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)     

龙眼胚性愈伤组织Cu/Zn-SOD分子伴侣基因CCS的克隆及其在体胚发生过程中的表达分析

为了解Cu/Zn超氧化物歧化酶分子伴侣基因(CCS)在龙眼体胚发生过程中的表达调控机制,以龙眼松散型胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR法,克隆了长960 bp含有完整开放阅读框的龙眼DlCCS核酸序列,其编码一个含有319个氨基酸的蛋白质(GenBank登录号:FJ973472).生物信息学分析显示:该蛋白为亲水的、稳定的、含有跨膜结构域的酸性蛋白质,定位于叶绿体;与毛果杨、葡萄、拟南芥、水稻和锦鸡儿具有较高同源性,含有植物CCS蛋白所特有的3个保守结构域;预测其通过不同的磷酸化方式,改变酶活性及蛋白构象,参与龙眼体胚中超氧化物代谢以及金属离子转运等生物学过程,在氧化还原过程中发挥作用.利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术研究该基因在龙眼体胚发生发育过程中的表达情况,结果显示,从松散型胚性愈伤组织(Stage 1)到胚性紧实球形结构阶段(Stage 4),DlCCSmRNA的转录水平较低且波动小;当胚性紧实球形结构进一步发育到子叶形胚阶段(Stage 8),其表达量迅速增加,在成熟胚阶段(Stage 9)达到最高峰,提示DlCCS可能在龙眼体胚的中晚期起主要作用     

野生蕉miR395a前体克隆与进化特性及启动子分析

植物miR395参与硫代谢调控,并在应答逆境胁迫等方面起重要调控作用.为了解香蕉miR395的分子特性和进化规律,在参考香蕉基因组信息的基础上,结合RT-PCR技术,从三明野生蕉(Musa itinerans)叶片中获得81 nt miR395a前体序列,包含21 nt miR395a成熟体序列.进化特性分析表明,植物miR395a前体存在于27个物种中,野生蕉pre-miR395a序列与双子叶耧斗菜(Aquilegia viridiflora Pall.)最为接近,与单子叶的水稻、玉米、高粱最远,表明野生蕉pre-miR395a的起源比较特殊;前体序列长度差异较大(57-226 nt);miR395a成熟体序列分析发现,来自5p臂上的miR395a序列特异性较大.野生蕉miR395a前体能形成典型的发卡结构,miR395a成熟体位于前体的3p臂上.转录起始位点分析表明,野生蕉pri-miR395a转录起始区域位于-87 bp--38 bp,A为转录起始位点.启动子顺式作用元件预测分析表明,野生蕉miR395a启动子包含多个激素、胁迫、生物钟及光响应元件,可能与响应胁迫密切相关.qPCR检测结果也发现miR395a的表达量在低温胁迫下极显著下调,表明响应低温胁迫.综上表明三明野生蕉在响应低温胁迫过程中miR395a起着重要调控作用,这对于进一步研究野生蕉miR395a在低温胁迫中的作用机制具有参考价值.     

铁观音茶树体胚发生及其内源激素变化

以乌龙茶品种铁观音茶树的未成熟胚为供试材料,建立高效的茶树体胚发生再生体系,同时采用高效液相色谱法(HPLC)分析茶树体胚发生过程中各个不同发育阶段的内源激素含量变化趋势.结果显示,诱导茶树体胚发生的培养基为改良MS培养基+2 mg/L苄基腺嘌呤(BA)+0.2 mg/L吲哚丁酸(IBA)+800 mg/L甜菜碱,体胚增殖系统维持途径的培养基为改良MS培养基+3 mg/L肉桂酸+20 g/L蔗糖+10 g/L山梨醇.当3%蔗糖与2%山梨醇组合使用时,子叶形胚的诱导率明显提高.将诱导产生的子叶形胚转接至添加5%蔗糖与5%聚二乙醇(PEG)的无激素MS培养基中,经过40 d左右培养,体胚能正常成熟.成熟体胚接种在附加2 mg/L BA与0.1 mg/L IBA的MS培养基上可以萌发成苗.在体胚发生早期,玉米素(ZT)和赤霉酸(GA3)含量均是先下降,在子叶形胚时期降至最低值,到体胎发育后期的成熟胚与萌发阶段呈明显上升趋势;脱落酸(ABA)含量由球形胚到子叶形胚阶段一直呈现下降趋势,到成熟胚阶段时,出现一个明显的峰值;球形胚中的吲哚乙酸(IAA)含量显著高于其他阶段,之后迅速降低,波动变化.ABA/IAA的比值先增大,然后减小;ABA/GA3的比值体胚发育前期维持在较高水平,到成熟萌发阶段下降;球形胚阶段IAA/ZT的比值高于其他各个阶段.本研究表明茶树不同发育阶段胚胎的体胚诱导率不同,与生理状态及其内源激素动态变化有关;同时茶树中内源激素含量和比例在体细胞胚胎发育过程中有显著的变化,这种变化在不同胚胎发育阶段起着特定的调节作用.     

