两个非洲菊4CL基因的克隆及表达

香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢的一个关键酶,在植物生长发育和抗逆防御反应中发挥着重要作用.为了解非洲菊4CL基因的序列特征和表达特性,使用反转录PCR克隆两个非洲菊4CL基因,利用生物信息学分析软件分析它们的序列特性,同时利用qRT-PCR研究它们在不同组织部位和低温、干旱、盐胁迫和水杨酸(SA)处理下的表达情况.结果显示,两个非洲菊4CL基因(Gj4CL-like7和Gj4CL-like1)CDS长度分别为1 617 bp和1 623 bp,它们编码的蛋白均为疏水蛋白,其中Gj4CL-like7拥有跨膜结构.Gj4CL含有木质素代谢相关4CL特有保守序列SSGTTGLPKGV和GEICIRG.定量结果显示,它们在不同组织部位中的表达情况相同均为根叶柄叶;低温处理下Gj4CL-like7的表达先升高,在处理8 h时达到最大值,之后显著下调并显著低于对照,而Gj4CL-like1的表达呈"升—降—升—降"的趋势,低温处理前12 h的表达量均高于对照且在12 h时最高,之后显著低于对照;盐胁迫下,Gj4CL-like7的表达受到显著抑制,而Gj4CL-like1的表达早期呈下调趋势,处理24h后的表达量显著高于对照;干旱胁迫和SA处理下这两个基因的表达均受到显著抑制,且Gj4CL-like7受抑制程度更高.本研究表明Gj4CL-like1主要参与木质素代谢,在非洲菊逆境胁迫应答中发挥着重要作用;Gj4CL-like7编码蛋白具有4CL保守序列相似序列,可能参与类黄酮代谢.(图6表1参36)     

茶树CSD1基因及其启动子克隆与低温胁迫下的表达

低温寒害严重影响茶树的生长发育状况及成品茶品质,Copper/zinc-superoxide dismutase(CSD)基因在植物抗胁迫响应中起着关键作用.为了解茶树CSD基因(CsCSD)响应低温胁迫的作用机制,以铁观音茶树叶片为供试材料,采用同源克隆结合RACE方法及染色体步移法,获得茶树CSD1基因的cDNA序列(GenBank登录号:KR078346)、gDNA序列及其启动子序列,并对其进行生物信息学分析,同时对低温胁迫处理下CsCSD1基因的表达模式也进行分析.结果显示,茶树CsCSD1基因cDNA全长860 bp,完整的开放阅读框(ORF)长度为459 bp,共编码152个氨基酸;gDNA基因结构分析发现CsCSD1基因由6个外显子和5个内含子构成;CpG岛预测发现启动子区域内存在1个CpG岛,CpG长度为219bp,GC含量为50.3%;CsCSD1启动子上还存在大量的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件和其他响应元件;在低温胁迫下CsCSD1基因的表达模式显示,在低温胁迫前期,CsCSD1基因表达上调;随后CsCSD1基因的表达量不断下降.本研究表明,CsCSD1基因能够响应低温胁迫并在胁迫的不同时期发挥不同的作用,推测与低温胁迫密切相关.     

Identification and expression analysis of the HvENOD93 gene family in barley北大核心CSCD

早期结瘤素93(ENOD93)蛋白在植物根瘤形成初期扮演着重要的角色.基于大麦基因组信息鉴定大麦ENOD93基因家族成员,分析其理化特性、进化关系、基因结构、蛋白质结构和启动子顺式作用元件;并分析ENOD93家族在不同组织和不同基因型(籽粒大小)的表达情况.结果显示,大麦ENOD93基因家族有16个成员,均含有ENOD93基因家族特有的保守结构域;编码区长度在207-627 bp之间,外显子数量有1-4个,平均2.75个,且大部分位于细胞膜上;进化树结果表明与水稻、小麦和玉米等禾本科植物ENOD93基因的亲缘关系较近;启动子顺式元件主要有植物生长发育响应元件、胁迫响应元件以及激素响应元件;大部分HvENOD93基因在灌浆期籽粒和大粒材料中表达量较高.推测大麦HvENOD93基因在籽粒大小形成中起关键性作用;另外,结合其他物种相关基因研究结果,共筛选出3个同源基因.(图4表2参45)     

