科研产出
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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澳洲坚果MibZIP1基因克隆及表达规律分析
《植物研究 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为研究澳洲坚果(Macadamia integrifolia)中bZIP转录因子家族成员在逆境抗性中潜在功能,从'桂热1号'品种果实中克隆MibZIP1基因.结合转录因子结构分析和不同处理下表达规律进行分析发现MibZIP1基因序列长度1157 bp,基因编码区长度927 bp,编码308个氨基酸.MibZIP1存在典型bZIP superfamily结构域.系统进化分析鉴定出澳洲坚果MibZIP1、蒂罗花(Telopea speciosissima)TsbZIP60和荷花(Nelumbo nucifera)Nn?bZIP60亲缘关系较近.组织表达分析结果表明MibZIP1在'桂热1号'品种叶片中的表达量最低,在'695'品种枝条中的表达量最高.其在受玉米素、水杨酸、乙烯利和脱落酸处理的"桂热1号"叶片中显著上调表达,在赤霉素和过氧化氢处理的"桂热1号"叶片中表达差异不显著.推测MibZIP1与澳洲坚果抗逆性有关,为研发澳洲坚果新型栽培和激素调控技术提供理论指导.
关键词： 澳洲坚果 MibZIP1 基因克隆 表达规律 激素
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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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芒果MiKAO1基因的克隆、亚细胞定位及表达分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：贝壳杉烯酸氧化酶（ent-kaurenoic acid oxidase， KAO）是赤霉素（Gibberellins， GAs）生物合成途径中关键酶之一。赤霉素具有调控植株生长的作用，本研究为深入解析KAO基因在芒果生长发育的功能提供一定理论依据。对‘桂热芒82号’（Mangifera indica L. cv. Guire No.82）中KAO基因进行克隆、亚细胞定位和表达分析。以‘桂热芒82号’叶片为材料提取RNA，进行RT-PCR得到cDNA，再通过RACE得该基因序列，并将该基因命名为MiKAO1。MiKAO1全长为2 256 bp，3’非翻译区约2 500 bp，5’非翻译区约2 500 bp。MiKAO1序列均含有完整的开放阅读框，编码517个氨基酸，与阿月浑子（XP＿031279374.1）的序列相似度为83.17%。MiKAO1编码的蛋白分子量为58 710.13 Da，等电点为8.67，推测为稳定蛋白，无信号肽，无明显疏水区，存在较明显跨膜结构域。利用共聚焦激光扫描显微镜发现MiKAO1编码蛋白定位于细胞质中。基因表达分析显示，’MiKAO1基因在芒果萌芽期、开花期、坐果3～4周、坐果7～8周和果实成熟期‘金煌芒的表达量无明显差异；而该基因在‘桂热芒82号’的表达量呈现先上升再下降的变化趋势，说明通过MiKAO1基因的表达量的变化情况无法判断该基因是否具有调控矮化性状的作用。
关键词： 桂热芒82号 亚细胞定位 表达分析 MiKAO1 矮化
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甘蔗HSP20基因克隆、原核表达及逆境胁迫响应
《植物生理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：热激蛋白(HSP)以分子伴侣形式参与蛋白质组装、折叠、跨膜传导等生物过程,可以提高植物对多种逆境胁迫的耐受性。我们前期通过转录组测序技术(RNA-seq)研究发现甘蔗(Saccharum officinarum)HSP20基因在宿根矮化病菌(Leifsonia xyli subsp. xyli, Lxx)诱导下差异表达。为了探讨HSP20基因与甘蔗抗逆性的关系,本研究从甘蔗品种‘Badila’中克隆了HSP20基因,分析了甘蔗HSP20蛋白原核表达诱导条件以及HSP20基因在不同非生物胁迫[4°C (低温)、聚乙二醇(PEG;干旱)、NaCl (高盐)]及脱落酸(ABA)处理下的诱导表达情况。结果表明,甘蔗HSP20基因(GenBank登记号:MZ220548)全长735 bp,编码244个氨基酸,与高粱(Sorghum bicolor)亲缘关系最近;该基因编码蛋白分子质量为26.79 kDa,有较好的脂溶性,为不稳定亲水蛋白,且亚细胞定位预测HSP20蛋白位于叶绿体。HSP20蛋白在大肠杆菌(Escherichia coli)感受态Transetta (DE3)中诱导表达效果好于大肠杆菌感受态BL21 (DE3),使用0.05 mmol·L-1异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)在28°C下诱导4 h,即可获得较好的诱导表达效果。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析表明,低温、干旱、高盐胁迫和脱落酸处理均能诱导甘蔗茎、叶中HSP20基因表达,茎、叶中HSP20基因通过不同表达模式响应这些非生物胁迫以及ABA处理,说明甘蔗HSP20基因在响应逆境胁迫中有重要作用。研究结果为甘蔗HSP20基因生物学功能研究以及甘蔗多重抗逆性研究提供参考。
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甘蔗赤霉素氧化酶基因ScGA20ox1的克隆及功能分析
