基于全基因组的卷柏复苏相关AP2/ERF转录因子基因家族分析

目的:系统解析药用植物卷柏AP2/ERF(APETALA2/Ethylene Responsive Factor)转录因子家族成员,为卷柏复苏相关分子调控机制研究奠定基础。方法:基于卷柏全基因组数据,采用BLASTP序列比对、系统发育树构建、基因表达分析等方法筛选卷柏复苏相关候选AP2/ERF转录因子基因。结果:卷柏基因组共注释到68个AP2/ERF家族,数量远少于已报道的高等植物;系统进化分析将AP2/ERF分为AP2(23)、DREB(16)、ERF(18)、RAV(8)和SOLOIST(3)亚家族,AP2/ERF结构域高度保守;17个基因与卷柏干旱及复水表型显著正相关,包括7个DREB亚家族和6个ERF亚家族成员。结论:AP2/ERF转录因子的挖掘为复苏相关的功能鉴定及分子调控机制研究提供基础。     

新疆紫草AP2/ERF转录因子的电子克隆和生物信息学分析

应用电子克隆技术,以紫草AP2/ERF序列为探针,获得了新疆紫草的1条876 bp AP2/ERF的序列,包含1个1 077 bp的开放阅读框编码205个氨基酸,命名为AeAP2/ERF。采用生物信息学方法,对该基因所编码的蛋白从氨基酸组成、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、疏水性/亲水性、高级结构及功能域等方面进行预测和分析,结果显示该基因编码蛋白定位于细胞核,为水溶性蛋白,可以调控代谢、转导信号。     

当归AP2/ERF转录因子家族鉴定及干旱胁迫下的表达分析

目的 对当归Angelica sinensis中的AP2/ERF转录因子基因进行鉴定以及生物信息学分析,并分析其在干旱胁迫下的表达差异,以期筛选出与响应干旱胁迫相关的AsAP2/ERF基因,为后续深入研究2品种当归抗逆性差异及抗性育种提供参考依据。方法 基于全长转录组测序数据,利用生物信息学方法对AsAP2/ERF转录因子家族成员进行鉴定,并分析该家族特征。基于干旱胁迫转录组数据分析AsAP2/ERF基因的表达模式,并利用qRT-PCR技术进行验证。结果 从当归中共鉴定到53个AP2/ERF转录因子,包括28个ERF、18个DREB、5个RAV、2个AP2亚家族成员。AsAP2/ERF转录因子的氨基酸数量是142～440 aa,均为亲水性蛋白,亚细胞定位预测结果显示多数成员定位于细胞核。基因表达模式的分析结果表明,在响应干旱胁迫条件下,“岷归2号”（M2）中表达上调的基因数量多于“岷归1号”（M1）,其中8个基因在2品种当归D2组表达差异显著,这可能与2品种当归的抗旱性相关。qRT-PCR分析结果表明,6个基因与干旱胁迫转录组数据基本一致。结论 鉴定了当归中的AP2/ERF转录因子家族,探究了不同基因在干旱胁迫下的表达模式,最终获得了6个响应干旱胁迫的AsAP2/ERF候选基因,为后期开展当归抗旱功能基因的研究奠定基础。     

AP2/ERF转录因子调控药用植物活性成分生物合成的研究进展

AP2/ERF转录因子也称为AP2/EREBP转录因子,广泛存在于植物中,其家族成员均含有由60个左右氨基酸组成的保守DNA结合域,即AP2/EREBP结合域。以往植物AP2/ERF转录因子研究主要集中于发育和生理调控领域,近年来AP2/ERF转录因子调控植物次生代谢产物合成方面引起关注。综述了AP2/ERF转录因子调控药用植物活性成分生物合成方面的研究进展,为利用代谢调控手段提高药用植物活性成分合成提供理论基础和应用借鉴。     

红花ERF1转录因子的克隆及植物表达载体的构建

目的克隆1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区序列,并构建植物表达载体。方法在红花转录组测序基础上,利用RT-PCR方法克隆1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区序列(Ct ERF1)并进行生物信息学分析,利用ClustalW 1.83软件构建系统进化树,在Ct ERF1基因序列两端引入SpeI和XbaI酶切位点,构建含有35S启动子的植物超表达载体p BASTA-Ct ERF1。结果 CtERF1基因编码297个氨基酸,且具有典型的AP2/ERF基因的功能结构域,含有1个AP2区域,为ERF亚族蛋白,亚细胞定位分析推测其定位在细胞质和细胞核上。系统进化分析表明,Ct ERF1基因编码氨基酸与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与杨树和人参的亲缘关系最近。通过分子生物学方法,成功构建p BASTA-CtERF1植物表达载体。结论成功克隆了1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区基因Ct ERF1,并构建了植物表达载体p BASTA-Ct ERF1。     

