【目的】克隆小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)III型磷脂酰肌醇4-羟基激酶基因(Ps Pik1),分析其在小麦条锈菌生长发育与致病过程中的作用。【方法】利用RT-PCR技术克隆Ps Pik1的c DNA序列,采用生物信息学技术分析该基因编码蛋白分子特征并构建进化树;运用实时荧光定量PCR技术,选用小麦条锈菌的延伸因子(elongation factor,EF)作为内参,明确该基因在小麦条锈菌夏孢子阶段和侵染小麦后6、12、18、24、36、48 h以及3、5、7、9、11 d共12个发育时期的表达特征;利用病毒介导的基因沉默技术(BSMV-hos...

【目的】研究小麦条锈菌果胶酶基因ＰｓＰＬ１的功能，确定其在小麦条锈菌侵染过程中的作用，为揭示小麦与病原菌互作的分子机理奠定理论基础。【方法】利用ＲＡＣＥ技术扩增ＰｓＰＬ１基因全长，通过ｑＲＴ－ＰＣＲ对ＰｓＰＬ１的表达特征进行分析，并在酵母系统中验证其编码蛋白信号肽的分泌功能，最后通过ＨＩＧｓ技术沉默ＰｓＰＬ１基因，确定其在条锈菌侵染小麦过程中的作用。【结果】克隆得到ＰｓＰＬ１基因全长，其ＯＲＦ长４７１ｂＰ，编码１５７个氨基酸；经预测ＰｓＰＬ１蛋白包含一个果胶酶保守结构域，Ｎ端含有一段由２１个氨基酸组成的信号肽序列；经酵母系统验证，确定ＰｓＰＬ１蛋白信号肽具有分泌功能；ｑＲＴ－ＰＣＲ分析发现，Ｐ．．．

溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶1(LPCAT1)是一种重要的脂质代谢酶。为明确三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)HcLPCAT1基因在类胡萝卜素代谢中的功能,探究该基因与三角帆蚌壳色的相关性,本研究采用RACE技术克隆获得HcLPCAT1基因cDNA全长1675 bp,ORF区1296 bp编码431个氨基酸;实时荧光定量分析发现HcLPCAT1基因在紫色三角帆蚌各组织中表达量均高于白色三角帆蚌相应组织,且在肝胰腺、外套膜中的表达量差异显著(P<0.01),同时相应组织中总类胡萝卜素含量(TCC)极显著升高(P<0.01)。采用直接测序法鉴定出三角帆蚌HcLPCAT1基因5个SNP位点的基因型与内壳色存在显著相关性(P<0.05),单倍型分析发现H1、H2两种单倍型为紫色三角帆蚌优势单倍型,H3、H5、H6三种单倍型为白色三角帆蚌优势单倍型。本研究鉴定的HcLPCAT1基因可为解析三角帆蚌类胡萝卜素代谢和壳色形成的机制提供研究基础,筛选出的与内壳色相关SNP及单倍型可用于分子辅助育种。

【背景】条锈病是小麦上的重大病害，由条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）侵染引起。条锈菌是活体营养型寄生真菌，在侵染过程中形成吸器，通过吸器从寄主植物汲取营养。同时，吸器分泌效应蛋白调控寄主免疫，促进侵染过程。【目的】明确条锈菌效应蛋白的功能及其作用机理，为揭示条锈菌的致病机制打下基础。【方法】比较分析条锈菌夏孢子、芽管和吸器转录组，获得在吸器诱导表达的分泌蛋白基因Hasp83，在本氏烟叶片细胞中瞬时表达观察是否能抑制由BAX引起的细胞坏死；利用qRT-PCR分析该基因在条锈菌侵染小麦不同阶段的表达水平。借助荧光假单胞菌Ⅲ型分泌系统和寄主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing,HIGS）分析Hasp83在条锈菌侵染过程中的功能。利用酵母双杂交系统筛选小麦中与Hasp83互作的蛋白，免疫共沉淀技术进一步在烟草细胞中共表达验证Hasp83及其候选靶标蛋白的互作。【结果】Hasp83开放阅读框全长522 bp，编码173个氨基酸，蛋白N端1—29位氨基酸为信号肽，无保守结构域，在本氏烟叶片细胞中瞬时表达能抑制由BAX引起的细胞坏死。qRT-PCR分析显示，Hasp83在条锈菌侵染时期上调表达；利用细菌Ⅲ型分泌系统在小麦水源11品种中瞬时表达Hasp83能够抑制荧光假单胞菌引起的胼胝质积累，在接种条锈菌无毒性小种CYR23后，瞬时表达Hasp83株系产生的活性氧积累面积和过敏性坏死面积相比对照减少19.35%—38.62%；利用HIGS技术在接种条锈菌毒性小种CYR31的小麦水源11中沉默Hasp83，发现条锈菌的产孢量、菌丝长度、菌丝扩展面积和吸器数目减少，致病力降低。酵母双杂交结果表明，效应蛋白Hasp83与其小麦中候选靶标过敏性坏死诱导蛋白Tahir1互作。免疫共沉淀进一步证明Hasp83及其候选靶标Tahir1存在互作。【结论】条锈菌效应蛋白Hasp83可抑制寄主由非致病细菌和无毒性条锈菌生理小种引起的小麦防卫反应，增强病原菌的致病力。

