水稻矮化突变体差异表达cDNA片段的克隆与分析

利用抑制性消减杂交（Suppressive subraction hybridization,SSH）分离本实验室获得的一株水稻矮化突变体dwarf69与其野生型对照品系特光矮-2（Rryza sativa,TGA-2 indica）间表达有差异的cDNA片段,分别以dwarf69作为驱赶子,TGA-2为检测子,以及以dwarf69作为检测子,TGA-2为驱赶子建立了两个差异表达cNDA文库,分别代表在TGA-2和dwarf69中特异表达的cDNA,经反式Northern检测这两个文库共得到10个阳性克隆。     

甘蓝型油菜G蛋白β亚基基因的克隆和表达分析

根据拟南芥等G蛋白β亚基基因的DNA序列,采用RT-PCR技术从甘蓝型油菜中克隆了一个编码G蛋白β亚基基因的全长cDNA,命名为BnAGB1.BnAGB1含有1134 bp的完整开放阅读框,编码378个氨基酸,与其它植物的Gβ亚基氨基酸序列有很高的同源性,且具有保守的Gα、Gγ结合区域及WD-40结构域.对甘蓝型油菜矮化突变体及其野生型中不同组织和不同发育时期的BnAGB1表达进行实时定量PCR分析表明:BnAGB1在矮化突变体和野生型的各个组织中均有表达;在生长旺盛期的子叶期、抽薹期和荚果期有较高的表达,而在两片真叶期、四片真叶期和花期表达较低;而且,在所有分析的不同时期和组织中,矮化突变体中的表达均显著或极显著高于野生型.以上结果表明,BnAGB1参与了甘蓝型油菜的生长发育进程的调控,与油菜矮化突变性状表现可能相关.     

甘蓝型油菜BnDHAR基因的克隆及表达分析

在甘蓝型油菜矮化突变体与其高秆亲本构建的消减杂交文库中,得到一长约230bp与编码脱氢抗坏血酸还原酶的DHAR基因核苷酸序列相似的DNA片段.采用同源克隆技术,在甘蓝型油菜中获得该基因的全长cDNA序列,命名为BnDHAR.BnDHAR与已公布的甘蓝型油菜基因组中的该基因核苷酸序列完全一致.对BnDHAR基因不同发育时期组织的表达分析的结果显示,BnDHAR基因在高秆油菜苗期的叶中表达量最高,是矮化突变体的5倍,在根、茎中表达极低,具有组织特异性.非生物胁迫显著影响BnDHAR表达,高温胁迫使其表达升高,盐胁迫处理9h时达最高,而干旱胁迫时表达量在处理12h时才达最高.     

F3'5'H对马铃薯花青素合成的调控

为探讨马铃薯块茎花青素合成的调控机制,以紫色马铃薯及其红色突变体为材料,克隆花青素合成关键基因F3'5'H并进行序列和表达分析,采用反转录聚合酶链式反应和实时荧光定量聚合酶链式反应对该途径重要基因进行表达分析。结果表明:在红色突变体中F3'5'H的表达量较紫色野生型明显降低,F3'5'H对马铃薯紫色花青素向红色花青素转化起到关键的调控作用;2种材料具有相同的F3'5'H编码区序列和启动子序列,F3'5'H转录水平的差异是调控花青素合成的重要方式;F3'5'H启动子区域有转录因子MYB结合位点存在,红色突变体中MYB的表达水平较野生型高,并且另2种编码转录因子的基因MYC和WD40也表现出相同的趋势,以上3种转录因子可能通过抑制F3'5'H的表达来调控马铃薯花青素的合成方向由紫色转向红色。     

玉米大斑病菌StNPS6基因缺失突变体的转录组与蛋白质组差异表达分析

用T-DNA插入法构建一个玉米大斑病菌突变体库, 并筛选到一株致病力明显下降的突变体. 该突变体T DNA插入位点为非核糖体肽合成酶基因6（StNPS6基因）的上游启动子区. 先敲除StNPS6基因, 再对StNPS6基因敲除突变体和野生型进行转录组差异表达分析及蛋白质组差异表达分析. 结果表明: 在1 767个差异表达基因中的上调表达基因903个, 下调表达基因864个; 在突变体中鉴定30个差异表达蛋白质中的上调表达蛋白质8个, 下调表达蛋白质22个.     

利用CRISPR /Cas9技术快速创制香型“秀水134”水稻

以目前上海市主栽的高产常规水稻"秀水134"为材料,利用CRISPR/Cas9技术成功敲除甜菜碱醛脱氢酶2基因,获得了两种类型纯合突变体植株.采用表达载体特异性结合的引物检测T_1代转基因植株,成功获得6株不携带载体骨架的转基因植株.定量PCR分析显示,突变体植株甜菜碱醛脱氢酶2基因表达量极显著低于野生型对照(p0.01),但突变体植株成熟种子香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)含量极显著高于野生型对照(p0.01).比较野生型对照与突变体植株的主要农艺性状和产量性状,两者间都没有显著差异(p0.05).本研究可为加快高产香型水稻在上海及周边地区的推广应用,以及为今后利用CRISPR/Cas9技术快速培育其他高产香型水稻新品种研究奠定基础.     

