玉米自交系B73铵转运蛋白基因家族分析

以玉米自交系B73全基因组数据为研究材料,运用生物信息学的方法对玉米(Zea mays)AMT基因的数量及特征进行分析。先确定AMT候选基因及其蛋白信息并定位其染色体信息,再通过对其外显子、内含子差异的对比及保守基序motif的分析,得出其系统进化树和电子表达分析。可知玉米B73中共有8个可能的AMT基因,这些基因在染色体上分布不均匀,其中Zm AMT-2,Zm AMT-5和Zm AMT-8均不含内含子,其余5个基因均含有1~2个内含子;Zm AMT基因家族预测的保守motif共有6个,均含有motif 1,2,3,4,5,8,两类基因各自的保守基序数目和位置基本相似;8个AMT基因均在叶子中表达,其中Zm AMT-2,Zm AMT-4,Zm AMT-6和Zm AMT-8在玉米的根中表达,说明这4个基因在玉米根的铵离子吸收过程中可能发挥着重要的作用。     

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。     

水稻矮化突变体G蛋白α亚基基因的结构和表达

利用γ-Co60辐射诱发水稻特光矮-2(Oryza sativa L.cv.TGA-2)产生变异,获得一种稳定遗传的新型水稻矮化突变体dwarf69.dwarf69和TGA-2及其杂交后代F1、F2、F3成熟期的株高数据表明矮化表型受一对隐性基因控制.进一步研究发现,虽然dwarf69和TGA-2的G蛋白α亚基基因(Rice G protein alpha-subunit,RGA)编码区核苷酸序列只有一个核苷酸的差异,但RGA在野生型TGA-2中的表达量明显高于在突变体dwarf69中的表达量.对矮化突变体dwarf69和野生型TGA-2的RGA基因5＇上游区的序列分析表明,dwarf69 RGA 5＇上游区比TGA-2RGA5＇上游区多出1076bp.首次报道水稻矮化突变体中的RGA5＇上游区序列与其野生种的RGA5＇上游区序列存在显著的差异.     

水稻低温敏感叶色突变体tcd32鉴定与遗传分析

对粳稻"嘉花1号"经60Coγ诱变处理获得的稳定遗传低温敏感叶色突变体tcd32进行了表型鉴定与遗传分析.在20℃条件下,该突变体表现为白色,光合色素含量明显下降,叶绿体发育不完整,植株最终枯萎死亡;在25℃条件下,三叶期之前幼苗表现为黄色,从第四叶开始逐渐转为黄绿色,光合色素含量也明显下降;而在30℃条件下,其表型与野生型(WT)相比没有明显差异.通过对培矮64S与tcd32杂交的F2代分离群体进行遗传分析,结果表明:该低温敏感叶色突变体性状是受一对隐性核基因(tcd32)控制,利用图位克隆技术将tcd32基因定位在水稻第3染色体上顶端537 kb区域内,发现TCD32是一个新的水稻早期叶绿体发育相关基因.     

一株拟南芥晚花突变体的分子分析

植物的开花时间直接控制植物营养生长期和生育期的长短,在相当程度上决定着繁育的成功与否,也与植物的产量和质量性状密切相关.拟南芥花期改变突变体是植物开花调控机制研究重要的植物材料.研究利用前期研究中获得的一株稳定遗传的、晚花表型的T-DNA插入拟南芥突变体pex2为材料,对其进行开花相关表型分析、T-DNA插入位点鉴定及插入位点基因转录分析等研究,结果表明:pex2突变体中存在单一的T-DNA插入,该插入位点位于PEX2基因下游约1 800 bp处,且该位点的插入引起了PEX2全长转录产物的缺失.该研究为进一步探索pex2突变体晚花机制及拟南芥PEX2基因与晚花表型之间的相关性研究,提供了研究材料.     

