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红肉火龙果果糖激酶基因HpFRK1克隆、表达与酶学活性分析

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西北植物学报 2024年

作者：解璞晏霜王红林郑乾明贵州省农业科学院贵州省果树科学研究所贵州省农业科学院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

【目的】克隆红肉火龙果果糖激酶基因,检测其表达和酶活性,解析其对果实发育可溶性糖积累的生理功能。【方法】从‘紫红龙’果肉克隆HpFRK1基因,进行生物信息学和亚细胞定位分析,利用q RT-PCR检测基因表达,通过大肠杆菌诱导表达获得重... 详细信息

【目的】克隆红肉火龙果果糖激酶基因,检测其表达和酶活性,解析其对果实发育可溶性糖积累的生理功能。【方法】从‘紫红龙’果肉克隆HpFRK1基因,进行生物信息学和亚细胞定位分析,利用q RT-PCR检测基因表达,通过大肠杆菌诱导表达获得重组蛋白并检测酶活性。【结果】HpFRK1的开放阅读框长度为993 bp,编码330个氨基酸,具有磷酸果糖激酶B家族结构域。HpFRK1与甜菜Bv FRK亲缘关系最近,均属于细胞质定位的FRKs。HpFRK1在成熟茎和不同发育时期果实均表达,在花后20 d的果实表达量最高,随果实发育逐渐下调,花后30 d(果实成熟)表达量最低。亚细胞定位检测表明HpFRK1主要定位于细胞核和细胞质。诱导获得的HpFRK1重组蛋白特异性催化果糖磷酸化(Km为11.01 mmol/L)。【结论】HpFRK1在细胞质特异性催化果糖磷酸化,在红肉火龙果果实发育期间负调控果实可溶性糖积累。

关键词：红肉火龙果果糖激酶基因克隆表达分析原核表达

红肉火龙果α-淀粉酶基因HpAMY3的克隆及功能鉴定

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植物资源与环境学报 2024年第2期33卷 22-29页

作者：郑乾明王红林王小柯解璞马玉华贵州省农业科学院贵州省果树科学研究所贵州贵阳550006 贵州省农业科学院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贵阳550006

为了解α-淀粉酶在红肉火龙果〔Hylocereus polyrhizus(***)Britton et Rose〕果实淀粉降解中的作用,对红肉火龙果α-淀粉酶基因HpAMY3进行克隆和生物信息学分析,检测果实发育期间该酶的活性及其编码基因的表达,同时对HpAMY3重组蛋白的... 详细信息

为了解α-淀粉酶在红肉火龙果〔Hylocereus polyrhizus(***)Britton et Rose〕果实淀粉降解中的作用,对红肉火龙果α-淀粉酶基因HpAMY3进行克隆和生物信息学分析,检测果实发育期间该酶的活性及其编码基因的表达,同时对HpAMY3重组蛋白的淀粉降解活性进行分析。结果表明:HpAMY3基因的开放阅读框长度为2742 bp,编码913个氨基酸;HpAMY3蛋白的理论相对分子质量为102370,理论等电点为pI 6.02,预测此蛋白位于叶绿体,且为亲水性蛋白。系统进化分析表明HpAMY3与拟南芥〔Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.〕AtAMY3的亲缘关系最近,均属于AMYⅢ类。亚细胞定位实验结果显示HpAMY3定位于本氏烟草(Nicotiana benthamiana Domin)叶片的叶绿体,表明HpAMY3具有质体定位的特点。在授粉后20和23 d,红肉火龙果果实的α-淀粉酶活性较低;在授粉后25 d,α-淀粉酶活性显著(P基因相对表达量在授粉后20和23 d较低,在授粉后25和27 d持续升高,在授粉后30 d略有降低。红肉火龙果果实发育期间α-淀粉酶活性与HpAMY3基因相对表达量的相关性较高(R^(2)=0.94)。体外淀粉降解活性实验结果显示:在含有HpAMY3重组蛋白的反应体系中均检测到麦芽糖和麦芽三糖,且二者含量极显著(P基因上调表达,HpAMY3具有淀粉降解活性。

关键词：红肉火龙果 α-淀粉酶果实发育亚细胞定位酵母表达酶活

红肉火龙果HpHXK基因克隆、表达及酶学特性分析

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南方农业学报 2024年第5期55卷 1396-1404页

作者：晏霜解璞王红林郑乾明贵州省农业科学院果树科学研究所贵州贵阳550006 贵州省农业科学院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贵阳550006

【目的】分析红肉火龙果催化己糖磷酸化糖酵解途径关键酶—己糖激酶(Hexokinase,HXK)基因的克隆、表达及酶学特性,为研究HXK基因在果实可溶性糖积累过程中的作用机制及提高红肉火龙果果实品质提供理论依据。【方法】以红肉火龙果紫红龙... 详细信息

