苦荞查尔酮合酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因(CHS)的全长DNA序列和cDNA开放阅读框(ORF)序列.序列分析表明,苦荞CHS DNA序列(GU172165)全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区(HM852753)全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS.生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列(GFGPG)、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点.半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子叶茎花根成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性。     

苦荞查尔酮合成酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因（CHS）的全长DNA序列和cDNA开放阅读框（ORF)序列. 序列分析表明,苦荞CHS DNA序列（GU172165）全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区（HM852753）全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS. 生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列（GFGPG）、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点. 半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子＞叶＞茎＞花＞根＞成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性.     

荞麦属种间13S球蛋白基因序列比较研究

荞麦13S球蛋白是荞麦种子中的一类主要贮藏蛋白。本研究选用荞麦属植物甜荞栽培种及其野生类型、苦荞栽培种及其野生类型、毛野荞、左贡野荞、细柄野荞和硬枝万年荞6个种共44份材料,进行PCR特异性扩增、测序得到荞麦13S球蛋白基因的保守片段序列。对序列进行差异分析,结果发现44份供试材料13S球蛋白基因片段的285个排列位点中不变位点为24个,多态性位点S为261个(含简约信息位点数198个和单型可变位点63个),序列总突变位点Eta为503个。野生甜荞种内13S球蛋白基因序列差异明显高于栽培甜荞,但野生苦荞种内13S球蛋白基因序列差异仅稍高于栽培苦荞。推测其一方面可能与繁殖方式有关,另一方面可能与荞麦驯化过程中通常只有少数野生型群体被驯化有关。系统聚类分析发现栽培甜荞与野甜荞亲缘关系近,与左贡野荞亲缘关系次之;栽培苦荞与野苦荞亲缘关系近,与毛野荞亲缘关系次之;细柄野荞和硬枝万年荞的13S蛋白基因片段序列差异较小,说明其亲缘关系较近。上述结果为荞麦属种间遗传多样性与进化关系研究提供了理论依据。     

甜荞查尔酮合酶基因Chs的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术从甜荞中克隆得到查耳酮合酶(CHS)的cDNA开放阅读框(ORF)序列,命名为FeChs,NCBI登录号为GU172166.1.该序列长1 179 bp,编码392个氨基酸,与其它植物CHS基因的同源性为78%～92%,其推导的氨基酸序列含有CHS高度保守的活性位点及CHS的标签序列GFGPG.     

百合查尔酮合成酶(CHS)基因的克隆与分析

以东方百合“索邦”基因组DNA为模板进行PCR扩增,将得到的目的片段克隆至pGEM-T easy载体后进行测序.结果表明,目的序列全长1 307 bp,经BLA ST分析,与鸢尾、玉米、水稻等植物的查尔酮合成酶(CHS)基因核苷酸同源性在70%以上;与已经克隆的CHS cDNA序列相比,CHS DNA序列中包含2个外显子和1个内含子,内含子全长82 bp,符合TG-AG特征.将得到的序列提交G enB ank,序列号为DQ 471951.     

甜荞胰蛋白酶抑制剂cDNA片段的克隆及序列特征

采用盐析、凝胶过滤和离子交换层析等方法从甜荞中纯化出荞麦胰蛋白酶抑制剂(buckwheat trypsm inhibitor,BTI),经活性鉴定该抑制剂属丝氨酸类蛋白酶抑制剂家族。为了获得BTI的基因序列,并弄清其在体内的表达调控机制,应用RTPCR和3’-RACE等方法,直接体外扩增该抑制剂基因,首次获得总长为361bp的DNA片段(GenBank登录号为AY335158),并命名为BTI-W1。该片段包括一个183bp的开放阅读框,编码61个氨基酸。由该基因推导的氨基酸序列与已报道的荞麦胰蛋白酶抑制剂BTI-2的氨基酸序列的同源性达100％。BTI-WI基因的获得,对于深入开展荞麦胰蛋白酶抑制剂结构与功能关系的研究具有重要意义,也为荞麦植物资源的开发利用建立了前期研究基础。     