【目的】γ-谷氨酰磷酸还原酶是真菌脯氨酸合成途径中的一个关键性酶,本研究旨在对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)γ-谷氨酰磷酸还原酶编码基因SsGPR1进行沉默,并对沉默转化子菌丝生长、菌核形成和致病力等表型进行研究,为揭示核盘菌的生长发育与致病机理打下基础,并为作物菌核病的绿色防控提供线索。【方法】通过BLAST进行蛋白同源比对分析,并利用MEGA 5.0软件构建蛋白进化树。通过实时荧光RT-PCR检测SsGPR1在核盘菌菌丝生长、菌核发育和萌发的各个阶段以及致病不同时期的表达模式。根据RNA干扰原理构建SsGPR1的沉默载体,通过PEG介导原生质体转化的方法将沉默载体转入到野生型核盘菌菌株1980中。利用实时荧光RT-PCR鉴定基因沉默转化子,对沉默转化子的菌丝形态、生长速度和菌核形成等表型进行观察,并测定沉默转化子在氧化胁迫条件下的菌丝生长。将沉默转化子分别接种至活体油菜叶片和拟南芥植株,观察并测量病斑大小。通过酸性茚三酮法对沉默转化子中的游离脯氨酸进行测定。【结果】核盘菌SsGPR1全长1 454 bp,编码449个氨基酸,在氨基酸H~(10)-N~(426)处含有谷氨酰磷酸还原酶结构域。同源比对发现SsGPR1蛋白与灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的BC1G_13183蛋白和白霉病菌(Sclerotinia borealis)的SBOR_2215蛋白相似性最高,氨基酸序列一致性分别达95%和94%,系统进化树结果表明三者聚为一个小的分支。SsGPR1在核盘菌菌丝生长时期的表达量较高,在菌核不同发育阶段表达量相近,但均低于菌丝生长时期。SsGPR1在致病时期表达量不断升高,在接种后9 h表达量最高。将SsGPR1基因沉默载体pSIGPR1导入到核盘菌野生型菌株中,并通过实时荧光RT-PCR检测不同转化子中SsGPR1的表达水平,结果表明SiGPR1-104和SiGPR1-149为SsGPR1基因沉默转化子。沉默转化子在PDA培养基上形成的菌核数量及均重与野生型菌株无显著性差异,且菌核均能萌发形成子囊盘,但菌丝生长稠密,生长速度显著下降。在含有H_2O_2的培养基中,SsGPR1基因沉默转化子菌丝生长受到更强的抑制,表明沉默转化子对氧化胁迫更加敏感。SsGPR1基因沉默转化子在活体油菜叶片和拟南芥植株上能引起发病,但病斑面积减小,表明沉默转化子致病力减弱。SsGPR1基因沉默转化子菌丝中的游离脯氨酸含量与野生型菌株相比无显著差异。【结论】SsGPR1与核盘菌的生长和菌丝形态相关,且参与核盘菌对氧化胁迫的抵御及致病过程。

【目的】克隆金荞麦二氢黄酮醇4-还原酶基因(FdDFR1),分析其序列特征。【方法】利用同源克隆的原理,采用RACE结合cDNA文库筛选的方法,从金荞麦cDNA文库中克隆DFR基因(FdDFR1);对其序列进行生物信息学分析和Southern杂交检测。【结果】克隆到一个DFR蛋白基因(FdDFR1),通过Southern杂交分析,推测在金荞麦基因组中DFR基因是1～2个基因的小家族,FdDFR1是单拷贝基因;FdDFR1基因编码一个长341个氨基酸的蛋白质,在N端存在一个NADP结合位点"VTGASGFVGSWLVMRLLEHGY",还存在一个底物结合特异性决定的氨基酸基序"TVNVEEKQK...

