS1基因编码蛋白具有cl33437家族特有的PLN02241、GlgC保守结构域,是编码AGPase蛋白的同源基因,具有明显的组织表达特异性,在珠芽生长发育过程中呈现高表达.本研究结果可为后续研究LlAGPS1基因表达调节技术对卷丹百合珠芽淀粉合成及生长发育的影响,以及开发珠芽价值提供参考.
关键词： 卷丹百合 珠芽 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 LlAGPS1 基因表达
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香蕉磷脂酶C基因生物信息学及表达分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究香蕉磷脂酶C (phospholipase C, PLC)基因的功能，本研究通过blastp结合结构域筛选的方法，从香蕉基因组搜索鉴定出5个磷脂酶C基因，分别命名为MaPI-PLC2、MaPI-PLC6、MaNPC1、MaNPC2和MaNPC6，并对其进行了生物信息学和组织特异性表达分析。生物信息学分析表明，5个香蕉PLC蛋白氨基酸数在515～593之间，等电点在5.72～8.96之间；5个香蕉PLC蛋白均为不稳定的亲水性蛋白；跨膜结构分析发现，只有MaNPC1有跨膜结构，其他4个香蕉PLC蛋白均无跨膜结构；信号肽预测发现，所有的MaNPC均有信号肽，所有的MaPI-PLC均无信号肽。香蕉果实PLC基因不同组织特异性表达分析结果显示，MaPI-PLC-2、MaNPC-2和MaPI-PLC-6基因均在芽、嫩叶和根中有较高表达，MaNPC6在未成熟的果皮和果肉中高度表达，MaNPC1则在成熟的组织(果皮,果肉,老叶)表达含量远高于未成熟组织(果皮,果肉,芽,嫩叶)，表明香蕉磷脂酶C全程参与了香蕉发育、成熟和衰老。本研究可为后期香蕉磷脂酶C功能研究奠定基础。
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外源CPPU抑制'妃子笑'荔枝果实着色过程的基因表达分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了探究花青苷和叶绿素相关结构基因与‘妃子笑’荔枝果皮着色的关系，本研究首先基于基因组数据鉴定了花青苷和叶绿素相关结构基因，然后分析了其在外源CPPU抑制‘妃子笑’荔枝着色过程的表达及对应酶活性。结果显示，花青苷合成关键酶UFGT，叶绿素降解途径NYC/NOL、MDcase以及PAO酶活性明显受到抑制，叶绿素合成途径CS和CAO及Chlase酶活性明显增加。转录组测序和RT-qPCR结果表明，外源CPPU显著抑制了花青苷合成途径结构基因LcPAL1、LcPAL3、LcC4H1、Lc4CL2、Lc4CL3、Lc4CL4、LcCHS2、LcCHS5、LcCHI、LcF3H/LcF3'H、LcDFR2、LcANS1、LcUFGT2、LcUFGT3，和叶绿素降解途径结构基因LcSGR2、LcPPH和LcPAO的表达；促进叶绿素合成相关途径基因LcHEMA、LcHEMD、LcCHLH1、LcCHLH2和LcCAO的表达，同时抑制转录因子基因LcMYB3、LcMYB4和LcWRKY3的表达。因此，推测外源CPPU可能通过抑制花青苷合成和叶绿素降解相关基因表达及酶活性，促进叶绿素合成相关基因的表达及酶活性，使‘妃子笑’荔枝果皮中花青苷与叶绿素比值在最佳可食期偏低而不能完全着色。研究结果为解决‘妃子笑’荔枝“滞绿”问题提供理论依据，也可为植物色泽问题的研究提供参考。
关键词： 荔枝(Litchi chinensis Sonn.) CPPU 着色 酶活性 基因表达
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不同葡萄砧木品种需冷量及低温时长对芽休眠相关基因表达的影响
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探究不同葡萄砧木品种需冷量及低温时长对芽休眠相关基因表达的影响，为筛选热区葡萄低需冷量砧木品种及探究葡萄萌芽进程调控机制提供理论依据。【方法】以15个葡萄砧木品种的冬季修剪枝梢为试验材料，进行不同低温时长处理，处理温度为（4±1）℃，测定各砧木品种的需冷量，统计各葡萄砧木品种萌芽进程；并研究需冷量有差异的葡萄砧木品种，在低温处理打破休眠过程中枝梢中可溶性总糖和淀粉含量变化；通过实时荧光定量PCR检测砧木芽中休眠相关基因的相对表达量。【结果】贝达、SO4、101-14、110R、188-08、3309C、140R、Valliant、山河2号、BR No. 2、Fercal和5C等12个品种需冷量为0 h,1103P需冷量为168 h。1103P砧木枝梢中可溶性总糖含量随着低温处理时长增加呈显著增加趋势（P<0.05，下同）；在低温处理304 h时，可溶性总糖含量最高，达2.55μg/g，此时枝梢中淀粉含量显著降低，仅0.06μg/g，低需冷量的3309C枝梢中淀粉含量在3个低温时长处理间无显著差异（P>0.05，下同）。1103P砧木随着低温处理时长增加，胼胝体合成酶基因VvCALLOSE SYNTHASE1的相对表达量呈显著下降趋势，未低温处理的1103P冬芽中VvCALLOSE SYNTHASE1基因的相对表达量显著高于3309C。3个低温时长处理中，1103P芽中β-1,3-葡聚糖酶基因VvGLU1、ABA合成关键酶基因VvNCED1、GA20-氧化酶基因VvGA20ox-2、响应低温胁迫的重要转录因子基因VvbHLH92和开花抑制基因VvSVP的相对表达量在低温处理304 h时最高。未进入内休眠的3309C在低温处理过程中，VvCALLOSE SYNTHASE1和VvSVP基因的相对表达量无显著变化，未经低温处理时的3309C芽中VvGLU1基因、ABA合成诱导因子基因VvXERICO和VvbHLH92基因的相对表达量最高。3个低温时长下1103P芽中VvSVP基因的相对表达量均显著高于3309C。【结论】筛选出贝达、SO4、101-14、110R、188-08、3309C、140R、Valliant、山河2号、BR No. 2、Fercal和5C等12个不需经低温处理即可萌芽的砧木品种，葡萄的萌芽受品种需冷量、营养和休眠相关基因的共同调控。
