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睡莲NAC转录因子的鉴定及其表达分析

生物技术通报 2025年第2期 234-247页

作者：钱政毅吴绍芳曹舒怡宋雅欣潘鑫峰李兆伟范凯福建农林大学农学院菌草与生态学院作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

【目的】从睡莲基因组中鉴定NAC成员，并对其进化历程以及在不同组织和ABA胁迫下的表达模式进行分析，为睡莲NAC家族的分子进化提供理论基础，同时为睡莲NAC成员调控花器官形态建成和响应逆境胁迫提供候选基因。【方法】利用全基因组方... 详细信息

【目的】从睡莲基因组中鉴定NAC成员，并对其进化历程以及在不同组织和ABA胁迫下的表达模式进行分析，为睡莲NAC家族的分子进化提供理论基础，同时为睡莲NAC成员调控花器官形态建成和响应逆境胁迫提供候选基因。【方法】利用全基因组方法分析睡莲NAC家族成员的保守基序、基因结构、系统进化、染色体定位、基因复制事件、启动子顺式调控元件，并使用转录组和RT-qPCR对睡莲NAC家族成员在不同组织和ABA胁迫下的表达模式进行分析。【结果】从睡莲基因组中筛选出64个NAC成员，可分为15个亚家族。NcNAC成员不均匀地分布在睡莲14条染色体上，大部分成员定位于1、2、9和11号染色体上。睡莲NAC家族的片段复制事件与睡莲NAC家族的扩增紧密联系。NcNAC11、NcNAC43、NcNAC36和NcNAC52在花器官间的表达量较高，推断这些基因可能参与睡莲花器官的形态建成。NcNAC成员启动子区含有大量与胁迫响应相关的顺式调控元件，其中启动子区含有ABA响应元件最多的NcNAC07、NcNAC08、NcNAC34和NcNAC43能够响应ABA胁迫，表明NcNAC07、NcNAC08、NcNAC34和NcNAC43可能与睡莲的抗逆胁迫有关。【结论】在睡莲中有64个NcNAC成员，可以将其分为15个亚家族，NcNAC11、NcNAC43、NcNAC36和NcNAC52在花器官中的表达量较高，NcNAC07、NcNAC08、NcNAC34和NcNAC43能够响应ABA胁迫。

关键词：睡莲 NAC家族转录因子分子进化表达分析

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OsAOS2基因在水稻抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用

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福建农林大学学报(自然科学版) 2025年第2期54卷 145-156页

作者：周永林庄小倩王朝露林巧霞李正康许丹洁陈晓婷福建农林大学生命科学学院生物农药与化学生物学教育部重点实验室福建省教育厅植物微生物互作重点实验室福建福州350002

【目的】研究OsAOS2在水稻抵抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用,为水稻抗病育种工作提供依据。【方法】采用同源重组方法和CRISPR/Cas9系统分别构建OsAOS2的过表达载体和敲除载体,遗传转化获得转基因水稻,筛选得到过表达株系(OsAOS2-OE)... 详细信息

【目的】研究OsAOS2在水稻抵抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用,为水稻抗病育种工作提供依据。【方法】采用同源重组方法和CRISPR/Cas9系统分别构建OsAOS2的过表达载体和敲除载体,遗传转化获得转基因水稻,筛选得到过表达株系(OsAOS2-OE)和纯合敲除株系(OsAOS2-KO)。将野生型水稻日本晴(NPB)植株分别接种稻瘟病菌和白叶枯病菌后,通过qRT-PCR检测OsAOS2表达量的变化情况;将OsAOS2转基因水稻和NPB分别接种稻瘟病菌和白叶枯病菌后,观察植株表型的变化;在稻瘟病菌侵染下,对OsAOS2转基因水稻和NPB进行抗病相关基因的qRT-PCR分析;在几丁质和flg22诱导下,检测水稻活性氧(ROS)积累情况;同时,分析接种稻瘟病菌24 h后OsAOS2-KO和NPB的转录组数据。【结果】qRT-PCR分析表明,NPB接种稻瘟病菌48 h和白叶枯病菌8 d时,OsAOS2表达量显著上调。对OsAOS2转基因水稻和NPB喷雾接种稻瘟病菌7 d后,NPB病斑面积显著大于OsAOS2-OE且小于OsAOS2-KO;剪叶法接种白叶枯病菌14 d后,NPB病斑面积显著小于OsAOS2-KO。对OsAOS2转基因水稻接种稻瘟病菌后,抗病相关基因OsPBZ1、OsPR1a、OsPAL1、OsLOX5在OsAOS2-OE中的表达量显著上调。在几丁质和flg22诱导下,OsAOS2-KO中ROS的积累量显著低于NPB,但是起峰时间比NPB有所提前。转录组数据分析表明,上调基因和下调基因分别有1 605个和1 151个。上调差异基因主要富集在金属离子结合和核糖体通路,下调差异基因主要富集在翻译通路和细胞外区域。韦恩图显示:52个基因在NPB中受稻瘟病菌诱导,但在OsAOS2-KO中受到抑制;11个基因在NPB中受抑制,但在OsAOS2-KO中受诱导。对这63个表达模式相反的差异基因进行GO和KEGG分析发现,参与应激反应和植物激素信号转导通路的基因数最多。【结论】稻瘟病菌和白叶枯病菌可以诱导OsAOS2的表达,OsAOS2通过病原菌分子模式触发的免疫(PTI)途径和茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)介导的抗病反应正调控水稻对稻瘟病菌的抗性,同时,OsAOS2在水稻抵御白叶枯病菌中也起重要作用。

