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平邑甜茶发根农杆菌介导转化体系构建与优化

果树学报 2024年第5期41卷 999-1008页

作者：周雪婷武凯凯崔蓝芳张坤玺白团辉史江莉焦健王苗苗刘昱赵玉洁万然郝鹏博郑先波河南农业大学园艺学院郑州450046 河南省园艺植物生物学国际联合实验室郑州450046

【目的】建立并优化平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗简单、高效、快速的发根农杆菌转化体系。【方法】以不同苗龄的平邑甜茶幼苗为材料,使用携带GFP及GUS过表达质粒的发根农杆菌K599,通过注射法、活化菌液浸染及菌株涂抹方法侵染... 详细信息

【目的】建立并优化平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗简单、高效、快速的发根农杆菌转化体系。【方法】以不同苗龄的平邑甜茶幼苗为材料,使用携带GFP及GUS过表达质粒的发根农杆菌K599,通过注射法、活化菌液浸染及菌株涂抹方法侵染平邑甜茶根颈部诱导毛状根,利用GFP荧光检测、GFP蛋白印迹检测、DNA检测和GUS染色方法进行转基因株系验证,同时对成功转化株系根、茎、叶组织的表达量进行分析,检测发根农杆菌在转化平邑甜茶株系中的迁移性。【结果】不同苗龄平邑甜茶幼苗诱导毛状根能力具有较大差异,其中三叶龄幼苗诱导毛状根率最高,为96%,五叶龄幼苗最高的毛状根诱导率为65%,以使用菌株涂抹方式转化植株的毛状根分布为最佳、毛状根诱导率为最高。发根农杆菌在成功转化株系中存在随机向地上部迁移的现象,并能够整合目的基因至叶片叶柄及部分主叶脉基因组中,但在培养30 d时无法通过蛋白印迹方式在蛋白水平上检测到蛋白信号。【结论】建立并优化了简单、高效的发根农杆菌介导的平邑甜茶转化体系,鉴定了发根农杆菌在转化株系中随机向地上部迁移规律,为发根农杆菌技术的进一步利用提供理论依据。

关键词：平邑甜茶发根农杆菌转化效率迁移性

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苹果发根农杆菌介导转化体系构建与优化

果树学报 2024年

作者：周雪婷武凯凯崔蓝芳张坤玺白团辉史江莉焦健王苗苗刘昱赵玉洁万然郝鹏博郑先波河南农业大学园艺学院河南省园艺植物生物学国际联合实验室

【目的】建立并优化苹果（Malus domestica）幼苗简单、高效、快速的发根农杆菌转化体系。【方法】以不同苗龄的平邑甜茶苹果幼苗为材料，使用携带GFP及GUS过表达质粒的发根农杆菌K599，通过注射法、活化菌液浸染及菌株涂抹方法进行侵... 详细信息

【目的】建立并优化苹果（Malus domestica）幼苗简单、高效、快速的发根农杆菌转化体系。【方法】以不同苗龄的平邑甜茶苹果幼苗为材料，使用携带GFP及GUS过表达质粒的发根农杆菌K599，通过注射法、活化菌液浸染及菌株涂抹方法进行侵染苹果根颈部诱导毛状根，利用GFP荧光检测、GFP蛋白印迹检测、DNA检测和GUS染色方法进行转基因株系验证，同时对成功转化株系根、茎、叶组织的表达量分析检测发根农杆菌在转化苹果株系中的迁移性。【结果】不同苗龄苹果幼苗诱导毛状根能力具有较大差异，其中三叶龄幼苗诱导毛状根率最高为96%，五叶龄幼苗最高的毛状根诱导率为65%，以使用菌株涂抹方式转化植株其毛状根分布及毛状根诱导率为最佳。发根农杆菌在成功转化株系中存在随机向地上部迁移的现象，并能够整合目的基因至叶片叶柄及部分主叶脉基因组中，但在培养30 d时无法通过蛋白印迹方式在蛋白水平上检测到蛋白信号。【结论】建立并优化了简单、高效的发根农杆菌介导的苹果转化体系，鉴定了发根农杆菌在转化株系中随机向地上部迁移规律，为发根农杆菌技术的进一步利用提供理论依据。

