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黄瓜-酸黄瓜异附加系鉴定、果实长度变异及其分子机制

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南京农业大学学报 2024年

作者：刘紫薇冯贤波赵勤政夏磊娄群峰南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室

[目的]本文旨在通过分析不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实差异，探究附加系中酸黄瓜6号染色体导入引起黄瓜果实变短的分子机制，为黄瓜近缘野生种优异性状挖掘和利用提供理论依据。[方法]采用分子标记和Oligo-FISH鉴定黄瓜-酸黄瓜异附加... 详细信息

[目的]本文旨在通过分析不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实差异，探究附加系中酸黄瓜6号染色体导入引起黄瓜果实变短的分子机制，为黄瓜近缘野生种优异性状挖掘和利用提供理论依据。[方法]采用分子标记和Oligo-FISH鉴定黄瓜-酸黄瓜异附加系中的外源染色体，对栽培黄瓜‘北京截头’（CC3）和不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实性状进行统计，开展石蜡切片和转录组测序分析，并利用实时荧光定量PCR技术（RT-qPCR）验证转录组测序结果。[结果]共鉴定出7种异附加系材料，分别为附加酸黄瓜6号染色体CC-H06、8号染色体CC-H08、9号染色体CC-H09及10号染色体CC-H10的单体附加系；附加酸黄瓜6和10号染色体CC-H06+H10的双单体附加系；附加酸黄瓜6、7和11号染色体CC-H06+H07+H11及附加酸黄瓜6、7、10、11和12号染色体CC-H06+H07+H10+H11+H12的多单体附加系。表型统计发现，CC-H08、CC-H09和CC-H10材料的子房和果实长度均与CC3相似，而CC-H06材料较CC3明显变短，表明酸黄瓜6号染色体导入会引起CC3果实变短。石蜡切片结果显示，CC-H06的果实细胞相对于CC3较大，但细胞数目却明显减少。转录组分析表明，CC-H06中分别有695和2770个酸黄瓜及CC3来源的差异表达基因，主要富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、二萜生物合成、色氨酸代谢等激素合成通路。RT-qPCR验证分析与转录组测定结果一致，说明结果真实可靠。[结论]酸黄瓜6号染色体导入会引起CC3果实变短和果实细胞数量减少，CC-H06的果实变短与生长素、细胞分裂素和赤霉素等植物激素共同调控有关。

关键词：黄瓜酸黄瓜异附加系果实转录组

细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 424-434页

作者：刘艳洁赵晓冰王枫丁静南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株... 详细信息

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株系开花时间,并在发芽26 d后取植株茎尖进行石蜡切片显微观察、响应细胞分裂素的荧光信号检测以及转录组测序等分析。[结果]slhk4-4和slhk4-5突变体的始花节位与WT相同,但始花时间分别比WT晚6和4 d。与WT相比,slhk4-5茎尖花分生组织分化推迟,细胞显著减小,细胞数目略少;slhk4-4与细胞分裂素响应启动子TCSn驱动的绿色荧光蛋白基因GFP过表达株系的杂交F 1代茎尖中,响应细胞分裂素的GFP荧光信号显著减弱;slhk4-5茎尖中细胞周期正调控基因Cyclin-B1-2表达下调,开花正调控基因FUL2、SOC1表达上调,而花发育基因AGL12和AGL19表达下调,开花调控相关基因的表达变化趋势与slhk4-5开花推迟的性状变化不完全一致。差异表达基因(DEG)的功能分析显示,57.6%具有功能注释的DEG是富集于光合作用、呼吸作用、蛋白合成和代谢等相关通路中的结构基因,其中88.2%在slhk4-5茎尖中的表达下调,表明slhk4茎尖的细胞活性很可能弱于WT。[结论]细胞分裂素受体SlHK4的功能缺失导致slhk4茎尖细胞分裂素信号减弱,花分生组织细胞减小,活性降低,分化延后,进而导致slhk4开花推迟。SlHK4是番茄开花时间的正调控因子。

关键词：番茄细胞分裂素受体 SlHK4 开花时间

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逆境与赤霉素调控下茶树BRX同源基因的系统性鉴定与响应模式

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西北植物学报 2024年

作者：陈益杨妮罗微李静文刘慧庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室

【目的】鉴定茶树BRX家族基因,分析其在不同组织和逆境下的表达模式,为探究BRX基因功能奠定基础。【方法】基于茶树基因组数据库及TBtools等软件对BRX基因进行鉴定分析;以‘舒茶早’为材料,对其进行不同时间的盐、干旱、高温、低温及外... 详细信息