拟南芥bHLH家族转录因子DYT1在花药发育过程中调控胼胝质降解(英文)

胼胝质的合成和降解是雄配子体减数分裂过程中的一个重要特征,对后期花粉成熟有重要作用.在此研究中,分离到了一个雄性不育突变体msl57,该突变体的绒毡层分化及胼胝质降解过程出现异常,导致花粉败育.图位克隆和遗传分析表明:MSl57基因与bHLI-I家族转录因子DYTI(At4g21330)是同一基因.因此,将ms157突变体改名为dyt1-2.反式激活作用实验揭示了DYTI的激活功能域位于基因的250 ～504bp之间.通过酵母双杂交实验发现DYT1蛋白在体内可以形成同源二聚体来执行其功能.RT-PCR及定量PCR分析表明胼胝质酶相关基因A6的表达在突变体背景下严重下调.因此,DVF1通过调控胼胝质的降解来影响花药发育过程.     

拟南芥转or基因突变体转录组及表型分析

构建了拟南芥orange(or)过表达突变体和相应的对照组,通过比较它们在色素含量、转录组、表型等方面的变化,发现or在绿色组织(拟南芥叶子、茎等)中也能起到提高类胡萝卜素含量的作用,且突变体类胡萝卜素合成途径的基因转录水平没有显著变化,但是很多防卫胁迫相关基因转录水平上调,说明突变体中存在胁迫环境.对不同生长条件下突变体幼苗下胚轴的测量等表明or突变体对光尤其是蓝光变得十分敏感.本研究分析比较了or在不同组织中的效应,为or应用于改良作物类胡萝卜素含量的基因工程和进一步揭示or的作用机制提供了参考.     

甘蓝型油菜矮化突变体的茎秆发育转录组分析

甘蓝型油菜矮化突变体"NDF-1"是从高秆油菜"3529"理化诱变群体中分离的矮化突变体,它的株高只有高秆亲本的1/3,是一个优良的甘蓝型油菜矮化资源.本文应用RNA-Seq测序技术分析了"NDF-1"茎开始伸长的抽薹期和花期转录组,为深入了解油菜茎秆发育机理提供基因组层面的参考.抽薹期和花期的测序数据通过筛选得到了4.55亿条质量合格的clean reads.经过对高质量序列的组装注释,筛选得到"NDF-1"和"3529"间的2147条差异表达基因(DEGs).选择其中的20个差异表达基因进行了荧光定量PCR验证.通过GO和KEGG分析,发现"NDF-1"的矮化与赤霉素、生长素和油菜素内酯相关,细胞伸长异常和细胞壁的不正常形成也影响"NDF-1"的茎秆发育.从差异基因中筛选出与植物矮化性状相关的基因,为利用矮化基因改善性状和矮化机理的研究和提供了更多信息.     

籼稻矮杆突变体Tm049的表型分析及其对外源赤霉素的响应

利用60Coγ射线辐照籼稻93-11,获得一个性状稳定的矮化突变体材料Tm049,对其表型、节间细胞结构及生理特性方面进行了分析。研究结果表明,Tm049植株矮化、叶色略深且短而宽、分蘖少、穗型直立状、籽粒小而圆、属于dn型矮杆;第一节间和第二节间细胞体积和数目发生变化;第二叶鞘对外源赤霉素(GA3)敏感性降低;内源GA3水平略高于野生型.推测该突变体可能与GA的信号途径缺失有关.研究结果为今后该基因的定位克隆、功能分析及分子标记辅助培育理想株型的新品种奠定了研究基础.     

拟南芥突变体arf8和nph4/arf7的长下胚轴表型的初步研究

通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)ARF8和NPH4/ARF7基因的突变体以及有关双突变体的下胚轴长度的表型和遗传分析,探讨了arf8-1、nph4-102和nph4-107长下胚轴表型的起源.结果表明,ARF8基因的其他突变体arf8-2、arf8-3和arf8-4都没有表现出类似于arf8-1的长下胚轴表型;在与ARF8同源性较高的NPH4/ARF7的突变体中,突变位点与arf8-1相似的nph4-102和nph4-107表现出与arf8-1相似的长下胚轴表型和不完全显性的遗传方式;双突变体arf8-1 nph4-102的下胚轴长度比两个单突变体的长,说明arf8-1与nph4-102在长下胚轴表型上存在加性效应.因此,arf8-1、nph4-102和nph4-107的长下胚轴表型极可能源于相应突变体蛋白的产生,而非相关基因功能的缺失.     