茶树中莽草酸途径DHD/SDH基因的表达调控

3-脱氢奎尼酸脱水酶/莽草酸脱氢酶(DHD/SDH)是茶树莽草酸途径中唯一的双功能酶,一方面催化生成莽草酸,另一方面可以催化生成没食子酸.为研究DHD/SDH基因在茶树代谢途径中表达及调控模式,通过在线预测、RLM-RACE和q PCR技术探讨mi RNA对DHD/SDH的调控及表达模式.在获得的茶树mi RNA序列的基础上,对本试验室克隆得到的茶树3个DHD/SDH进行mi RNA预测和鉴定.获得了4个mi RNA参与裂解Cs DHD/SDH基因.其中mi R5180b、mi R1510b-5p和mi R24共同靶向Cs DHD/SDH2,mi R868-5p作用于Cs DHD/SDH3.同时对茶树中3个Cs DHD/SDH表达模式进行检测.不同激素处理下,Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3表达模式一致.Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3的表达模式存在协同作用.本研究表明Cs DHD/SDH1与Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3之间的表达存在负反馈调节,Cs DHD/SDH1上调表达时会导致互补基因Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3下调表达.     

基于多花黄精转录组的HIPPs/HPPs基因家族鉴定与表达调控

PcHIPPs/PcHPPs是一类细胞内可溶性金属结合蛋白,在调节植物重金属稳态、解毒机制、重金属耐受等方面发挥重要作用,目前关于HIPPs/HPPs基因家族在多花黄精中还未有人研究.基于多花黄精不同转录组数据,采用生物信息学进行理化性质分析、亚细胞定位和保守基序及系统进化树分析,并对其功能进行初步分析,研究HIPPs/HPPs基因在不同铅处理下的表达情况.结果表明：从多花黄精中鉴定出68个PcHIPPs和43个PcHPPs基因;PcHIPPs基因家族的氨基酸数为134-501,分子量介于15.53-53.09 ku之间,等电点介于5.12-9.88;PcHPPs基因的氨基酸数为101-352,分子量介于11.46-38.23 ku,等电点介于5.58-10.41;亚细胞定位预测表明,PcHIPPs/PcHPPs基因有73个分布在细胞核内;通过KEGG分析发现PcHPP3、PcHIPP28-5、PcHIPP28-6、PcHPP1-5参与到代谢过程;PcHIPPs/PcHPPs基因在多花黄精根状茎中主要发挥作用,在盐胁迫处理48 h下大部分PcHIPPs/PcHPPs基因表现出明显的下调...     

