大豆雄性不育系对发挥大豆杂种优势具有重要价值,然而传统的三系杂交存在恢复系来源受限等问题,而环境敏感型细胞核雄性不育系在不同条件下育性可以改变.本文对ms3(Washington)、ms3(Flanagan)和ms3(Plainview)3个独立突变体的表型和突变位点展开了进一步研究,分别进行了不育表型鉴定、高通量测序、分子标记设计及突变位点验证、分析突变对MS3蛋白结构的影响、ms3(Plainview)花药半薄切片等实验.实验结果表明突变体花粉大量败育,只有零星被I2-KI染液染成黑色的不规则花粉粒.高通量测序结果显示,m3(Washington)和ms3(Flanagan)在MS3第3个外显子的PHD编码区域出现了大片段插入,导致MS3蛋白PHD结构域被破坏,这个等位基因命名为ms3-1;ms3(Plainview)在MS3第1个外显子缺失了一个A,导致移码突变,开放读码框仅编码40个氨基酸,蛋白功能完全丧失,这个等位基因命名为ms3-2.半薄切片结果显示,在花药发育中后期ms3(Plainview)的绒毡层和花粉发育出现异常.综上,本研究的结果为ms3的应用和MS3基因改造提供了材料和依据.

Ethylene-insensitive3(EIN3)和EIN3-likel(EILl)蛋白是乙烯信号转导途径中一类重要的核转录因子.花青素是植物体中的一类水溶性天然色素,在植物的许多生理过程中起重要作用.本研究以拟南芥双突变体ein3-leil1-3为研究材料,通过RT-PCR技术确定了拟南芥双突变体ein3-1 eill-3中EIN3和EIL1基因均已被敲除,单突变体ein3-1中的EIN3基因被敲除.通过肉眼定性观察发现突变体ein3-1eil-3的种子和叶片内均呈紫色.通过紫外分光光度计定量分析发现,花青素积累量也明显比突变体ein3-1和野生型多.通过GUS染色发现EIN3启动子主要在花、柱头、成熟花粉、种子胚和果荚等组织中有较强的表达.这与突变体ein3-1eill-3的种子和叶片内均呈紫色并花青素含量增高一致.因此,拟南芥转录因子EIN3可能与EIL1共同参与抑制花青素的合成.

植物的花粉管生长是一个多因素参与的生理学过程,需要多种信号传导系统来引导植物细胞完成.钙离子作为第二信使,可以通过钙传感器CBLs激活下游的蛋白激酶CIPKs参与调控细胞的极性发育过程.该研究中CIPK9被确定为候选基因,其C端与绿色荧光蛋白(GFP)相融合,通过基因枪技术在烟草花粉中进行瞬时表达,观察对应的亚细胞定位及花粉管中诱导的表型.结果表明:(1)GFP标记的CIPK9定位于花粉管中高速运动的颗粒状细胞器,并可随胞质环流进行规律的运动,为进一步探究CIPK9的生物学功能,还构建了持续激活型CIPK9(CACIPK9).(2)与全长CIPK9相比较,CACIPK9缺少C末端的调控区域,并在激酶区域的激活环中进行了点突变,从而表现出不受调控的持续高活性.(3)缺少C端调控区的CACIPK9表现出非特异性的亚细胞定位,即与GFP对照相同的胞内弥散定位,说明CIPK9的C末端调控区对于其在花粉管中的正确定位发挥重要的调控作用.另外,CACIPK9过表达可以引起花粉管的去极化生长表型.这表明CIPK9作为钙信号下游家族的一员参与了花粉管极性生长的相关过程,并对花粉管的生长具有一定的调控作用.

脂类既是植物生命活动重要的能量来源,也是细胞膜系统不可或缺的结构成分,在植物生长发育和逆境反应等生命活动过程中都起到至关重要的作用.随着脂类代谢研究的不断深入,植物脂类合成通路已渐渐明晰,其中连通不同细胞器间脂类合成中间物质运送的膜蛋白也正被不断发现,但对质体脂类转运蛋白还鲜有报道.跨膜蛋白14家族(Transmembrane 14 family,Tmemb_14 family)是一个新发现的跨膜蛋白家族,目前只有拟南芥FAX1 (Fatty Acid Export 1)和斑马鱼TMEM 14已被克隆鉴定,该家族其他成员的生物学功能还未见报道.AtFAX1参与植物质体长链脂肪酸的跨膜外运,其功能丧失显著降低植物生物量并影响花粉发育和育性.本研究通过生物信息手段对拟南芥和水稻中的跨膜蛋白14家族成员的进化关系、蛋白理化性质、结构域功能和编码基因的表达模式进行了分析,揭示了Tmemb_ 14家族成员在单、双子叶植物进化中的功能分化,为进一步研究跨膜蛋白14家族成员的生理功能提供了理论依据.