火龙果MADS-box基因家族鉴定及表达分析

目的为了探索火龙果中MADS-box转录因子在成花诱导及花器官形成中的作用机制.方法针对9月份取材的"大红二号"8个不同的组织进行火龙果从头测序,并对MADS-box转录因子全基因家族进行生物信息学的分析.结果在火龙果转录组中一共鉴定出48个具完整结构域HuMADS蛋白,氨基酸长度65～411 aa.依据系统发育分析和结构域的差异,HuMADS基因分布在4个亚家族:Mα(6),Mγ(5),MIKCC(33)和MIKC*(2)以及none组(2),未发现Mβ成员.表达谱分析显示相对于Lineage I而言Lineage II表达水平整体较高,其中Group 1基因主要在花和果实中表达;Group 2基因在枝条、花和果实中均有表达;Group 3基因在Fl510、Fl513和枝条中组织特异性表达.同源分析得到与花器官形成相关的5类功能基因,A类基因AP1(HuMADS18),B类AP3(HuMADS33)和PI(HuMADS38)、C类AG(HuMADS12)、以及D类STK(HuMADS11)和E类SEP1(HuMADS16)、SEP3(HuMADS15和HuMADS17).结论本研究为进一步探索火龙果花发育提供了理论基础.     

一个新水稻低温敏感叶色突变体tcm11的鉴定及基因定位

对粳稻"嘉花1号"经~(60)Coγ诱变处理获得的稳定遗传低温敏感叶色突变体tcm11(thermo-sensitive chloroplast mutant 11)进行了表型鉴定与遗传分析.在20℃条件下,该突变体三叶期之前幼苗均表现为黄色,光合色素含量明显下降,叶绿体发育不完整,从第4叶开始逐渐转为浅黄绿色直至最后死亡.而在32℃条件下,其表型与野生型相比没有明显差异,具有低温敏感属性.通过对培矮64S与tcm11杂交的F_2代分离群体进行遗传分析,发现该低温敏感突变体性状是受单个隐性核基因(tcm11)控制,利用图位克隆技术对tcm11进行定位,将其定位在第11号染色体的InDel分子标记ID13252与SSR分子标记MM1361之间一个约1 566 kb的区域内.这也为后续的研究奠定了基础.     

拟南芥bHLH家族转录因子DYT1在花药发育过程中调控胼胝质降解

胼胝质的合成和降解是雄配子体减数分裂过程中的一个重要特征,对后期花粉成熟有重要作用．在此研究中,分离到了一个雄性不育突变体ms157,该突变体的绒毡层分化及胼胝质降解过程出现异常,导致花粉败育．图位克隆和遗传分析表明：MS157基因与bHLH家族转录因子DYT1（At4g21330）是同一基因．因此,将ms157突变体改名为dyt1-2．反式激活作用实验揭示了DYT1的激活功能域位于基因的250～504bp之间．通过酵母双杂交实验发现DYT1蛋白在体内可以形成同源二聚体来执行其功能．RT—PCR及定量PCR分析表明胼胝质酶相关基因A6的表达在突变体背景下严重下调．因此,DYT1通过调控胼胝质的降解来影响花药发育过程．     

珙桐AP2/ERF家族相关基因的克隆及功能鉴定

为探究AP2/ERF类转录因子在珙桐开花调控及花器官发育中的作用,本研究通过从实验室珙桐不同发育时期苞片和叶片的转录组数据中筛选出调控珙桐苞片发育相关AP2/ERF家族基因DiAP2-1、DiDREB-1和DiRAV-1,经过生物信息学分析、基因克隆及功能鉴定初步研究了目的基因在珙桐苞片发育过程中的调控机制.亚细胞定位实验显示DiAP2-1主要定位于细胞质,DiDREB-1和DiRAV-1主要定位于细胞核.对目的基因在珙桐中的表达模式分析发现DiAP2-1和DiRAV-1在苞片发育过程中表达量逐渐降低,DiDREB-1只在苞片第三时期高表达,推测DiDREB-1、DiRAV-1属于A类基因,DiAP2-1属于B类基因.表型实验显示DiDREB-1和DiRAV-1转基因拟南芥株系较野生型表现为明显的早花,DiAP2-1同源基因对应的拟南芥突变体与同一时期野生型拟南芥对比表现为花瓣减少且萼片大,角果呈短粗状且败育.对关键开花调控基因表达模式分析发现DiDREB-1和DiRAV-1异源表达后使其他促花因子表达量上调进而使拟南芥花期提前.以上结果表明,AP2/ERF类转录因子DiAP2-1、D...     

