【目的】克隆绿盲蝽(Apolygus lucorum)TRPA1基因,明确其在成虫不同组织中的表达分布,研究绿盲蝽TRPA1基因的功能,阐明绿盲蝽感受温度的分子基础。【方法】在绿盲蝽转录组测序的基础上,通过生物信息学方法分析转录组数据,得到编码绿盲蝽TRPA1基因的c DNA序列片段。根据已知的c DNA序列,设计引物。采用RT-PCR及RACE(rapid-amplification of c DNA ends)技术克隆TRPA1基因的全长序列,并通过DNAMAN软件及BLAST分析测序结果。测序正确后,使用在线工具SMART及TMpred预测TRPA1蛋白的锚蛋白重复序列(Ankyrin ...

【目的】克隆绿盲蝽(Apolygus lucorum)G蛋白偶联受体激酶2基因(AlGRK2)cDNA序列,明确其时空表达谱,阐明外源蜕皮激素(20E)对AlGRK2表达的影响,分析AlGRK2在绿盲蝽生长发育中的作用,为进一步研究其在蜕皮激素信号转导通路中的功能打下基础。【方法】RACE法克隆获得AlGRK2全长,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析不同日龄绿盲蝽及雌成虫不同组织中AlGRK2的表达谱,分析外源20E诱导及RNAi处理后,AlGRK2 mRNA表达的应答反应及对绿盲蝽生长发育主要参数(发育历期、若虫体重及成虫羽化率)的影响。【结果】AlGRK2 cDNA序列全长2 715 bp,开放阅读框2 106 bp,编码701个氨基酸,ExPASy预测其蛋白分子量为80.2 kD,理论等电点为6.56;蛋白结构分析显示AlGRK2包含4个结构域,即G蛋白信号调节区(RGS,54—175 aa)、丝氨酸/苏氨酸激酶结构域(S-TKc,191—454 aa)、丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶的伸展部分(S-TK-X,455—534 aa)和PH结构域(PH,558—655 aa),其中PH结构域是GRK2蛋白的典型结构域;系统发育分析结果表明,绿盲蝽GRK2与茶翅蝽GRK2亲缘关系最近;AlGRK2在绿盲蝽1—16日龄虫体内均有表达,mRNA表达量呈现出波动式下降的模式,在绿盲蝽初始龄期的表达量较高,而在末龄期的表达量显著下降;AlGRK2在绿盲蝽雌成虫卵巢和脂肪体中高表达,在胸与足中的表达量较低;外源20E处理后,AlGRK2在绿盲蝽1日龄和3日龄表达量显著下调,AlGRK2在雌成虫各组织中均表达上调,在卵巢及脂肪体中上调幅度最大,相反的是,20E信号通路中PLC抑制剂U73122处理的AlGRK2表达量下调;绿盲蝽若虫发育历期、末龄若虫体重和成虫羽化率均显著下降,相反的是,U73122处理组若虫期的发育历期显著延长;此外,与注射ds GFP处理组相比,注射ds AlGRK2处理后绿盲蝽的AlGRK2表达水平显著下降,若虫死亡率及发育历期显著增加,而成虫羽化率和5龄若虫体重均显著下降。【结论】AlGRK2在绿盲蝽体内的表达谱显示出发育阶段特异性和组织特异性;外源20E抑制剂及RNAi处理后,均可抑制AlGRK2的表达,同时还可对绿盲蝽生长发育产生不利影响,表现为延缓绿盲蝽的发育进度、降低5龄若虫体重及成虫羽化率。

【目的】克隆、组织特异性表达以及荧光结合特征分析绿盲蝽(Apolygus lucorum Meyer-Dür)化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)。【方法】设计特异性引物,用RT-PCR技术克隆绿盲蝽化学感受蛋白基因AlucCSP1,使用半定量RT-PCR和Real-time PCR技术对AlucCSP1组织特异性表达进行研究,在BL2(DE3)工程菌株中用pGEX-4T-1载体进行原核表达,并在GSTrap FF柱中纯化和去标签蛋白。使用bis-ANS作为荧光配基,研究AlucCSP1蛋白与58种气味标样和5种棉花次生代谢物质的结合特征。【结果】得到了绿盲蝽化学感...

