盐胁迫下的3代白木香离体根的转录因子表达分析

目的研究3代白木香Aquilaria sinensis离体根在盐胁迫条件下的转录因子表达模式差异,对响应盐胁迫的各代转录因子家族差异基因的变化规律进行分析。方法以组织培养的白木香离体根为材料,采用IlluminaHiseq4000双端PE150测序方法,将所有白木香Unigene序列与植物转录因子数据库(PlantTFDB)进行比对,对盐胁迫组与对照组间的3代差异转录因子进行重点分析。结果 3代白木香离体根转录组测序片段经de novo拼接共获得48 286条Unigene序列,含有1 156个潜在的白木香转录因子,分布于54个转录因子家族。其中bHLH、ERF、NAC家族是富集最多的3个家族。在第1、2、3代盐胁迫白木香根中分别筛选出290、277、349个差异表达转录因子,NAC、MYB以及WRKY家族上调表达的差异表达基因(DEG)数量随胁迫代数增加而增多,而GRAS家族上调表达的DEG数量随胁迫代数增加而减少。3代共有的差异转录因子有70个,其中8个基因的下调表达倍数随盐胁迫代数增加而递增。结论盐胁迫对白木香转录因子表达影响主要以下调为主。盐胁迫组与对照组的差异转录因子数量随着盐胁迫代数增加而增加。不同转录因子家族基因受盐胁迫诱导表达情况不同,一些基因可能参与了胁迫记忆的传递。该研究有助于在整体水平加深了解白木香转录因子表达特性,为进一步研究白木香胁迫记忆及白木香盐胁迫响应分子机制提供参考。     

北柴胡糖基转移酶基因BcUGT3,BcUGT6的表达分析及其原核表达

该研究测定了北柴胡中2个糖基转移酶基因BcUGT3和BcUGT6在不同组织中的转录水平及MeJA处理后不定根中的转录水平。BcUGT3在根、叶、花和果中的转录水平无明显差异,但均高于茎中的转录水平。BcUGT6在叶中转录水平最高,在花中最低。以未处理的为对照,BcUGT6在MeJA处理后2 h,8 h,24 h,2 d,4 d的北柴胡不定根中,转录水平均提高近2倍,表明BcUGT6的转录受MeJA影响较小。BcUGT3转录水平随处理时间的延长不断增加,4 d时,达7倍左右。利用载体pET-28a（+）,进行了2个基因的原核表达。IPTG诱导后,宿主菌表达出了目的蛋白,并获得了纯化蛋白。为后续开展这2个基因的功能研究奠定了基础。     

离体培养条件对人参不定根生长及其活性成分合成的影响

目的:对人参不定根的摇瓶培养条件进行系统的优化。方法:利用组织培养技术结合高效液相色谱法和紫外分光光度法,考察了接种量、蔗糖浓度以及无机盐浓度对人参不定根的生长、人参皂苷以及人参多糖合成的影响。结果:每1 L培养基接种的不定根鲜重为20 g时人参不定根的干重增殖倍数达到最大值;随着蔗糖浓度的升高,人参不定根干重增殖倍数呈先升高后降低的趋势,人参多糖含量增长趋势不明显,不同蔗糖浓度时各单体皂苷含量有显著区别,人参总皂苷含量随蔗糖浓度的升高而降低,单位体积培养基中的多糖和皂苷产量均在40 g.L-1蔗糖质量浓度下达到最大值;培养基中的无机盐浓度对不定根的生长以及多糖和皂苷的合成与积累都有较大影响,3/4MS最有利于不定根的生长以及皂苷的合成,而不定根中的多糖含量则随着盐浓度的升高而降低。结论:接种量、蔗糖浓度、无机盐浓度都会显著影响人参不定根的生长以及其活性成分的合成和积累。     

雷公藤不定根培养体系的建立及中试放大研究

以MS为基本培养基,进行雷公藤不定根的诱导研究时发现,不论是以雷公藤幼叶还是以幼叶诱导的愈伤组织为外植体,在添加1.0 mg·L^-1 IBA的培养基上均可以诱导出不定根并建立良好的不定根培养体系;以雷公藤愈伤组织建立的悬浮细胞在添加2.0~4.0 mg·L^-1 NAA时,也可以形成不定根并建立稳定的不定根培养体系,雷公藤不定根的3个培养体系中雷公藤甲素含量均超过自然生长的根皮中的含量,其中AR3不定根中雷公藤甲素含量最高,为根皮的5.3倍。在使用5 L发酵罐进行中试放大培养时,与250 mL摇瓶培养相比,每升培养基不定根增长量、次生代谢产物含量差异不大,这为通过组织培养生产雷公藤次生代谢产物奠定了基础。     

