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1. 植物IPP基因的生物信息学分析
喻心怡, 冀慧玥, 路萍萍, 周嘉裕, 廖海
植物研究    2024, 44 (5): 774-782.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.014
摘要7)   HTML0)    PDF (2729KB)(4)    收藏

异戊烯基焦磷酸异构酶(IPP)催化异戊烯焦磷酸与二甲基丙烯基焦磷酸(DMAPP)的可逆异构化反应,对下游萜类产物的合成发挥重要作用。该研究利用生物信息学方法,从稻(Oryza sativa)与拟南芥(Arabidopsis thaliana)等单、双子叶植物基因组中鉴定获得31条IPP基因。系统进化树将IPP分为3簇,其中单子叶植物单独形成一簇,同簇的IPP成员具有相似的结构域,可能执行相似的生物学功能;以稻与拟南芥IPP基因为代表,顺式调控元件分析显示它们含有干旱等响应元件;定量PCR结果显示,稻与拟南芥IPP转录水平的表达模式较为多样化。研究结果为系统认识IPP基因的生物学作用及可能的应用研究提供了理论依据。

2. 基于SRAP分子标记的郁金香遗传多样性分析
秦斗文, 刘伟强, 田吉婷, 唐楠, 巨秀婷
植物研究    2024, 44 (5): 783-792.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.015
摘要14)   HTML1)    PDF (2266KB)(3)    收藏

为探究郁金香(Tulipa gesneriana)种质资源的遗传背景,精准评价和筛选优异种质用于郁金香遗传改良,该研究采用SRAP分子标记分析40个郁金香品种的遗传背景,明晰遗传多样性和亲缘关系。结果表明:在43对SRAP引物中可用于郁金香遗传多样性研究的多态性引物共21对,在40个品种中共扩增出249条清晰稳定的条带,其中多态性条带245条,多态性比率为98.39%。供试的40个品种遗传相似性指数为0.502 0~0.867 5,遗传多样性参数等位基因数(Na*)、有效等位基因数(Ne*)、Nei’s基因多样性指数(H*)、Shannon’s信息指数(I*)和多态性信息含量分别为1.981 0、1.514 9、0.304 2、0.460 3和0.321 2,供试材料遗传多样性丰富。聚类结果和主坐标分析将40个郁金香品种分为两大类,其中‘Christmas Magical’‘Banja Luka’‘Madame Lefeber’与其他品种亲缘关系较远,在遗传背景上具有一定差异。

3. 兰州百合响应自毒胁迫的代谢组学分析
成志远, 张燕江, 申岳, 李广, 陈勤, 李杰, 邢彦宏
植物研究    2024, 44 (5): 793-804.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.016
摘要15)   HTML1)    PDF (4335KB)(4)    收藏

为探究兰州百合(Lilium davidii var. unicolor)响应自毒胁迫的代谢机制,以1年生(Lily1)、2年生(Lily2)和3年生(Lily3)兰州百合为研究对象,采用气相色谱-质谱(GC-MS)技术分析了不同连作年限兰州百合的代谢组学变化,在其提取物中共检测和鉴定出124种代谢物。利用R软件对样品进行归一化,通过正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)寻找差异代谢物,并筛选相关代谢物途径进行联合分析。结果表明:Lily1与Lily2的代谢组间存在明显差异,共有16种呈上调的差异代谢物(脂质类、黄酮类、糖类及酚类),且均上调;显著富集至酪氨酸代谢、丙酸代谢和类黄酮生物合成代谢通路。其中脂质类、黄酮类和糖类物质含量的提升表明在兰州百合连作的第2年,自身通过积极合成脂质类、黄酮类和糖类物质来响应自毒胁迫。Lily1与Lily3的代谢组间共有21种差异代谢物,包括1种上调代谢物(3-α-甘露二糖)和20种下调代谢物(胺类、酸类和脂质类);显著富集至5条代谢通路,分别为托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成、磷酸盐和次磷酸盐的代谢、赖氨酸降解、谷胱甘肽代谢和D-氨基酸代谢。Lily2与Lily3组间同样有21种差异代谢物,唯一上调代谢物也为3-α-甘露二糖。这表明,在兰州百合连作的第3年,糖类物质作为直接参与维持细胞膜稳定性的碳水化合物,积极响应自毒胁迫。20种下调代谢物分别为胺类、酸类和脂质类,仅显著富集至丙酸代谢和类黄酮生物合成代谢通路。