[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。

为明确溶磷菌wj1的无机磷酸盐(Pi)的转运机制,对溶磷菌wj1磷酸盐特异性转运系统(Pst)进行生物信息学分析并与土壤中常见细菌的Pst系统进行比较,通过亚克隆构建溶磷菌wj1pstS蛋白的原核表达系统,利用钼酸铵分光光度法测定诱导表达的pstS蛋白对磷酸盐的结合率。结果表明:溶磷菌wj1的Pst系统是由pstS、pstC、pstA、pstB和phoU 5个基因组成,且依次分布于染色体上,这种结构与土壤中常见细菌的大多数菌属相似。溶磷菌wj1的pstS蛋白位于细胞质外,是一种具有信号肽的可溶性蛋白,其空间结构是由2个球状结构域组成。与绿脓假单胞菌的pstS蛋白结构相比,溶磷菌wj1pstS蛋白的活性中心位于两个球状结构域的裂缝中,其中有9个氨基酸参与Pi特异性结合,1个氨基酸通过疏水作用维持蛋白与Pi的结合。溶磷菌wj1pstS蛋白在大肠杆菌中过量表达后,使得重组大肠杆菌的无机磷酸盐吸收率显著提高,表明溶磷菌wj1pstS蛋白具有结合Pi的能力,但菌浓度不变时Pi浓度的增加会抑制溶磷菌wj1pstS蛋白对Pi的结合。

【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。

【目的】大豆孢囊线虫(Heterodera glycines)是大豆上最重要的土传病原物之一,由孢囊线虫口针分泌的扩展蛋白(expansin)在线虫侵染过程中发挥了重要作用。本研究旨在鉴定大豆孢囊线虫扩展蛋白基因,并对其结构、组织定位和发育表达特性进行研究,为进一步明确大豆孢囊线虫的寄生、致病机制打下基础。【方法】利用同源基因克隆技术,根据已报道的线虫expansin基因的保守序列设计上下游简并引物,从大豆孢囊线虫2龄幼虫cNDA中克隆expansin基因的EST片段,根据EST片段序列设计RACE特异性引物,通过RACE技术扩增测序后采用DNAstar 7.1和DNAman软件对序列进行比对和拼接,得到大豆孢囊线虫expansin基因c DNA全长;采用CLC sequence viewer 6进行开放阅读框查找、蛋白质翻译和序列比对;使用EBI在线软件Signal P 3.0 Server和TMHMM软件进行预测蛋白质前体信号肽和跨膜结构域预测,GSDS在线软件进行基因组结构分析;使用PHYML软件和MEGA5.0软件最大似然法对获得的基因与其他线虫expansin基因进行比对与系统进化树构建;采用Southern杂交技术分析Hg-exp-1在大豆孢囊线虫基因组中的拷贝数;通过原位杂交技术确定2个expansin基因的表达部位;提取卵、侵染前2龄幼虫、侵染后2龄幼虫、3龄幼虫、4龄幼虫与白雌虫的c DNA作为模板,通过半定量PCR技术分析expansin基因在线虫不同龄期的发育表达特性;根据Hg-exp-1基因序列设计引物扩增并合成dsRNA,对大豆孢囊线虫2龄幼虫浸泡处理24 h后接种大豆植株,分析Hg-exp-1 RNA干扰后对线虫侵染的影响。【结果】从大豆孢囊线虫2龄幼虫中成功克隆出2个扩展蛋白基因全序列,命名为Hg-exp-1和Hg-exp-2,长度分别为1 047和1 037 bp,分别编码长度为288和295个氨基酸的多肽,2个预测蛋白N端均含有信号肽,无跨膜结构域,表明其为分泌型蛋白。序列比对发现大豆孢囊线虫HG-EXP-1序列与马铃薯金线虫(Globodera rostochiensis)GR-EXPB1(CAC83611)和GR-EXPB2(CAC84564)以及非洲茎线虫(Ditylenchus africanus)DA-EXPB1(ADJ57307)等具有高度一致性。Southern杂交分析表明,expansin基因在大豆孢囊线虫中可能以多拷贝方式或多基因家族存在。原位杂交显示它们特异地在大豆孢囊线虫亚腹食道腺表达。Hg-exp-1体外RNA干扰后,2龄幼虫浸泡在dsRNA 24 h,靶基因的转录水平下调,接种后大豆根内线虫2龄幼虫数和雌虫数分别下降了38.3%和43.4%。【结论】从大豆孢囊线虫中成功分离鉴定出2个expansin基因,同时明确了其在大豆孢囊线虫寄生早期过程中起重要作用。