【目的】鉴定茶树BRX家族基因,分析其在不同组织和逆境下的表达模式,为探究BRX基因功能奠定基础。【方法】基于茶树基因组数据库及TBtools等软件对BRX基因进行鉴定分析;以‘舒茶早’为材料,对其进行不同时间的盐、干旱、高温、低温及外源GA3处理;用RT-q PCR检测Cs BRXs基因在不同组织和处理下的转录水平。【结果】共鉴定到5个Cs BRXs基因,其编码蛋白由313～370个氨基酸组成,该家族基因结构相似且高度保守,启动子区域含激素和逆境响应元件,根据进化关系BRX蛋白被分为4个亚族。Cs BRX1、Cs BRX3和Cs BRX5在嫩叶中均有表达,Cs BRX4仅在老叶中表达;盐胁迫12 h时,Cs BRX1、Cs BRX2和Cs BRX4的转录水平最高;CsBRX2快速响应低温胁迫,在1 h时表达量达峰值;Cs BRX2对外源GA3信号积极响应,在24 h时表达量最高。【结论】Cs BRXs基因在茶树中的表达具有组织特异性,并差异化响应多种逆境胁迫和GA信号,为研究其抗逆机制提供指导。

关键词：茶树 BRX基因家族生物信息学组织特异性非生物胁迫表达分析

甜瓜属异源多倍体不同倍性材料内参基因的筛选及评估

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南京农业大学学报 2024年第2期47卷 205-212页

作者：王盼乔虞夏清翟于菲赵勤政孟雅朱早兵李季陈劲枫南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室江苏南京210095 河南农业大学园艺学院河南郑州450002

[目的]多倍化是植物界普遍存在的现象,但是内参基因的缺乏限制了多倍化相关基因表达研究的进程。本文旨在建立一组稳定的内参基因,以提高多倍体目标基因定量的准确性和重复性。[方法]以甜瓜属人工异源四倍体、其二倍体双亲和三倍体后代... 详细信息

[目的]多倍化是植物界普遍存在的现象,但是内参基因的缺乏限制了多倍化相关基因表达研究的进程。本文旨在建立一组稳定的内参基因,以提高多倍体目标基因定量的准确性和重复性。[方法]以甜瓜属人工异源四倍体、其二倍体双亲和三倍体后代为材料,通过实时荧光定量反应(qPCR)比较了10个候选内参基因(UBI-ep、ACT、ACT3、TUA、EF-1α、CACS、TIP41、F-box、CYP和UBQ)的表达丰度,并利用geNorm和NormFinder软件对其表达稳定性进行分析。同时,通过转录组测序(RNA-seq)的方法对候选内参基因进行定量,并统计与荧光定量数据的相关性。[结果]荧光定量结果表明,二倍体黄瓜的CYP表达丰度最高,CT值为15.8;四倍体材料的F-box表达量最低,CT值为30.5。结合geNorm和NormFinder软件结果,一共筛选出4个稳定的参考基因F-box、TIP41、ACT3和ACT。其中F-box和TIP41在多倍性水平下稳定性值M比ACT3和ACT基因的小,但表达丰度低。以ACT3为内参时,qPCR与RNA-seq定量结果极显著相关(R^(2)=0.844,P<0.01),F-box为内参时相关性最小。[结论]当比较不同倍性水平或跨物种的转录本丰度时,需要注意内参基因的选择。针对甜瓜属多种倍性材料的低丰度表达基因,可以选择TIP41作为内参基因;对于高表达基因,可采用ACT3作为内参基因。

关键词：甜瓜属多倍体内参基因实时荧光定量PCR 稳定性

茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

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西北植物学报 2024年第4期44卷 572-581页

作者：孔洁玙杨妮罗微胡志航王雅慧庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室南京210095 南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京210095

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NA... 详细信息

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。【结果】(1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明:CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物胁迫下均上调表达。【结论】茶树CsNAC79和CsNAC9基因响应多种非生物胁迫。

关键词：茶树 NAC转录因子 ABA GA_(3) 非生物胁迫表达分析

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药食同源植物水芹的研究进展

植物遗传资源学报 2024年第8期25卷 1221-1233页

作者：罗庆张新圻李梦瑶朱顺华熊爱生谭国飞贵州省农业科学院园艺研究所/贵州省园艺工程技术中心/农业农村部喀斯特山区作物基因资源与种质创新重点实验室贵州大学农学院四川农业大学园艺学院南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室

水芹[Oenanthe javanica(Bl.)DC.]是伞形科水芹属多年生水生蔬菜植物，其营养成分丰富、富含多种功能性生物活性成分，也是一种具有保健功能的药食同源蔬菜。我国水芹种质资源丰富，其利用涉及食用、药用、污水净化、提取加工等方面，... 详细信息