4. 小黑杨Rubisco小亚基基因启动子的克隆及表达活性分析
曹佳玉, 曹丽娜, 张俏艺, 张双, 胡志宝, 赵唐锐, 许志茹, 李春明, 全先奎, 刘关君
植物研究    2024, 44 (4): 625-633.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.04.014
摘要12)   HTML1)    PDF (1712KB)(9)    收藏

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是光合作用中决定碳同化速率的关键酶,其中小亚基(rbcS)是由核基因编码,并且主要在叶片中表达。利用RT-qPCR技术确定了小黑杨(Populus×xiaohei)叶片中高表达的Rubisco小亚基基因PxrbcS1PxrbcS2基因,并克隆了其上游2 240、2 174 bp的启动子。对其进行启动子元件分析结果表明,PxrbcS1PxrbcS2的启动子具有多个与光诱导表达相关的元件,例如G-box、MRE和Box 4等元件。构建pBI-121-pPxrbcS1::GUS和pBI-121-pPxrbcS2::GUS植物表达载体并遗传转化84K杨(P. alba× P. glandulosa)。GUS组织化学染色以及qPCR表达分析表明PxrbcS1PxrbcS2的启动子能够驱动GUS基因在84K杨叶片特异性高表达。总之,上述结果表明该研究成功地从小黑杨中克隆了具有叶片高表达活性的PxrbcS1PxrbcS2的启动子,该启动子可应用到包括杨树在内的植物光合作用相关的基因功能研究以及提高植物光合作用的遗传操作中。

5. 新麦草基因组重复序列组成及在赖草属物种染色体上的分布
杨莹, 李媛, 陈洁, 刘博, 窦全文
植物研究    2024, 44 (4): 634-640.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.04.015
摘要16)   HTML8)    PDF (2424KB)(3)    收藏

新麦草(Psathyrostachys juncea)被认为是赖草属植物的一个重要祖先物种。对新麦草中高度重复序列Cot-1 DNA文库克隆测序分析鉴定,结果表明新麦草Cot-1 DNA文库中的序列可以分为6种类型:反转座子、转座子、卫星DNA、抗病相关LZ-NBS-LRR、未能鉴定类型、反转座子LTR和LTR/Copia类型序列组合型,占比分别为49.5%、1.0%、28.7%、5.9%、13.9%和1.0%。进一步利用2种卫星DNA序列和5个反转座子序列为探针,对新麦草、赖草(Leymus secalinus)和2个大赖草(L. racemosus)材料进行染色体荧光原位杂交,结果表明卫星DNA序列TaiI-family和pSc250-family杂交信号主要分布在染色体的端部,TaiI-family杂交信号数量分别为20、16、7和18,而卫星DNA序列pSc250-family在新麦草、赖草中的杂交信号数量分别为17和24,在2个大赖草材料均没有信号检出。反转座子序列在3个物种染色体上基本呈散布分布方式,而且在赖草属物种染色体分布呈现同质化倾向,其中克隆序列pPj-44和pPj-28在新麦草和赖草属物种间信号分布差异显著,分别提示在异源多倍化过程中存在序列扩张和收缩,克隆序列pPj-77仅在1个大赖草材料10个染色体杂交信号强度区别于其余染色体。研究结果表明,新麦草重复序列在赖草多倍体形成过程发生了快速进化并可能存在同质化扩散,同时赖草属不同物种基因组间重复序列组成可能存在显著差异。