干旱胁迫对不同苦荞品种苗期生长和根系生理特征的影响

采用盆栽人工控水试验,研究了不同水分处理(正常供水、中度干旱和重度干旱)对耐旱型(‘迪庆苦荞’、‘西农9909’)和不耐旱型(‘西荞1号’和‘黑丰1号’)苦荞品种苗期生理、形态指标的影响,并通过隶属函数法与主成分分析对品种抗旱性进行综合评价,以揭示苦荞苗期的抗旱生理机制。结果表明:(1)与正常供水相比,除‘迪庆苦荞’和‘西农9909’在重度干旱胁迫下主根长呈升高趋势外,其余苦荞品种在2个干旱条件下的株高、茎粗、叶面积、地上部干重、地下部干重、根系体积、根系表面积均呈下降趋势,且耐旱品种降幅小于不耐旱品种;重度干旱胁迫使得‘迪庆苦荞’的根冠比升高,而其余品种根冠比在干旱胁迫下均无显著变化。(2)干旱胁迫使苦荞叶片的叶绿素含量、相对含水量、最大荧光产量(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、根系活力和可溶性蛋白含量显著降低,而根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含量呈升高趋势;不同抗旱性品种间的升降幅度存在差异。(3)各苦荞品种耐旱能力综合评价值(D)表现为‘迪庆苦荞’‘西农9909’‘黑丰1号’‘西荞1号’;幼苗株高、地下部干重及根系SOD活性和蛋白质含量与D值呈显著正相关关系,而根系脯氨酸含量和可溶性糖含量与D值呈极显著正相关关系。研究发现,在中度与重度干旱逆境下,苦荞品种‘迪庆苦荞’和‘西农9909’综合表现较好,具有更强的耐旱能力,而品种‘西荞1号’和‘黑丰1号’综合表现较差,其抗旱性较弱;苗期株高、地下部干重以及根系SOD活性、蛋白质含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量可作为苦荞抗旱性快速鉴定的指标。     

盐生植物碱蓬Actin基因片段的克隆及序列分析

目的:克隆盐生植物碱蓬(Suaeda glauca)Actin基因片段,为研究其它基因在碱蓬的表达和调控提供内参基因.方法:根据已知植物Acfin基因的保守序列设计一对简并性引物,采用RT-PCR的方法扩增Actin基因片段,使用分子生物学软件进行序列分析.结果:获得一段大小为598bp的基因片段,编码198个氨基酸;该序列与其它Actin基因核苷酸序列的同源性均在80%以上,与氨基酸序列的同源性达93%以上.结论:克隆的基因为Actin基因片段,将其命名为SgACT,并登录在GenBank,登录号为EU429457.     

苦荞中查尔酮合成酶全长基因的克隆及其序列分析

选用乌克兰伊琳娜苦荞为试验材料,以从叶片中提取的RNA为模板,应用RACE技术结合CODEHOP引物设计方法成功克隆出苦荞中查尔酮合成酶cDNA序列后,将其序列电子合并其全长后设计基因全长特异性引物.以DNA为模板进行PCR扩增出基因序列.通过生物信息学分析表明,该基因金长为1 906 bp,具有一个463 bp的内含子序列,编码区长度为1188 bp,编码395个氨基酸.Blastn序列比对发现本试验所获得的CHS基因序列与相近物种Rheum palmatum(登录号:DQ205352.1)的CHS基因同源性达86％.将得到的序列命名为RaCHS并提交GenBank,登录号为HQ434624.应用Clustalxl.81和MEGA4软件构建系统进化树,并进行了同源性分析.     

百合查尔酮合成酶基因的克隆与分析

以西伯利亚百合为试材,通过半巢式PCR和RT-PCR技术分别克隆了查尔酮合成酶基因(CHS)的DNA和cDNA.生物信息学分析显示,CHS的DNA序列全长1 397 bp(登录号HM622754),包含2个外显子和1个内含子;cDNA序列编码区全长1 182 bp(登录号HQ161731),编码393个氨基酸,具有3个典型的CHS蛋白结构域:N-末端结构域(Lys3-Pro229)、C-末端结构域(Gln239-Pro389)和聚合酶Ⅲ结构域(Met1-Thr391);不同百合品种的CHS基因编码的氨基酸序列相似性高达98%,表明百合CHS基因在进化上呈现出十分保守的趋势;不同植物CHS基因序列的系统进化邻接树结果表明:百合与单子叶植物鸢尾及禾本科的水稻、大麦、玉米等亲缘关系更为接近.     

