为了探究圆齿野鸦椿Hsp20基因在强光、高温胁迫中的作用，利用生物信息学的方法对圆齿野鸦椿Hsp20基因家族进行全基因组鉴定，并从理化性质、系统进化、保守基序及基因结构、染色体定位及物种间共线性、顺式作用元件预测、蛋白网络互作和表达模式等方面进行分析.结果表明：圆齿野鸦椿含有32个Hsp20基因，分布在9条染色体中，分为5个大家族和12个亚家族，多数基因有1个内含子.EkHsp20家族的主要扩增方式为片段复制.圆齿野鸦椿含有多个非生物胁迫响应元件和激素类响应元件，如光响应元件、脱落酸响应元件等.表达量分析结果表明，圆齿野鸦椿Hsp20基因与Hsp101基因有蛋白网络互作关系.ER家族是一类提高植株的抗冷性的基因，圆齿野鸦椿基因组中缺失ER基因家族，这可能与其不耐寒相关.根据高温、持续强光导致叶片蜷缩的现象，结合EkHsp20-04、EkHsp20-20、EkHsp20-25在系统发育树中与拟南芥Hsp17.6b聚合在一起、与拟南芥Hsp101呈现蛋白互作关系，且均为CⅠ家族成员，推测EkHsp20-20、EkHsp20-04、EkHsp20-25可能是促使圆齿野鸦椿在高温条件下产生自我防御行为的主要基因.

热激蛋白是从细菌到高等真核生物中普遍存在的一种在受到环境胁迫的响应后迅速合成的蛋白。因为小分子热激蛋白的分子量普遍在20k Da左右,故称为HSP20。借助番茄基因组数据库,利用生物信息学方法对HSP20基因家族进行鉴定及分析,结果表明,番茄中至少含有43个HSP20基因,不均匀的分布在番茄的12条染色体上。通过对茄科植物番茄、辣椒、马铃薯HSP20进行系统进化分析发现,三者存在同源关系。对HSP20基因启动子序列分析发现多个响应植物糖代谢和逆境胁迫的顺式作用元件,包括SURE、W-box等。基于RNA-

以圆齿野鸦椿为材料，比较叶片、枝条和果皮的5,7-二羟基-2-甲基-色原酮-6-c-β-d-葡萄糖苷(biflorin)和5,7-二羟基-2-甲基-色原酮-8-c-β-d-葡萄糖苷(isobiflorin)含量差异，并利用高通量测序平台构建圆齿野鸦椿的转录组数据库并注释unigenes的功能，对biflorin和isobiflorin的生物合成相关基因进行筛选与分析.结果表明：圆齿野鸦椿果皮中的biflorin和isobiflorin含量最高，叶片次之，枝条最低.从圆齿野鸦椿转录组数据库中共获得85 342个unigenes,从差异基因中筛选出1个差异表达的CHS基因和7个差异表达的糖基转移酶UGT基因，这些基因可能参与biflorin和isobiflorin的合成.7个UGT基因可分为4个6-C UGT和3个8-C UGT.6-C UGT和8-C UGT基因的表达情况不同，6-C UGT在果皮中表达量最高，而8-C UGT在叶片中表达量最高.qRT-PCR分析验证了转录组数据的准确性.