6. 花楸属复叶组植物倍性水平及基因组大小变异
祁奇, 侯文祥, 邱靖, 耿礼阳, 陈昕
植物研究    2024, 44 (3): 441-447.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.03.013
摘要14)   HTML2)    PDF (1039KB)(10)    收藏

为探究花楸属复叶组(Sorbus sect. Sorbus)植物的倍性和基因组大小变异,以水稻品种日本晴(Oryza sativa subsp. japonica ‘Nipponbare’)为内标植物,应用流式细胞术对植物体细胞所含的DNA含量进行测定。结果表明:19种植物的基因组大小为0.648~0.803 pg,有二、三、四倍体3种倍性水平,其中二倍体植物有 15种,2C值为1.335~1.607 pg;三倍体仅喜马拉雅花楸(S. himalaica)1种,2C值为2.137 pg;白毛花楸(S. albopilosa)、西康花楸(S. prattii)和假川滇花楸(S. pseudovilmorinii)为四倍体,2C值分别为2.594、2.891、2.751 pg。首次报道了16种花楸属植物的2C值,并报道了5种植物新的倍性水平,表明花楸属植物在种间及种内均存在倍性变化。

7. 基于CRISPR-dCas9转录激活系统的毛果杨ANT转录因子功能分析
孟令桐, 苏丽伟, 李祥欣, 熊天圣, 常攀鹏, 刘孟卓, 周晨光
植物研究    2024, 44 (3): 431-440.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.03.012
摘要9)   HTML1)    PDF (1563KB)(6)    收藏

基于CRISPR-dCas9的基因转录激活表达能够避免基因异位表达带来的表型干扰,同时使基因有效地特异性表达。该研究利用新型CRISPR-Act3.0表达系统,在毛果杨(Populus trichocarpa)中对维管形成层特异表达转录因子ANT(AINTEGUMENTA)进行基因转录激活,创制遗传材料,并对基因的功能进行分析。首先对毛果杨PtrANTs转录因子进行同源分析,选取其中的PtrANT-4进行后续研究,对该基因进行克隆并利用荧光定量PCR分析其在各组织中的表达情况;其次在PtrANT-4启动子上设计3条gRNAs,构建CRISPR-dCas9转录激活表达载体,利用原生质体瞬时转化法检测该载体的表达;最后将该表达载体利用农杆菌介导法转化毛果杨,获得PtrANT-4转录激活遗传材料。结果表明:毛果杨中有4个PtrANTs转录因子,选取的PtrANT-4基因CDS序列全长为2 058 bp,编码685个氨基酸,在毛果杨侧生分生组织维管形成层特异表达。基于CRISPR-Act3.0表达系统成功构建的转录激活载体,在毛果杨木质部原生质体中转化后具有激活PtrANT-4表达的作用。获得的遗传转化植株中PtrANT-4基因仅在茎维管形成层中的表达量显著提高,说明PtrANT-4在茎维管形成层发育过程中可能起重要作用。该研究为PtrANT的功能研究奠定了一定研究基础,同时为维管形成层干细胞发育的机制研究提供了重要的遗传材料。

8. 紫薇响应盐胁迫和碱胁迫的代谢组分析
张衡锋, 何阳武, 张焕朝, 韦庆翠
植物研究    2024, 44 (3): 420-430.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.03.011
摘要22)   HTML6)    PDF (1661KB)(14)    收藏

为探究‘红叶’紫薇(Lagerstroemia indica ‘Pink Velour’)对盐胁迫和碱胁迫的代谢响应机制,对‘红叶’紫薇1年生无性扦插苗分别进行盐胁迫(NaCl,pH=7.02)和碱胁迫(NaHCO3和Na2CO3的Na+摩尔比为2∶1,pH=9.52)处理,采用液相色谱质谱(LC-MS)分析叶片代谢组学变化,并比较2个处理组与对照(CK)之间的代谢差异。结果表明:与CK相比,盐处理组共筛选出156个差异代谢物,碱处理组共筛选出176个差异代谢物,2个对比组共有23个差异代谢物,其余均为特有差异代谢物。KEGG富集分析表明,次生代谢产物生物合成、氨基酸代谢、糖类代谢、脂肪酸代谢和植物激素合成是响应盐胁迫和碱胁迫的主要代谢通路;甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸合成代谢、ABC转运蛋白和维生素B6合成代谢是盐胁迫组的特有代谢通路;缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、精氨酸和脯氨酸生物合成代谢、叶酸合成代谢,以及戊糖和葡萄糖醛酸相互转化和抗坏血酸合成代谢是碱胁迫组的特有代谢通路。这些差异代谢物变化和代谢通路富集可能是紫薇响应盐胁迫和碱胁迫的主要机制。