【目的】甘蔗褐锈病是由黑顶柄锈菌（Puccinia melanocephala H. Sydow&P. Sydow）引起的最具破坏性的真菌病害之一，能造成蔗糖分降低10%—36%，严重威胁甘蔗产业发展。已有研究揭示抗褐锈病主效基因定位于Bru1区域，克隆其关键候选基因，并进行功能研究，为选育抗褐锈病甘蔗新品种提供重要的候选基因资源。【方法】利用PacBio SequelⅡ测序平台获得甘蔗栽培品种ROC22的contig水平基因组信息，鉴定到抗褐锈病Bru1区域，对其进行基因注释和克隆，分析其组织特异性和抗、感褐锈病甘蔗品种中的表达模式及其在烟草叶片的亚细胞定位和瞬时表达。【结果】基于Bru1位点区域紧密连锁的标记R12H16和9O20-F4，从该区域中注释到33个基因，结合典型抗病基因结构域，共筛选获得5个候选抗病基因，分别为Brrg99、Brrg103、Brrg108、Brrg115和Brrg116。以甘蔗栽培品种ROC22的cDNA为模板，克隆获得Brrg116的全长序列729 bp，编码242个氨基酸残基。将该基因序列分别比对甘蔗热带种和割手密种及二倍体近缘种高粱的基因组数据库，发现其与热带种和割手密种的同源基因序列相似性很高，达到98%以上，而与高粱的相似性为93.77%。系统进化树揭示该基因起源甘蔗割手密种。实时荧光定量PCR检测表明，Brrg116在甘蔗栽培品种的多个组织中组成型表达，尤其是在+1叶中的表达量最高，是蔗芽的9.8倍；在褐锈病菌侵染抗、感甘蔗栽培品种的6和72 h时，呈现显著差异表达。亚细胞定位结果显示，该基因编码蛋白定位于细胞膜上。在本氏烟（Nicotiana benthamiana）叶片中瞬时过表达Brrg116，其后接种茄病镰刀菌蓝色变种，二氨基联苯胺法（3,3′-diaminobenzidine,DAB）染色逐渐加深，超敏反应相关基因、水杨酸信号和乙烯信号途径中的相关基因持续上调表达。【结论】Brrg116在甘蔗不同组织中组成型表达，且在受褐锈病菌侵染的抗病甘蔗栽培品种中呈现快速的诱导表达。此外，过表达Brrg116引发水杨酸和乙烯等激素信号通路产生防御响应，推测该基因可能在提高植物的抗病性方面发挥重要调控作用。