关键词：苹果发根农杆菌转化效率迁移性

PpWRKY4通过影响PpCCD4表达调控桃果实类胡萝卜素积累

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果树学报 2024年第8期41卷 1504-1512页

作者：宋聪豪姜超金自清张海朋王小贝侯楠程钧王伟郑先波冯建灿连晓东谭彬河南农业大学园艺学院郑州450046 河南省桃种质资源创新与利用工程技术研究中心郑州450046 河南省园艺植物生物学国际联合实验室郑州450046

【目的】克隆桃PpWRKY4基因,探究其在桃果实类胡萝卜素代谢过程中的调控机制。【方法】以白肉桃中油桃14号果实为材料,分析了其果实中类胡萝卜素含量变化趋势,克隆桃中PpWRKY4基因,对其进行生物信息学和表达分析。通过亚细胞定位、酵母... 详细信息

【目的】克隆桃PpWRKY4基因,探究其在桃果实类胡萝卜素代谢过程中的调控机制。【方法】以白肉桃中油桃14号果实为材料,分析了其果实中类胡萝卜素含量变化趋势,克隆桃中PpWRKY4基因,对其进行生物信息学和表达分析。通过亚细胞定位、酵母单杂交技术和双荧光素酶试验确定PpWRKY4对PpCCD4的调控机制。【结果】随着中油桃14号果实成熟,PpCCD4基因表达量逐渐升高,类胡萝卜素含量(w,后同)由1.97μg·g^(-1)降至0.68μg·g^(-1)。PpWRKY4基因CDS区共1764 bp,编码587个氨基酸,蛋白分子质量为64.06 ku,等电点为6.00;通过氨基酸序列比对,其包含两个WRKY保守基序,为Ⅰ类WRKY蛋白。PpWRKY4基因在桃果实发育前期高表达,后期表达量较低,与PpCCD4表达趋势相反。亚细胞定位结果表明PpWRKY4定位在细胞核。酵母单杂交技术和LUC试验表明PpWRKY4通过结合PpCCD4启动子抑制其表达。【结论】PpWRKY4通过负调控PpCCD4表达进而调控桃果实类胡萝卜素降解,研究结果为进一步解析桃果实类胡萝卜素积累分子机制提供理论基础。

关键词：桃 WRKY转录因子果肉颜色类胡萝卜素

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DXR调控番茄叶绿体发育、花色与果实着色机制初探

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园艺学报 2024年第6期51卷 1241-1255页

作者：马星云范冰丽唐光彩贾芝琪李营薛东齐张世文河南农业大学园艺学院园艺国际联合实验室郑州450046

在植物的生长发育过程中,类胡萝卜素对叶、花、果的着色有着重要影响,是果实发育过程中的主要色素物质。1–脱氧–D–木酮糖–5–磷酸还原异构酶基因(DXR)参与了类胡萝卜素的合成,构建番茄DXR基因编辑株系和超量表达株系,发现基因编辑... 详细信息

在植物的生长发育过程中,类胡萝卜素对叶、花、果的着色有着重要影响,是果实发育过程中的主要色素物质。1–脱氧–D–木酮糖–5–磷酸还原异构酶基因(DXR)参与了类胡萝卜素的合成,构建番茄DXR基因编辑株系和超量表达株系,发现基因编辑株系叶片呈现黄色甚至白色,叶片的叶绿素含量和最大PSⅡ的光能转换效率显著降低,细胞叶绿体发育受到影响,类囊体数量减少;花瓣边缘白化,红熟期果实颜色变为橙色甚至黄色,果实番茄红素、类黄酮等含量有不同程度降低。而超量表达株系与野生型对照相比无明显差异,但可溶性固形物含量明显增多。通过转录组测序发现,SlDXR与类黄酮生物合成、类胡萝卜素生物合成等途径相关。推测SlDXR可能通过调控萜类化合物的合成来影响番茄果实着色。