9. 羽衣甘蓝类受体激酶FERONIA基因克隆、表达及与相互作用蛋白分析
荀宝茹, 秦洪涛, 马蕊, 郭楠枫, 刘运平, 吴莹, 蓝兴国
植物研究    2024, 44 (2): 298-306.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.02.015
摘要11)   HTML0)    PDF (4370KB)(9)    收藏

FERONIA(FER)受体激酶在有性生殖中的花粉与柱头信号识别中发挥重要作用,为分析类受体激酶FERONIA(FER)在羽衣甘蓝(Brassica oleracea var. acephala)授粉中的作用,以羽衣甘蓝自交不亲和系(S13-bS13-b )为研究材料,采用RT-PCR从柱头中克隆得到BoFER基因,获得的BoFER cDNA序列,全长2 682 bp编码893个氨基酸,其含有高度保守激酶结构域和Ser/Thr激酶结合位点。利用qRT-PCR技术对BoFER在授粉过程中的表达水平进行分析,结果发现BoFER在不亲和授粉过程其表达量逐渐升高,而在亲和授粉过程中其表达量逐渐降低。利用酵母双杂交分析BoFER与已知的自交不亲和相关蛋白的相互作用,结果显示BoFER与S位点受体激酶BoSRK13-b的激酶域存在相互作用。

10. TRV介导的溪荪VIGS转化体系的构建与鉴定
刘桂伶, 徐诺, 史恭发, 王玲
植物研究    2024, 44 (1): 132-138.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.01.015
摘要28)   HTML0)    PDF (1718KB)(18)    收藏

病毒诱导基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术为缺乏稳定遗传转化体系的植物进行基因功能分析提供了可能,为解决缺少稳定遗传转化体系的植物进行基因功能验证的需求,以单子叶植物溪荪(Iris sanguinea)为材料,克隆IsPDS基因的特异性片段并构建其VIGS重组载体pTRV2-IsPDS,通过注射法侵染溪荪叶片,结果显示:pTRV1和pTRV2-IsPDS的菌液OD600调至1.8~2.0后重悬,重悬液OD600调至0.8~1.0,通过注射器叶脉注射方式侵染溪荪叶片效果最佳。在室外温度为15~20 ℃的下午6~8时进行,用1 mL注射器针头扎伤溪荪叶片外表皮,沿着平行脉缓慢注射重悬液1 mL至溪荪叶片维管束中,14 d左右会出现明显的白化表型。在出现表型变化的植株和空载组中均检测到TRV1和TRV2的病毒载体,白化植株的IsPDS表达量显著低于对照组。侵染液配制中通过提高携带病毒载体的农杆菌的浓度提高侵染效率,且接种后无需遮光。

11. 楸树DELLA基因家族生信分析及CbuGRAS9的功能分析
王珊珊, 王瑞, 樊二勤, 付鹏跃, 曲冠证, 王楠
植物研究    2024, 44 (1): 139-151.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.01.016
摘要42)   HTML10)    PDF (6650KB)(41)    收藏

