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紫玉兰MlOMT1基因的克隆和表达分析

分子植物育种 2022年第16期20卷 5267-5273页

作者：戴梦怡郑钢程少禹王卓为刘志高张超申亚梅浙江农林大学风景园林与建筑学院浙江省园林植物种质创新与利用重点实验室杭州311300

为了研究紫玉兰(Magnolia liliflora)中参与花青素合成的O-甲基转移酶基因(O-methyltransferase,OMT)的序列特征及其表达规律,基于转录组序列信息,利用RT-PCR技术获得紫玉兰MlOMT1基因的ORF序列,分析其序列特征,并利用实时荧光定量PCR... 详细信息

为了研究紫玉兰(Magnolia liliflora)中参与花青素合成的O-甲基转移酶基因(O-methyltransferase,OMT)的序列特征及其表达规律,基于转录组序列信息,利用RT-PCR技术获得紫玉兰MlOMT1基因的ORF序列,分析其序列特征,并利用实时荧光定量PCR技术对该基因在紫玉兰不同发育阶段花瓣中的表达模式进行分析。结果显示MlOMT1基因ORF长度为732 bp,编码243个氨基酸残基,其蛋白相对分子质量为26.86 kD,等电点为5.31。系统进化树表明MlOMT1基因属于Ι型OMT的亚类CCoAOMT-like。实时荧光定量PCR结果表明,MlOMT1基因在紫玉兰花蕾期、露色期花瓣中表达量较低,随着花开放过程逐步升高,在盛开期达到最高。本研究为紫玉兰花瓣中花青素苷甲基化修饰的探索提供了理论依据。

关键词：紫玉兰 MlOMT1基因花青素表达分析

‘红元宝’紫玉兰两次花芽分化糖含量变化及转录组分析

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‘红元宝’紫玉兰两次花芽分化糖含量变化及转录组分析

作者：程少禹浙江农林大学

学位级别：硕士

木兰属（Magnolia）植物在我国已有两千多年的栽培历史,大多种（品种）在春季开花,鲜有两季开花。其中‘红元宝’紫玉兰（Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’）为紫玉兰（Magnolia liliflora）的芽变品种,花紫红色,形状若元宝,花期3月底... 详细信息