【目的】鉴定桑树中MaCWIN （Cell wall invertase， CWIN）和MaCIF （Cell wall invertase inhibitor， CIF）家族基因，为揭示桑树MaCWIN与MaCIF家族基因的功能及筛选优质种质资源奠定基础。【方法】以拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）和杨树（Populus trichocarpa L.）的CWIN和CIF家族基因为参考，在MorusDB数据库中筛选桑树的MaCWIN和MaCIF家族基因，用PCR基因克隆技术对其进行克隆，并进行motif分析、多序列比对分析、系统发生分析、蛋白特征分析、亚细胞定位预测，通过RT-qPCR技术分析MaCWIN和MaCIF家族基因在不同组织和果实不同发育时期的表达谱，分析MaCWIN和MaCIF之间的相关性，通过病毒诱导的基因沉默技术在桑树体内敲低MaCWIN和MaCIF家族基因的表达量并观察表型。【结果】筛选出MaCWIN和MaCIF家族基因各5个，成功克隆出4个MaCWIN基因和3个MaCIF基因，MaCWIN家族基因CDS区域长度为1722～1989 bp；MaCIF家族基因CDS区域长度为537～582 bp；MaCWIN1、MaCWIN2、MaCWIN4、MaCWIN5为酸性转化酶，MaCIF1、MaCIF3和MaCIF4为酸性转化酶抑制子；MaCWIN1、MaCWIN2和MaCWIN4属于细胞壁转化酶，MaCWIN5是液泡转化酶。MaCWIN1在幼叶表达量最高，MaCWIN2表达量随果实成熟逐渐积累，其他基因均表现出组织特异性；病毒诱导的基因沉默试验结果显示，MaCWIN1和MaCIF1基因的敲低导致相应植株发育延迟。【结论】MaCWIN和MaCIF基因家族是桑树体内重要的功能基因，首次克隆了MaCWIN和MaCIF基因编码区，确定其分类，其中MaCWIN1和MaCIF1是影响桑树生长发育的关键基因。为了解MaCWIN和MaCIF家族基因在桑树中的功能及培育桑树新品种提供理论基础。

脱落酸(ABA)是一种内源性激素,在调节植物的生长发育、非生物胁迫和生物胁迫反应方面发挥着重要作用。Pyrabactin resistance 1-like(PYR/PYL)蛋白在ABA信号传导途径中起核心调控作用。然而,在蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)中并没有关于这个家族的细节。本研究根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的14个PYL基因,利用BLAST方法鉴定蒺藜苜蓿基因组中的PYL家族成员。结果表明,鉴定得到14个蒺藜苜蓿PYL基因家族成员,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域。预测启动子中的顺式元件发现所有蒺藜苜蓿PYL基因家族成员均含有与胁迫以及激素相关的元件。基因本体论(GO)富集分析与KEGG通路分析显示其主要参与到脱落酸信号通路及对外界刺激的反应。基因表达模式分析显示,其在逆境胁迫下表现出特定的表达模式。本研究为进一步研究蒺藜苜蓿PYL基因奠定了基础。

[目的]本文旨在对前酪氨酸脱水酶(ADT)基因家族进行鉴定,分析其进化过程、基因结构、保守功能域、共线性关系和表达特性,并对梨ADT在石细胞形成过程中的功能进行初步验证。[方法]基于已公布的20个物种全基因组数据,采用BLASTp和Hmmer结合的方法进行成员鉴定,通过多种生物信息学手段分析序列。利用转录组数据和RT-qPCR检测梨ADT成员在果实发育中各个阶段的表达模式。利用农杆菌介导的瞬时转化法在梨幼果中过量表达PbADT1基因,通过间苯三酚染色观察幼果石细胞团分布,并测定木质素含量及其通路基因的表达量。[结果]在20个物种中共鉴定了113个ADT家族成员。通过系统进化树将家族成员分为4个亚组,6个水生藻类中都仅有1个ADT基因被鉴定,随后进化出的陆生植物中ADT基因家族均得到了不同程度的扩张。梨果实发育的转录组数据表明,多个ADT基因的高水平表达集中在花后35 d, RT-qPCR的结果证实了这一点。PbADT1的瞬时过量表达使梨幼果石细胞和木质素含量增加,并提高了木质素关键合成酶的表达水平。[结论]ADT基因在植物从水生向陆生进化的过程中得到了大量扩张,其蛋白水解酶生成的苯丙氨酸是合成木质素和形成维管束的底物基础。梨石细胞在幼果发育期大量形成,ADT在梨中的表达模式表明该基因家族可能调控果实石细胞的形成,PbADT1在梨果实中的瞬时过量表达使木质素含量升高、石细胞扩散加剧,表明ADT基因的过表达可能通过提高关键合成酶的表达水平对梨石细胞的形成产生影响。