金属离子对丹参酮ⅡA和原儿茶醛生物合成的影响

目的:研究金属离子对丹参不定根生长和丹参酮ⅡA、原儿茶醛含量的影响。方法:利用组织培养技术培养丹参不定根,并用HPLC测定Fe²⁺,Cu²⁺,Zn²⁺,Mn²⁺,Mg²⁺不同含量处理时丹参酮Ⅱ_A和原儿茶醛的含量。结果:基本MS培养基的Fe²⁺和Mn²⁺含量即可满足不定根生长,较高含量的Cu²⁺和Mg²⁺促进不定根增殖,zn²⁺对丹参不定根生长的影响并不十分显著。Cu²⁺和Zn²⁺抑制原儿茶醛合成,适量的Fe²⁺和Mg²⁺可以促进原儿茶醛的合成,而较高含量的Mn²⁺更利于原儿茶醛的合成。低含量的Cu²⁺,Zn²⁺,Mg²⁺以及较高含量的Fe²⁺和Mn²⁺促进丹参酮ⅡA的合成。结论:金属离子对丹参不定根生长和次生代谢物合成有显著影响。     

干旱胁迫对管花肉苁蓉组织培养体系中苯乙醇苷类成分含量的影响

目的建立管花肉苁蓉Cistanche tubulosa组织培养体系,并考察干旱胁迫对其中苯乙醇苷类成分含量的影响。方法通过液质联用技术分析管花肉苁蓉愈伤组织与悬浮培养体系中的主要化学成分,绘制其生长曲线,并通过渗透压调节剂(NaCl、甘露醇和PEG6000)模拟干旱胁迫环境,考察组织培养体系中松果菊苷和毛蕊花糖苷含量的变化。结果管花肉苁蓉愈伤组织与悬浮培养细胞均能生成松果菊苷和毛蕊花糖苷;绘制管花肉苁蓉愈伤组织生长曲线,确定30d为最佳继代时间;NaCl和甘露醇所诱导的干旱胁迫不利于愈伤组织细胞的生长及其苯乙醇苷类成分的积累,而6%PEG6000能显著促进悬浮细胞中苯乙醇苷类化合物的生成,诱导15d后,松果菊苷和毛蕊花糖苷的生物量分别为(1.07±0.10)g/L和(0.12±0.01)g/L,分别可达细胞干质量的20.94%和2.27%,为对照组的1.29倍和1.19倍。结论 PEG6000介导的干旱胁迫对管花肉苁蓉悬浮细胞中松果菊苷和毛蕊花糖苷的积累有明显促进作用。     

基于转录组测序揭示适度干旱胁迫对丹参基因表达的调控

目的对丹参进行转录组测序,分析丹参不同组织响应适度干旱胁迫的分子机制。方法以栽培4个月的丹参为材料,设置适度干旱胁迫组(土壤相对含水量55%～60%)和对照组(土壤相对含水量75%～80%),应用IlluminaHi Seq2000分别对根和叶进行转录组测序,对测序后的结果进行基因功能注释、差异表达基因(differentiallyexpressedgenes,DEGs)筛选和共表达网络分析等。结果转录组测序共获得58085条Unigene。其中28846条被注释,根和叶中的DEGs分别有1853、1457个。GO富集结果表明,丹参根和叶中的DEGs在GO功能部位中的分布基本一致,均在代谢过程、刺激响应、细胞结构、催化活性等功能中得到显著富集。KEGG途径富集分析表明,根中DEGs显著富集在DNA复制、植物激素信号转导、植物-病原菌相互作用、胡萝卜素合成等途径,叶中DEGs则主要富集在氨基酸、生物碱、苯丙烷类生物合成等途径。适度干旱胁迫能促进丹参叶中苯丙烷类、根中萜类化合物生物合成途径关键酶基因的表达,是促进丹参有效成分累积的基础。AP2/ERF、b HLH、b ZIP、WRKY、MYB类转录因子在根和叶中差异表达均较显著,基因共表达网络分析预测了在适度干旱胁迫下可能参与调控萜类基因表达的转录因子。结论通过高通量转录组测序,揭示了适度干旱胁迫对丹参不同组织基因表达的调控特征,可为深入研究丹参药效成分的生物合成机制和在栽培中的合理灌溉提供科学依据。     