木兰属（Magnolia）植物在我国已有两千多年的栽培历史,大多种（品种）在春季开花,鲜有两季开花。其中‘红元宝’紫玉兰（Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’）为紫玉兰（Magnolia liliflora）的芽变品种,花紫红色,形状若元宝,花期3月底4月初,同年6月有二次开花现象,且性状稳定,这是众多木兰属植物中少有的开花现象。‘红元宝’两次花芽分化在形态上并无明显差异,然而喷施蔗糖和海藻糖却能够显著加快二次分化的进程。因此,为了揭示这种现象,本研究以‘红元宝’紫玉兰为材料,分别采取两次分化阶段前、中、后共6个时期的茎、叶、花芽,对其内源蔗糖和海藻糖的含量进行测定;随后对6个时期的花芽样本进行转录组和代谢组的联合分析;最后通过q PCR技术（Quantitative Real-time PCR）对‘红元宝’trehalose-phosphate synthase（海藻糖6磷酸合酶）基因进行表达分析,并对关键Ml TPS1基因进行克隆。以期找到‘红元宝’紫玉兰两次分化过程中不同特点及有效调控路径,为揭示其两次花芽分化分子机理及木兰属植物的花期调控和育种奠定基础。主要结果如下:（1）‘红元宝’两次花芽分化阶段糖含量分析‘红元宝’两次花芽分化过程中,叶和花芽中的蔗糖和海藻糖含量始终高于茎中的含量;蔗糖和海藻糖于不同组织中在第1次和第2次花芽分化过程中的变化趋势并不一致;花芽中的海藻糖和蔗糖含量在第2次分化的前、中、后三个时期与第1次分化的相应时期相比,都显著提高。（2）‘红元宝’两次花芽分化阶段花芽转录组分析转录组测序共获得43 257条基因,其中28 397条基因能够得到注释;两次花芽分化差异基因对比,S2 vs S5,即第2次花芽分化中期与第1次花芽分化中期相比,差异基因最多,共有4 074个,它们主要参与碳代谢和苯丙烷类物质的生物合成;转录组共筛选到35个成花差异基因,其中参与光周期途径的最多,有14个。（3）‘红元宝’两次花芽分化中期差异代谢通路筛选通过转录组与代谢组的联合分析,发现ko1200（碳代谢）、ko00630（乙醛酸和二羧酸代谢）、ko02010（ABC转运蛋白）、ko00052（半乳糖代谢）、ko00460（氰基氨基酸代谢）、ko00280（结氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解）、ko00240（嘧啶代谢）、ko00500（蔗糖和淀粉代谢）共8条代谢通路上差异代谢物和差异基因具有较强的相关性;其中蔗糖和淀粉代谢通路上,差异代谢物蔗糖、6磷酸海藻糖与海藻糖大幅提高。（4）红元宝TPS基因的克隆与表达分析‘红元宝’两次花芽分化阶段花芽中,Ml TPS1的表达量最高,其次是Ml TPS5、Ml TPS6和Ml TPS7;Ml TPS8以及Ml TPS3在整个过程中的表达量都相对较低。其中Ml TPS1在第2次花芽分化的前期,即成花诱导期（S1 vs S4）,表达量显著提高。PCR扩增技术克隆得到Ml TPS1基因,Ml TPS1的开放阅读框长度为2 793bp,具有Glycosyltransferase family 20 Domain结构域和Trehalose-phosphatase Domain结构域两个保守的蛋白结构域。Ml TPS1基因编码的蛋白序列与拟南芥和胡杨的同源性分别达到73.54%和77.6%,进化树分析结果表明,Ml TPS1基因编码的蛋白序列与荷花Nn TPS1蛋白聚在一起,亲缘关系较近,而与辣椒Ca TPS1和矮牵牛Ph TPS1的亲缘关系相对较远。由此可见,在‘红元宝’两次花芽分化过程中,叶内光合作用产生蔗糖和海藻糖等非还原性糖,在韧皮部装载,经由茎至花芽为花芽分化提供能量。‘红元宝’二次分化的前期和中期,花芽内蔗糖、海藻糖水平显著上升,影响二次花芽的成花诱导和花器官原基的形成。而对应内在转录与代谢水平上,光周期途径相关成花基因显著变化;蔗糖与淀粉代谢通路上,差异代谢物蔗糖、海藻糖、海藻糖6磷酸显著提高,且差异代谢物海藻糖与其合成酶基因具有强相关性;此路径上,参与T6P信号影响开花的TPS基因中,Ml TPS1表达量最高,且在二次分化前期显著上调,而在中期显著下调,验证了其可能影响二次花芽分化的成花诱导和花器官原基的形成。本研究揭示了‘红元宝’的二次花芽的形成和分化可能是光周期途径和糖信号共同影响的结果。

关键词：紫玉兰二次分化糖含量转录组与代谢组 TPS基因

紫玉兰‘红元宝’花芽分化阶段基因定量分析的内参基因筛选

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广西植物 2022年第1期42卷 113-121页

作者：章颖佳程少禹王卓为戴梦怡董彬张超张寿洲王亚玲申亚梅浙江农林大学风景园林与建筑学院杭州311300 浙江农林大学浙江省园林植物种质资源创新与利用重点实验室杭州311300 仙湖植物园广东深圳518004 西安植物园西安710061

为筛选紫玉兰‘红元宝’(Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’)二次花芽分化阶段稳定表达的内参基因,该研究以‘红元宝’不同花芽分化时期的花芽和叶为材料,基于转录组数据,筛选出8个候选内参基因,即泛素酶基因(UBC)、肌动蛋白(ACT)、微... 详细信息