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：GA20-氧化酶(GA20-oxidase,GA20ox)是赤霉素(gibberellic acid,GA)合成过程中的关键限速酶,但甘蔗GA20ox1基因(ScGA20ox1)的功能及其表达模式尚未明确。本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆了甘蔗GA20-氧化酶基因(ScGA20ox1), ScGA20ox1基因全长1574 bp,含有一个1125 bp的完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码375个氨基酸。ScGA20ox1蛋白分子量为42.3 kD,理论等电点为5.95,不含信号肽,不含跨膜结构域,为可溶性蛋白。实时荧光定量PCR结果表明该基因在甘蔗幼苗中茎秆的表达量最高,叶片次之,根的表达量最低;干旱、低温和赤霉素处理均会改变该基因在不同组织的表达模式。利用农杆菌介导法转化拟南芥,获得过表达ScGA20ox1的转基因拟南芥植株,转基因拟南芥植株存在株高增高,节间长度增长的表型变异。本研究结果表明,ScGA20ox1参与甘蔗的生长发育并在响应非生物逆境中发挥重要调控作用,过表达转基因拟南芥形态发生变化,这为深入探究ScGA20ox1生物学功能,解析甘蔗株型调控分子机制提供理论依据。
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芒果乙烯响应转录因子MiERF113基因的克隆及表达分析
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：芒果(Mangnifera indica L.)是著名的热带水果,深受消费者的喜爱.我国是世界第二大芒果生产国,其中广西为全国最大的芒果产区.芒果是典型的呼吸跃变型水果,其果实在采摘后因乙烯大量释放容易软化腐烂,导致货架期短,影响产业的发展.乙烯响应转录因子(ethylene response factor,ERF)是乙烯信号通路中的关键基因,参与果实内源乙烯合成的信号转导.为了探究ERF在芒果果实采后成熟调控的作用机制,以'台农1号'芒果为研究对象,依据前期完成的芒果转录组数据结果,筛选并克隆得到1个ERF基因(MiERF113),利用生物信息学方法分析MiERF113的基本理化特征、保守结构域、蛋白质结构、进化关系等;利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术对MiERF113基因在芒果采后不同贮藏时期的特异性表达进行分析.结果表明:MiERF113基因的开放阅读框(ORF)长度为681 bp,编码227个氨基酸,预测蛋白质分子量为25.61 kDa,理论等电点(pI)为6.07,总平均亲水性为-0.883,有32个磷酸化位点,无跨膜螺旋结构,无信号肽.蛋白质结构域预测MiERF113蛋白仅含有1个保守的AP2结构域,且该结构域中第14和19位氨基酸分别为丙氨酸和天冬氨酸,符合ERF亚家族的典型结构特征.将芒果与拟南芥、猕猴桃、阿月浑子、苹果、柑橘和茶树的ERF氨基酸序列进行进化分析,发现MiERF113与阿月浑子ERF113的同源性较高,亲缘关系最近.利用qPCR检测MiERF113基因在芒果采后不同贮藏时间果皮和果肉部位的表达情况,结果显示,MiERF113基因在果皮和果肉中均有表达,且随着果实不断成熟其表达量在逐渐增加,在采后贮藏12 d时表达量达到最高.本研究为揭示MiERF113基因在芒果采后成熟过程中的调控作用提供理论依据.
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澳洲坚果MiSTPP5基因在不同组织及低温胁迫的表达分析
《基因组学与应用生物学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：丝氨酸/苏氨酸磷酸酶PP1家族在植物生长发育和响应逆境胁迫中发挥重要的作用.探索澳洲坚果MiSTPP5基因在不同组织中和低温胁迫下的表达规律,可为深入研究PP1家族成员在澳洲坚果生长发育和抗寒分子机制提供理论基础.本研究采用RT?PCR技术克隆澳洲坚果MiSTPP5基因,利用生物信息学分析其编码蛋白,并通过实时荧光定量PCR检测其在澳洲坚果不同组织中及低温胁迫下的表达模式.结果显示,澳洲坚果MiSTPP5含有PP1家族的典型结构域MPP_PP1_PPKL,属于稳定的亲水性蛋白和非分泌跨膜蛋白.MiSTP P 5蛋白以丝氨酸残基磷酸化为主,定位于细胞质的可能性最大(高达65%),其二级和三级结构主要以α螺旋、无规则卷曲和延伸链交错而成.MiSTPP5基因在澳洲坚果的根、茎、叶、花和小果等器官组织中都有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中则最低.在低温胁迫下,MiSTPP5基因在叶片中的表达量呈现"升?降?升?降"的表达模式,总体上受诱导上调表达.因此,澳洲坚果MiSTPP5基因在不同组织中都有表达,并受低温胁迫诱导上调表达.
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荔枝RAV家族转录因子的全基因组鉴定及表达分析
《植物生理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：RAV是AP2/ERF家族中的一类转录因子,在植物的生长发育中发挥重要作用.本研究通过全基因组分析鉴定到荔枝(Litchi chinensis)4个RAV基因(LcRAV).系统进化和保守结构域分析表明LcRAV蛋白可分为3个亚族,同时包含AP2和B3保守结构域.无规则卷曲在二级结构中占比较大.顺式作用元件分析发现荔枝LcRAV基因启动子含有多种调控元件,其中光响应元件最多,其次分别是激素响应元件、非生物胁迫响应元件和生长发育相关元件.预测发现LcRAV1、LcRAV2、LcRAV3和LcRAV4分别含有2、4、1和1个miRNA靶位点.表达分析发现,LcRAV1和LcRAV3在荔枝果皮着色过程中表达明显上调.LcRAV1、LcRAV2和LcRAV3在乙烯利和环剥去叶处理诱导荔枝果实脱落、烯效唑控花、百草枯促花过程明显上调以及在矮化品种'紫娘喜'顶芽中表达较高.LcR4V1和LcRAV3在荔枝果实采后直接常温贮藏的前期表达明显高于经预冷处理后再常温贮藏的果实.研究结果暗示LcRAV在荔枝生长发育以及采后贮藏过程的重要作用.本研究为深入研究LcRAV基因功能调控机制提供参考.
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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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