苦荞查尔酮合酶基因FtCHS1启动子的克隆及分析

采用染色体步移技术,从苦荞（Fagopyrum tataricum Gaertn.）中克隆获得FtCHS1基因5'端侧翼序列,共1038 bp,将其命名为P_FtCHS1。生物信息学分析表明,P_FtCHS1中A/T碱基含量为63.5%,含有4个可能的转录起始位点,分别位于起始密码子上游-684~-734、-692~-742、-920~-970、-929~-979 bp处,该序列包含TATA-Box和CAAT-Box等启动子核心元件以及与光、低温和激素应答等相关的功能元件。本研究进一步构建了P_FtCHS1-pBI101植物表达载体,并瞬时转化拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）叶片,结果显示该序列可驱动GUS报告基因的表达。低温（4℃）和光照（UV-B）处理苦荞幼芽后,采用荧光定量PCR技术分析FtCHS1基因的表达量,结果表明P_FtCHS1可响应低温和紫外环境胁迫,从而引起FtCHS1基因表达量发生变化。     

Mycorrhizal status and diversity of fungal endophytes in roots of common buckwheat (Fagopyrum esculentum) and tartary buckwheat (F. tataricum)

To determine the mycorrhizal status and to identify the fungi colonising the roots of the plants, common buckwheat (Fagopyrum esculentum) and tartary buckwheat (F. tataricum) were inoculated with an indigenous fungal mixture from a buckwheat field. Root colonisation was characterised by the hyphae and distinct microsclerotia of dark septate endophytes, with occasional arbuscules and vesicles of arbuscular mycorrhizal fungi. Sequences of arbuscular mycorrhizal fungi colonising tartary buckwheat clustered close to the Glomus species group A. Sequences with similarity to the Ceratobasidium/Rhizoctonia complex, a putative dark septate endophyte fungus, were amplified from the roots of both common and tartary buckwheat. To the best of our knowledge, this is the first report of arbuscular mycorrhizal colonisation in tartary buckwheat and the first molecular characterisation of these fungi that can colonise both of these economically important plant species.     

中国荞麦栽培品种的核型比较分析

通过对我国栽培的10个甜荞（Fagopyrun esculentum)品种和7个苦荞（F.tatricum)品种根尖染色体数目观察和核型比较分析,结果表明：甜荞和苦荞染色体数目都是由16条染色体构成的,2n=2x=16。甜荞有2对随体,而苦荞有1对随体,它们的核型公式分别为12m 4m(SAT)、12m 2sm 2sm(SAT);种内各品种在染色体相对长度、染色体长度比、随体染色体数目和形态等方面差异较小,但在种间的差异明显。     

Chalcone synthase homologous genes cloning and expression pattern in flowering <Emphasis Type="Italic">Fagopyrum tataricum</Emphasis> Gaertn

Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.) is highly nutritious and an excellent dietary source of flavonoid compounds. Chalcone synthase (CHS) is the first key enzyme involved in flavonoid biosynthesis. Here, three putative CHS genes (designated as FtCHS1 (GU172165), FtCHS2 (KT284884), and FtCHS3 (KT284885) were isolated from tartary buckwheat. Nucleotide sequence analysis indicated that FtCHS1 and FtCHS2 each contained one intron of 444 bp and 157 bp, respectively. FtCHS3 included two introns, one of 86 bp and another of 73 bp. The results of quantitative real-time PCR (qRT-PCR) showed the FtCHSs expression presented the same pattern in the stems and flowers, with FtCHS1>FtCHS3>FtCHS2. A different tendency was found in leaves, with FtCHS3>FtCHS2>FtCHS1. However, there was no direct correlation between the three CHS expression and total flavonoids. Furthermore, high-performance liquid chromatography (HPLC) performance reveals rutin is the most abundant flavonoid in all tissues, leaves should be the main location for quercetin storage in tartary buckwheat.     