茶树RING-finger型E3泛素连接酶基因CsSDIR的克隆与表达

蛋白质泛素化修饰广泛参与植物的生长发育及逆境胁迫响应,其中RING-finger型E3泛素连接酶基因salt and drought induced ring finger1(SDIR1)在植物抗逆中具有重要的作用.为了解茶树SDIR1(CsSDIR1)在抗逆应答中的作用机制,采用RT-PCR技术从茶树中克隆CsSDIR1的全长cDNA序列及启动子序列,对其生物信息学特征进行分析,并采用qRT-PCR技术检测该基因的组织表达特异性及在不同逆境胁迫下的表达模式.结果显示,CsSDIR1基因的开放阅读框(ORF)长831 bp,编码276个氨基酸,蛋白质分子量(Mr)为30.085×103,理论等电点为6.54;氨基酸序列分析表明,CsSDIR1属于疏水性蛋白、定位在胞内膜上,与其他植物中的SDIR1相似性较高,在其N-端和C-端分别含有2个保守的跨膜结构域和C3H2C3 RING finger功能域;CsSDIR1与猕猴桃关系最近. CsSDIR1上游启动子含多个与干旱胁迫和盐胁迫响应相关的元件.表达分析显示,CsSDIR1在茎中的表达量显著高于根、叶和花;ABA、干旱和高盐诱导其表达,低温抑制CsSDIR1的表达.根据上述结果推测CsSDIR1基因可能参与了茶树的抗逆响应.     

Identification and expression of the COI1 gene family in Camellia sinensis and its expression in oolong tea processing北大核心CSCD

茉莉酸受体蛋白COI1(coronatine insensitive 1)是茉莉酸信号转导途径的重要组成部分,为鉴定分析茶树茉莉酸受体COI1基因家族,预测其潜在的分子功能,了解茉莉酸受体COI1基因在乌龙茶加工中应答胁迫的分子机制,利用生物信息学方法对茶树茉莉酸受体COI1进行家族成员鉴定,氨基酸序列、结构域、基因结构、进化分析以及启动子顺式元件分析,结合实时荧光定量分析CsCOI1基因在乌龙茶加工中的表达.结果显示,茶树茉莉酸受体CsCOI1家族有两个成员,均含有F-box和富亮氨酸重复序列(LRRs)两个结构域;单子叶、双子叶的COI1蛋白各聚一支,且与蜜柑进化关系较近;茶树COI1基因家族两个成员均含有3个内含子,启动子顺势元件主要有胁迫响应元件、激素响应元件以及光响应元件;转录组数据说明茶树CsCOI1基因具有较强的组织表达差异性.实时荧光定量分析表明,CsCOI1a基因在室内萎凋后表达显著上调,且15 min、30 min日光萎凋后CsCOI1b基因的表达水平显著上调,同时茉莉酸含量发生显著变化.本研究推测CsCOI1基因可能通过茉莉酸信号转导途径参与乌龙茶加工中萎凋的胁迫响应过程,该结果可为乌龙茶加工品质调控奠定基础.(图8表2参30)     