关键词： OsAOS2 茉莉酸抗病性稻瘟病白叶枯病转录组分析

甘蔗品种的AFLP和SSR标记鉴定及其应用

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作物学报 2018年第5期44卷 723-736页

作者：汪洲涛游倩高世武王春风李竹马晶晶阙友雄许莉萍罗俊福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建福州350002

品种遗传多样性和指纹图谱是育种、品种权保护和新品种推广等工作的重要参考和依据。本研究选用38个来自国家甘蔗品种区域试验的甘蔗新品种(系),以9对AFLP标记扩增出348个位点,多态性位点248个,多态性比率为72.26%;15对SSR标记扩增出18... 详细信息

品种遗传多样性和指纹图谱是育种、品种权保护和新品种推广等工作的重要参考和依据。本研究选用38个来自国家甘蔗品种区域试验的甘蔗新品种(系),以9对AFLP标记扩增出348个位点,多态性位点248个,多态性比率为72.26%;15对SSR标记扩增出180个位点,多态性位点176个,多态性比率为97.78%。38个新品种(系)的遗传相似系数分布在0.668~0.847之间,其箱线图分布特征显示,其中的FN、MT、YZ、YG、GT等系列品种(系)遗传基础相似。通过UPGMA聚类表明,可在遗传相似系数为0.732处将38个甘蔗新品种(系)划分为2个群体,其中福农09-2201和桂糖06-1492作为一个子群体最先被划分出来,它们在群体中的异质性较强;另外,在遗传相似性系数为0.770处划分出一个子群体a,其中包含参照品种ROC22、福农07-3206、福农40、海蔗22、桂糖09-12、柳城07-150等品种(系)。ROC22具有广适应性和高产高糖等优良特性,子群体a中的另外几个品种(系)则更有可能拥有这些特性,具有更高的推广潜力。本研究选择60个SSR位点构建了38个甘蔗新品种(系)的指纹图谱,对品种鉴定及品种权的保护具有重要作用,可望直接应用于指导甘蔗种质资源的遗传多样性评价和分子指纹图谱鉴定,并将为这些品种(系)推广布局或作为杂交亲本利用提供参考和借鉴。

关键词：甘蔗分子标记种质鉴定群体划分推广布局

甘蔗ScBAK1基因及其可变剪接体的克隆与表达分析

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应用与环境生物学报 2015年第5期21卷 872-881页

作者：肖新换黄珑黄宁张玉叶凌辉刘峰苏炜华阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002

可变剪接(Alternative splic ing,AS)是真核生物基因表达调控研究的热点.BAK1(Brassinosteroid insensitive1-associated receptor kinase 1)是植物中丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的一种,可调控植物的生长发育及先天免疫反应.为揭示BAK1基因在甘蔗应答不良外界环境方面的作用,利用电子克隆及RT-PCR方法从甘蔗品种崖城05-179叶片c DNA中克隆到1个BAK1基因及其1个可变剪接体,分别命名为Sc BAK1(Gen Bank登录号:KP032226)和Sc BAK1 S1(Gen Bank登录号:KP032227).生物信息学分析结果表明,Sc BAK1/Sc BAK1 S1基因的ORF长1 860 bp/1 770 bp,编码蛋白含有619/589个氨基酸残基,分子量(Mr)为6.928×104/6.576×104;两种编码蛋白均定位于质膜上,含有信号肽,为酸性、分泌脂溶性蛋白;它们的二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,其次是延伸链,无β-螺旋;蛋白功能预测显示其主要作为细胞膜蛋白,还参与氨基酸及辅酶因子生物合成.荧光定量PCR分析结果显示,Sc BAK1 S1基因的表达在非生物(水杨酸SA、Cu Cl2、PEG、脱落酸ABA、Na Cl、茉莉酸甲酯JA)和生物胁迫(黑穗病菌)下均受到抑制,而Sc BAK1却受SA、Cu Cl2、PEG、Na Cl和黑穗病菌的诱导.结果还表明,相较于Sc BAK1在甘蔗抗黑穗病性、渗透胁迫以及细胞生长方面发挥作用来说,Sc BAK1 S1缺失的氨基酸序列或数目在Sc BAK1的抗逆性方面扮演了重要角色.Sc BAK1和Sc BAK1 S1的不同丰度表达为深入解析Sc BAK1基因在生物和非生物逆境条件下的功能奠定了基础.