【目的】Cks1(cyclin-dependent kinase subunit 1)是细胞周期蛋白依赖性激酶复合体CDK(cyclin-dependent kinase)的结构亚基，是细胞周期调控过程中的关键基因。论文旨在鉴定玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）StCks1，分析玉米大斑病菌附着胞发育过程中StCks1表达量差异及其互作蛋白，为进一步研究StCks1在附着胞发育中的作用打下基础。【方法】通过对玉米大斑病菌野生型菌株01-23全基因组数据分析，获取StCks1蛋白序列；利用软件MEGA 5.0和在线数据库Pfam、SMART对酿酒酵母、裂殖酵母和拟南芥等物种Cks1蛋白进行系统发育树构建和保守结构域分析；收集玉米大斑病菌附着胞发育不同时期样品进行转录组测序以及表达量分析。利用原核诱导表达系统，构建原核表达载体pGEX-6p-3-StCks1，并转化大肠杆菌表达菌株BL21，对重组蛋白GST-StCks1诱导表达纯化；通过GST pull-down、Western blot技术和酵母双杂交试验，鉴定StCks1的互作蛋白。【结果】玉米大斑病菌全基因组中鉴定到唯一StCks1蛋白编码基因，该蛋白由130个氨基酸组成；其三级结构主要由4股β折叠和3个α螺旋构成，含有HxPEPH(His-anyPro-Glu-Pro-His)保守位点和Cks保守结构域；通过转录组测序和表达量分析发现，StCks1在附着胞发育不同时期表达量显著上调；重组蛋白GST-StCks1在1 mmol·L-1 IPTG,30℃诱导2 h可获得大量可溶性蛋白；通过GST pull-down技术获取大量互作蛋白并进行质谱鉴定，通过Western blot和酵母双杂交试验，验证StCks1与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1存在互作。【结论】玉米大斑病菌中含有唯一的StCks1，通过与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1互作调控附着胞的发育。

【目的】克隆强抗寒性牧草短芒大麦钙依赖蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinase,CDPK)基因,分析其生理生化特性,为理想抗逆工程基因的筛选和利用奠定基础。【方法】采用RACE-PCR技术,获得短芒大麦CDPK基因全长cDNA序列;采用Northern杂交分析该基因在逆境条件下(低温(4℃)、干旱(200 g/L PEG6000)、盐(300 mmol/L NaCl)、激素(100μmol/L ABA))的表达模式;采用农杆菌介导的方法,对该基因编码蛋白进行亚细胞定位,并对转基因烟草的离子渗漏率和脯氨酸含量进行测定。【结果】获得了短芒大麦CDPK基因的编码序列...

【目的】克隆小麦条锈菌产孢相关基因PsCon1,分析其在病菌不同发育时期的表达水平。【方法】利用RT-PCR和PCR技术克隆PsCon1的cDNA序列和基因组序列,采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域等基本特性,运用实时荧光定量RT-PCR技术分析PsCon1在夏孢子,芽管以及不同侵染时间的表达水平。【结果】PsCon1由3个外显子和2个内含子构成,开放阅读框长为252bp,编码83个氨基酸;编码的蛋白PSCON1不含跨膜区,无信号肽,定位在细胞质,具有2个conidiation-specific protein6保守结构域。PsCon1与小麦秆锈菌核苷酸序列的...

【目的】蛋白磷酸化在介导非生物逆境信号的转导中具有重要作用。以笔者在低磷胁迫下鉴定的小麦促分裂原活化蛋白激酶(MAP激酶)基因TaMPK1a-1为基础,开展该基因应答低磷逆境分子特征的研究。【方法】利用cDNA-AFLP技术,鉴定特异上调表达的MAP激酶基因TaMPK1a-1。采用生物信息学技术研究基因结构和编码蛋白特征,采用半定量RT-PCR技术研究TaMPK1a-1应答低磷胁迫逆境的分子特征。【结果】TaMPK1a-1 cDNA长度为2170bp,开放阅读框为1737bp,编码578个氨基酸残基。TaMPK1a-1含有2个参与双重磷酸化作用的TEY和TDY基序。在正常供磷条件下,磷高效品种...