茶树Ankyrin基因启动子的克隆及其5′UTR内含子功能

为了解启动子在茶树Ankyrin基因(CsAnkyrin)表达调控中的作用,以茶树新品系‘1005’嫩芽为材料,通过染色体步移技术克隆CsAnkyrin基因启动子序列,利用Neural Network Promoter Prediction和PlantCARE在线软件等对启动子序列进行生物信息学分析,将含有内含子和删除内含子的启动子序列(+intron/-intron)分别定向替换pCAMBIA1301表达载体的CaMV35S启动子,构建重组表达载体后分别转化拟南芥,并进行GUS组织化学染色分析.结果显示,克隆得到的CsAnkyrin启动子序列(命名为proAnk)为1 010 bp,含有一个5′UTR(5′Untranslated regions,5′非编码区)内含子.启动子序列除含有启动子核心元件TATA-box和CAAT-box,还存在有激素响应元件、光响应元件、厌氧胁迫应答元件以及大量功能未知或功能特异的顺式作用元件.删除5′UTR内含子后的启动子序列能够驱动下游GUS报告基因表达,保留5′UTR内含子的启动子序列不能驱动下游GUS报告基因正常表达,但是RT-PCR实验结果表明5′UTR内含子在转录后没有被切除,而是和GUS基因一起转录产生融合mRNA.本研究表明,proAnk具有诱导型启动子特性,5′UTR内含子对下游基因正常表达具有负调控作用,且可能是在翻译水平上对下游基因表达产生影响.(图7表1参32)     

番茄SlNAC1基因启动子的盐应答功能分析

番茄NAC转录因子编码基因SlNAC1受假单胞菌、盐、干旱和低温等多种生物和非生物胁迫诱导表达,但其转录调控机制仍不清楚.为研究SlNAC1的盐应答转录调控机制,分离SlNAC1基因的启动子并分析其盐应答功能.构建4个5′-缺失的SlNAC1启动子(起始密码子上游2 039 bp、1 508 bp、1 373 bp和777 bp)驱动的GUS基因表达载体,并利用农杆菌介导法分别转化烟草(Nicotiana benthamiana),随后对转基因植株进行NaCl处理和GUS染色分析.结果显示,未经NaCl处理的转基因植株均不被明显染色,而NaCl处理后,除777 bp启动子转基因植株外,2 039 bp、1 508 bp和1373 bp启动子转基因植株都被明显染色.这说明SlNAC1启动子中盐应答元件位于-1 373 bp和-777 bp之间.结合该区间有4个盐应答元件——GT1GMSCAM4元件(核心序列为GAAAAA)的预测分析结果,推断这4个GT1GMSCAM4元件中的一个或者多个协同负责SlNAC1基因的盐应答转录调控.这4个GT1GMSCAM4元件将用于筛选SlNAC1盐应答的转录调控因子.(图4表1参28)     

香蕉含VQ基序蛋白基因MaVQ1的克隆与表达

克隆香蕉含VQ基序蛋白基因MaVQ1,研究其序列特征及其在不同激素处理和逆境胁迫下的表达模式.采用RTPCR技术从‘天宝蕉’中克隆了该基因,对其进行生物信息学分析,并利用实时定量PCR技术(qRT-PCR)研究它在不同组织部位和不同激素、不同逆境胁迫处理下的表达情况.结果显示:MaVQ1编码序列(CDS)长为459 bp,可编码一个分子式为C_(732)H_(1164)N_(210)O_(207)S_3、分子量为16 314.76、等电点为10.19的不稳定亲水性蛋白.MaVQ1含有保守的VQ结构域,不含跨膜结构和信号肽,与小果野蕉VQ亲缘关系最近.亚细胞定位预测结果显示MaVQ1主要定位在细胞核.蛋白互作预测结果显示MaVQ1与其他香蕉VQ蛋白以及WRKY互作系数最高.启动子顺式作用元件预测结果显示MaVQ1启动子包含多种光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫相关作用元件.转录因子结合位点分析结果显示其启动子上存在大量的ERF结合位点.qRT-PCR结果显示:MaVQ1在不同组织部位中的表达无显著差异,其表达受茉莉酸、脱落酸和低温显著诱导,受高温和干旱抑制.本研究表明,与其他植物VQ类似,MaVQ1的表达受多种激素和逆境影响,暗示其可能在香蕉抗逆防御反应过程中发挥着重要调节作用.(图6表2参33)     