荔枝胚性愈伤组织体胚发生系统的优化及转化抗性愈伤组织培养再生植株

首先优化了荔枝(Litchi chinensis Sonn.)幼胚胚性愈伤组织(embryogenic calli,EC)体胚发生的条件，在附加5mg L^-1 ZT的高糖(60g L^-1)高琼脂(10g L^-1)的MS培养基上获得了荔枝高频率(100％)体胚发生；同时，对荔枝体胚成熟和成苗的关键问题作了分析，建立了一套完整的荔枝体胚发生与再生系统，在附加10％椰子汁的高糖(6％)MS培养基上诱导体胚正常成熟，并在无激素MS培养基中诱导体胚萌发，为荔枝转基因研究提供了良好的受体系统．利用此再生系统对荔枝转基因抗性愈伤组织进行体胚发生与再生植株研究，获得了大量再生植株．图1表7参11     

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)     

龙眼miR167家族分子特性及其潜在靶标在体胚发生早期的表达模式

为了解miR167家族成员的分子特性及其可能互作的靶标在龙眼体胚发生早期的调控机制,采用生物信息学分析方法进行龙眼miR167基因家族序列分析、二级结构预测、分子进化树分析、靶基因预测及其靶标特异表达的FPKM值分析,并采用实时荧光定量PCR技术(quantitave real-time PCR,qPCR)检测miR167家族在体胚发生早期的转录水平.结果显示,龙眼miR167前体序列存在一个长为20 nt的重叠区域,miR167b的中间序列区域和3’端与此区域存在多个碱基差异;龙眼miR167前体成员均能形成茎环结构,且最小折叠自由能介于-79.95--46.90 Kal/mol之间;分子进化树显示龙眼miR167前体成员分别与番木瓜(Carica papaya)、番茄(Solanum lycopersicum)、高粱(Sorghum bicolor)和大豆(Glycine max)亲缘关系最近,miR167a、c、d、f在成熟体进化树中聚于同一支,靶标预测结果显示它们可能调控6个相同的靶基因,即E3泛素连接酶BIG BROTHER(BB)、AIRP2,MYB转录因子和生长素应答因子(ARF6、ARF8、ARF6-3),miR167b则单独分布于另一支中,并可能调控2个特异靶标,即赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1(LSD1)和细胞周期素(cyclin-C1-2-like);qPCR结果显示dlo-miR167a、c、d的表达均呈上调趋势,dlo-miR167d、f在3个阶段的表达水平较低;FPKM值显示ARF6/8、BB在体胚发生早期的表达模式与dlo-miR167a、c、d趋于一致,与AIRP2呈负相关.本研究表明在体胚发生早期ARF6/8和BB可能不受龙眼miR167的靶向调控,miR167可能通过靶向AIRP2参与早期体胚发生的形态建成,提示龙眼miR167基因功能的协同性和独立性并存.(图9表3参54)     

文心兰‘南茜’谷氧还蛋白基因克隆定位及表达

为研究文心兰谷氧还蛋白超家族基因ROXY在花药发育中的功能,以文心兰‘南茜’(Oncidium Gower Ramsey)为试验材料,从‘南茜’的转录组网站选取一条与拟南芥At ROXY1/2相似度最高的基因序列(命名为OnROXY1),以该序列的cDNA为模版设计引物,用RT-PCR从‘南茜’花器官中扩增该基因,并对扩增产物进行测序和保守结构域分析.结果表明,OnROXY1基因编码区402 bp,编码133个氨基酸,与‘南茜’转录组网站中的预测序列只有一个碱基差异,但与该预测序列的氨基酸序列和保守结构域完全一致(GenBank登录号:MF696154).OnROXY1基因具有典型的谷氧还蛋白(Glutaredoxin,GRX)基因家族的结构域和CMCC活性位点,因此该基因属于GRX基因家族,并且属于亚类CC型的GRX基因.进化树分析表明,OnROXY1与水稻的Os ROXY1、Os ROXY2和拟南芥的At ROXY1、At ROXY2蛋白序列的一致性最高,进化距离最近.亚细胞定位结果显示,OnROXY1主要定位于细胞核中,少量定位在细胞质中.RT-PCR检测发现,在不同组织部位中,OnROXY1在假鳞茎中的表达量最高,唇瓣中的表达量最低;不同花期的定量结果显示,OnROXY1在脱落干枯期时的表达量最高,盛开期时的表达量最低.本研究推测谷氧还蛋白基因OnROXY1可能在文心兰假鳞茎与根的发育、消除植物体内过多的活性氧以及延缓文心兰花器官的衰老等方面具有重要作用.