关键词：番茄 DXR 基因编辑叶绿素番茄红素果实颜色

红仁核桃自然杂交后代不同表型叶片差异表达CHS基因的鉴定及生物信息学分析

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果树学报 2021年第2期38卷 179-191页

作者：赵伟李琳刘永辉章露露杨莹孟海军王磊吴国良河南农业大学园艺学院·河南省果树瓜类生物学重点实验室郑州450002

【目的】查尔酮合成酶(CHS)是植物黄酮类化合物合成途径中的第一个关键酶,探究关键CHS基因在红仁核桃花青苷生物合成过程中的功能,为探明红仁核桃花青苷合成的分子机制提供理论基础。【方法】以红仁核桃自然杂交后代不同表型(红叶和绿叶... 详细信息

【目的】查尔酮合成酶(CHS)是植物黄酮类化合物合成途径中的第一个关键酶,探究关键CHS基因在红仁核桃花青苷生物合成过程中的功能,为探明红仁核桃花青苷合成的分子机制提供理论基础。【方法】以红仁核桃自然杂交后代不同表型(红叶和绿叶)株系3个发育时期的叶片为试材,观察颜色表型变化并测定其花青素含量,进一步通过转录组测序结果构建核桃CHSs基因表达图谱,筛选获得4个显著差异表达的JrCHS基因JrCHS1~JrCHS4,并利用生物信息学方法对相关序列、理化性质及结构功能进行预测分析。【结果】两种叶片在不同发育时期的颜色表型及花青素含量均存在显著差异;4个JrCHS基因在不同表型叶片的各发育时期均有表达,且均在时期1红叶中的表达量显著高于绿叶,与颜色表型变化及花青素含量呈正相关。生物信息分析表明,4个JrCHS基因分别位于不同染色体上,均只含有1个内含子结构,分布差异较小;各基因编码蛋白主要分布于细胞质中,蛋白保守结构域数量及位置、CHS功能结构域数量均相同,属于亲水酸性蛋白质,不存在跨膜结构;二级、三级结构预测显示该蛋白以α螺旋为主;通过与其他物种花青苷合成相关CHS蛋白进化分析发现,JrCHS1和JrCHS2与金花茶CnCHS、杜鹃花RsCHS及蓝莓VaCHS亲缘关系较近,JrCHS3与毛果杨PtCHS、荔枝LcCHS以及龙眼DlCHS亲缘关系较近,JrCHS4与木薯MeCHS及石榴PgCHS1、PgCHS2亲缘关系较近,表明其功能也较为相似;分析启动子顺式作用元件发现,4个JrCHS基因启动子序列中均包含多个MYB、MYC转录因子结合位点。【结论】4个JrCHS基因及其编码蛋白的结构与功能等较为相似,可能为红仁核桃自然杂交后代不同表型叶片花青苷代谢相关差异表达基因。

关键词：红仁核桃花青苷 CHS基因差异表达生物信息分析

石榴F3'H全基因组分析及其在籽粒花色苷合成中的作用

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果树学报 2024年第6期41卷 1064-1077页

作者：陈延惠曹新悦冯志良谭彬胡悦张海朋简在海孟海军冯建灿万然胡青霞河南农业大学园艺学院郑州450002 河南省果树瓜类生物学重点实验室郑州450002 河南省园艺植物生物学国际联合实验室郑州450002 中国农业银行登封市支行河南登封452470

【目的】对石榴PgF3’H进行全基因组鉴定,了解其成员大小、位置、结构、系统发育关系及顺式作用元件等相关信息,分析PgF3’H在石榴籽粒花色苷合成中的作用。【方法】通过生物信息学分析结合转录组数据了解石榴PgF3’H基因家族成员,分析... 详细信息