龙眼生长素受体基因TIR1的克隆及其与miR393互作关系

为了解龙眼生长素受体基因TIR1的功能,以龙眼胚性愈伤组织为材料,在转录水平上对TIR1(命名为Dl TIR1-3)及其启动子进行克隆和分析,并在转录后水平上研究TIR1与mi R393的相互调控关系.结果表明,Dl TIR1-3 c DNA全长2196 bp,包含ORF 1 716 bp,编码571个氨基酸(Gen Bank登录号:KR558761);生物信息学分析发现,Dl TIR1-3属于不稳定蛋白,不含有信号肽,含有跨膜螺旋结构,具有F-box保守结构域和富含异亮氨酸重复结构,且Dl TIR1-3与碧桃TIR1保持较高的同源性.染色体步移法克隆获得Dl TIR1-3启动子序列2909 bp(Gen Bank登录号:KR558763),该启动子不存在Cp G岛但含有大量光反应、激素应答、组织特异性调控、胁迫响应以及其他生长发育相关的作用元件.ps RNAtarget结合改良RLM-RACE验证表明mi R393能够裂解Dl TIR1-3从而抑制其m RNA转录;q PCR结果显示,Dl TIR1-3与mi R393相互平衡能够调节龙眼体胚形态建成及响应激素调控.由此可见,Dl TIR1-3通过转录水平的调控作用在龙眼生长发育、激素应答、组织分化及胁迫响应等过程中发挥重要功能,而在转录后水平上mi R393通过裂解Dl TIR1-3参与相关调控过程.     

甜橙CsHAC1基因克隆及其在响应柑橘黄龙病侵染过程中的表达

为揭示甜橙组蛋白乙酰转移酶1基因(CsHAC1)在柑橘黄龙病(HLB)侵染过程中的响应机制,利用PCR和RTPCR分别克隆该基因gDNA和cDNA序列,并进行系列生物信息学分析.同时,还对CsHAC1互作蛋白进行预测并研究它们在感染HLB的柑橘中的表达情况.结果显示,该基因编码序列(CDS)全长为5 307 bp,预测可编码含有1 768个氨基酸、无信号肽和跨膜结构的蛋白质.亚细胞定位预测的结果显示CsHAC1主要定位在细胞核.CsHAC1含有ZnF_TAZ、PHD、HAT_KAT11、ZnF_ZZ等多个保守结构域,蛋白互作预测结果显示CsHAC1与ZC3H19L、SUMOs和HAM1L等蛋白存在互作关系.启动子顺式作用元件预测结果显示CsHAC1启动子除含有大量光响应元件外还含有一些逆境(如低温、防御和应激、厌氧等)和激素(如脱落酸、生长素、水杨酸等)相关元件.通过分析CsHAC1及其互作蛋白编码基因在感染黄龙病的柑橘根和叶片中的表达情况发现,CsHAC1在叶片中的表达受HLB诱导,且与HAM1L的表达呈显著负相关.本研究结果表明CsHAC1可能和它的互作蛋白基因一起通过表观遗传调控参与柑橘对HLB侵染的响应.(图9表3参48)     

Genome-wide identification and hormone expression patterns of the MaPIF family of banana genes北大核心CSCD

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factor,PIF)是广泛分布于植物体内的一种转录因子,在植物的生长发育方面有着重要的作用.基于香蕉基因组数据,对香蕉MaPIF基因家族进行基因组鉴定,采用生物信息学分析方法对其进行命名,分析理化性质、蛋白质结构、基因结构、启动子顺势作用元件以及构建系统进化树;分析PIF家族在不同激素处理下的表达情况.结果显示,香蕉MaPIF家族有7个成员,均含有高度保守的bHLH结构域;编码区长度在1 116-2001bp之间,至少包含5个内含子,且大部分位于细胞外;进化树结果可以发现与拟南芥、水稻以及玉米PIF的亲缘关系较近;顺式作用元件预测结果显示,MaPIF上存在多种与激素和光相关的响应元件.qRT-PCR结果显示,MaPIF3-1、MaPIF4、MaPIF4-1在生长素(IAA)、赤霉素(GA)、生长素抑制剂(NPA)处理中均有显著表达,除此之外,所有成员在脱落酸(ABA)处理下均有明显表达.本研究表明MaPIF在香蕉生长发育中激素调控有重要作用.(图7表3参45)     

Relationships between distributions of longevous population and trace elements in the agricultural ecosystem of Rugao County,Jiangsu, China