【目的】分析红肉火龙果催化己糖磷酸化糖酵解途径关键酶—己糖激酶(Hexokinase,HXK)基因的克隆、表达及酶学特性,为研究HXK基因在果实可溶性糖积累过程中的作用机制及提高红肉火龙果果实品质提供理论依据。【方法】以红肉火龙果紫红龙的成熟茎组织及花后20、23、25、27和30 d的果实为研究对象,通过转录组测序获得HXK蛋白序列,反转录PCR克隆HXK基因,使用ExPASy、Plant-PLoc、Phobius和SMART等在线工具对HpHXK蛋白进行生物信息学分析,利用Clustal W进行氨基酸序列多重比对,采用MEGA 7.0邻接法(Neighbor-joining,NJ)构建系统发育进化树;构建pGEX-4T-HpHXK载体并转化至烟草叶片;分析HpHXK基因在不同组织中的表达模式并利用比色法测定重组蛋白的酶活性。【结果】HpHXK基因开放阅读框(ORF)长度为1410 bp,编码469个氨基酸残基。生物信息学分析表明,HpHXK蛋白相对分子量为52.47 kD,理论等电点(pI)为5.42,该蛋白具有HXK特征结构域。系统发育进化树结果显示,HpHXK序列与水稻、拟南芥、苹果、梨、葡萄和枇杷的HXKs聚为一类。HpHXK基因在花后20 d果实中的相对表达量最高,显著高于花后25、27和30 d果实及成熟茎(P基因负向调控果实可溶性糖积累,在细胞质中催化以葡萄糖为主的己糖磷酸化。

关键词：火龙果 HXK基因表达特征酶学特性载体构建

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青贮玉米品质相关性状的全基因组关联分析

华中农业大学学报 2024年第5期 65-74页

作者：刘鹏飞王栋陈泽辉郭向阳吴迅王安贵涂亮祝云芳贵州省农业科学院旱粮研究所贵州大学农学院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

为了初步揭示玉米粗蛋白含量、淀粉含量、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF）含量、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率等性状的遗传规律，按照随机区组设计将183份自交系为材... 详细信息

为了初步揭示玉米粗蛋白含量、淀粉含量、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF）含量、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率等性状的遗传规律，按照随机区组设计将183份自交系为材料种植于贵阳，测定玉米粗蛋白含量、淀粉含量、NDF含量、ADF含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率，利用Maize SNP 50芯片对供试材料进行基因分型，采用混合线性模型进行全基因组关联分析，结果显示，分别鉴定出31、61、11、36、20和42个与粗蛋白、淀粉、NDF、ADF、可溶性糖及体外干物质消化率显著相关的单核苷酸多态性位点（SNP）(P基因型是SYN6712和PHM1190.3的优异等位变异，并挖掘到了Zm00001d037272、Zm00001d037386、Zm00001d037532和Zm00001d051166等候选基因。

关键词：青贮玉米品质性状全基因组关联分析单核苷酸多态性位点优异等位变异候选基因

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猕猴桃溃疡病病原菌MLVA分型引物的筛选及验证

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果树学报 2024年第6期41卷 1188-1198页

作者：姚令王海黄露安星宇陈文王莉爽薛原吴石平贵州省农业科学院植物保护研究所·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阳550006 贵州省农业科学院农业科技信息研究所贵阳550006 贵州省烟草公司安顺市公司贵州安顺561000

【目的】筛选出一组可精准快速地对丁香假单胞菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae ***,Psa)进行分型的引物组合。【方法】针对前期文献已报道的34对引物,采用PCR技术验证该34对引物对中国Psa菌株的扩增效率及准确性;利用模拟PCR获... 详细信息

【目的】筛选出一组可精准快速地对丁香假单胞菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae ***,Psa)进行分型的引物组合。【方法】针对前期文献已报道的34对引物,采用PCR技术验证该34对引物对中国Psa菌株的扩增效率及准确性;利用模拟PCR获取菌株串联重复(TR)数;以辛普森指数(Simpson’s index,SI)作为筛选引物组合的标准,基于R软件平台,筛选最优引物组合。【结果】34对引物对中国Psa扩增效果均良好,其中TR14与TR11II、TR19与Psa-01引物序列相同;TR8与Psa-08、TR39II与Psa-10、GM-1834与TR10I、GM-1553与TR64II、TR19Psa-01与TR19II扩增同一TR;Psa-09扩增产物串联重复单元长度不唯一,TR2II扩增产物侧翼变异较大,不能通过电泳确定串联重复数;最终确定SI值与全部引物组合相同的最低引物数量为9对,使用该9对引物的组合可将Psa已知的5种生物型准确分开。【结论】TR23/Psa-04、Psa-03、Psa-05、Psa-06、TR10IGM-1834、TR30I、TR1II、Psa-10TR39II、TR64IIGM-1553等9对引物可代表当前文献报道的34对引物,进行Psa分型研究,探索猕猴桃溃疡病的传播和流行规律,为病害防控策略的制定提供科学依据。