昆明山海棠离体胚培养的细胞学观察

首次报道了昆明山海棠离体胚的培养,诱导出愈伤组织、不定根、不定突起和丛芽,并进行了细胞学观察。指出:子叶上的愈伤组织起源于表皮及表皮下的叶肉细胞。不定根原基常来源于愈伤组织中散生分生组织或维管束。同时,对易分化形成不定根的愈伤组织的组织学特点进行了观察。     

柴胡皂苷合成途径中三个关键酶基因片段的克隆与序列分析

本文以北柴胡幼嫩根的总RNA为模板，通过RT—PCR方法，克隆出3-羟基-3甲基戊二酰辅酶A还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl coeflzyme A reductase，HMGR）、异戊烯基焦磷酸异构酶（isopentenyl diphosphate isomerase，IPPI）和法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase，FPS）基因的cDNA片断，大小分别为470bp、532bp、466bp，分别编码157、177、155个氨基酸多肽。提交到Gen—Bank上，得到登陆号分别为：HMGR（EU400217）、IPPI（EU400218）、FPS（EU400219）。NCBI在线blast结果表明，推断的北柴胡HMGR、IPPI和FPS基因的氨基酸序列分别与杜仲、三岛柴胡和雷公藤的一致性最高，分别为93％、99％、97％。对HMGR基因和FPS基因进行特征性保守域分析，结果显示，推断的HMGR氨基酸序列存在两个NADPH结合基序，FPS存在三个特征性保守序列：DDIMD、GQMID和KL。构建的植物IPPI的分子进化树表明，北柴胡IPPI基因与伞形科植物（胡萝卜和三岛柴胡）亲缘关系最近，与单子叶植物（玉米和水稻）亲缘关系较远。本文首次分离报道了北柴胡柴胡皂苷合成途径中三个关键酶基因（HMGR、IPPI和FPS）cDNA的克隆，新获得的基因片段序列为进一步克隆全序列和了解调控柴胡皂苷的生物合成奠定了基础。     

盾叶薯蓣WRKY转录因子的鉴定和生物信息学分析

目的鉴定盾叶薯蓣WRKY(DzWRKY)转录因子家族基因,分析DzWRKY蛋白的序列特征,检测DzWRKY在根和叶中的表达量。方法以拟南芥WRKY基因的c DNA为查询序列,应用BLASTn进行比对,应用生物信息学方法进行全长开放阅读框(ORF)预测和蛋白序列特征分析,根据转录组数据检测DzWRKY的表达量。结果共检测到27个具有全长ORF的DzWRKY家族基因,其中6个基因编码的蛋白具有2个WRKY结构域。DzWRKY蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞预测为核蛋白,WRKY结构域序列保守程度高。进化分析均把27个DzWRKY蛋白和19个At WRKY蛋白分为3个大类群。27个DzWRKY在叶片中的表达量均比根茎低,高表达的DzWRKY基因主要集中在第I类和第IId亚类。盾叶薯蓣WRKY与已知功能的WRKY序列相似性较低。结论首次从盾叶薯蓣中鉴定出DzWRKY基因,为进一步阐明DzWRKY在盾叶薯蓣生长发育和药效成分代谢中的作用奠定基础。     

PEG 6000处理对黄芩种子萌发和幼苗生长的影响

目的 以PEG 6000溶液模拟干旱胁迫条件,研究黄芩种子的萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应.方法 分别用10%和20%PEG 6000处理黄芩种子,对种子的含水量、萌发率、萌发势、萌发指数、幼苗鲜质量及各器官的长度进行测量.结果 PEG 6000处理对黄芩种子的含水量、萌发率和幼苗的生长均产生影响.结论 10%PEG6000浸种4 h、20%PEG 6000浸种1 h可以提高黄芩种子的萌发率,可以选择20%PEG 6000处理黄芩种子8 h作为模拟干旱条件,用于幼苗黄芩抗旱材料的选育工作.     

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??OBJECTIVE To study the effect of lysine decarboxylase (LDC) gene on the accumulation of matrine(MA) and oxymatrine (OMA) in cotyledon of Sophora alopecuroides L. germinating seeds. METHODS The S.alopecuroides germinating seeds were stressed by different mass fractions of PEG 6000, and the contents of MA and OMA were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) and the expression level of LDC was analyzed by real-time fluorescence quantitative PCR (qPCR) after 72 h treatment. RESULTS The contents of MA and OMA decreased in the cotyledon under light stress (PEG mass fraction<15%), while increased with the stress getting higher (PEG mass fraction>20%). The analysis of qPCR revealed that the LDC expression level was decreased first, and then increased with the stress rising. The changes of the contents of MA and OMA were parallel with the expression level of LDC especially under light and severe stress. CONCLUSION There is certain association between the accumulation of MA and OMA and the gene expression quantity of LDC. The results is of significance for illustrating the role of LDC in the biosynthetic pathways of MA and OMA.     