黄连WRKY基因家族鉴定及表达分析＊

目的 本研究使用生物信息学方法鉴定黄连WRKY基因家族成员并对其表达模式进行分析，为进一步研究黄连WRKY基因家族的功能及其对黄连生物碱合成途径的调控机制提供参考。方法 利用HMMER、BLAST、TBtools、IQ-Tree等软件，ExPASy、WOLF PSORT、MEME在线网站等对黄连基因组中的WRKY基因家族进行鉴定、可视化分析和表达模式分析。结果 从黄连基因组中鉴定出了41个WRKY基因，其ORF长度为252-2796 bp，编码蛋白的氨基酸数量为84-931 aa，分子质量为9649.32-103620.60 Da，等电点为4.96-10.17，95%以上蛋白预测亚细胞定位于细胞核；41个CcWRKY（黄连WRKY）基因不均一地分布在9条染色体上；系统发育分析将41个CcWRKY蛋白分为3大类，第Ⅰ类有6个，第Ⅱ类有31个，第Ⅲ类有4个；同一类CcWRKY蛋白结构域高度保守，大多CcWRKY基因外显子数量为3-7，内含子数量为2-6。表达分析结果为，除了保守结构域高度缺失的CcWRKY38、CcWRKY40外，所有的CcWRKY都至少在一个组织中有表达，且多数是特异性表达。结论 全面分析了黄连基因组中的WRKY基因家族，有助于进一步解析WRKY基因家族在黄连生物碱生物合成途径的调控机制。     

丹参ERF转录因子SmERF1基因的表达分析和亚细胞定位

目的:对前期已经克隆的丹参SmERF1基因进行聚类分析,分析SmERFI基因在不同诱导子处理后不同时间的表达情况;并对其进行亚细胞定位分析.方法:利用MEGA5软件对SmERF1基因及拟南芥ERF基因家族进行聚类分析;利用半定量RT-PCR方法,分析SmERF1基因在不同诱导子处理后不同时间的表达情况;将SmERF1与GFP融合,在洋葱表皮瞬时表达,以确定SmERF1蛋白表达部位.结果:丹参SmERF1属于ERF家族第Ⅶ亚族;YE+ Ag+诱导对SmERF1基因的表达没有影响,ABA和MeJA可以抑制该基因的表达,而水杨酸诱导会出现先抑制,后随处理时间加长,SmERF1基因表达又恢复;亚细胞定位确定SmERFI基因在细胞核内特异表达.结论:SmE RF是一个AP2/ERF转录因子,属于AP2/ERF家族第Ⅶ亚族,其表达受ABA,SA,MeJA等激素调节控制.     

植物萜类物质生物合成的相关转录因子及其应用前景

植物萜类化合物具有很高的经济价值和药用价值.近年来,开始利用转录因子来提高萜类次生代谢物的产量.转录因子在萜类次生代谢生物合成中起着重要的作用,通过与结构基因的结合,转录因子可激活次生代谢合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径;转录因子还可激活不同植物中相似萜类次生代谢合成基因的表达,将从特定植物中分离出来的转录因子基因在不同植物中进行遗传转化,可以有效提高转基因植物中萜类物质的量.因此,转录因子的应用是萜类次生代谢基因工程中的一个新方向,已显示出广泛的应用前景.介绍了萜类次生代谢途径相关的重要转录因子:AP2/ERF、WRKY、bZCT、bHLH及其在萜类生物合成遗传改良中的研究进展.     

乌拉尔甘草TIFY基因家族鉴定及调控分析＊

目的 为了探索乌拉尔甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）TIFY基因家族的特征并预测其功能，本研究在全基因组层面，应用生物信息学方法对乌拉尔甘草TIFY基因家族进行鉴定和分析。方法 在乌拉尔甘草全基因组数据基础上，利用NCBI、MEME及TBtools等工具，结合基因保守结构域，对乌拉尔甘草TIFY基因家族的序列特征、分类、系统发育和基因表达模式进行分析。结果 在乌拉尔甘草中鉴定到TIFY家族基因成员18个（GurTIFY1-GurTIFY18），分别属于TIFY、JAZ、PPD、ZML四个亚家族，编码的核苷酸长度为444-1266 bp，氨基酸长度在147-421 aa之间，等电点为4.57-9.68，分子质量为16741.11-44426.5 Da，含有10个保守基序和4个保守结构域。基因表达结果表明GurTIFY基因中GurTIFY15、GurTIFY4、GurTIFY1、GurTIFY11等在乌拉尔甘草叶和根中的表达水平具有显著差异性。结论 本研究为深入理解TIFY基因响应非生物胁迫的调控机制和参与次生代谢物质累积的功能奠定基础，并为乌拉尔甘草优质品种选育提供科学参考。     