关键词：丁香假单胞菌猕猴桃致病变种多位点串联重复序列分析群体遗传结构引物筛选

温热玉米种质间穗长基因RSH2的遗传结构变异与优异单倍型分析

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种子 2024年第4期43卷 1-7页

作者：涂亮郭向阳刘鹏飞蒋喻林王安贵祝云芳吴迅陈泽辉贵州省农业科学院旱粮研究所贵阳550006 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阳550006

鉴定穗长相关基因并揭示其遗传结构变异和优异单倍型,对深度剖析玉米产量形成的遗传机制和基于分子辅助的产量性状改良具有十分重要的理论意义和实践应用价值。本研究在前期图位克隆穗长相关基因RSH2的基础上,以西南地区玉米育种实践中... 详细信息

鉴定穗长相关基因并揭示其遗传结构变异和优异单倍型,对深度剖析玉米产量形成的遗传机制和基于分子辅助的产量性状改良具有十分重要的理论意义和实践应用价值。本研究在前期图位克隆穗长相关基因RSH2的基础上,以西南地区玉米育种实践中广泛利用的120份温热玉米自交系组成的关联分析群体为材料,利用传统测序技术鉴定RSH2基因在该群体中的遗传结构变异,并结合该群体在不同环境条件下的穗长表型数据,剖析该基因的遗传结构变异和优异单倍型类型。结果表明,在RSH2基因外显子区域中共检测出28个变异位点,包括24个SNPs和4个InDel,共形成17个单倍型,其中Hap_5为优势单倍型,在35份材料中均存在。候选基因关联分析发现,3个突变位点与穗长显著关联(p研究表明,位点S_3946可能是RSH2基因控制穗长变异的关键功能位点,可用于后续基于分子辅助的玉米穗长性状改良。

关键词：玉米穗长遗传结构变异 RSH2 优异单倍型

蜂糖李种质鉴定中孢粉学与InDel标记的应用

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果树学报 2024年第7期41卷 1297-1309页

作者：解为玮徐丹彤陈方策宋贞富钟思玲敖艳飞安星王红林何业华郑乾明刘朝阳亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室·华南农业大学园艺学院广州510642 安顺市农业科学院贵州安顺561000 贵州省农业科学院果树科学研究所·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阳550006

【目的】寻找能够特异性地区分蜂糖李种质和其他李种质,以及蜂糖李中的不同品系(黄皮、青皮和一点红)的鉴定方法。【方法】选择蜂糖李中的3个品系(黄皮、青皮和一点红)及其他9个李种质作为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM)观察花粉形... 详细信息

【目的】寻找能够特异性地区分蜂糖李种质和其他李种质,以及蜂糖李中的不同品系(黄皮、青皮和一点红)的鉴定方法。【方法】选择蜂糖李中的3个品系(黄皮、青皮和一点红)及其他9个李种质作为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM)观察花粉形态并进行聚类分析,同时结合重测序数据进行分子标记开发,并利用21份其他李种质对分子标记的准确性进行验证。【结果】扫描电镜结果表明,蜂糖李与四月李、三月李在花粉形态上存在显著差异,而一点红蜂糖李与其他蜂糖李相比在花粉外壁纹饰上也存在一定差异。在分子标记开发方面,筛选出2对表现稳定的InDel分子标记,联合使用能够将蜂糖李与其他21份李种质有效区分,同时还筛选出一对InDel分子标记,可用于区分蜂糖李中的3个品系。【结论】研究结果为蜂糖李的种质鉴定提供了重要的孢粉学和分子标记依据,有望对蜂糖李产业的标准化与品质提升提供帮助。

关键词：蜂糖李孢粉学 InDel 分子标记种质鉴定

大豆芽期拟茎点种腐病鉴定体系构建及抗性种质筛选

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中国农业科学 2024年第11期57卷 2092-2101页

作者：苗龙杨蕾许竞好李娜王飞宇邱丽娟王晓波安徽农业大学农学院中国农业科学院作物科学研究所/农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程/农业农村部作物基因资源与种质创制重点实验室

【目的】以具有拟茎点种腐病不同抗性水平的大豆为试材，建立准确快速的大豆芽期室内病害鉴定体系，并基于170份自然群体大豆筛选出高抗病性品种，为大豆拟茎点种腐病的快速高通量鉴定和抗性品种培育提供方法及材料基础。【方法】选取... 详细信息