水芹[Oenanthe javanica(Bl.)DC.]是伞形科水芹属多年生水生蔬菜植物，其营养成分丰富、富含多种功能性生物活性成分，也是一种具有保健功能的药食同源蔬菜。我国水芹种质资源丰富，其利用涉及食用、药用、污水净化、提取加工等方面，但育种及其分子机理方面的研究较少。本文综述了近20年来水芹种质资源、营养品质、生理生化、育种、基因及组学研究的进展，具体内容包括：（1）伞形科植物及水芹种质资源研究；（2）水芹营养品质及生长调控研究；（3）水芹生理生化及次生代谢物质研究；（4）水芹功能基因及组学（包括基因组学、转录组学、代谢组学及蛋白质组学）研究，旨在为我国水芹资源创新和保护、遗传育种、基因挖掘、加工、栽培及环境治理等方面的进一步研究利用提供理论依据。

关键词：水芹种质资源生理生化基因功能组学

辣椒NRT基因家族的系统鉴定、进化与表达分析

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南京农业大学学报 2024年第4期47卷 653-664页

作者：牛佳斌唐凯夏迎萌刘同坤孙小川段伟科黄志楠淮阴工学院生命科学与食品工程学院江苏淮安223003 南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家... 详细信息

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等;利用转录组数据分析辣椒NRT(CaNRT)基因在不同组织和不同果实发育阶段中的表达特征,并利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因,不均匀分布在10条染色体上。系统进化分析表明,CaNRT基因可分为3个亚家族,同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高,CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低,CaNRT3亚家族存在组织表达差异性,主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明,CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应,所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因,筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。

关键词：辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT) 系统进化表达分析非生物胁迫

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酸转运蛋白与果实酸积累关系的研究进展

园艺学报 2024年第7期51卷 1474-1488页

作者：张立华徐玉郑丽桐王长智祝令成马百全李明军东北农业大学园艺园林学院农业农村部园艺作物生物学与遗传改良(东北地区)重点实验室哈尔滨150030 西北农林科技大学园艺学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室/陕西省苹果重点实验室陕西杨凌712100

苹果酸和柠檬酸是大多数成熟果实中酸度形成的主要贡献者。有机酸从细胞质进入液泡贮藏是一个复杂的过程,高度依赖大量的有机酸转运体和各种质子泵基因。本文重点综述了近年来园艺作物果实中有机酸积累与有机酸转运基因之间关系的研究进... 详细信息

苹果酸和柠檬酸是大多数成熟果实中酸度形成的主要贡献者。有机酸从细胞质进入液泡贮藏是一个复杂的过程,高度依赖大量的有机酸转运体和各种质子泵基因。本文重点综述了近年来园艺作物果实中有机酸积累与有机酸转运基因之间关系的研究进展,并对未来的研究方向提出了建议。

关键词：果实有机酸酸转运蛋白酸积累调控

茶树蔗糖转运蛋白(SUTs)基因家族鉴定及组织表达分析

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茶叶科学 2024年第4期44卷 585-597页

作者：罗微张佳琪杨妮胡志航郝建楠刘慧谭杉杉庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室江苏南京210095 南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室江苏南京210095

蔗糖转运蛋白(SUTs)是蔗糖转运的主要载体,其运输、装载蔗糖需要消耗能量,在植物光合产物从源到库的转运过程中起关键作用。从茶树品种舒茶早中鉴定获得7个CsSUTs家族成员,对其理化性质、基因结构、亚细胞定位、进化关系、顺式作用元件... 详细信息

蔗糖转运蛋白(SUTs)是蔗糖转运的主要载体,其运输、装载蔗糖需要消耗能量,在植物光合产物从源到库的转运过程中起关键作用。从茶树品种舒茶早中鉴定获得7个CsSUTs家族成员,对其理化性质、基因结构、亚细胞定位、进化关系、顺式作用元件等展开生物信息学分析。CsSUTs家族蛋白含有一个保守MFS-2结构域,且与拟南芥AtSUCs蛋白的亲缘关系较近,茶树CsSUTs蛋白被聚类在SUTⅠ、Ⅱ和Ⅳ;在STRING在线网站中以拟南芥AtSUCs为模型,推测茶树CsSUTs蛋白与SWEET、SUS、STP蛋白可能存在直接的相互作用关系。对茶树CsSUTs家族基因的启动子区域进行分析,发现其中存在大量与激素响应、非生物胁迫,以及植物生长发育相关的顺式作用元件,推测这些启动子可能受到植物激素、逆境等多种因素的调控,从而影响茶树的生长和发育过程。CsSUTs家族基因在龙井43和舒茶早中的表达模式存在差异,CsSUT6在茶树花中特异性高表达,推测其可能在花器官蔗糖供给、贮藏和分配中发挥重要作用;CsSUT1和CsSUT5在茶树各个器官中均有表达,表明其可能协同参与蔗糖在“源”叶的装载和“库”器官卸载等过程。

关键词：茶树蔗糖转运蛋白启动子分析组织特异性生物信息学分析