Soil, plant, and water, as well as trace elements they contain, can influence human health through the food chain. A survey was conducted on distributions of trace elements in soils, plants, and drinking water in Rugao County, Jiangsu Province, China, an agricultural area with a high level of centenarians and nonagenarians. The ratio of people over 90 years old per 100,000 inhabitants (90-rate) based on village (about 4,000 residents in 4 km²) was correlated with trace elements in soil, drinking water, and rice by means of correlation analysis and/or principal component analysis. Although the average 90-rate in the whole area was as high as 277, the rates were not uniform across the entire region. The 90-rate in the area of loamy and strongly-developed Anthrosols and Cambosols was about 330, significantly higher than the 255 in the areas of sandy and strongly-developed Cambosols and of clayey and weakly-developed Cambosols. The concentrations of available Se, B, Ni, and Mo in soils of the area with the high 90-rate were markedly greater than those in the area with the low 90-rate. This was demonstrated by highly positive correlations between the 90-rate and available Se (r = 0.33), B (r = 0.21), Ni (r = 0.17) and Mo (r = 0.17) at the p < 0.01 level and high loadings of available Se (0.851), B (0.535), Ni (0.594) and Mo (0.394) in the longevous factor. Similar relationships between the available elements in soils and elements in water and rice were found. These results suggest that: (1) the available forms of elements in soil were more crucial to elemental bio-availability in the ecosystem and human health than total elements in soil; and (2) the element association above might have affected the 90-rate positively and could be an important environmental geochemical factor influencing the longevity of humans.     

香蕉MaPFK基因家族鉴定、MaPFK3克隆和表达

为研究香蕉中MaPFK基因的功能和生物学特性,采用生物信息学分析法对香蕉A基因组的MaPFK基因家族成员进行鉴定、蛋白特性分析、分子进化树分析、FPKM值分析,同时以‘天宝蕉’为材料,通过RT-PCR技术克隆MaPFK3基因,进行生物信息学分析;采用qRT-PCR技术进行低温胁迫下的表达分析.结果表明,MaPFK家族包含12个成员,分子进化树分析可分为3类,FPKM值分析表明MaPFK成员在13、4、0℃不同低温胁迫下有不同程度的上调或下调表达.采用RT-PCR技术克隆了MaPFK3,其基因编码区长1 617 bp,预测编码538个氨基酸,MaPFK3编码蛋白属于PFK超家族,是不稳定的酸性亲水蛋白,无信号肽,亚细胞预测定位于细胞质;MaPFK3启动子顺式作用元件预测分析结果显示,MaPFK3启动子含有光响应、激素响应以及与逆境胁迫相关的作用元件.qRT-PCR分析结果显示,香蕉MaPFK3基因的表达具有组织差异性,且表达量为叶片>假茎>根;低温胁迫引起‘天宝蕉’中MaPFK3基因下调表达,在13、4、0℃不同低温胁迫下,MaPFK3的表达量为13℃<4℃<0℃.本研究表明MaPFK基因家族成员能在香蕉应对低温胁迫的过程中发挥着重要作用.(图11表2参32)     

CMS高粱保持系叶绿体基因ps1A1和ps1A2片段的克隆与序列比对

以15种包括同质异核和同核异质高粱材料的总：DNA为模板进行RAPD分析，196个随机引物中，引物Y-19扩增得到一个很有规律的差异片段SAY-192300。该片段只出现在4个保持系(B)和3个恢复系(R)中，而不出现在6个不育系(A)和2个杂种F1中，进一步对cms—Al、cms—A2两套8个材料(A／B／R／F1)的总DNA、mtDNA和cpDNA用引物Y-19进行扩增，发现片段SAY-192300仅在cpDNA得到，Southern杂交结果证实了片段SAY-192300的叶绿体来源，同时也表明在cms胞质中该片段所在区未发生插入、缺失等大的结构变异,DNA序列测定结果表明，该片段为叶绿体ps1A1和ps1A2基因的部分序列。图6表2参19。     