【目的】明确中国主要冬繁区小麦条锈菌群体毒性结构和遗传多样性，为冬繁区及黄淮海麦区小麦条锈病的防控及小麦抗性基因的合理布局提供参考依据。【方法】从四川盆地、湖北和河南南部等主要冬繁区采集并分离得到148个小麦条锈菌菌株，利用中国鉴别寄主和单基因系鉴别寄主进行毒性表型鉴定；并利用17对KASP-SNP引物对菌株进行标记，完成基因型分析。【结果】基于中国鉴别寄主共鉴定出14个已知小种和63个未知致病类型，其中CYR34(16.2%)、G22-14(12.2%)、CYR32(6.8%)、CYR33(5.4%)为优势小种（致病类型）；基于单基因系鉴别寄主鉴定得到113个小种（致病类型），其中race1(7.4%)、race2(3.4%)、race3(3.4%)为优势小种（致病类型）。贵农22类群是中国冬繁区小麦条锈菌群体的最大流行类群，供试条锈菌均不侵染携带Yr5和Yr15的单基因系品种。单基因系毒性鉴定及分子标记均显示CYR34和G22-14的毒性表型及基因型呈现多样化，表明这两个优势小种内部存在高度分化。基于两套鉴别寄主的毒性数据聚类显示，四川盆地与湖北南部条锈菌群体相似，而湖北西北部与河南南部条锈菌群体相似；基于KASP-SNP分子数据的遗传聚类显示，四川盆地、湖北南部条锈菌群体与湖北西北部、河南南部条锈菌群体基因型存在分化；Structure分析显示四川盆地、湖北南部群体主要有2种遗传背景，湖北西北部、河南南部群体主要有一种遗传背景；群体遗传分化分析显示四川盆地条锈菌群体与河南南部条锈菌群体二者Fst值最大，为0.118，遗传差异最大且遗传分化明显；湖北西北部群体与河南南部群体遗传分化程度最小，Fst值为0.010；基因流分析得到湖北西北部群体与河南南部群体之间的Nm值为25.236,Nm>4，二者存在较大的基因流，湖北西北部和河南南部群体与四川盆地群体之间的Nm值分别为2.923和1.864，均存在较小的基因流；遗传多样性分析结果表明，四川盆地、湖北南部地区条锈菌群体遗传多样性水平均较高，湖北西北部、河南南部条锈菌群体遗传多样性水平较低。上述结论均支持四川盆地、湖北南部群体同湖北西北部、河南南部群体存在遗传分化。【结论】单基因系鉴别寄主能够精准地进行中国小麦条锈菌小种鉴定；中国主要冬繁区的小麦条锈菌群体存在不同来源。

【目的】为研究兰花(Phalaenopsis equestris)中PI-PLC基因家族各成员在兰花中的生理功能。【方法】利用兰花基因组数据库,经过生物信息学分析,获得兰花PI-PLC基因家族成员的基因结构、染色体定位和编码蛋白,经过多重序列比对进行进化和分类分析。【结果】结果表明:兰花基因组中含有3个PI-PLC家族基因成员,分别含有913个外显子。TMHMM跨膜区结构分析显示,兰花PI-PLC蛋白均不含有跨膜区;MEME保守结构域分析显示,兰花PI-PLC蛋白均含有4个保守的EF、X、Y和C2结构域。

【目的】培育和广泛应用抗病小麦品种是防治条锈病最经济有效和环境友好的措施。由于条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）群体中毒性变异频繁，发生新生理小种常导致主栽品种抗病性‘丧失’，引发条锈病大规模流行，严重威胁我国主粮安全供给。本研究通过监测和评价已知抗条锈病基因对我国目前主要条锈菌生理小种的抗性情况及变化，为抗条锈病基因的合理应用提供依据。【方法】在温室内，分别用小麦条锈菌强毒性流行生理小种CYR32、CYR33、CYR34和弱毒性生理小种CYR17对103份抗条锈病基因载体品系接种，鉴定苗期抗病性；在条锈病常发区域四川郫都区和甘肃清水县设置鉴定圃，田间人工接种条锈菌CYR32、CYR33和CYR34小种的混合菌株，在湖北襄阳鉴定圃自然接种气传菌源，鉴定抗病基因载体品系的成株抗病性。按照0—4级侵染型分级标准调查抗病基因载体品系苗期和成株期抗条锈病表型级别。【结果】在86份全生育期抗病基因载体品系中，仅含有Yr5、Yr15和Yr45的载体品系全生育期高抗生理小种CYR32、CYR33和CYR34，其他品系苗期均‘丧失’了对条锈菌3个高毒性小种的抗病性，但其中30个品系如CN19(Yr41)、AUS 28183(Yr47)和CH223(Yr50)保留了成株期对条锈病的抗性。在14份成株抗性类型的载体品系中，Yeoman(Yr13)、RL 6077(Yr46)、PI 183527(Yr52)、Louise(Qyrlo.Wpg-2BS)、RIL 65(Yr36)、PI 178759(Yr59)和PI 192252(Yr62)中抗至高抗条锈病；成株期具有2个（S112）或3个（S113）温敏微效基因载体品系中抗条锈病，而仅含一个微效基因的载体品系S111中感条锈病。【结论】在所鉴定的具有单个或多个全生育期抗条锈病基因的品系中，仅有Yr5、Yr15和Yr45对当前主要流行小种具有全生育期抗性，但其中34.9%全生育期抗性类型品系仍保留了成株期抗锈性；小麦成株抗条锈病基因和全生育期抗病基因组合能提供较稳定持久的抗锈性。