【目的】分析番杏[Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze]中TtLIM基因家族的序列组成、RNA-seq基因表达和异源表达生物学功能，探究其可能参与调控番杏植株发育和胁迫应答反应的分子机理，为发掘番杏抗逆功能基因及其在作物育种中的应用提供理论基础。【方法】通过前期对番杏(Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze)cDNA文库的筛选，获得一个编码番杏LIM基因的全长cDNA，命名为TtWLIM1b。对TtWLIM1b在酵母中进行了功能分析。结合番杏全基因组测序信息，从番杏基因组中鉴定出16个TtLIM基因，对这些家族成员的染色体定位、所编码蛋白的理化性质、系统进化以及蛋白的保守模式进行综合的生物信息学分析；构建了番杏与拟南芥、水稻和紫花苜蓿的LIM蛋白家族成员的进化树。最后，通过RNA-seq分析TtLIM基因家族成员在番杏不同组织以及在不同胁迫处理后的相对表达量。【结果】异源表达TtWLIM1b能够提高转基因酵母的重金属耐受性及耐热的能力；番杏TtLIM家族蛋白成员均含有LIM结构域，而该结构域富含半胱氨酸。因此，TtLIMs也是富含半胱氨酸蛋白(Cysteine rich protein， CRP)的一种。序列分析表明，番杏LIM蛋白成员具有高度的保守性，且其成员的复制扩增较为明显；TtLIM基因家族成员在不同的番杏器官中广泛而有差异地表达。【结论】番杏TtLIMs可能参与调控番杏植株发育和胁迫应答反应。

【背景】花青素是紫色不结球白菜中重要的营养成分之一，谷胱甘肽转移酶（glutathione S-transferase,GST）在花青素转运中发挥着重要功能。【目的】鉴定不结球白菜中编码GST的基因，并通过转录组和分子生物学手段揭示BcGSTF6在不结球白菜花青素转运中的作用，解析不结球白菜花青素积累的分子机制。【方法】通过生物信息学方法，鉴定GST基因家族成员并分析其在染色体上的位置和基序；在紫色和绿色的不结球白菜中进行转录组分析，筛选不结球白菜中参与花青素转运的基因，并通过表达模式分析、亚细胞定位、拟南芥突变体tt19的异源回补试验进一步验证BcGSTF6和BcTT19的功能；通过将BcGSTF6和BcTT19与其他物种中参与花青素转运基因的氨基酸序列进行比较，分析BcGSTF6存在的差异；并通过BcGSTF6蛋白与矢车菊素（Cya）的体外结合和基因沉默试验验证BcGSTF6是否为参与不结球白菜花青素转运和积累的重要基因。【结果】从不结球白菜中鉴定得到83个GST基因家族成员，分为8个亚家族，分布在10条染色体上。转录组分析结果表明BcGSTF6和BcTT19可能是参与不结球白菜花青素转运的基因，进一步利用qRT-PCR发现BcGSTF6与BcTT19都在不结球白菜花青素积累阶段高度表达；亚细胞定位结果表明BcGSTF6和BcTT19都定位于内质网和液泡膜中。氨基酸序列多重比较发现BcTT19与其他物种中参与花青素转运的蛋白存在高度同源性，而BcGSTF6则在保守结构域中存在较大差异。在拟南芥突变体tt19中对BcGSTF6和BcTT19进行过表达均可恢复拟南芥幼苗tt19积累花青素的表型，但不能恢复其种皮棕色的表型，表明BcGSTF6和BcTT19都参与了花青素的转运但不能转运原花青素（PAs）。体外结合试验发现BcGSTF6蛋白在室温下可增加Cya的可溶性；对BcGSTF6在不结球白菜中进行基因沉默发现叶片中花青素含量显著下降，同时也导致参与花青素合成与调控相关基因表达量降低。证明BcGSTF6参与了花青素的转运和积累，在不结球白菜叶片着色过程中发挥重要功能。【结论】本研究鉴定了不结球白菜GST基因家族，并进一步解析了BcTT19和BcGSTF6在不结球白菜花青素转运和积累中的功能，阐明了BcGSTs在不结球白菜中花青素转运调控的部分机制。

采用超声提取法提取圆齿野鸦椿果皮中的活性物质isobiflorin和biflorin,分别考察了提取时间、乙醇体积分数和液料比对提取率的影响.以单因素试验结果为依据,运用Design-Expert 8.0.6软件进行Box-Behnken响应面设计及数据分析,进一步优化超声提取圆齿野鸦椿中isobiflorin和biflorin的工艺.结果表明:各因素对提取率的影响力从大到小依次为乙醇体积分数、提取时间、液料比;最佳提取工艺为提取时间46 min、乙醇体积分数62%、液料比15∶1;isobiflorin和biflorin总提取率模型的预测值为0.601%.通过试验验证发现,在此最佳提取工艺下,总提取率为(0.602±0.002)%,与预测值接近,两者的相对误差为0.17%,说明通过响应面优化的圆齿野鸦椿果皮中isobiflorin和biflorin的提取工艺稳定、可行.