聚乙二醇模拟干旱胁迫下半夏茎段转录组分析

目的 通过分析30%聚乙二醇（PEG）模拟的干旱胁迫处理下半夏茎段转录组数据，挖掘响应干旱胁迫的相关基因，探索干旱胁迫下半夏发生"倒苗"的分子机制。方法 以干旱胁迫下半夏发生"倒苗"时的茎段作为研究材料，采用Illumina Hiseq 2500平台进行转录组双向测序，并对数据进行生物信息学相关分析。结果 共获得23.00 Gb clean data，对照组与干旱胁迫处理组分别获得37 467 952和39 903 362个clean reads，经Trinity软件组装获得100 274个uingenes。通过将组装所得unigenes分别与Nr、eggNOG、Pfam、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG、COG等数据库进行比对分析，41 132个unigenes获得功能注释。最终筛选得到差异表达基因4 052个，其中2 080个DEGs表达上调，1 972个DEGs表达下调。KEGG通路富集分析显示，差异表达基因主要集中在核糖体、碳代谢、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导和氨基酸生物合成等过程；基因表达水平分析显示，半夏中编码植物激素代谢与信号转导、氧化还原相关酶、热激蛋白和液泡加工酶等基因在干旱胁迫处理后表达水平显著上升，多数编码水通道蛋白的DEGs表达水平下降。结论 通过对PEG模拟的干旱胁迫处理下半夏转录组测序结果进行分析，获得半夏水分代谢、激素代谢与信号转导、相关响应蛋白等候选基因，可为揭示干旱胁迫导致半夏"倒苗"的发生机制提供基因资源和理论依据。     

基于表型性状和SSR标记的半夏遗传多样性分析及分子身份证构建

目的 研究半夏种质间遗传多样性，解析种质间的亲缘关系，为半夏种质鉴定、品种选育及资源保护提供依据。方法 该研究以27份半夏作为实验材料，测定其株高、叶长、叶宽等7个表型性状，并基于半夏转录组数据开发设计简单重复序列（SSR）引物，对27份半夏进行聚合酶链式反应（PCR）扩增，利用POPGENE32、PowerMarker V3.25和NTSYS-PC 2.10e软件对半夏种质进行遗传多样性分析。结果 共筛选出10对具有高度多态性的引物（PIC>0.5），4对中度多态性的引物（0.25<PIC<0.5）。平均检出等位基因3.928 6个，平均Nei''s多样性指数（H）和Shannon''s指数（I）分别为0.557 8和1.002 9，表现出较高的遗传多样性水平。聚类分析将半夏种质分为7个亚类，同一省份的半夏聚类在相同亚类。采用14对引物构建了27份半夏种质的SSR分子身份证，实现了对每个地区半夏的快速鉴别。结论 研究结果可为后续半夏的遗传多样性和居群结构研究奠定基础，并为半夏种质资源的鉴定、图谱构建和分子辅助育种提供科学依据。     

UPLC法测定半夏提取物中尿苷、鸟苷和腺苷的含量

目的:建立以超高效液相色谱(UPLC)法测定半夏提取物中尿苷、鸟苷和腺苷含量的方法.方法:色谱柱ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm× 50 mm,1.7 μm),流动相水-甲醇不同比例梯度洗脱,柱温30℃,流速0.5 mL· min-1,检测波长254 nm.结果:尿苷在2.033 ～ 20.33 mg·L-1线性关系良好,回归方程为y=16 788X-3 556(r=0.999 9),平均回收率98.65％,RSD 2.12％;鸟苷在1.098 ～ 10.98 mg·L-1线性关系良好,回归方程为y =25 378X-325(r =0.999 9),平均回收率98.21％,RSD 2.32％;腺苷在0.201 2～2.012 mg·L-1线性关系良好,回归方程为Y=30800X-59(r=0.9999);平均回收率98.54％,RSD l.91％.结论:该方法准确、快速、可靠,能有效地测定半夏提取物中尿苷、鸟苷和腺苷的含量.     