水稻卷叶矮化突变体rld的表型鉴定及基因精细定位

为了研究引起水稻叶片卷曲的分子机理,鉴定出新的水稻卷叶基因.用~(60)Co-γ射线辐射诱变籼稻品种镇恢084,获得一份卷叶矮化突变体材料,命名为rld(rolling leaf and dwarf).通过形态学分析水稻表型,石蜡切片观察叶片细胞组织形态,图位克隆和测序技术进行精细定位和确定目的基因,生物信息学分析蛋白序列结构.结果显示:rld突变体叶片极度内卷,株高降低,穗长变短,结实率降低;rld突变体叶片维管束间的下表皮叶肉细胞面积增大;rld基因精细定位在标记Indel2和Indel5间的32.3 kb的物理区间,测序发现rld是调控卷叶基因RL9的一个新等位基因,由于外显子上精氨酸缺失引起rld基因编码的蛋白空间结构发生改变.推测精氨酸在RL9蛋白的正常功能行使过程中是必要的,对维持水稻叶片表型具有至关重要的作用.     

玉米矮杆突变体A5的表型鉴定及转录组分析

玉米矮化植株株型紧凑、抗倒伏、耐密植,能够提高光能利用率,从而提高产量。文章对源自PH6WC的玉米矮杆突变体A5进行了表型鉴定、遗传分析和转录组分析。结果表明突变体A5株高较野生型显著降低37.99%,其矮化表型由节间长度缩短所致;遗传分析表明A5矮化表型受一对隐性单基因控制,外源GA_3不能彻底恢复其矮杆表型;转录组分析共鉴定出2 040个差异表达基因,包含上调表达基因708个和下调表达基因1 332个,其中有赤霉素合成相关基因d1(Zm00001d039634)和ga2ox(Zm00001d037565)及细胞分裂相关基因tan1(Zm00001d038060)等。     

拟南芥中一个参与盐胁迫应答基因的T-DNA插入纯合突变体的鉴定及表型分析

本研究以拟南芥为试验材料,探索基因at5g66070在受到非生物胁迫的表达情况,并研究其抗逆特性.结果表明,在NaCl处理下,该基因的表达量明显升高,表明该基因受到盐的诱导.通过PCR和RT-PCR在DNA和RNA水平上筛选鉴定at5g66070基因T-DNA插入纯合突变体.分析了野生型拟南芥与突变体在不同浓度NaCl处理下,其萌发率,根长以及苗期的生长差异.结果发现,相对于野生型来说,突变体对盐更敏感.具体来说,在含有150mMNaCl的MS培养基中,突变体的萌发率比野生型要低,根长比野生型要短,同时突变体幼苗更容易出现枯萎,萎黄症状.     

水稻OsGASR4基因及其启动子的克隆与表达分析

对前期克隆的水稻GAST基因家族新成员OsGASR4开展研究,利用DNAMAN软件分析水稻OsGASR4进化树;检测GA处理野生型和d 18水稻突变体后OsGASR4表达变化;利用RT PCR方法分析该基因的时空表达特性;克隆了该基因上游长约2 082 bp调控序列,并利用网络工具预测启动子顺式作用元件,构建OsGASR4启动子GUS融合表达载体,通过农杆菌介导的水稻遗传转化.结果表明:OsGASR4蛋白具有典型的GASA保守结构域,启动子里含有多个与激素响应元件、光诱导相关元件以及逆境胁迫响应元件;GA_3处理降低了OsGASR4转录水平;RT PCR检测和GUS染色的结果表明,OsGASR4在水稻茎和幼穗的表达量相对较高.表明OsGASR4可能作为GA信号途径的抑制因子参与水稻茎和穗的早期发育.     

Antisense expression of a rice cellular apoptosis susceptibility gene (OsCAS) alters the height of transgenic rice

Cellular apoptosis susceptibility (CAS) gene plays important roles in mitosis, development and export of importin α from the nucleus, but its function in plant is unknown. In this study, a rice CAS ortholog (OsCAS), which encodes a predicted protein of 983 amino acids with 62% similarity to human CAS, was identified. DNA gel blot analysis revealed a single copy of OsCAS in the rice genome. A 973 bp fragment at the 3′ end of OsCAS cDNA was cloned from rice cDNA library and transferred into rice in the antisense direction under the control of CaMV 35S promoter via Agrobacterium-mediated transformation method, 105 transgenic lines were obtained. Expression of OsCAS was suppressed in the antisense transgenic lines as revealed by semi-quantitative RT-PCR. The antisense transgenic lines showed dwarf phenotypes. The results indicated that OsCAS was involved in culm development of rice.     