通过鉴定楸树(Catalpa bungei)DELLA家族基因并分析CbuGRAS9的基因功能,为楸树生殖调控性状的遗传改良提供理论依据。基于楸树基因组数据,鉴定并克隆了5个与拟南芥(Arabidopsis thaliana)同源的CbuDELLAs基因;利用ExPASy、SWISS-MODEL、Plant-mPloc、PlantCare等在线工具对CbuDELLAs蛋白进行等电点、蛋白结构、亚细胞定位及启动子顺式作用元件预测;以9-1(Catalpa bungei ‘Luoqiu No.1’)和‘百日花’楸树(Catalpa ‘Bairihua’)为材料,分析了CbuDELLAs基因的表达量差异,并通过异源转化拟南芥证实了CbuGRAS9的分子功能,利用酵母双杂交文库筛选了与CbuGRAS9互作的蛋白。结果表明:5个CbuDELLAs蛋白的氨基酸数目为455~588,蛋白相对分子质量为5.04~6.43 kDa,等电点为4.81~5.14;CbuDELLAs蛋白均含有DELLA和GRAS保守结构域,全部为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示CbuDELLAs蛋白均定位于细胞核中。启动子顺式作用元件分析发现,这5个DELLAs基因启动子区均含有参与赤霉素反应的顺式作用元件。qRT-PCR结果显示,‘百日花’楸中CbuDELLAs基因表达量显著高于对照9-1楸,其中CbuGRAS9为差异最显著的基因,CbuGRAS9转基因株系的开花时间被明显推迟。鉴定到与CbuGRAS9互作的蛋白质主要富集在核糖体、氨基酸合成、次级代谢、光合作用、TCA循环等代谢通路。

12. 逆境胁迫下山新杨PdbHMGs基因表达模式分析
王春瑶, 雷晓锦, 刘中原
植物研究    2023, 43 (6): 932-942.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.06.015
摘要33)   HTML1)    PDF (3486KB)(18)    收藏

为了初步探究山新杨HMG(High mobility group proteins)基因在非生物胁迫下的功能,本研究从山新杨(Populus davidiana×P. bolleana)中克隆获得HMGs基因,研究HMGs抗逆功能。利用同源序列比对,在山新杨中找到7条拟南芥(Arabidopsis thalianaHMGs的同源基因(命名为PdbHMG1~7)。利用生物信息学工具对PdbHMG1~7进行序列分析。此外,通过qRT-PCR探究不同逆境胁迫下PdbHMG1~7基因在山新杨根和叶中的表达模式。PdbHMG1-7 ORF长度为456~2 004 bp,编码氨基酸残基数为151~667,编码蛋白相对分子质量为16.72~75.54 kDa,理论等电点为5.35~9.36,且7个PdbHMG蛋白均为亲水性蛋白。多序列比对与进化树分析结果表明,7个PdbHMGs基因均含有保守的HMG-box结构域,都属于HMGB亚家族。顺式作用元件的分析结果表明,PdbHMGs基因的启动子序列包含多种响应激素和逆境胁迫元件。高盐、干旱、重金属和激素等胁迫处理后表达模式分析结果显示,7个PdbHMGs基因在山新杨根和叶中的表达至少在一个胁迫处理时间点发生了显著变化。在叶片中,PdbHMG2在NaCl、ABA、PEG6000和CdCl2胁迫下被诱导几乎全部为显著上调表达,而PdbHMG7则全部为下调表达;在NaCl和CdCl2胁迫下,PdbHMG1PdbHMG3PdbHMG6在整个胁迫过程中几乎全部为显著上调表达。在根中,NaCl处理整个过程中PdbHMG3PdbHMG5的表达趋势全部显著上调,而PdbHMG6在NaCl胁迫过程中除9~12 h无明显表达外,其余胁迫时间点全部为显著下调表达;在ABA处理过程中,PdbHMG6在根中全部为下调表达。7个PdbHMGs基因至少能在1种器官中对1种胁迫处理做出应答,但响应的胁迫类型和机制可能不同。本研究为后续进一步研究山新杨PdbHMGs家族基因的功能提供了参考。

13. 细叶百合Catalase基因的克隆及表达分析
宋煜, 林文昊, 荆一博, 董懿, 金淑梅
植物研究    2023, 43 (5): 756-767.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.012
摘要24)   HTML2)    PDF (6823KB)(15)    收藏