关键词：甘蔗 BAK1基因可变剪接生物信息学荧光定量PCR

基于田间表型和Bru1基因检测分析甘蔗褐锈病抗性遗传

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作物学报 2018年第2期44卷 306-312页

作者：李竹许莉萍苏亚春吴期滨成伟孙婷婷高世武福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建福州350002

由黑顶柄锈菌(Puccinia melanocephala)引起的甘蔗褐锈病具有产孢量大、流行性强的特点,可导致甘蔗产量和蔗糖分的严重损失,了解抗病性遗传有助于抗锈病育种中的亲本选择和组合配制,而有效的抗性鉴定技术则是分离个体选择所必需的。本... 详细信息

由黑顶柄锈菌(Puccinia melanocephala)引起的甘蔗褐锈病具有产孢量大、流行性强的特点,可导致甘蔗产量和蔗糖分的严重损失,了解抗病性遗传有助于抗锈病育种中的亲本选择和组合配制,而有效的抗性鉴定技术则是分离个体选择所必需的。本研究以甘蔗分离群体为材料,利用表型与抗褐锈病主效基因Bru1检测相结合,研究甘蔗褐锈病抗性遗传倾向并评价Bru1基因检测与表型抗性的关联性。结果显示,发病盛期,感病个体中,Bru1基因未检出率为96.7%,但未感病个体中,Bru1基因的检出率仅为66.0%,且高抗组合CP84-1198×云蔗89-7群体中的未感病个体,该基因检出率为0,尽管也发现有2个组合的未感病个体中,该基因的检出率为100%。说明由Bru1基因控制的抗性可根据该基因的检测结果判断其抗/感病性,同时,甘蔗基因池中还存在其他未知的控制抗病性状的主效基因。值得强调的是,父母本的抗病性均影响杂交后代的抗病性,但以抗病亲本为父本的组合,其分离群体的感病个体明显减少,说明父本对杂交后代的褐锈病抗性影响可能更大。

关键词：甘蔗褐锈病分离群体抗病性遗传 Bru1基因发病率

甘蔗SCoT-PCR反应体系优化与多态性引物筛选及应用

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应用与环境生物学报 2012年第5期18卷 810-818页

作者：苏亚春凌辉王恒波阙友雄吴期滨陈珊珊许莉萍福建农林大学农业部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002

目标起始密码子多态性(Start condon targeted polymorphism,SCoT)分子标记是一种新型的标记,结合了ISSR标记和RAPD标记的优点.本研究针对SCoT-PCR反应体系的影响因素,以甘蔗叶片DNA为材料,在单因子实验的基础上,采用L16(45)正交实验设... 详细信息

目标起始密码子多态性(Start condon targeted polymorphism,SCoT)分子标记是一种新型的标记,结合了ISSR标记和RAPD标记的优点.本研究针对SCoT-PCR反应体系的影响因素,以甘蔗叶片DNA为材料,在单因子实验的基础上,采用L16(45)正交实验设计,进一步探讨了模板DNA、Mg2+、dNTPs、引物及Taq酶等5个因素对甘蔗SCoT-PCR扩增效果的影响,建立了甘蔗SCoT-PCR的优化反应体系.25μL PCR反应混合液中,含50 ng DNA模板、2.0μL 10×Ex Taq Buffer(Mg2+Plus)、0.625 U Ex Taq酶,dNTP和引物的终浓度分别为0.22 mmol/L和0.9μmol/L.以我国种植面积最大的栽培品种新台糖22号为模板,应用优化体系,对40条SCoT标记引物进行测试,筛选出16条有效扩增的引物,且均为多态性引物,其GC含量在50%～67%之间.该体系的稳定性和SCoT标记引物的扩增能力,通过基于随机选择的4条引物对9份具有地理来源和遗传背景不同的甘蔗种质进行标记分析来验证,结果共扩增出84条带,其中多态性条带占82.14%,平均单条引物可扩增出21条.研究结果为在甘蔗上进一步开发和应用功能性SCoT标记奠定了基础.