苦荞全基因组11S种子储藏蛋白基因的鉴定及表达分析

以苦荞（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn）全基因组数据为平台,采用生物信息学方法,挖掘出9个11S种子储藏蛋白基因,并对其定位、蛋白结构、系统发育及表达模式进行了分析。结果表明,苦荞9个11S种子储藏蛋白基因编码的蛋白长度为189~914 aa,等电点位于5.18~9.82之间,分子量为21.27~103.33 kD;定位分析结果显示,这些成员位于苦荞基因组的6条连锁群上（Megascaffold2/5以及scaffold77/344/395/861）;序列比对分析发现,除了1个11S种子储藏蛋白sample1_00009513-RA具有1个cupin保守结构域外,其余8个都含有2个cupin结构域,并且在cupin保守结构域中,苦荞和拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.）Heynh）共有14个保守的氨基酸残基;蛋白结构预测表明,苦荞11S种子储藏蛋白的结构具有2种类型;苦荞与其它6个物种[拟南芥、花生（Arachis hypogaea Linn.）、大豆（Glycine max（Linn.）Merr.）、杏仁（Armeniaca vulgaris Lam.）、胡桃（Juglans regia L.）和芝麻（Sesamum indicum Linn.）]11S种子储藏蛋白以及苦荞过敏蛋白（TBb和TBt）系统发育分析结果表明,这些蛋白可以分为3类,共具有4对旁系同源蛋白和3对直系同源蛋白;与已报道的苦荞过敏性储藏蛋白以及其它5个物种（花生、大豆、杏仁、胡桃和芝麻）的11S过敏蛋白比较发现,5个11S种子储藏蛋白（sample1_00013128-RA、sample1_00013130-RA、sample1_00021677-RA、sample1_00021668-RA和sample1_00021674-RA）与苦荞2个过敏蛋白的同源性较高,同时它们与胡桃11S过敏蛋白的同源性最高,但尚需进一步实验来确定这5个成员是否为食物过敏原;RNA-Seq转录组数据显示,4个基因（sample1_00018411-RA、sample1_00026786-RA、sample1_00021674-RA、sample1_00022718-RA）在2种荞麦属植物的灌浆期种子中表达水平较高,且在‘大苦1号’中的表达水平要高于‘大甜1号’。     

日光紫外线B辐射对甜荞苯丙烷代谢的影响

对甜荞(Fagopyrum esculentum Moench)苯丙烷次生代谢受紫外线B辐射的响应进行了研究.结果表明:不仅卢丁、槲皮素等黄酮类化合物含量在紫外线B辐射下显著升高,而且叶片苯丙烷单环酚类化合物,如阿魏酸含量等也大幅度升高,两类化合物的应激提高对甜荞的UV-B胁迫提供了重要的保护作用.     

Development of microsatellite markers from tartary buckwheat

A genomic library enriched with (gT)_n repeats from tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) was constructed using 5′-anchored PCR for the development of microsattellite markers. Sequencing analysis of 5 clones from the library showed that they all contained microsatellites (totally 10 loci), and each was unique. An additional locus-specific primer was designed according to flanking sequence. Two of the microsatellite loci of 10 tartary buckwheat varieties were amplified using an anchored primer and a locus-specific primer, which revealed a clear polymorphic pattern. The data confirmed that the degenerate primer was reliably anchoring at the 5′-end of the microsatellite, and the primers developed based on this technology could be used for diversity analysis of tartary buckwheat.     

甜荞品种内与品种间的遗传多样性研究

以9个甜荞品种为材料,1个苦荞品种为对照,每个品种随机取10粒种子发芽,提取基因组DNA,采用长随机引物和内含子切接点引物的PCR分子标记技术,对甜荞品种内和品种间的遗传多样性进行了分析.结果表明:(1)所使用的引物均能在 9份甜荞品种和1份苦荞品种中稳定扩增出条带,共获得了45条条带,其中多态性条带42条,占总数的93.3%;(2)甜荞同一品种内存在一定的遗传差异,但遗传距离较小,大部分不同甜荞品种间的遗传差异大于其品种内的遗传差异.因而,在甜荞品种鉴定和遗传多样性研究中,通过品种内适当混合取样可以较好地代表和反映甜荞品种特性.