为探究细叶百合(Lilium pumilumCatalaseCAT)基因与耐盐碱胁迫的关系,从细叶百合鳞茎中成功克隆出LpCat基因。该基因的ORF区长度为1 479 bp,编码492个氨基酸,对其进行序列比对和系统进化树分析,发现细叶百合Catalase蛋白与通江百合(L. sargentiae)、菠萝(Ananas comosus)、油棕(Elaeis guineensis)等植物的Catalase蛋白亲缘关系较近。构建了pQE-LpCat原核表达载体,以1 mol·L-1 IPTG为诱导剂进行LpCat蛋白的体外诱导表达与纯化。在添加50 mmol·L-1 NaHCO3胁迫下,携带PQE-LpCat蛋白的菌液生长浓度高于对照菌株。在1 mol·L-1 NaHCO3、2.5 mol·L-1 H2O2胁迫下过表达LpCAT基因烟草(Nicotiana plumbaginifolia)植株与野生型相比,枯萎程度相对较低。通过净光合速率、气孔导度、胞间CO2和蒸腾速率,H2O2含量,丙二醛(MDA)等生理指标检测说明过表达LpCat基因烟草植株比野生型烟草植株更耐盐碱。

14. 水曲柳FmCCoAOMT基因在木质素合成及非生物胁迫中的功能分析
单超然, 陈晓慧, 丁云飞, 赵威, 卢晗, 高尚珠, 齐凤慧, 詹亚光, 曾凡锁
植物研究    2023, 43 (5): 768-778.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.013
摘要40)   HTML3)    PDF (3077KB)(15)    收藏

为了明确FmCCoAOMT基因的功能,以水曲柳(Fraxinus mandshurica)为材料,利用qRT-PCR方法分析FmCCoAOMT基因的表达模式,结果显示FmCCoAOMT基因具有组织特异性。在雌株和雄株多年生木质部的表达量最高,其中在雄株中是新生枝皮表达量的9.4倍,在雌株中是叶片表达量的13.1倍。采用叶盘法获取转基因烟草(Nicotiana tabacum)植株,过表达FmCCoAOMT的烟草与野生型相比,木质素含量升高41%,纤维素和半纤维素含量分别降低32%和52%。非生物胁迫处理后过表达FmCCoAOMT烟草相比于野生型,POD和SOD活性增加,MDA含量下降,且活性氧含量减少,其中NaCl处理后,POD活性比对照组升高83%;NaCl、ABA和甘露醇处理后,SOD活性比对照组分别升高56.6%、44.2%和19.0%,MDA含量比对照组分别降低了77.2%、11.7%和47.6%。结果表明FmCCoAOMT基因通过参与木质素合成,促进非生物胁迫适应能力。

15. 龙牙楤木Aeβ-AS基因的表达对烟草中皂苷含量的影响
霍清清, 夏雨新, 李佳乐, 韩薇, 张书雅, 张哲, 夏美玲, 郭雯华, 由香玲
植物研究    2023, 43 (5): 779-786.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.014
摘要27)   HTML0)    PDF (1728KB)(14)    收藏

为探讨龙牙楤木(Aralia elata)三萜皂苷合成的关键酶基因β-香树素合成酶基因(Aeβ-AS)对三萜皂苷合成的影响。利用基因克隆技术对Aeβ-AS基因进行克隆,并对烟草进行遗传转化,分析转基因烟草中Aeβ-AS基因在各部位的表达差异,检测Aeβ-AS基因及上下游关键酶基因表达量和总三萜含量。结果表明:成功构建了植物过表达载体pROKⅡ-Aeβ-AS,并转入了野生型烟草,获得7个转基因株系,并在mRNA水平表达,且在叶子中的表达量要高于根和茎;在转基因烟草中,Aeβ-AS基因及其上下游的关键酶基因表达量均高于野生型,其中株系L21的NtFPS、NtSS基因的相对表达量最高,株系L30的NtSE、Aeβ-AS基因的相对表达量最高;与野生型烟草相比,转基因烟草的总三萜含量显著升高(1.1~1.6倍)。试验结果证明合成Aeβ-AS基因并在烟草中进行异源转化,可以使转基因烟草内的总三萜含量显著升高。