以3年生圆齿野鸦椿为试验材料,探索不同含量多效唑(0、250、500、750、1 000 mg·L~(-1))对圆齿野鸦椿不同截干高度(30、55、80 cm)的矮化效果及观赏性的影响.结果表明, 30 cm截干,随着多效唑含量的提高,圆齿野鸦椿幼树株高、节间距和枝条矮化显著;55、80 cm截干,多效唑含量为750、1 000 mg·L~(-1)时矮化效果显著;30、80 cm截干,叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖含量随着多效唑含量的提高均呈先升高后降低的趋势,且均高于对照;500 mg·L~(-1)多效唑处理,叶绿素和可溶性蛋白含量达到最大值;30 cm截干,丙二醛含量均显著高于对照,500、1 000 mg·L~(-1)多效唑处理时MDA含量降至最低;500 mg·L~(-1)多效唑处理下超氧化物歧化酶含量最高.综合考虑圆齿野鸦椿的生长特性和观赏价值,截干30 cm, 1 000 mg·L~(-1)多效唑处理可通过调节圆齿野鸦椿幼树的生物量分配、细胞渗透性和抗氧化等,有效改善其生长和生理状况,得到株型娇小、观赏价值高的植株.

以圆齿野鸦椿的成熟种子为外植体,研究组培繁殖育苗技术,以筛选最适的培养基配方.结果表明:(1)激素种类和含量对种子无菌株系建立的影响不同,BA含量为0.5-2.5 mg.L-1时,种子的成活率随BA含量的升高而下降,而NAA对其影响不大,种子无菌株系建立的最佳培养基为MS+0.5 mg.L-1BA+0.3 mg.L-1NAA+7.5 g.L-1琼脂+20 g.L-1蔗糖;(2)在细胞分裂素含量相同的情况下,芽的增殖系数随着生长素含量的增加呈先增大后减小的趋势,在MS+1.0 mg.L-1BA+0.5 mg.L-1NAA+1.0 mg.L-1IAA+7.5 g.L-1琼脂+20 g.L-1蔗糖培...

【目的】探究生长调节剂NAA+IBA对圆齿野鸦椿插穗生根及其氧化酶(POD、PPO、IAAO)活性和内源激素(IAA、ABA、GA_3、ZR)含量的影响，初步揭示圆齿野鸦椿扦插生根的生化机理，为促进圆齿野鸦椿扦插生根提供理论依据。【方法】于2—3月圆齿野鸦椿腋芽开始萌动时剪取1年生的成熟枝条制备插穗，并分成两组进行处理。处理Ⅰ：插穗基部在150 mg/LNAA+150 mg/LIBA的混合溶液中浸泡2 h；处理Ⅱ：插穗基部置清水中浸泡2 h作为对照(CK)。处理结束后立即进行取样，扦插后每隔15 d取样1次，观察记载其生根过程的形态变化，并测定不同取样时期插穗基部长2 cm的皮层内氧化酶活性与内源激素含量。【结果】圆齿野鸦椿插穗以愈伤组织生根型为主。处理Ⅰ与处理Ⅱ相比，愈伤组织形成时间可提早15 d左右，不定根的形成时间可提早30 d左右。扦插第0天，处理Ⅰ和处理Ⅱ相比，插穗POD和PPO活性显著升高，而IAAO活性显著降低；IAA、GA_3和ABA含量显著升高，ZR含量则无明显变化。在整个生根过程中，两个处理插穗POD和PPO活性的变化趋势一致，均表现为“先升后降”，且处理Ⅰ在扦插后第30天达到峰值，而处理Ⅱ的峰值出现在扦插后第45天；在整个生根过程中，IAA含量处理Ⅰ均显著高于处理Ⅱ。【结论】圆齿野鸦椿属扦插生根较困难树种。插穗经150 mg/L NAA+150 mg/L IBA混合溶液浸泡处理2 h可加快其生根进程。提高插穗皮层内POD和PPO活性，降低IAAO活性，以及提高IAA含量及其与ABA、GA_3、ZR的比值，有利于促进圆齿野鸦椿插穗愈伤组织和不定根的形成。