半夏全球生态适宜性分析与品质生态学研究

目的 通过分析全球范围内半夏生态适宜产区,对半夏合理生产布局开展科学规划。方法 采用药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统（GMPGIS）,以半夏道地产区、野生分布区的标本采样点气候因子值和土壤类型为依据,通过生态相似性原理,分析得出半夏全球内最大生态相似度区域。结果 半夏为广布种,在全球范围内适宜生长的面积占全球陆地面积的13.84%,适宜生长地区主要包含北美洲中部、亚洲东部及欧洲中南部。生态适宜区的国家主要包括美国、中国、加拿大、巴西等;中国适宜半夏生长的省份包括云南、四川、广西、陕西、湖南、湖北、河北、贵州等。研究结果基本包含了目前半夏栽培产区及道地产地。结论 研究结果可为半夏全球范围种质资源保护、引种栽培及高品质半夏药材生产提供参考。     

半夏软腐病生防菌株筛选和田间应用探究

目的 开展生物防治试验，探究半夏软腐病绿色防控技术，为半夏软腐病绿色防控提供有效途径。方法 通过16S rRNA扩增鉴定病原菌，利用赋值法和温室、田间试验筛选生防菌剂。结果 2011—2012年诊断了半夏软腐病症状，鉴定其病原物为胡萝卜软腐果胶杆菌Pectobacterium carotovorum。2013—2014年从15种生防菌剂和产品中筛选获得有效防治该病的三菌混合生防菌剂BBS，并登记为微生物肥“宁盾”。2015—2018年，在不同地区开展“宁盾”的用法用量试验及田间示范试验。2019年，利用“宁盾”在全程绿色种植体系中开展的推广性田间试验结果表明，“宁盾”对半夏具有明显的防病促生效果，与对照组相比，对软腐病的防治效果达88.7%，出苗率、珠芽分化率可提高52.8%、65.7%，产量提高21.43%。结论 半夏软腐病由胡萝卜软腐果胶杆菌引起，“宁盾”对半夏软腐病具有显著防效。     

基于UPLC-Q-TOF-MS/MS分析多物料多流程炮制对半夏化学成分的影响

目的应用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS)定性分析多物料多流程炮制半夏Pinellia ternata的化学成分,分阶段探究不同物料和流程对其成分的影响。比较成分差异性,为阐明多物料多流程炮制对化学成分的变化规律提供参考。方法将通过不同物料和炮制流程得到的半夏阶段产物分为4组,分别为浸漂半夏、石灰制半夏、甘草制半夏、法半夏,以生半夏作为对照。以5种样品醇提液为供试品溶液,采用Waters Acquity BEH C18色谱柱,乙腈-0.1%甲酸水为流动相进行二元梯度洗脱,质谱采用电喷雾离子化源(ESI),正、负离子全扫描的一级和二级质谱信息。结果通过一级精确质荷比和二级的碎片数据,参考文献、数据库以及质谱裂解规律,对5组样品所含成分进行鉴定。鉴定了101个化学成分,分别为7个生物碱类、5个氨基酸类、5个酰胺类、14个醇胺类、26个黄酮类、6个溶血磷脂酰胆碱类、14个脂肪酸甘油脂类、6个有机酸类、7个皂苷类及11个其他类型化合物。结论通过UPLC-Q-TOF-MS/MS对5组样品化学成分进行分析,发现半夏炮制前后化学成分存在明显差异,物料甘草为半夏引...     

半夏及近缘种叶绿体非编码区序列分析

目的 通过测定半夏及近缘种的DNA叶绿体的非编码区序列,为半夏的分子鉴别和遗传多样性研究提供依据.方法 在我国半夏主要分布区收集到43份半夏及滴水珠和虎掌半夏2个近缘种,采用PCR法克隆叶片基因组DNA中psbK-psbI和atpF-atpH两段序列,借助生物信息学软件进行比对分析.结果 半夏atpF-atpH序列长为337～342 bp,较为保守,仅含变异位点7个,其中信息位点1个,遗传距离为0～0.024.半夏psbK-psbI序列长为432～435 bp,变异位点37个,其中信息位点17个,遗传距离为0～0.069.聚类分析结果均显示出与表型以及地理居群的不一致.结论 psbK-psbI序列较atpF-atpH有更好的鉴别能力,在半夏种内具有较丰富的变异位点.     

“中钰半夏1号”新品种选育研究＊

目的 选育繁殖系数高、丰产的半夏新品种，阐明“中钰半夏1号”的选育过程，明确该新品种的推广价值。方法 收集全国不同地区半夏种质并建立半夏种质资源圃，经过综合评比最终选择以复叶多、双珠芽的贵州省农家优良品系DB-CL-03为繁育对象，采用集团化选育连续择优去劣，通过品比试验、区域试验，优选出符合新品种要求的“中钰半夏1号”。结果 “中钰半夏1号”的复叶数平均5枚，繁殖系数约为9.2，是对照的2.6倍。“中钰半夏1号”平均每亩产量291.47 kg，较对照增产44.38%；总有机酸（以琥珀酸计）含量比对照提高15.2%。结论 “中钰半夏1号”繁殖系数高、丰产性好、性状表现稳定，适宜引种于中国西南部和中部半夏种植区，具有良好的推广价值。