Antisense expression of a rice cellular apoptosis susceptibility gene (OsCAS} alters the height of transgenic rice

Cellular apoptosis susceptibility (CAS) gene plays important roles in mitosis, development and export of importin a from the nucleus, but its function in plant is unknown. In this study, a rice CAS ortholog (OsCAS), which encodes a predicted protein of 983 amino acids with 62% similarity to human CAS, was identified. DNA gel blot analysis revealed a single copy of OsCAS in the rice genome. A 973 bp fragment at the 3' end of OsCAS cDNA was cloned from rice cDNA library and transferred into rice in the antisense direction under the control of CaMV 35S promoter via Agrobacterium-mediated transformation method, 105 transgenic lines were obtained. Expression of OsCAS was suppressed in the antisense transgenic lines as revealed by semi-quantitative RT-PCR. The antisense transgenic lines showed dwarf phenotypes. The results indicated that OsCAS was involved in culm development of rice.     

短柄五加(Acanthopanax brachypus)rbcL基因的结构分析

克隆了含完整短柄五加rbcL基因的3.2kb EcoRI片段,测定了该基因的核苷酸序列.所测核苷酸序列总长度为1924bp,其中编码区1428bp,编码475个氨基酸的蛋白质.测定的基因5’上游区共278bp,包含原核性质-35区(TTGCGC),-10区(TACAAT)及类似真核的TATA box元件(TATATA).5’前导区长194bp,其中SD序列为GGAGG,紧邻起始密码子上游.测定的3’下游区共218bp,含2个相邻的转录后可形成茎环结构的反向重复序列.短柄五加rbcL基因编码区推导的氨基酸序列与烟草、菠菜、豌豆、苜蓿、玉米、水稻、松树、地钱、衣藻和Anacystis的同源性分别为93.5％、94.11％、94.53％、94.74％、89.68％、92.21％、92.21％、92.63％、87.58％和80.84％.本文还对不同植物rbcL基因的启动区及部分5’和3’非编码区进行了比较分析.     

利用转录组测序分析大豆矮小突变体中差异表达基因

植株高度是影响农作物产量的重要性状,本实验以大豆矮小突变体为研究材料,发现GA3处理可以部分恢复其矮化表型。为了探究其至矮的分子机制,运用RNA-Seq技术测序分析了野生型和突变体的转录组差异,结果表明有多个与植物激素相关的基因差异表达,其中Glyma19g01590与植物激素GA调节有关,生物信息学分析表明差异表达基因Glyma19g01590的开放阅读框有594 bp,推测编码198个氨基酸,该蛋白具有GASA(Gibberellic Acid-Stimulated in Arabidopsis)保守区域,GASA保守区域与GA调节有关。半定量RT-PCR实验表明Glyma19g01590在突变体中的表达水平明显高于野生型,qRT-PCR实验表明Glyma19g01590在突变体的表达量大约是是野生型的24倍。根据以上结果推测Glyma19g01590基因是导致大豆矮小表型的因素之一。     

甘蓝型油菜(Brassica napus)中一个未知功能蛋白基因的cDNA克隆

随着现代分子生物学的发展，许多物种，特别是拟南芥等模式生物的整个基因组序列以及其中一部分基因的功能已经比较清楚，但仍然存在大量功能未知的基因有待进一步研究,从已知片段出发，利用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends，RACE）技术钓取基因全长，并结合生物信息学技术预测蛋白质结构，是研究未知基因功能的一种重要手段．     

拟南芥雄性不育基因ds254的定位及其表达模式

通过Ac／Ds转座子系统的诱变，得到拟南芥突变体DS254．它的发育进程比野生型慢，植株比野生型矮小，连座叶柄比野生型的短，花苞数目比野生型的多，分枝的数量比野生型的多，且雄性不育．遗传分析表明突变体属于隐性单基因突变，稳定遗传，并且与Ds是紧密连锁的。可能是Ds插入直接引起的突变．TAIL—PCR的方法将该基因定位在第4条染色体上．Ds上携带的GUS基因表迭的初步分析表明，GUS基因在突变体的花药和连座叶中表达，说明该基因也可能在这些部位表达．突变体的表型分析结果说明该基因可能在植物的许多发育过程中起作用．     

籼型多分蘖矮秆突变体的遗传分析及其相关生理特性

籼型多分蘖矮秆突变体“佳禾丛矮”(Jiahecongai,JHCA)是本研究室在进行成熟花粉辐照诱变育种过程中发现的.遗传分析表明,JHCA同时携带互不等位的半矮秆基因sd-1和另一个由核基因隐性突变造成的多分蘖矮秆基因,暂命名为xmd(t).从JHCA与野生型高秆品种“广场13”(GC13)的杂交后代中分离出只带xmd(t)且遗传稳定的单基因型突变品系“新佳丛”( Xinjiacong,XJC).为揭示xmd(t)突变所造成的多分蘖与茎秆矮化协同出现的机理,对XJC的相关生理特性进行了分析.全生育期去除分蘖芽的试验表明,突变体植株的矮化是由于或部分由于过多分蘖的发生所造成的,该突变体的实质是多分蘖突变体.显微分析和田间分蘖动态观察表明,突变体多分蘖特性的形成是由于分蘖芽发生更早、分糵级数多、分蘖节位更高,且分蘖持续时间更长所造成的.本研究也表明,多分蘖矮秆突变体是研究水稻分蘖分子机理的理想材料.