目的 通过搜集数据库,进行生物信息学(甲基化组学)分析,确定过敏性鼻炎患者与健康对照的差异甲基化基因(DMGs),进而探讨DMGs中关键基因及富集通路在过敏性鼻炎发病中可能的重要机制和作用.方法 从GEO数据库中获取过敏性鼻炎患者和健康对照者的甲基化组学数据集(GSE100386,GSE50222),然后进行一系列生物信息学分析.首先利用R语言进行PCA分析,筛选差异甲基化位点DMCs及DMGs(阈值:Δβ=0.1,P<0.05).利用STRING(10.0)进行蛋白互作分析,最后利用基因集富集分析(GSEA)对关键基因及其相关通路进行富集分析.结果 经过PCA分析,GSE100386数据不显著被排除.GSE50222中花粉季外过敏性鼻炎患者和对照组相比共有2847个差异甲基化CpGs,对应1594个DMGs,花粉季中过敏性鼻炎患者和对照组相比共有950个差异甲基化CpGs,对应530个DMGs,Venn图显示其中重叠基因共458个.经过PPI分析得到STAT3、IL5、TP53、HDAC9、SMAD3等hub基因.GSEA分析发现关键DMGs所富集的Th17 cell differentiation、Notch signaling pathway、Focal adhesion、Th1 and Th2 cell differentiation等信号通路的显著富集.结论 本研究所确认的关键基因/信号通路可能为过敏性鼻炎发病的DNA甲基化调控机制研究提供重要的线索.

植物有性生殖过程中,花粉-柱头间的识别作用是确保亲和花粉萌发、完成受精并保持后代遗传稳定性的重要环节,也是农业生产上杂交育种的一个障碍.相关研究历来备受关注.然而,经过几十年的研究,亲和花粉如何被识别仍是未解之谜.最近,华东师范大学李超团队的研究成果,揭示花粉外被B类小肽PCP-Bs与柱头分泌的RALF23/33小肽竞争性地与柱头乳突细胞质膜上的ANJ-FER受体激酶复合体直接结合,通过下游RAC/ROP-NADPH氧化酶信号途径调节柱头活性氧水平,从而调节亲和花粉水合作用的机制.这一发现是认识花粉与柱头识别机制的重要突破.

目的 探知宁夏枸杞Lycium barbarum雄性不育发生涉及的相关基因.方法 以雄性不育品种"宁杞5号"和正常可育品种"宁杞1号"单双核花粉时期花药为材料,构建cDNA文库,Illumina HiSeq2500高通量平台进行转录组测序.结果 组装得到14 154条Unigenes序列,在错误发现率(false discovery rate,FDR)＜0.05且差异倍数(fold change,FC)≥2的条件下,获得3012个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中,有2327个DEGs在NCBI的非冗余蛋白质数据库(non-redundant protein databasse,NR)、基因本体数据库(geneontology,GO)、直源同源群集数据库(clusters of orthologous groups,COG)、基因功能和代谢途径数据库(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、真核同源群数据库(euKaryotic orthologous Groups,KOG)、去冗余的蛋白序列数据库(swiss prot protein database,Swiss-Prot)等数据库中有注释信息.相对于"宁杞1号",在"宁杞5号"中有1019个DEGs上调,1993个DEGs下调.GO分析表明,1116个DEGs被注释到生物学过程、细胞组分和分子功能中;此外,693个DEGs富集到KEGG数据库的50条代谢通路.结合PubMed文献库检索,筛选到细胞色素 P450 类蛋白(cytochrome P450 98A3-like,CYP450)、受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RPK)、果胶裂解酶(pectate lyase-like,PLL)、查耳酮合酶(chalcone synthase,CHS)、花药特异蛋白(anther-specific protein,ASP)等 23 个参与雄性不育相关基因,选取其中9个基因进行qRT-PCR分析,结果与转录组测序基因表达趋势一致.结论 为进一步通过转基因技术验证基因功能提供了候选基因,为解析宁夏枸杞雄性不育发生的分子机制提供了研究基础.