Recovery of molybdenum from fly ash by gibbsite

The effectiveness of gibbsite (GB), an amorphous aluminum oxide, for the recovery of Mo(VI) from eluates of fly ash of two coal-fired thermal power stations and of roof tile waste was investigated. Upon the qualitative analysis of an eluate of fly ash, 16 elements were detected. Greater amounts of these elements were eluted under acidic conditions (pH 2) than from the neutral or basic eluate of fly ash. GB was used for the adsorption of Mo(VI). Equilibrium adsorption was reached within 1?min. Optimal solution acidity for the adsorption of Mo(VI) onto GB400 (calcined at 400°C) was pH 2. The main adsorption mechanism was ion exchange with a number of hydroxyl groups of GB400. For repeated ad- and desorption of Mo(VI), GB400 could be used at least four times and the recovery percentage of Mo(VI) with sodium hydroxide solution as eluent surpassed 90%. Our results showed that GB400 was very effective for the recovery of Mo(VI) from fly ash.     

凹叶厚朴中具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的成分

凹叶厚朴是四川省人工栽种的一种用途广泛的常用中药.在发现凹叶厚朴乙醇提取物具有较强的α-葡萄糖苷酶抑制活性基础上,通过活性跟踪,对该提取物进行了分离,发现其中的生物碱显示了较强的抑制活性.通过溶剂萃取、树脂吸附和反复硅胶柱层析等分离方法从凹叶厚朴乙醇提取物中分离得到6个生物碱.用质谱和核磁共振等波谱方法分别鉴定为木兰箭毒碱,木兰花碱,鹅掌楸碱,蕃荔枝碱,罗默碱和Lysicamine,并应用小肠α-葡萄糖苷酶模型测定了它们对α-葡萄糖苷酶的抑制作用.其中,番荔枝碱和木兰箭毒碱的抑制活性较好,分别为60%和62%;其它4个生物碱成分活性几乎相当,鹅掌楸碱为46%,罗默碱为51%,Lysicamine为49%,木兰花碱为51%.图2参10     

壳寡糖诱导转反义mapk基因烟草的TMV抗性和PAL活性研究

壳寡糖具有诱导植物对病原物防御反应的作用,而PAL活性的升高通常被认为是发生抗性反应的标志之一.本文以mapk基因受到反义抑制的转基因枯斑三生烟草为试材,比较了壳寡糖诱导后转基因型和野生型烟草的PAL活性变化及对TMV抗性的变化.由实验结果初步推测,在壳寡糖诱导的植物抗性信号通路中,mapk可能为PAL的一个重要的上游基因,同时mapk在烟草抗TMV信号转导中亦为一个重要组分.图4表2参13     

十字花科蔬菜BcMF13同源基因的克隆及进化分析

在十字花科芸薹属的8个物种中扩增到与十字花科蔬菜花粉发育相关的一个重要基因BcMF13(GenBank登陆号:EF158459)的同源序列,获得8个同源序列的DNA序列全长602～607 bp,均含有一个内含子区,编码73个氨基酸,在内含子区内存在1个插入/缺失、5处颠换、4处转换.对8个同源基因的氨基酸比对发现该基因在十字花科物种内有很强的保守性.基于Kimura双参数距离,构建了BcMF13同源基因在十字花科中进化的NJ系统树,反映出南方大白菜与北方大白菜存在不同的演化过程.     

盐生杜氏藻烯醇酶基因启动子的克隆分析及胁迫转录应答

为了解盐生杜氏藻(Dunaliella salina)烯醇酶(Enolase)在渗透耐受中的具体功能,利用基因组步行方法和巢式PCR,从D.salina中克隆了烯醇酶基因DsENO 5’上游约2 000 bp的调控序列,并对其进行序列分析.分析表明,它包含多个与转录调控有关的保守序列(如CAAT-box,TATA-box),富含光﹑干旱及其它胁迫应答元件.利用实时荧光定量PCR的方法,研究了高渗﹑高温以及低温外界胁迫条件下DsENO的转录情况,发现其受高渗强烈抑制,高温显著诱导而低温微弱诱导.