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澳洲坚果MiMYB3基因克隆及结构与功能分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为研究R2R3-MYB转录因子家族成员在澳洲坚果生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等的调控机制,利用PCR技术从澳洲坚果品种'桂热1号'叶片中克隆MiMYB3基因.采用生物信息学和荧光定量PCR(RT-qPCR)对其结构及功能进行分析预测.本研究克隆获得MiMYB3基因cDNA序列全长1 110 bp(NCBI登录号:MN254977.1),开放阅读框(ORF)长度为951 bp,共编码316个氨基酸.MiMYB3属于R2R3-MYB家族,其不存在跨膜结构、无信号肽且定位于细胞核的不稳定亲水蛋白.系统进化分析将MiMYB3与At-MYB94、AtMYB96、AtMYB30、AtMYB31 和 AtMYB60 聚类为 S1 亚族.RT-qPCR 分析发现 MiMYB3 基因主要受水杨酸处理诱导显著上调表达,表明MiMYB3响应水杨酸处理.推测MiMYB3调控澳洲坚果水杨酸生物合成途径相关基因的表达进而参与植物抗病过程,为深入研究其结构和功能打下基础.
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干旱胁迫下外源ABA对甘蔗幼苗生理特性和基因表达的影响
《热带作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：甘蔗是世界上重要的糖料作物，但我国甘蔗主产区多数为丘陵旱坡地，季节性干旱频繁，已严重影响我国甘蔗糖业的可持续发展。植物激素脱落酸（ABA）不仅调节植物生长发育，在植物应对逆境胁迫的生理生化响应中更不可或缺。本研究选用甘蔗品种‘桂糖42号’为材料，桶栽土培方式，设置对照（CK）、CK+ABA、干旱、干旱+ABA等4个处理，探讨干旱胁迫下叶面喷施ABA对苗期甘蔗生理生化特性和相关基因表达的影响，为应用ABA提高甘蔗抗旱性提供理论基础。结果表明，正常淋水条件下甘蔗叶面喷施ABA处理（CK+ABA）的主要生理生化参数与基因表达量变化与CK差异不显著；甘蔗叶片相对含水量随着干旱胁迫程度加剧而逐渐下降，丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）含量显著上升，而干旱+ABA处理能提高甘蔗的保水能力，并减少MDA的积累，使其含量处于较低水平；干旱胁迫显著降低甘蔗叶绿素含量，而干旱+ABA处理能防止叶绿素降解并对干旱胁迫引起的光系统Ⅱ实际光化学效率（ΦPSⅡ）下降有明显的缓解作用；干旱胁迫下，甘蔗内源ABA合成限速酶9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）编码基因、脯氨酸（Pro）合成关键酶Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）编码基因及过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）编码基因的表达量显著增加，内源ABA含量、Pro含量和CAT、SOD、APX、POD活性显著提高，而干旱+ABA处理能更进一步增强上述基因的表达，使ABA含量、Pro含量及相关抗氧化酶活性的增幅更显著，从而提高干旱胁迫下甘蔗清除过量活性氧的能力，降低H2O2含量，提高甘蔗抗旱性。
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阳光玫瑰葡萄生长期花芽分化形态进程及相关生理分子水平变化研究
《果树学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探讨阳光玫瑰葡萄生长期花芽分化进程及相关生理分子水平变化,为葡萄生产调控及花芽分化深入研究提供理论参考.[方法]以4年生阳光玫瑰葡萄为试材,通过徒手剥离冬芽鳞片在体式解剖镜下观察冬芽形态结构变化,测定花芽分化过程中第5节位叶片内碳水化合物、矿质元素含量及冬芽内9个成花关键基因的表达.[结果]南宁地区阳光玫瑰葡萄在新梢6片展叶期时开始花芽形态分化,在末花期进入花序原基分化期.叶片可溶性总糖、淀粉含量在花序原基分化期后显著升高.叶片P、K、Ca和Mg元素含量在花芽形态分化起始时下降,在花序原基分化后60 d时含量显著降低.冬芽中VvFT和VvSOC1基因在花芽分化起始时表达水平较高;VvLFY、VvAP1、VvFUL、VvAP2、VvAP3和VvAG基因均在花序原基分化期及花序原基分化期后80~100 d出现表达波峰,VvFLC基因在花序原基分化后60~100 d的表达水平较高.[结论]南宁地区阳光玫瑰葡萄花芽分化进程开始较早.生产上在果实膨大期和软化期前后应适当补充磷、钾、钙、镁肥,以促进果实发育、花序原基及其各级穗轴分化.VvFT和VvSOC1基因参与诱导始原基及花序原基分化,VvLFY、VvAP1、VvFUL、VvAP2、VvAP3和VvAG基因可能均参与促进花序原基及其各级穗轴分化.