为进一步挖掘控制水稻抗倒伏的基因，以524份水稻种质资源为材料，采用GWAS(Genome-wide association analysis)鉴定与抗倒伏性状显著关联的位点qRLG7，通过基因表达水平分析和候选基因关联分析确定调控水稻抗倒伏性的候选基因，在分析候选基因的表达特征和启动子区自然变异基础上利用CRISPRCas9技术构建2个候选基因的突变体家系，考察转基因材料的抗倒伏性状。结果显示，编码肌醇-1-单磷酸酶的2个串联排列基因LOC＿Os07g37220和LOC＿Os07g37230在离茎秆基部5 cm节间中的表达量显著高于其余候选基因，而且这2个候选基因的表达量在极端抗倒伏和易倒伏2组材料中存在极显著差异；通过候选基因关联分析发现这2个基因启动子区的SNP与离基部5 cm茎秆直径（CD5）的表型值显著关联，且基于显著关联SNP的2种单倍型的CD5表型值存在显著差异，这2个候选基因的2种单倍型启动子活性检测结果也表明2种单倍型之间存在极显著差异；2个基因的功能缺失突变体植株在基部节间抗折力、茎秆厚度、茎秆直径以及株高和穗质量等性状方面与野生型对照存在显著差异。结果表明，候选基因LOC＿Os07g37220和LOC＿Os07g37230具有一定的抗倒伏功能。

毛竹(Phyllostachys edulis)是中国最重要的经济竹种之一,适宜的条件下,竹笋能够在短时间内从0 m长到20 m,经组织解剖发现,这一过程包括细胞分裂和细胞伸长。对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)等的研究发现:赤霉素(gibberellic acid,GA)和生长素(indole-3-acetic acid,IAA)在促进植物细胞分裂和伸长方面具有重要功能。IAA早期响应基因SAUR在促进细胞伸长方面发挥了重要作用;GA途径中的转录因子DELLA蛋白通过参与调控下

【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。

[目的]氮元素是水稻最重要的营养元素之一，对水稻的生长和发育至关重要，因此，研究新的高效利用氮素基因将有助于水稻品种的改良。[方法]通过对117份水稻地方品种的耐低氮表型进行全基因组关联分析（GWAS）鉴定了一个水稻氮素利用相关基因OsTPP6，对野生型DongJin和OsTPP6 T-DNA插入突变体进行氮素利用相关基因的差异表达分析，不同浓度、不同时间硝酸盐响应分析，硝酸盐~(15)N吸收速率的分析，苗期和大田表型验证，籽粒表型观察、淀粉代谢相关基因差异表达分析和籽粒淀粉理化性质分析。[结果]与野生型相比，OsTPP6 T-DNA插入系与硝态氮利用相关的基因均显著上调，OsTPP6对低浓度硝酸盐有积极的响应，T-DNA插入系对硝酸根的响应要高于野生型。田间试验表明，T-DNA插入系与产量相关的性状，例如单株有效分蘖数、结实率、千粒重对氮素的响应均要高于野生型。T-DNA插入系籽粒淀粉代谢紊乱，理化性质改变，与淀粉代谢相关的基因均显著上调。[结论]OsTPP6参与硝态氮利用相关途径，影响籽粒淀粉代谢，为研究水稻高效利用氮素、籽粒品质改良提供了部分理论基础。