为筛选紫玉兰‘红元宝’(Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’)二次花芽分化阶段稳定表达的内参基因,该研究以‘红元宝’不同花芽分化时期的花芽和叶为材料,基于转录组数据,筛选出8个候选内参基因,即泛素酶基因(UBC)、肌动蛋白(ACT)、微管蛋白β链(β-TUB)、微管蛋白β-5链(β-TUB5)、微管蛋白α-3链(α-TUB3)、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)、酰基载体蛋白2(ACP2)、酰基载体蛋白3(ACP3)。运用Primer Premier 5设计引物,简单克隆和熔解曲线验证引物特异性;利用qRT-PCR技术检测各个候选内参基因的表达情况,结合GeNorm、NormFinder、BestKeeper软件和RefFinder在线工具综合评估其表达稳定性,并通过目的基因TFL1的表达分析验证其可靠性。结果表明:(1)8个候选内参基因条带位置正确,熔解曲线呈单一峰,说明引物特异性良好。(2)β-TUB、β-TUB5和α-TUB3是‘红元宝’不同花芽分化时期较为稳定的内参基因,而UBC和ACT为稳定性最低的内参基因。(3)β-TUB5、α-TUB3、β-TUB及其组合的相对表达量趋于一致,而ACT和UBC并未对目的基因的表达量进行有效的标准化。因此,β-TUB、β-TUB5和α-TUB3可作为‘红元宝’二次花芽分化研究中稳定表达的内参基因。该研究结果将为木兰属植物二次成花分子调控机制研究提供依据。

关键词：紫玉兰内参基因两次成花 qRT-PCR 微管蛋白基因

紫玉兰MlSOC1基因亚细胞定位及花芽分化时期的表达分析

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2020年第4期46卷 407-416页

作者：宣铃娟程少禹戴梦怡王卓为申亚梅浙江农林大学风景园林学院杭州311300

为了探究SOC1基因在紫玉兰(Magnolia liliflora)成花过程中的作用,通过对景宁木兰转录组数据(NCBI数据库编号:SRP129819)进行筛选,利用同源克隆的方法得到2个SOC1基因的编码区序列;运用在线生物信息学分析工具对这2个基因进行序列分析,... 详细信息

为了探究SOC1基因在紫玉兰(Magnolia liliflora)成花过程中的作用,通过对景宁木兰转录组数据(NCBI数据库编号:SRP129819)进行筛选,利用同源克隆的方法得到2个SOC1基因的编码区序列;运用在线生物信息学分析工具对这2个基因进行序列分析,并结合实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, q RT-PCR)分析这2个基因在紫玉兰不同花芽分化期的表达模式。将获得的2个SOC1基因分别命名为MlSOC1-1和MlSOC1-2,其中:MlSOC1-1长度为666 bp,编码221个氨基酸;MlSOC1-2长度为654 bp,编码217个氨基酸。2个SOC1基因都具有保守的SOC1基序,属于SOC1/TM3亚家族基因。系统进化树分析结果显示,MlSOC1-1与皱叶木兰(Magnolia praecocissima)中的SOC1同源基因亲缘关系最近,而MlSOC1-2与北美木兰(M. virginiana)中的SOC1同源基因亲缘关系最近,2个基因都与木兰科木兰属植物的遗传距离最近。亚细胞定位试验结果发现,MlSOC1-1和MlSOC1-2都被定位于细胞核上。表达分析结果表明:MlSOC1-1与MlSOC1-2基因相比,前者除了参与紫玉兰芽的成花转变外,还有可能对紫玉兰花器官合成有一定作用。通过对紫玉兰2个MlSOC1基因的研究,发现2个MlSOC1基因在花芽分化过程中的作用存在差异,这为进一步研究MlSOC1基因在紫玉兰成花过程中的作用提供了理论基础。

关键词：紫玉兰 MlSOC1基因花芽分化亚细胞定位表达分析

‘红元宝’紫玉兰两次花芽分化差异代谢通路及关键调控基因筛选

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园艺学报 2020年第8期47卷 1490-1504页

作者：程少禹宣铃娟董彬顾翠花申亚梅张明如戴梦怡王卓为章颖佳陆丹迎浙江省园林植物种质创新与利用重点实验室浙江农林大学风景园林与建筑学院杭州311300

为了探究调控‘红元宝’紫玉兰一年两次花芽分化的成花关键基因和代谢通路,对其两次花芽分化过程的前、中、后期花芽样本进行转录组和代谢组测序分析。转录组拼接后共得到43257条Unigene,其中鉴定出35个差异表达的成花关键基因;代谢组... 详细信息

