利用CRISPR/Ca9技术靶向编辑芥蓝BoaZDS

以芥蓝(Brassicaoleraceavar.alboglabra)为材料,以ζ–胡萝卜素脱氢酶(ζ-Carotene desaturase,ZDS)基因为目标基因,建立其CRISPR/Cas9基因组编辑体系。在BoaZDS的编码区近5′端选择靶位点,构建了CRISPR/Cas9表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了19个芥蓝转基因阳性植株,Sanger测序分析发现其中13株成功突变,CRISPR/Cas9载体在芥蓝上的突变效率为68.42%,且所有突变植株均表现出明显的白化表型。     

芥蓝二氢黄酮醇4–还原酶基因BoaDFR的克隆与功能鉴定

以白花芥蓝‘四季粗条’为材料克隆了Boa DFR基因,Gen Bank登录号为MT472647,CDS序列长为1158 bp,编码385个氨基酸,与甘蓝型油菜、甘蓝和白菜等具有高度同源性。Boa DFR表达水平在芥蓝不同发育时期、不同器官中存在显著差异,随植株发育总体呈现先下降后上升的趋势,在幼嫩种子中表达量最高。芥蓝原生质体的亚细胞定位结果显示Boa DFR定位在细胞核上。构建了农杆菌介导的芥蓝瞬时过表达体系,将Boa DFR转入白花芥蓝‘四季粗条’和黄花芥蓝‘福州黄花’中,发现Boa DFR在两种芥蓝中均高水平表达,转基因植株叶片颜色明显变紫,花青素苷显著积累,总含量最高达461.43μg·g-1 FW,而野生型和转空载体芥蓝叶片中几乎检测不到花青素苷。通过HPLC在转基因植株叶片中共检测到8种花青素苷,均为矢车菊花青素苷,其中矢车菊–3–阿魏酰–丙二酰–槐糖苷–5–葡萄糖苷占比最高。     

两个品种人参菜形态、解剖结构比较与核型分析

以2个品种人参菜为材料,采用石蜡切片结合荧光显微法,以及根尖压片法观察分析了2个品种人参菜形态结构和核型差异,以期为人参菜品种鉴别提供理论参考依据。结果表明:形态上,品种2的株高、茎粗、叶片厚度、单叶面积、花直径均显著大品种1,2个品种人参菜的花色、种子千粒重均无显著差异。显微结构上,品种1上表皮单位面积气孔数量显著小于品种2,而下表皮单位面积气孔数量显著大于品种2;花柱均呈三瓣羽毛状;品种1茎横截面近似圆形,品种2茎横截面呈不规则形状;品种1染色体数目为2n=2x=40,核型公式为2n=2x=38m+2M,染色体相对长度组成为8L+14M₂+12M₁+6S,核型类别属1B型,核型不对称系数为54.50%;品种2染色体数目为2n=2x=24,核型公式为2n=2x=18m+6sm,染色体相对长度组成为6L+4M₂+8M₁+6S,核型类别属2B型,核型不对称系数为59.37%。2个品种上下表皮单位面积气孔数量、茎横截面形状和核型差异较大,可以作为鉴别人参菜品种的参考指标。     

笋子芥和茎瘤芥生物活性物质与抗氧化能力分析

为了全面了解笋子芥和茎瘤芥的营养价值,以笋子芥和茎瘤芥为研究对象,对茎肉、茎皮和叶柄等食用部位的生物活性物质含量与抗氧化能力进行分析。结果表明,不同类型和食用部位间的生物活性物质含量与抗氧化能力存在显著差异。叶绿素、类胡萝卜素、原花青素、类黄酮、总酚和抗氧化能力均呈现叶柄茎皮茎肉的趋势,维生素C与之相反;茎瘤芥中的生物活性物质含量显著高于笋子芥,而笋子芥的抗氧化能力显著高于茎瘤芥。主成分分析表明,生物活性物质含量差异主要来自于食用部位因素,其次是类型因素。遗传方差比率分析表明,叶绿素、维生素C、原花青素和类黄酮含量和抗氧化能力的变异受食用部位的影响大于类型的影响,而类胡萝卜素和总酚则相反,此外,叶绿素和维生素C受类型×食用部位互作因素的影响较大。相关性分析表明,抗氧化能力与原花青素和类黄酮含量呈显著正相关关系,表明原花青素和类黄酮对抗氧化能力可能有较大贡献。本研究为人们日常膳食及其营养搭配提供一定依据和参考。     