关键词：甘蔗 SCoT标记体系优化引物筛选多态性能力

一个甘蔗Ⅱd类WRKY转录因子基因的克隆和表达分析

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中国农业科学 2018年第23期51卷 4409-4423页

作者：张旭凌辉刘峰黄宁王玲毛花英李聪娜汤翰臣苏炜华苏亚春阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室

【目的】WRKY是植物特有的一类转录因子,在生理调控和逆境响应过程中有着重要作用。通过分析WRKY转录因子基因在甘蔗生长发育及抗逆境过程中的作用,为甘蔗抗逆分子育种提供优良的基因资源。【方法】从甘蔗转录组数据库中挖掘到一条WRKY... 详细信息

【目的】WRKY是植物特有的一类转录因子,在生理调控和逆境响应过程中有着重要作用。通过分析WRKY转录因子基因在甘蔗生长发育及抗逆境过程中的作用,为甘蔗抗逆分子育种提供优良的基因资源。【方法】从甘蔗转录组数据库中挖掘到一条WRKY基因Unigene序列,并通过RT-PCR扩增得到cDNA全长序列,利用ORF finder、Smart、ExPaSy、Prabi、NetPhos、Cell-PLOC 2.0和DNAMAN6.0软件对该基因序列及其编码蛋白序列进行生物信息学分析,并使用MEGA6.0软件构建系统进化树;构建pCAMBIA1300-WRKY-GFP融合表达载体,通过农杆菌转化本氏烟(Nicotiana benthamiana),确定WRKY蛋白在烟草叶片中的亚细胞定位;利用酵母杂交试验验证WRKY是否具有转录自激活活性;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析WRKY在甘蔗品种ROC22中的组织特异性(根、蔗芽、叶、蔗髓和皮)及其在MeJA(100μmol·L-1)、SA(5 mmol·L-1)、PEG(25%)、NaCl(250 mmol·L-1)、CuCl2(500 mmol·L-1)和CdCl2(500 mmol·L-1)胁迫条件下表达量的变化。【结果】从甘蔗品种ROC22中克隆获得一个WRKY转录因子基因,命名为ScWRKY6(GenBank登录号为MH393927)。该基因序列全长1 289 bp,包含1个1 059bp的ORF,编码352个氨基酸,并具有45个磷酸化位点;理论等电点为9.73,不稳定指数为50.23,亲水性为-0.579,推测其为碱性不稳定亲水性蛋白。ScWRKY6蛋白具有1个WRKY结构域和1个锌指结构域(CX5CX23HXH),该蛋白氨基酸序列与高粱(Sorghum bicolor)WRKY(XP02464211.1)的同源性最高,根据系统进化树分析可以推测其属于WRKY家族Ⅱd亚类。亚细胞定位结果显示,ScWRKY6::GFP融合蛋白定位在细胞核上。酵母转录激活验证试验显示,ScWRKY6蛋白不具有转录自激活活性。qRT-PCR分析表明,ScWRKY6在甘蔗中为组成型表达,其表达量由大到小依次为蔗芽、叶、根、皮和蔗髓,其中蔗芽、叶和根的表达量分别为蔗髓的2.05、1.55和1.37倍。ScWRKY6在NaCl、PEG、MeJA、重金属Cu2+和Cd2+胁迫诱导下表达量均上调,其在NaCl处理12 h时表达量最高,为对照的4.18倍;在PEG处理3 h时表达量最高,为对照组的6.88倍;在CuCl2和CdCl2诱导24 h时表达量最高,分别为对照组的3.63倍和4.86倍。【结论】ScWRKY6蛋白定位在细胞核上,不具有转录自激活活性;该基因在甘蔗不同组织部位中均有表达,且受NaCl、PEG、CuCl2和CdCl2等胁迫的诱导,推测ScWRKY6可能在甘蔗干旱应答、耐盐及金属离子胁迫响应中发挥作用。

关键词：甘蔗 WRKY转录因子外源胁迫实时荧光定量PCR

甘蔗脂氧合酶基因ScLOX1的克隆与表达分析

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作物学报 2019年第7期45卷 1002-1016页

作者：孙婷婷王文举娄文月刘峰张旭王玲陈玉凤阙友雄许莉萍李大妹苏亚春福建农林大学/农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建福州350002 福建农林大学/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