对圆齿野鸦椿枝条提取物的抑菌活性成分进行分离、纯化,结合现代波谱学技术对其结构进行鉴定,分别鉴定为(+)-(8R, 7′R, 8′R)-isolariciresinol-9-(6-tris-p-coumaroyl)-O-β-D-glucopyranoside(1)、(7R, 8R)-threo-7, 9, 9′-三羟基-3, 3′-二甲氧基-8-O-4′-新木脂素7-O-α-L-鼠李糖苷(2)、4-氧代芝麻素(3)、tetraketide(4)、19α-羟基熊果酸(5)、紫檀芪(6)、evofolin B(7)、豆甾醇(8).其中,除化合物4、5、7外,其他成分均为本课题组首次从野鸦椿属分离所得.抑菌活性测定结果显示,化合物4、5、7对辣椒疫霉病菌均具有中等抑制活性,其有效中浓度(EC_(50))值分别为1.285、0.300、0.906μmol·L~(-1).辣椒疫霉病菌经19α-羟基熊果酸处理后,菌丝干重减少,细胞膜的通透性增加,菌体内蛋白质含量增多,其保护酶(过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶)活性随着处理时间的延长呈倒"V"型变化趋势.这说明19α-羟基熊果酸对辣椒疫霉病菌具有有效抑制作用.

以圆齿野鸦椿茎段继代繁殖或种子继代繁殖的幼嫩叶片为材料进行组培育苗试验,建立叶片植株再生和快速繁殖的技术体系.结果表明:叶片外植体在WPM+1.0 mg.L-1N6-异戊烯基腺嘌呤(2ip)+1.0 mg.L-1NAA+20 g.L-1蔗糖+7.5 g.L-1琼脂的培养基上形成黄绿色的愈伤组织,30 d后愈伤组织诱导率达95.7%;丛生芽的增殖系数随2ip和NAA含量的增加而加大,2ip含量为1.5 mg.L-1,NAA含量为0.3 mg.L-1时,增殖系数达3.5,WPM+2.0 mg.L-12ip+0.3 mg.L-1NAA+20 g.L-1蔗糖+7.5 g.L-1琼脂是最适的增殖培养基;...

[目的]本文旨在对梨单糖转运蛋白(sugar transporter protein, STP)基因家族成员进行鉴定，分析其序列特性、基因结构、氨基酸序列保守功能域、染色体定位以及组织表达特性，为其功能研究奠定基础。[方法]基于梨的全基因组数据，采用生物信息学方法进行序列鉴定和分析。通过不同糖种类和浓度培养梨花粉来分析糖对花粉管生长的影响。利用转录组数据分析PbrSTP成员在花粉不同发育阶段的表达模式。通过亚细胞定位技术分析PbrSTP11在细胞中的分布情况，并利用反义寡聚脱氧核苷酸(as-ODN)技术和缺陷型酵母突变体验证PbrSTP11的功能。[结果]梨STP基因家族有35个成员，分为5个亚家族，各亚家族具有保守的基因结构和蛋白质基序。与无糖、葡萄糖和果糖培养基相比，含蔗糖的培养基对梨花粉的萌发和生长均具有显著的促进作用，而低浓度的单糖培养基也会促进梨花粉的萌发和生长，但其作用没有蔗糖显著。RT-qPCR结果表明，PbrSTP11基因在梨花粉中特异性表达。随着单糖浓度的升高，PbrSTP11基因的表达水平显著提高。亚细胞定位显示PbrSTP11蛋白定位在细胞膜上。酵母功能互补试验结果显示，PbrSTP11对葡萄糖、果糖具有转运能力，并且对葡萄糖的转运能力高于果糖，但PbrSTP11没有转运蔗糖和山梨醇的活性。利用as-ODN技术敲低PbrSTP11基因表达抑制了梨花粉管生长。[结论]PbrSTP基因家族成员高度保守；PbrSTP11定位于质膜，具有转运葡萄糖和果糖的能力，从而促进梨花粉管生长。