16. 巨桉EgrWAT1基因克隆和功能初步分析
张昊楠, 陈珊珊, 徐建民, 罗萍, 王晓萍, 许志茹, 范春节
植物研究    2023, 43 (4): 601-611.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.04.013
摘要52)   HTML5)    PDF (2728KB)(27)    收藏

为探究WALLS ARE THIN (WAT1)在木本植物中木材形成以及响应胁迫中的作用,利用生物信息学工具进行分析,并以巨桉(Eucalyptus grandis)为材料克隆EgrWAT1S及其另一转录本EgrWAT1L,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)探究其在不同组织、节间以及响应胁迫时的表达模式。结果表明:EgrWAT1S在韧皮部表达量较高,而EgrWAT1L主要表达在根部。在茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)处理和盐胁迫以及缺磷、缺硼处理时,其表达存在着明显不同的模式,在MeJA、SA处理时甚至存在着相反的表达模式。这些结果表明EgrWAT1L基因可能通过转录调控来影响EgrWAT1S表达和进一步的蛋白翻译来响应激素和胁迫处理。为进一步研究WAT1基因在巨桉生长发育过程中的作用和调控方式提供基础,也为将来桉树的分子育种 提供可能。

17. 紫穗槐WRKY42基因耐盐碱性的功能研究
孙宇, 张艺腾, 成慧慧
植物研究    2023, 43 (4): 612-621.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.04.014
摘要57)   HTML1)    PDF (3957KB)(37)    收藏

为了研究植物WRKY转录因子感知盐碱胁迫信号并通过生理和生化调节途径来维持其耐性功能作用。克隆紫穗槐(Amorpha fruticosa)的AfWRKY42基因,分析盐(NaCl)和碱(NaHCO3)胁迫和组织器官的响应表达模式;通过超表达烟草(Nicotiana tabacum)研究其耐盐碱性功能。依据紫穗槐逆境胁迫下的转录组测序数据克隆AfWRKY42基因,生物信息分析其含有1个WRKY结构域,2个低复杂区域和1个螺旋区域。系统进化树分析氨基酸发现,AfWRKY42与木豆(Cajanus cajan)WRKY47、藜豆(Mucuna pruriens)的WRKY42亲缘关系最近。通过拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶肉原生质体的瞬时基因表达系统验证AfWRKY42蛋白定位在细胞核; AfWRKY42基因定量分析表明其在紫穗槐的嫩茎表皮中表达最高;检测经NaCl和NaHCO3处理的根和叶中的表达模式,结果表明总体受胁迫诱导AfWRKY42基因表达量增加,推测AfWRKY42基因与植物耐盐碱性调节相关。分析35S启动的过表达T3代转AfWRKY42基因烟草耐盐碱性表明,盐碱胁迫处理后,转基因烟草株系抗性提高,它的叶绿素和电导率比野生型的高,丙二醛含量显著降低,说明AfWRKY42在响应盐碱胁迫中扮演重要的调节角色。将为抗盐碱性育种提供一个WRKY转录因子候选基因,为改善紫穗槐和其他植物的抗逆性奠定基础。

18. 巴西橡胶树去泛素化酶UCHs基因的克隆及功能分析
袁铭悦, 周天忠, 余马, 胡斌, 龙翔宇, 陈华
植物研究    2023, 43 (4): 622-630.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.04.015
摘要37)   HTML0)    PDF (1813KB)(11)    收藏