为了探究调控‘红元宝’紫玉兰一年两次花芽分化的成花关键基因和代谢通路,对其两次花芽分化过程的前、中、后期花芽样本进行转录组和代谢组测序分析。转录组拼接后共得到43257条Unigene,其中鉴定出35个差异表达的成花关键基因;代谢组共检测到569个代谢物。结合转录组和代谢组分析,两次花芽分化中期产生差异基因最多,共4074个。第二次花芽分化产生的差异代谢物蔗糖(Sucrose)和3–氰基丙氨酸(3-Cyanoalanine)大幅上调,甲基丙二酸(Methylmalonic acid)大幅下调,它们在4条KEGG通路上与相应时期的差异基因的相关性值|PCC|>0.80且P0.80。通过CCA(Canonical correspondenceanalysis)分析:两次花芽分化的中期,筛选出存在差异转录调控机制的KEGG通路共3条,分别为ko01200碳代谢、ko00630乙醛酸和二羧酸代谢和ko02010ABC转运蛋白。从35个成花基因中随机挑选6个(Ml COL9、MlGA9、Ml GAI、MlSPL4、MlSPY、MlSVP)进行qPCR验证,其表达模式与转录组基本一致,说明转录组数据可靠。研究表明:‘红元宝’紫玉兰二次花芽分化是受到光周期途径、春化途径、年龄途径和赤霉素途径的共同影响以及8条代谢通路的协同作用而产生,且代谢物蔗糖和海藻糖在其中发挥重要的作用。

关键词：紫玉兰二次成花差异基因差异代谢物实时荧光定量PCR

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浙江省遂昌县玉兰资源现状与保护对策研究

园林 2020年第5期37卷 17-21页

作者：余泽智刘志高刘雪燕卢璐程少禹申亚梅菏泽正和置业有限公司菏泽274000 浙江农林大学杭州311300 不详

以浙江遂昌县为调查对象,分析其野生玉兰分布状况、生长现状及生境特征。结果表明,该地区野生玉兰植物资源较少,但玉兰古树有39株,说明遂昌具有悠久的玉兰种植历史;由于森林抚育、人为破坏等原因,森林范围内未见野生玉兰幼年树,且接近... 详细信息

以浙江遂昌县为调查对象,分析其野生玉兰分布状况、生长现状及生境特征。结果表明,该地区野生玉兰植物资源较少,但玉兰古树有39株,说明遂昌具有悠久的玉兰种植历史;由于森林抚育、人为破坏等原因,森林范围内未见野生玉兰幼年树,且接近人居的玉兰古树未得到更好的保护。分析了遂昌县玉兰资源的保护现状,并针对现状问题,提出了建议性保护措施,为玉兰资源保护与利用奠定基础。

关键词：玉兰资源现状特征保护对策浙江遂昌县

景宁木兰PIF转录因子的生物信息学分析及极端遮阴条件下的表达模式

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浙江农林大学学报 2021年第3期38卷 445-454页

作者：陆丹迎程少禹章颖佳刘志高金梦婷董彬张寿洲彭豪戴梦怡王卓为赵宏波申亚梅浙江农林大学风景园林与建筑学院浙江杭州311300 深圳市/中国科学院仙湖植物园广东深圳518004

【目的】群落所造成的遮阴是导致景宁木兰Magnolia sinostellata濒危的重要因素之一。PIF家族转录因子在光信号传导和植物生长发育中起到重要作用。对PIF家族转录因子进行系统分析和研究,为探究其在景宁木兰光信号转导机制中的作用奠定... 详细信息