关键词： 阳光玫瑰葡萄 花芽分化 矿质元素 碳水化合物 基因表达
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妮娜皇后葡萄需冷量及休眠解除过程中相关基因表达分析
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析妮娜皇后葡萄需冷量及休眠解除过程中相关基因表达，为该品种在广西葡萄产区引种推广及其休眠解除机制的研究提供理论参考。【方法】以3年生妮娜皇后葡萄为试验材料，采用0～7.2℃估算模型，对采后修剪枝段进行（4±1）℃下0、312、408和504 h共4个不同时长的低温处理，通过水培调查计算各低温时长处理枝段萌芽率。并对比3%浓度单氰胺破眠剂处理下的枝段萌芽率确定其需冷量范围；测定各处理枝段中可溶性总糖与淀粉含量；通过实时荧光定量PCR检测芽内5个芽休眠解除关键基因的相对表达量。【结果】妮娜皇后葡萄低温处理312 h后，水培4周萌芽率均高于50%，且均与相同低温处理取样后进行单氰胺处理的萌芽率无显著差异（P＞0.05），结合采样前自然条件下0～7.2℃的低温积累时数37 h，将低温处理时间与自然积累的低温时数相加估算其需冷量＜349 h；妮娜皇后葡萄芽休眠解除过程中，枝条中的淀粉含量显著降低（P＜0.05，下同），淀粉转化为可溶性糖，可溶性糖含量显著增加。与未经低温处理（0 h）相比，低温处理后妮娜皇后芽中脱落酸（ABA）合成酶基因VvNCED1、ABA降解酶基因VvA8H4、ABA调节的胼胝质合成酶基因VvCALS1和胼胝质水解酶基因VvGLU1等4个关键休眠基因的相对表达量均显著增加，ABA合成酶基因VvXERICO相对表达量显著降低。【结论】低温处理能通过降低妮娜皇后葡萄枝条中淀粉含量，增加可溶性总糖含量，并进一步上调葡萄芽内ABA降解酶基因和胼胝质水解酶基因的表达解除芽休眠。妮娜皇后葡萄为低需冷量品种，适宜在广西葡萄产区种植。
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叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸对水稻砷转运影响机制
《农业环境科学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：膳食稻米是我国人群摄入高致癌风险无机砷(iAs)的主要来源,开发降低稻米砷(As)含量生产措施对保护人体健康具有重要意义.本文以我国南方主栽水稻品种"中早35"为试验材料,采用盆栽试验研究了开花期叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸(SAC)对水稻籽粒和营养器官中总As含量的影响并揭示其潜在的分子机制.结果表明:当SAC喷施浓度达到0.2 mmol·L-1时籽粒和根中总As含量分别显著降低42.3%和20.6%,但旗叶中总As含量显著增加了72.4%;荧光染色观察试验表明旗叶中H2O2含量显著降低,同时SOD和CAT酶活性分别显著升高61.8%和105.3%.喷施SAC后水稻顶端第一节中Lsi6转运子编码基因以及Lsi3转运子编码基因分别显著下调59.8%和36.3%,据此推测喷施SAC可能显著降低了水稻从通向旗叶膨大维管束流中卸载AsⅢ和向连接稻穗弥散维管束装载AsⅢ的能力,导致籽粒中总As含量显著降低而旗叶中总As含量显著升高.旗叶植物螯合素(PCs)合成酶OsPCS1和负责向细胞液泡中转运AsⅢ的OsABCC1转运子编码基因分别显著上调57.6%和61.0%,表明喷施SAC增加了旗叶合成PCs并向液泡中区隔AsⅢ的能力从而降低了叶片的AsⅢ胁迫.水稻根部Lsi1、Lsi2、Lsi3转运子编码基因分别显著下调了27.2%、23.8%、29.5%,表明水稻根部对AsⅢ的吸收、转运能力降低,同时可能也预示着AsⅢ向木质部导管中装载AsⅢ的能力降低.综上,喷施SAC通过调控AsⅢ转运子编码基因表达降低了水稻籽粒和根中总As含量,同时缓解了As胁迫.
关键词： 水稻 砷 S-烯丙基-L-半胱氨酸 转运子 基因表达
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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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