　对小麦条锈菌基因组DNA分离的氯化苄法和CTAB/SDS法进行了比较分析,认为后者无降解,质量高,可用于RAPD分析。试验对小麦条锈菌RAPD反应条件进行了优化,建立了标准化的小麦条锈菌RAPD反应体系,即10×ReactionBuffer2.5μL,MgCl22mmol/L,dNTPs0.15mmol/L,模板DNA40ng,引物10ng,Taq1U,ddH2O15.76μL。

[目的]克隆小麦条锈菌诱导的小麦TaRRP4基因,研究其在小麦与小麦条锈菌互作、非生物胁迫、外源激素处理下的表达特征,为小麦与小麦条锈菌互作中该基因功能的验证及小麦抗病育种提供参考。[方法]以小麦品种水源11、小麦条锈菌生理小种条中23号(CYR23)和条中31号(CYR31)为材料,采用RT-PCR法,从小麦条锈菌侵染的水源11小麦cDNA中克隆得到1个外切体亚基TaRRP4基因,利用生物信息学对其序列进行分析。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析不同处理下TaRRP4基因在各个时间点的相对表达量,其中小麦条锈菌处理体系包含非亲和体系(CYR23与水源11)和亲和体系(CYR31与水源11),非生物胁迫处理包含高盐、干旱、低温和机械损伤处理,外源植物激素处理包含脱落酸、茉莉酸甲酯、乙烯利和水杨酸处理,另外分析该基因在小麦不同组织(根、茎和叶)中的表达情况。[结果]克隆获得小麦TaRRP4基因序列,其开放阅读框为951 bp,编码316个氨基酸;同源氨基酸序列比对结果表明,TaRRP4与拟南芥AtRRP4p氨基酸相似度达62.96%,且均属于外切体亚基RRP4家族,包含类核糖体蛋白S1和KH 2个RNA结合结构域。qRT-PCR结果表明,与小麦条锈菌诱导0 h相比,小麦条锈菌CYR31诱导后,TaRRP4在诱导24,48和72h极显著上调表达;而受小麦条锈菌CYR23诱导后,TaRRP4仅在诱导48 h显著上调,且上调倍数较小。与各个非生物胁迫小麦处理0 h相比,高盐胁迫下,TaRRP4在处理12和48 h分别极显著和显著上调;干旱胁迫下,TaRRP4在处理2和6 h均极显著上调表达;低温胁迫下,TaRRP4从处理2 h开始极显著或显著上调,直至48 h表达量降低;而机械损伤处理对TaRRP4的表达量没有显著影响。与各个外源植物激素处理小麦0 h相比,脱落酸可在处理12和24 h诱导TaRRP4下调表达,茉莉酸甲酯对TaRRP4的表达量没有显著影响,而乙烯利和水杨酸均可在处理2,6和12 h诱导TaRRP4上调表达。同时,TaRRP4基因在小麦根、茎、叶中均有表达,且在叶片中的表达量最高,显著高于其在小麦根、茎中的表达量。[结论]克隆得到小麦条锈菌诱导的小麦外切体RNA结合蛋白TaRRP4基因,该基因可能通过脱落酸、乙烯利和水杨酸信号交流,在小麦条锈病的防御反应中发挥负调节作用,同时在小麦对非生物胁迫的抗逆应答过程中发挥重要作用。