【目的】对石榴PgF3’H进行全基因组鉴定,了解其成员大小、位置、结构、系统发育关系及顺式作用元件等相关信息,分析PgF3’H在石榴籽粒花色苷合成中的作用。【方法】通过生物信息学分析结合转录组数据了解石榴PgF3’H基因家族成员,分析其在不同品种石榴籽粒中随发育期的表达情况,并通过农杆菌介导拟南芥异源转化试验验证PgF3’H3的功能。【结果】鉴定到的3个PgF3’H成员均含有保守结构域CYP75B,具有比较保守的基因结构;对它们的顺式作用元件和表达情况进行分析,表明PgF3’H2和PgF3’H可能受光和激素调节,由MYB转录调控其表达,在石榴籽粒花色苷合成中发挥重要作用;初步验证了PgF3’H3的功能。【结论】鉴定了石榴3个PgF3’H基因成员,明确了PgF3’H2和PgF3’H3是与籽粒着色有关的重要候选基因,验证了PgF3’H3调控花色苷合成的功能。

关键词：石榴 F3’H 籽粒花色苷颜色

桃热激转录因子PpHSF18基因的克隆及功能分析

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果树学报 2023年第5期40卷 852-860页

作者：李天豪张杰高红珠魏鹏程郑先波连晓东王小贝张海朋程钧王伟谭彬冯建灿河南农业大学园艺学院郑州450002 河南省果树瓜类生物学重点实验室郑州450002

【目的】克隆桃热激转录因子PpHSF18基因,分析其在2种树型桃中的表达,探究其在分枝角度形成中的功能。【方法】测定一年生普通型桃大久保和柱型桃洒红龙柱枝条不同生长时期分枝角度,并分析11个桃PpHSFAs基因在2种树型中的表达;克隆PpHS... 详细信息

【目的】克隆桃热激转录因子PpHSF18基因,分析其在2种树型桃中的表达,探究其在分枝角度形成中的功能。【方法】测定一年生普通型桃大久保和柱型桃洒红龙柱枝条不同生长时期分枝角度,并分析11个桃PpHSFAs基因在2种树型中的表达;克隆PpHSF18基因,构建PpHSF18基因的过表达载体,并进行拟南芥遗传转化,探究其对拟南芥株型和分枝角度的影响。【结果】柱型桃品种洒红龙柱枝条分枝角度显著小于普通型桃大久保,大久保桃分枝角度随着枝条生长逐渐增大,而洒红龙柱桃分枝角度变化不明显;11个桃A类HSF转录因子家族基因在2种树型桃茎尖中的表达呈3种趋势,其中PpHSF18与PpLAZY1呈相同表达趋势,即在柱型桃中表达量显著高于普通型桃,且与水稻OsHSFA2D同源性最高;PpHSF18三个转基因株系分枝角度均小于野生型拟南芥分枝角度,表明PpHSF18参与植物分枝角度的形成。【结论】过表达PpHSF18导致转基因拟南芥分枝角度变小,为进一步解析PpHSF18在桃分枝角度形成中的作用提供理论依据。

关键词：桃热激转录因子分枝角度柱型

桃PIN蛋白基因家族鉴定及其在不同树型桃中的表达分析

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农业生物技术学报 2020年第10期28卷 1747-1760页

作者：谭彬杨丽萍陈立川冯玫侨连晓东魏鹏程程钧王小贝冯建灿河南农业大学园艺学院河南省果树瓜类生物学重点实验室

生长素外向转运体PIN (PIN-FORMED)蛋白是一种典型的跨膜运输蛋白,通过参与植物体内生长素的极性运输进而在植物的生长发育过程中发挥重要作用。为弄清PIN蛋白在桃(Prunus persica)基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同树型... 详细信息