LOX属于脂氧合酶超家族(lipoxygenase superfamily),是脂肪氧化途径的重要因子,广泛参与植物生长发育的调节和对外界刺激的抵御。本研究基于甘蔗(Saccharumspp.)转录组数据库,通过RT-PCR技术,首次从新台糖22号(ROC22)蔗芽中克隆获得ScL... 详细信息

LOX属于脂氧合酶超家族(lipoxygenase superfamily),是脂肪氧化途径的重要因子,广泛参与植物生长发育的调节和对外界刺激的抵御。本研究基于甘蔗(Saccharumspp.)转录组数据库,通过RT-PCR技术,首次从新台糖22号(ROC22)蔗芽中克隆获得ScLOX1基因(GenBank登录号为MK106188)的cDNA全长序列。生物信息学分析显示,ScLOX1基因cDNA序列长度为2813 bp,开放读码框全长2664 bp,编码887个氨基酸,其编码蛋白的理论等电点为6.23,不稳定系数为39.77,亲水性平均值为-0.437,无信号肽和跨膜结构,但含有PLATLH2和Lipoxygenase活性位点,与高粱(Sorghum bicolor) LOX (XP002466613.1)的氨基酸序列相似性高达95.96%。预测ScLOX1基因的编码蛋白为酸性稳定亲水性非分泌蛋白,属于type I类非传统9-LOX。qPT-PCR分析结果显示,ScLOX1基因在蔗芽组织中特异性表达。接种甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)后, ScLOX1基因的表达量在抗病品种崖城05-179中短暂上升,但在感病品种ROC22中显著下降。分别对瞬时表达ScLOX1基因的本氏烟(Nicotiana benthamiana)植株叶片接种烟草茄病镰刀菌蓝色变种(Fusarium solani var. coeruleum)和青枯菌(Ralstonia solanacearum),表型观察、3,3’-二氨基联苯胺(3,3’-diaminobenzidine,DAB)染色和烟草免疫相关基因的表达情况分析显示,ScLOX1基因的过表达能够增强本氏烟对烟草茄病镰刀菌蓝色变种的防御,但对烟草青枯菌的作用与对照相比无明显差异。研究还发现,ScLOX1基因的表达受茉莉酸甲酯和水杨酸抑制下调,但受脱落酸、氯化钠和聚乙二醇诱导上调。以上结果为深入研究甘蔗ScLOX1基因的功能提供参考资料。

关键词：甘蔗脂氧合酶生物信息学实时荧光定量PCR 生物和非生物胁迫

甘蔗抗坏血酸过氧化物酶基因(ScAPX)的克隆及表达分析

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农业生物技术学报 2015年第2期23卷 170-180页

作者：王竹青陈云杨玉婷苏亚春陈珊珊吴期滨许莉萍福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)是清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)的重要酶类。本研究对针刺接种黑粉菌(Sporisorium scitamineum)后的抗、感基因型甘蔗(Saccharum officinarum)进行APX活性测定。结果表明,甘蔗接种黑穗病菌48 h内,抗病品种(崖城05-179)APX活性显著高于感病品种(柳城03-182)(P甘蔗中分离到一个APX基因,并命名为Sc APX(Gen Bank登录号:KJ7565501)。生物信息学分析显示,Sc APX基因全长1 171bp,包含一个1 038 bp的完整开放阅读框,编码345个氨基酸。Sc APX编码的蛋白不含信号肽,推测其为非分泌蛋白,定位于线粒体基质和叶绿体基质中的概率分别为91.1%和88.7%。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sc APX在甘蔗根、芽、叶、蔗皮和蔗髓中均有表达,为组成型表达基因,表达量在蔗皮中最高,叶中最低,前者是后者的19.7倍;在外源因子处理后0~48 h,Sc APX基因的表达受水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、氯化钠(sodium chloride,Na Cl)和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)诱导,SA、Me JA和H2O2处理后的Sc APX转录本积累量峰值较外源激素(ABA)和环境(Na Cl和PEG)胁迫早。前者的Sc APX转录本变化呈现出胁迫初期积累量增加,达到峰值后又逐步下降的特点;在同样的测试时间(处理后24 h)内,ABA、Na Cl和PEG处理后Sc APX转录本在达到峰值后未见下降。虽然在外源胁迫下,Sc APX表达量变化存在明显差异,但其表达均表现出正响应上述外源因子对甘蔗的胁迫。本研究为后续深入鉴定该基因的功能与进一步应用提供基础资料。

关键词：甘蔗甘蔗黑穗病菌抗坏血酸过氧化物酶基因(Sc APX) 非生物胁迫 q RT-PCR