【目的】群落所造成的遮阴是导致景宁木兰Magnolia sinostellata濒危的重要因素之一。PIF家族转录因子在光信号传导和植物生长发育中起到重要作用。对PIF家族转录因子进行系统分析和研究,为探究其在景宁木兰光信号转导机制中的作用奠定基础。【方法】从景宁木兰转录组数据中鉴定获得PIF家族转录因子并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)技术对其在极端遮阴条件下的表达模式进行分析。【结果】从景宁木兰转录组中共筛选出9个MsPIFs转录因子基因,其编码的蛋白质长度为188~735个氨基酸,蛋白质大小为20 314.56~78 957.02 Da,理论等电点范围为5.18~8.22。MsPIFs基因编码的蛋白质均为不稳定蛋白质,所有蛋白质均为亲水性蛋白质。亚细胞定位预测结果显示所有蛋白质均定位于细胞核。9个蛋白质均具有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Try)磷酸化位点。qRT-PCR结果表明:极端遮阴条件下,9个MsPIFs家族基因表达均发生不同程度的变化。其中,MsbHLH23的表达变化较其他基因更为明显,遮阴处理5和10 d时的表达量分别上调为对照的52.77与20.03倍。【结论】景宁木兰PIF转录因子家族均能响应遮阴,为后续对MsPIFs进行生物学功能鉴定奠定了基础。

关键词：景宁木兰极端遮阴 PIF转录因子家族生物信息学分析表达模式

基于XFEM的再生复合路面反射裂缝扩展研究

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北京工业大学学报 2024年第4期50卷 478-485页

作者：黄钰程吴挺骏窦维禹李涛苏州大学轨道交通学院江苏苏州215131 安徽省交通控股集团有限公司合肥230088

为了探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证了基于XFEM的... 详细信息

为了探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证了基于XFEM的有限元模型分析裂缝扩展的有效性。此外,该文建立干法油石分离再生复合路面二维模型,研究模型中施工缝宽度、预埋裂缝长度、偏转角及预设位置对裂缝尖端应力影响,结果表明尖端应力随着裂缝长度、偏转角增加而增大,而随着施工缝宽度增大呈现先减小后增大趋势,随着偏移距离变大则先增大后减小。该文研究结果有助于复合路面反射裂缝定量分析与表征,为复合路面设计及后期养护提供了参考与依据。

关键词：复合路面反射裂缝裂缝扩展规律沥青混凝土扩展有限元半圆弯曲试验

声流控技术制备六硝基六氮杂异伍兹烷微球及性能表征

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西安交通大学学报 2024年

作者：刘硕程许王燕兰张松张传禹韦学勇西安交通大学机械工程学院应用物理化学重点实验室西安交通大学仪器科学与技术学院

为了改善含能材料（CL-20）的药剂颗粒性能和工艺安全性，微流控技术被广泛地应用在微球制备过程中。本研究通过液滴微流控技术与声表面波技术结合生成了尺寸均匀性较高的含能乙酸乙酯液滴，然后利用溶剂-非溶剂重结晶法制备了微米级CL-... 详细信息

为了改善含能材料（CL-20）的药剂颗粒性能和工艺安全性，微流控技术被广泛地应用在微球制备过程中。本研究通过液滴微流控技术与声表面波技术结合生成了尺寸均匀性较高的含能乙酸乙酯液滴，然后利用溶剂-非溶剂重结晶法制备了微米级CL-20/NC含能微球。采用高速相机对液滴生成过程进行监测，结果显示，声表面波技术能有效控制液滴生成模式的转变，避免液滴生成过程中因材料析出和通道堵塞等原因引起的液滴生成模式的不可控转变，实现了液滴均匀连续的生成。使用场发射扫描电镜对具有不同CL-20含量、不同NC含量和不同粒径的微球形貌进行了表征，结果显示，通过降低CL-20含量、增加NC含量或增大微球粒径等方式，可以降低微球的表面粗糙度，减少表面缺陷，实现对微球表面形貌的优化。通过X射线衍射仪和热重分析仪对具有不同粒径的CL-20/NC微球的晶体结构和热力学性能进行了分析，结果显示，中位粒径为20μm的微球的热稳定性较大，其分解峰温为229.04℃，高于中位粒径为7μm的微球的分解峰温228.22℃，而中位粒径为7μm的微球的反应剧烈程度与能量密度较大，其失重率（84.3%）和放热量（12.05mW/mg），均高于中位粒径为20μm的微球的失重率（80.2%）和放热量（8.84mW/mg）。

关键词：液滴微流控声表面波含能微球(CL-20/NC)制备微球性能表征