生长素外向转运体PIN (PIN-FORMED)蛋白是一种典型的跨膜运输蛋白,通过参与植物体内生长素的极性运输进而在植物的生长发育过程中发挥重要作用。为弄清PIN蛋白在桃(Prunus persica)基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同树型桃中的表达特性,利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)已知的8个PIN蛋白和Memtrans (PF03547)保守域从桃全基因组中进行桃PIN蛋白基因家族成员鉴定,并利用TBtools v0.6733、GSDS 2.0、MEME 4.9、Protparam V12.1、MEGA 7.0、PlantCARE等生物信息学软件对鉴定到的PpPIN蛋白基因家族成员进行染色体定位、基因结构、蛋白质理化性质、motif基序、系统进化和启动子顺式作用元件分析;基于转录组测序结果和q RT-PCR对PpPINs基因在不同树型桃中的表达特性进行分析。本研究鉴定出15个PpPIN蛋白基因家族成员;15个PpPIN基因不均匀分布在桃6条染色体上,除PpPIN3和PpPIN5外,其余的PpPIN基因均含有内含子,内含子数量在1～10;桃PIN蛋白家族成员全部为亲水蛋白,编码的氨基酸数目在357～678,等电点介于4.97～9.40;与苹果(Malus×domestica)、拟南芥、水稻(Oryza sativa)、毛果杨(Populus trichocarpa)、马铃薯(Solanum tuberosum)、玉米(Zea mays)和大豆(Glycine max)的聚类分析结果将8个物种的PIN蛋白分为3类(经典型,非经典型1和非经典型2);根据进化分析结果将15个PpPIN分为3类,分别含有6个、2个和7个PIN蛋白;其中经典型和非经典型1的8个PpPIN蛋白的保守基序数量均为10个,且10个motif的排列顺序相同,而非经典型2的7个PpPIN蛋白的保守基序数量8～11不等,且保守基序排列方式也不尽相同。15个PpPIN基因启动子顺式作用元件分析结果表明PpPIN蛋白基因家族成员受到光、温、干旱胁迫等环境条件及脱落酸、赤霉素等多种激素的影响。15个PpPIN基因在不同树型桃中差异表达,PpPIN12在’粉花寿星桃’(矮化型)茎尖中的表达量显著高于’秋蜜红’(普通型),而在’洒红龙柱’(柱型)中的表达量显著低于’大久保’(普通型);PpPIN2基因在’大久保’(普通型)的分枝连接处韧皮部上的表达量显著高于’洒红龙柱’(柱型),而PpPIN13基因在’大久保’(普通型)的分枝连接处韧皮部上的表达量显著低于’洒红龙柱’(柱型)。PpPIN12、PpPIN2和PpPIN13 3个基因可能在调控桃树株高和分枝角度形成过程中发挥重要作用。

关键词：桃生长素外向转运体PIN蛋白基因家族鉴定表达分析树型

植物基因组中短散在核元件（SINE）研究进展

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河南农业大学学报 2024年

作者：孟海军李静周然然胡青霞河南农业大学园艺学院河南农业作物生物学国际联合实验室

介绍了构成植物基因组中短散在核元件（short interspersed nuclear element， SINE）的3个基本结构的特点和作用，总结并比较了植物SINE的鉴定方法、家族划分和基因组的注释方法，阐明了植物SINE在物种间分布特征及其形成机制、植物SIN... 详细信息

介绍了构成植物基因组中短散在核元件（short interspersed nuclear element， SINE）的3个基本结构的特点和作用，总结并比较了植物SINE的鉴定方法、家族划分和基因组的注释方法，阐明了植物SINE在物种间分布特征及其形成机制、植物SINE与基因的关联关系，解析了植物SINE家族相对年龄和转座活性的估计方法和原理、植物SINE新家族的形成模式、对植物基因进化和表达的影响。最后展望了SINE研究在作物育种中的应用前景。

关键词：植物SINE 结构和分布鉴定和家族划分相对年龄和转座活性新家族基因进化和表达