【目的】为了丰富和加深人们对植物叶色形成的分子机理认识,对水稻黄绿叶突变体ygl3(yellow green leaf 3)进行表型鉴定和基因克隆,阐明YGL3的分子功能,为解析YGL3调控水稻叶色形成的分子机理奠定基础。【方法】从水稻中花11 CRISPR-Cas9敲除突变体库中鉴定出2份稳定遗传的等位黄绿叶突变体,命名为ygl3-1与ygl3-2,对突变体的表型进行鉴定,测定野生型和突变体苗期的叶绿素含量,运用透射电镜观察野生型和突变体ygl3的叶绿体结构。利用实时荧光定量PCR分析YGL3的组织表达模式,并使用BioXM 2.6软件对YGL3及其同源蛋白序列进行比对,采用酵母双杂交方法筛选YGL3的互作蛋白。【结果】在苗期,与野生型相比,突变体ygl3叶片黄化,叶绿素、类胡萝卜素和总光合色素含量显著降低。透射电镜结果表明,突变体ygl3叶绿体形态异常,类囊体片层结构较少,而野生型叶绿体形态正常,类囊体片层结构排列有序。CRISPR-Cas9敲除位点鉴定结果表明,LOC_Os01g73450发生单碱基插入,导致蛋白翻译提前终止,该基因编码351个氨基酸的蛋白突变为55个氨基酸的截短蛋白。与野生型相比,LOC_Os01g73450的表达水平在突变体中显著下调。qRT-PCR结果表明YGL3在水稻根、穗、种子、叶鞘以及叶片中均有表达,且叶片中表达水平最高。YGL3编码一个质体定位的尿嘧啶核苷酸激酶。蛋白氨基酸序列比对表明YGL3蛋白在玉米、高粱、拟南芥等物种中均较为保守,与拟南芥同源蛋白氨基酸的同源性为59.4%。qRT-PCR结果表明,叶绿素合成基因(如HEMC、HEME和URO-D)在突变体ygl3中显著下调,而HEMB、HEMF和HEML等叶绿素合成基因在野生型与突变体之间无显著差异。酵母双杂交系统筛选水稻叶片酵母cDNA文库,发现YGL3与RNA编辑因子MORF8存在互作。【结论】水稻黄绿叶突变体ygl3的表型是由LOC_Os01g73450突变导致,该基因与已报道的水稻黄绿叶基因YL2/YGL8等位。YGL3在叶片中高度表达,同时YGL3与MORF8在酵母中互作。

[目的]本研究旨在对水稻叶色突变体yellow-green leaf 4进行表型分析及基因定位和功能分析，探讨水稻叶绿体发育分子机制。[方法]水稻黄绿叶突变体yellow-green leaf 4（ygl4）来自粳稻品种‘中花11’化学诱变突变体库。ygl4与籼稻品种‘N22’杂交构建F_(2)分离群体用于YGL4基因定位，并对基因进行初步功能分析。[结果] 相比于野生型，ygl4在幼苗2～3叶龄出现黄绿叶症状，在6月下旬移栽大田后，黄绿叶症状加剧，甚至开始出现白化，突变性状可以一直保持到全生育期直到种子成熟。温敏性实验表明，ygl4突变体在20 ℃下表现出更严重黄化表型。透射电镜观察表明，ygl4的叶片细胞结构中出现了较多的双膜囊泡结构。基因定位显示，ygl4突变性状由一个隐性核基因LOC＿Os04g42000突变导致。该基因编码一个核黄素合成途径中的关键酶，6，7-二甲基-8-核糖醇基二氧四氢蝶啶合酶（LS），且突变体叶色表型可被外施核黄素恢复为正常表型。亚细胞定位结果显示YGL4定位于叶绿体。荧光定量RT-PCR分析表明，在突变体中，叶绿素暗反应阶段参与ALA到原叶绿素酸酯合成过程的基因表达上调。[结论]水稻LS基因通过调控植物体内核黄素合成途径，影响叶色和叶绿体发育。

【目的】研究转棉花GhCYP1对烟草耐旱能力的影响。【方法】利用Gateway技术构建GhCYP1的植物表达载体pGWB-GhCYP1,采用农杆菌介导的遗传转化技术,获得融合目的基因的转基因烟草植株。以烟草野生型(WT)、L1和L2转基因系为试验材料,测定水分胁迫条件下烟草叶圆片中叶绿素的相对含量、叶片中相对水分含量、丙二醛含量和相对电导率。【结果】与野生型烟草植株相比,转GhCYP1烟草植株根系粗壮、发达。水分胁迫下转基因烟草叶圆片中的叶绿素相对含量显著高于野生型。水分胁迫3 d,WT、L1和L2中相对含水量、丙二醛含量和相对电导率无显著差异(P