【目的】以具有拟茎点种腐病不同抗性水平的大豆为试材，建立准确快速的大豆芽期室内病害鉴定体系，并基于170份自然群体大豆筛选出高抗病性品种，为大豆拟茎点种腐病的快速高通量鉴定和抗性品种培育提供方法及材料基础。【方法】选取已报道拟茎点种腐病抗性品种齐黄34、感病品种Williams，以及中作09-560、z13-631-2、ZDD26268、辰溪青皮豆1和通县黄豆，挑选各品种大小均一、种皮完好的种子，经过消毒后于黑暗中发芽，在不同萌发时长后分别接种拟茎点种腐病病原菌24、48、72和96 h，统计不同侵染时长下种子表层的菌丝覆盖率与种子腐烂率，确定评价大豆拟茎点种腐病的最适鉴定时期。随后，以该时期的种子表层菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标，对自然群体170份不同大豆种质进行抗性鉴定，并划分5个抗病等级，筛选出高抗病性品种。【结果】以种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标，发现不同抗性水平的大豆在萌发96 h后接种拟茎点种腐病病原菌表现出最为明显的表型差异；进一步比较侵染24、48、72和96 h后的发病情况，发现侵染72 h后的不同品种之间抗病差异最为明显，因此，确定萌发96 h后的芽期大豆侵染72 h为评价不同品种拟茎点种腐病抗性水平的最适时期，随后对170份大豆自然品种进行拟茎点种腐病抗性鉴定，并划为高抗、中抗、中感、感病、高感5个抗病等级，其中Ⅰ级（高抗）品种30个、Ⅱ级（中抗）品种51个、Ⅲ级（中感）品种71个、Ⅳ级（感病）品种4个、Ⅴ级（高感）品种14个，表明大豆种质资源对拟茎点种腐病抗性存在广泛变异。【结论】以萌发96 h后的芽期大豆侵染病原菌72 h作为最佳鉴定时期、种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为拟茎点种腐病的评价指标，该鉴定体系具有较高的准确性与可靠性，可为不同品种室内快速高通量鉴定提供有效方法，进一步筛选出30个高抗种质可为抗病品种选育提供材料基础。

关键词：大豆拟茎点种腐病鉴定体系抗病种质评价指标

大豆根茎过渡区弯曲突变体M_(rstz)的鉴定与基因定位

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作物学报 2024年第5期50卷 1091-1103页

作者：苗龙舒阔李娟黄茹王业杏 Soltani Muhammad YOUSOF 许竞好吴传磊李佳佳王晓波邱丽娟安徽农业大学农学院安徽合肥230036 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物基因资源与遗传改良重大科学工程/农业农村部作物基因资源与种质创制重点实验室北京100081

植物根茎过渡区(root-stem transition zone,RSTZ)将根和茎相互连接,其发育形态决定了大豆的地上部株型和抗倒伏潜力。本研究通过EMS诱变获得一个RSTZ弯曲或旋转的大豆突变体M_(rstz),其形态特征能够稳定遗传,是探究大豆茎秆发育规律的... 详细信息

植物根茎过渡区(root-stem transition zone,RSTZ)将根和茎相互连接,其发育形态决定了大豆的地上部株型和抗倒伏潜力。本研究通过EMS诱变获得一个RSTZ弯曲或旋转的大豆突变体M_(rstz),其形态特征能够稳定遗传,是探究大豆茎秆发育规律的特异材料。将该突变体和栽培大豆中黄13杂交构建重组自交系群体,对群体中直立和弯曲型后代的RSTZ进行解剖结构比较,发现弯曲型株系比直立型株系的维管形成层较宽、次生木质部细胞层数较多、细胞形状不规则,表明维管组织分化可能是导致RSTZ形态发生差异的重要因素之一。进一步对化学组分测定发现,木质素和粗纤维含量越高越不易弯曲。选取RIL群体中弯曲型和直立型2种极端株系进行BSA-Seq,采用SNP-index和InDel-index关联分析方法鉴定到调控RSTZ形态的关联区域Chr19:43030943~45849854,该区间共含有319个基因。结合生物信息学分析、基因注释信息和表达丰度分析筛选到7个候选基因,分别为Glyma.19G170200、Glyma.19G201500、Glyma.19G187800、Glyma.19G178200、Glyma.19G197000、Glyma.19G179100、Glyma.19G196900。其中,Glyma.19G187800、Glyma.19G178200和Glyma.19G196900在大豆驯化中潜在影响RSTZ形态建成。本研究为解析大豆RSTZ组织形成及其遗传基础提供了材料基础,并为挖掘调控大豆茎秆发育基因提供新的见解。

关键词：大豆根茎过渡区突变体 BSA-seq 候选基因