转录组分析揭示BAM1/2与SPL调控拟南芥花药发育的功能关系及调控网络

花药的正常发育对于植物正常繁衍和农作物产量都有着至关重要的作用.转录因子SPL及受体蛋白激酶BAM1和BAM2均在调控孢原细胞分化的过程中发挥重要作用.但迄今对其功能关系及下游信号途径仍缺乏深入研究.本文利用高通量转录组测序手段,通过对拟南芥spl、bam1、bam2、bam1bam2突变体花药的转录组对比分析,明确了:1)BAM1和BAM2功能冗余地调控花药绒毡层发育、脂质转运、花粉壁形成等方面,但两者在调控部分基因表达上存在亚功能化;2)SPL与BAM1/2共同调控791个花粉发育、脂类转运和细胞壁形成等过程相关基因的表达,同时BAM1/2特异调控326个脱落酸、水杨酸、茉莉酸信号途径以及水分、防御等胁迫刺激相关基因的表达,而SPL还单独调控3 789个基因的表达,主要参与到生长素合成和信号响应、水分、温度、光等相关的胁迫刺激.以上结果为生殖发育领域相关研究提供了重要参考.     

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.     

非生物胁迫对油菜脯氨酸积累与BnGG2基因表达的影响

测定了非生物胁迫处理后甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1及其野生型“3529”游离脯氨酸含量和G蛋白γ亚基基因BnGG2的表达变化.结果表明,从表型上看,突变体比野生型更耐胁迫.NDF-1和“3529”中脯氨酸含量随高温、高盐和干旱胁迫时间递增,但NDF-1中脯氨酸含量低于“3529”.NDF-1和“3529”中BnGG2基因均可被高盐(200 mmol/L NaCl)和干旱(20% PEG 6000)诱导,而被高温(40 ℃)抑制,NDF-1比“3529”反应更迅速明显.低温(4 ℃)胁迫后脯氨酸和BnGG     

一株晚花和镉敏感拟南芥突变体的分离与鉴定

为了进一步挖掘拟南芥响应Cd胁迫的分子机制,从化学诱导型拟南芥突变体库(约6 000株系)中筛选获得Cd敏感突变体,通过测量经Cd处理后拟南芥植株的根长变化获得Cd响应突株系,然后单株收种并鉴定,最终获得一株对Cd胁迫敏感的突变体。Thermal asymmetric interlaced-PCR(TAIL-PCR)发现这株突变体T-DNA的插入定位于基因At1g35820和At1g35830之间。进一步分析表明这个突变体也是FLC(Flowering locus C)依赖的晚花突变体,将这株突变体命名为fcr(flowering and cadmium related gene)。FLC在拟南芥开花调控网络中起枢纽作用,并且是开花正调控基因Suppressor of overexpression of co 1 (SOCI)的抑制因子。在该突变体中FLC的表达明显高于野生型植株,而FLC下游基因SOCI的表达明显低于野生型植株,但FLC上游基因的表达变化不明显。进一步实验发现,突变体fcr中调节环境因素和春化作用的基因High expression of osmotically responsive gene 1(HOS1)表达量显著增加。通过以上结果我们推测,突变体fcr中的晚开花和Cd敏感表型可能是HOS1基因过量表达所致。     

3个荞麦物种中种子蛋白相关基因的表达分析

以甜荞、苦荞、金荞为研究材料,利用生物信息学在荞麦转录组数据中鉴定种子蛋白相关基因,结果一共鉴定21个种子蛋白相关基因,通过PCR技术可以成功扩增出20个基因,其中包含1个13S球蛋白基因(Unigene.10815),1个11S球蛋白基因(Unigene.34090)和1个谷蛋白基因(Unigene.39749)。利用荧光定量PCR技术鉴定这些基因在甜荞、苦荞和金荞种子发育不同时期的表达情况。结果表明,不同基因在同一材料不同时期的表达情况不同,同一基因在同一时期不同材料中的表达情况也不同。