三七不定根的离体诱导与培养

目的:探讨三七不定根的诱导与体外培养方法。方法:通过从大田栽培三七外植体、再生苗外植体和愈伤组织诱导3种途径获得不定根,考察2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、吲哚-3-丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)等植物生长物质对不定根诱导的影响,比较4种不定根与其母体分离方式对其体外液体培养的影响。结果:3种方法均获得不定根,幼嫩花蕾愈伤组织是诱导不定根的理想材料;IBA诱导不定根的能力最强;采用将不定根连其母体组织一起在液体培养系统中连续培养后再分离的方法建立了液体培养体系。结论:成功诱导三七不定根并建立了液体培养体系。     

不同生长年限巴戟天蒽醌类含量差异比较及转录组学挖掘蒽醌类生物合成相关基因

目的 研究不同生长年限巴戟天Morinda officinalis根部蒽醌类化合物的含量差异及生物合成相关基因。方法 采用HPLC测定1年生和6年生巴戟天根中蒽醌类化合物成分,并进行比较转录组分析,采用qRT-PCR验证基因表达结果。结果 HPLC检测结果显示在6年生根中蒽醌类物质显著增加,通过比较转录组分析,从1年生和6年生巴戟天的根中筛选到8 619条差异表达基因,KEGG分析表明差异基因主要富集在各种次生代谢物的生物合成、苯丙素生物合成、泛醌和其他萜类醌生物合成等通路中。此外,共鉴定到13条蒽醌生物合成途径相关的差异表达Unigenes,其中ICS、SK、CS、DHNA-CoA synthase均在6年生根中上调表达,而DXS、DXR、DAHPS、IDH均下调表达,DHQD/SDH既有上调表达的又有下调表达的Unigenes。进一步选择6个候选基因进行qRT-PCR验证,验证结果与转录组数据一致。结论 为鉴别参与巴戟天蒽醌生物合成的相关基因提供参考,为后期进一步深入研究蒽醌类生物合成的累积规律分子机制提供基础数据。     

药用植物墨旱莲的组织培养研究

 目的研究利用组织培养技术对药用植物墨旱莲进行快速繁殖。方法以顶芽、茎、叶和幼苗(上部为绿体,下部为愈伤组织)为外植体,诱导愈伤组织及根和芽的分化。结果在顶芽、茎、叶和幼苗4种外植体中,顶芽的愈伤组织诱导率和芽分化率均高达100%,愈伤组织褐化少,生长良好,易被诱导出不定芽,是较为理想的快速繁殖材料;茎段的愈伤组织诱导率也达100%,但其中不带茎节的茎段不能直接诱导芽分化。在适宜的培养基中顶芽和带节的茎段能大量生根,生根率均达100%。结论较适宜诱导愈伤组织的激素组合是MS+6-BA2.0mg·L^-1+NAA0.5mg·L^-1,诱导芽分化适宜的激素组合为MS+6-BA3.0mg·L^-1+NAA0.3mg·L^-1,根的诱导则在MS+NAA0.2mg·L^-1上进行。     

基于转录组测序的牛蒡木质素类物质生物合成途径及关键酶基因分析

目的获得牛蒡Arctiumlappa根功能基因数据库,分析其木质素类化合物生物合成途径及关键酶基因。方法以牛蒡根为研究对象,利用华大基因BGISEQ-500测序平台进行转录组测序,通过从头组装获得Unigene,利用各种已有的核酸和蛋白质数据库对Unigene进行注释和分类,利用KEGG代谢途径分析木质素生物合成途径及其关键酶基因,利用三维同源建模分析苯丙氨酸解氨酶(AlPAL)的结构特点。结果通过转录组测序共获得54 215个Unigene,其中42 003个Unigene被任一数据库注释,1 668个Unigene被注释到54个转录因子家族中;KEGG途径分析鉴定了423个Unigene参与了木质素的生物合成。AlPAL空间结构模型显示其为同型四聚体,每个单体由3个结构域组成,包括4-甲基-咪唑-5-酮(MIO)结构域、核心结构域和屏蔽结构域,其中MIO结构域包含保守的三肽ASG,构成AlPAL酶的催化活性中心。结论对牛蒡根转录组进行分析,为牛蒡功能基因鉴定、次生代谢途径解析及其调控机制研究奠定了实验基础。     