为探究去泛素化酶中泛素羧基末端水解酶(UCHs)在巴西橡胶树乳管泛素化过程中发挥的潜在功能,从巴西橡胶树中成功分离2个UCHs家族成员(HbUCH-L3HbUCH-L5)的全长序列,开放阅读框分别长993、558 bp,编码330、185个氨基酸,具有典型的UCHs结构域;qRT-PCR结果表明HbUCH-L3HbUCH-L5在各组织中均有表达,且在胶乳中表达丰度较低;HbUCHs重组蛋白的体外泛素化底物切割试验表明,HbUCH-L3和HbUCH-L5均具有水解泛素的功能。HbUCHs显著降低C乳清中总蛋白整体泛素化水平,且HbUCH-L3去泛素化酶活性高于HbUCH-L5。由此推测橡胶树UCHs在乳管中参与维持泛素化动态平衡进而发挥其特定的生物学功能,但具体的作用及调控机制尚不清楚。

19. 羊草WRKY40的克隆及其转基因烟草抗病性分析
李丹妮, 刘佳丽, 张继涛, 顾宝祥, 朱凤金, 管清杰
植物研究    2023, 43 (3): 412-420.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.011
摘要37)   HTML2)    PDF (3682KB)(31)    收藏

为了培育抗白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)、纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)以及恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)等病菌的水稻品种,通过挖掘抗病基因选育抗病品种。利用RT-PCR方法从羊草(Leymus chinensis)叶片中克隆LcWRKY40基因(登录号:MN187915),其CDS全长1 053 bp,编码350个氨基酸,分子质量为38.1 kDa。生物信息学分析结果表明:LcWRKY40一级结构包含WRKY结构域,并且存在锌指蛋白结构域以及核定位序列。系统进化树的构建及基序分析发现LcWRKY40和HvWRKY38亲缘关系接近。烟草(Nicotiana tabacum)亚细胞定位结果表明LcWRKY40蛋白定位于细胞核中,验证了软件预测。经qRT-PCR组织特异性表达分析表明LcWRKY40基因在羊草的根、茎、叶、叶鞘、稃和花药中都有表达,但表达量在叶中最高,稃中最低。利用水稻的白叶枯病菌、纹枯病菌、稻瘟病菌以及恶苗病菌对转基因LcWRKY40烟草植株与野生型烟草植株进行接菌试验,研究结果表明转基因LcWRKY40烟草植株对4种病菌有不同程度的缓解作用,对稻瘟病菌与恶苗病菌的侵害表现出较高抗性。因此推测LcWRKY40蛋白在抵御病害胁迫、提高植物病原菌抵抗力等信号途径中发挥关键调节作用。

20. 拟南芥线粒体蛋白突变体ssr1-2表型的详细鉴定与分析
蔡圆圆, 夏季奔奔, 应文涵, 王洁瑶, 谢涛, 邢孔丫, 冯宣军, 华学军
植物研究    2023, 43 (3): 421-431.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.012
摘要42)   HTML6)    PDF (5062KB)(17)    收藏

SSR1在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中编码一个线粒体蛋白,为深入了解SSR1基因在植物生长发育和逆境应答中的作用,以ssr1-2及其抑制子突变体EMS143EMS145为材料,对其根和地上部分的生长,及其对脯氨酸的敏感性和铁稳态进行跟踪分析,并利用拟南芥幼苗嫁接技术分析了ssr1-2短根表型对地上部分生长的影响。结果表明:ssr1-2主根长变短,根系的形态与须根系类似。地上部分也小于野生型,但出现得晚于根短表型。嫁接试验结果表明,突变体的根能限制野生型的地上部分生长,反之突变体的地上部分也能影响野生型的根,但前者的作用更大。ssr1-2在种子萌发、根长和叶绿素含量等指标上表现出对脯氨酸的超敏感表型。此外,ssr1-2对铁营养不敏感,即铁盐对其生长的促进作用显著小于WS野生型,说明其利用铁的能力显著下降。这些结果表明SSR1可能通过影响铁营养利用参与拟南芥根生长的调控,暗示线粒体铁元素利用机制的损伤可能是脯氨酸对植物生长发育抑制作用加强的原因之一。