花椰菜主要生物活性物质及其抗氧化能力分析

分析了花椰菜不同器官(花球、茎、叶和根)中芥子油苷等主要生物活性物质及其抗氧化能力,发现烯丙基芥子油苷是花椰菜中主要的芥子油苷,不同器官中芥子油苷的组分与含量差异显著,根系中的总芥子油苷、总脂肪类、总芳香类以及烯丙基芥子油苷和4-甲氧基-吲哚-3-甲基芥子油苷的含量均显著高于其他器官,叶片中吲哚类芥子油苷的含量最高,花球中总芥子油苷、烯丙基芥子油苷和吲哚-3-甲基芥子油苷含量次之,茎中的总芥子油苷含量最低;叶片中的叶绿素、类胡萝卜素、维生素C和多酚含量及抗氧化能力显著高于其他器官。这些结果表明花椰菜的叶片和根系中生物活性物质含量丰富,具有进一步开发和综合利用潜力。     

芥菜TCP转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】对芥菜基因组中TCP转录因子家族基因成员进行鉴定和序列分析,并分析TCP家族基因在茎发育时期的表达水平,为研究芥菜TCP基因功能和茎膨大机理提供基因源和理论依据。【方法】从芸薹属基因组数据库下载芥菜基因组数据,结合转录组数据,对芥菜TCP转录因子家族成员进行鉴定,并利用生物信息学方法对该家族成员进行理化性质、亚细胞定位、系统发育关系、基因结构、染色体定位及茎不同发育时期基因表达谱等方面的分析。【结果】芥菜TCP家族共有53个成员;系统进化树分析可分为两个大的亚组;TCP基因大都位于细胞核上,但理化性质差异很大;大部分基因没有内含子,基因结构保守性较高;在染色体上分布不均;表达模式分析显示TCP家族基因可能在芥菜茎膨大中起重要作用。【结论】鉴定了53个芥菜TCP家族基因成员,并发现PCF亚组成员在芥菜茎发育时期特异性表达,可能在芥菜茎的生长发育过程中起重要作用,该研究为芥菜及其他植物中TCP家族的鉴定和功能研究提供了理论基础。     

芥蓝牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因BoaGGPPS1的克隆及表达分析

本试验以芥蓝为试验材料,通过同源序列检索分析设计特异性引物,采用反转录PCR方法成功分离出芥蓝GGPPS1基因。BoaGGPPS1基因CDS全长为1 113 bp,编码370个氨基酸。生物信息学分析结果显示,BoaGGPPS1蛋白的等电点为6.07,相对分子量为39 790,不含跨膜结构域和信号肽。序列分析结果显示,BoaGGPPS1与其他植物GGPPS高度保守,与结球甘蓝的一致性最高,达到98%。系统进化树分析结果表明,BoaGGPPS1与十字花科其他植物的亲缘关系较近,与结球甘蓝的亲缘关系最近。BoaGGPPS1基因在芥蓝不同器官中均有表达,其中叶片中的表达量最高,根系中的表达量最低。构建原核表达载体p EASY-Blunt E1-BoaGGPPS1,并对其进行诱导表达,结果发现该蛋白在大肠杆菌体内主要以包涵体的形式存在。     

芥蓝与甘蓝其他变种分类关系的研究

为了探讨芥蓝与甘蓝其他变种的分类关系,以2个芥蓝品种、2个青花菜品种、2个球茎甘蓝品种和2个结球甘蓝品种为试材,通过芥蓝与其他3个变种的正反交以及杂交后代自交,测定杂交或自交亲和指数,并以8个亲本和24个杂交组合为材料,对其主要植物学性状进行聚类分析。结果发现：芥蓝与上述具有代表性的甘蓝其他3个变种能正常杂交,平均杂交亲和指数为13.4;杂交后代均正常可育,其植物学形态介于双亲之间,并分别偏向于结球甘蓝、青花菜和球茎甘蓝;各杂交后代自交亲和,平均自交亲和指数为14.1,F2代能正常发芽;聚类分析显示,在欧氏距离为2.78时,2个芥蓝品种单独聚为一类,2个结球甘蓝品种及其与2个芥蓝品种杂交的8个F1可以聚为一类,2个青花菜品种及其与2个芥蓝品种杂交的8个F1可以聚为一类,2个球茎甘蓝品种及其与2个芥蓝品种杂交的8个F1可以聚为一类,芥蓝与结球甘蓝的亲缘关系相对较近。根据试验结果,认为芥蓝与甘蓝其他变种属于同一物种,将其确立为甘蓝的另一个变种是合适的。