当归不定根的诱导研究

目的：建立不定根诱导技术体系,为当归不定根的大规模生产奠定基础。方法：以当归种子无菌发芽小苗和休眠芽为试验材料,研究培养基种类、有机物组分及激素组合对当归不定根诱导和生长的影响。结果：最佳的不定根诱导外植体是休眠芽叶片、胚轴和根;不同VB1和VB6浓度比例对当归不定根生长的影响显著,其中VB11.0 mg·L^-1和VB60.5 mg·L^-1组合诱导效果最佳,适当提高VB1浓度可以促进当归不定根的诱导;IBA 0.5 mg·L^-1＋IAA 2.0 mg·L^-1激素组合适宜于不定根诱导。结论：建立了当归不定根诱导的技术体系。     

川黄柏毛状根的诱导及活性成分的产生

目的：诱导川黄柏毛状根的发生。方法：利用发根农杆菌ATCC15834,A4,R1600和R1000诱导川黄柏不同外植体产生毛状根。结果与结论：经PCR扩增实验证实发根农杆菌Ri质粒的T-DNA片段已整合进入川黄柏植物核基因组中,HPLC测定结果显示,川黄柏毛状根培养物中含有盐酸小檗碱,并且其含量高于川黄柏组培苗和愈伤组织。     

8个茶树WRKY转录因子基因的克隆与表达分析

目的克隆茶树WRKY转录因子(Cs WRKYs)家族中的8个成员,并对其进行生物信息学和非生物胁迫下的表达分析。方法采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术从"铁观音"茶树品种中克隆8个WRKY基因,运用生物信息学的方法对8个WRKY基因编码的蛋白进行理化性质分析,同时通过与拟南芥同源基因的比较进行进化树的构建、多序列比对及保守基序分析。采用qRT-PCR方法检测8个WRKY基因在低温、干旱和脱落酸(abscisicacid,ABA)胁迫处理下的表达量。结果 8个WRKY转录因子基因开放阅读框(ORF)长度分别为1 407、2 208、1 302、849、978、879、1 443和810 bp,分别编码468、735、433、282、325、292、480和269个氨基酸,GenBank登录号分别为MG298951、MG298952、MG298955、MG298956、MG298957、MG298959、MG298960和MG298963。系统进化树及序列比对分析显示,8个CsWRKYs可以分成了2个大组;除CsWRKY39缺少锌指结构外,其他CsWRKYs均含有WRKYGQK保守七肽结构域及锌指结构组成的WRKY结构域。非生物胁迫下的表达模式显示,CsWRKYs基因在低温、干旱和ABA胁迫处理下均有表达且表达受到不同程度的诱导;CsWRKY2、CsWRKY21、CsWRKY23、CsWRKY44和CsWRKY65基因在低温处理后表达量上调超过2,显著响应低温胁迫;CsWRKY21、CsWRKY23、CsWRKY39和CsWRKY65在干旱胁迫处理12 h及ABA处理6 h时均上调表达。结论克隆获得来自不同组的8个茶树WRKY基因,推测与茶树抗逆密切相关。     

北柴胡皂苷生物合成途径关键酶IPPI的全长cDNA克隆及其序列分析

目的克隆北柴胡皂苷生物合成途径关键酶异戊烯基焦磷酸异构酶(EC 5.3.3.2,isopentenyl diphosphate isomerase,IPPI)的全长cDNA,为研究柴胡皂苷的生物合成与基因调控奠定基础。方法 PCR矩阵法快速筛选北柴胡全长cDNA文库。结果获得了北柴胡IPPI的全长cDNA(GenBank No.gq433719),其核苷酸序列长1 117bp,编码319个氨基酸的蛋白。NCBI Blastx结果显示与胡萝卜Daucus carotasubsp.sativus(abb52064)的IPPI氨基酸序列相似性最高,一致性为92%,相似度为97%。保守结构域搜索显示含有IPPI共有的催化活性位点、金属结合位点及Nudix基序。TargetP1.1和SignalP3.0分析表明北柴胡IPPI N端含有长26 bp的叶绿体信号肽。结论首次克隆了北柴胡IPPI的全长cDNA,将促进后续北柴胡IPPI基因表达特性及其在柴胡皂苷合成代谢中功能的研究。