烟草ACO基因家族鉴定和二氯喹啉酸药害条件下的表达分析

烟草二氯喹啉酸药害是影响我国烟叶原料保障的重要问题之一,药害机制可能与乙烯合成相关。为了明确二氯喹啉酸药害的作用机制,对烟草1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase,ACO）基因家族进行鉴定,并对二氯喹啉酸药害条件下的基因表达模式进行分析。结果表明:普通烟草、林烟草、绒毛状烟草分别含有19、9和10个ACO基因。亚细胞定位预测分析显示,几乎所有蛋白均定位于细胞质中。进化分析表明,烟草ACO蛋白家族进化形成三类,Ⅰ类成员最多,Ⅱ类成员最少。MicroRNA靶点分析发现,普通烟草6个ACO含有潜在的miRNA靶点。启动子分析表明,普通烟草ACO启动子区含有激素反应、低温反应、抗性和胁迫反应等多种类型的顺式作用元件。二氯喹啉酸处理下的基因表达分析显示,普通烟草ACO家族所有成员均受二氯喹啉酸诱导上调表达,Ntab0263610、Ntab0263620、Ntab0220530和Ntab0220520 4个基因的上调幅度最大,推测这些基因在烟草二氯喹啉酸药害引起的乙烯合成中发挥关键作用。      

烟草黄瓜花叶病毒一步法RT-PCR检测试剂盒的研制与初步应用

为快速准确地检测烟草黄瓜花叶病毒(CMV),根据黄瓜花叶病毒基因组序列相对保守区域设计了一对特异性引物,整合了反转录和PCR反应所需酶和缓冲液,通过反应条件的优化,建立了基于一步法RT-PCR检测烟叶感染CMV的方法,在此基础上组装了检测试剂盒.进一步分析了该试剂盒的特异性、稳定性和检测灵敏度.结果表明,该试剂盒具有很强的特异性、良好的重复性和较高的灵敏度(模板RNA浓度最低达到10 ng量级).初步应用结果显示,在多个烟区采集的病叶样品检测结果均与ELISA检测结果一致,能够成功检测出CMV.     

烟草普通花叶病毒抗血清的吸附纯化及应用

为了检测烟草普通花叶病毒(TMV),使用提纯病毒免疫小白鼠,制备TMV抗血清,对抗血清进行了吸附纯化,并建立了基于自制TMV抗血清的ELISA检测体系.蛋白电泳研究结果表明,提取的TMV纯度和浓度都很高;经过烟草总蛋白吸附纯化后,有效去除了非特异性反应;通过效价测定,确定TMV抗血清的效价高达1:40960;正交连续稀释法确定的ELISA检测最佳试剂浓度为:酶标二抗稀释度1:20000,TMV抗血清稀释度1:2000,病叶样品的稀释度为1:20.     

我国烟区病毒病种类的血清学鉴定

为了全面掌握我国烟草病毒病的发生现状,于2010和2011年连续两年对全国13个主要烟区共409份病毒病样品进行了烟草普通花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)、马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)和烟草蚀纹病毒(Tobacco etch virus,TEV) ELISA检测.结果表明,TMV侵染率最高,2010年样品侵染率高达64.6％,2011年为48.2％;2010年CMV侵染率为32.1％,2011年为28.2％;PVY侵染率2010年为15.6％,2011年为11.4％;TEV的侵染率最低.共存在7种复合侵染类型,TMV和CMV复合侵染最普遍,2010和2011年样品复合侵染率分别为34.9％和28.6％.说明TMV和CMV是侵染我国烟草的主要病毒,病毒病田间复合侵染较为严重.     

烟草非特异性脂质转移蛋白基因的克隆与表达分析

为了阐明非特异性脂质转移蛋白基因Nt LTP1.1在烟草抗病抗逆反应中的功能,用c DNA末端快速扩增技术(Rapid-amplification of c DNA ends,RACE)从普通烟草中克隆了该基因全长,并通过生物信息学方法分析了c DNA序列结构、蛋白理化性质、保守基序、三级结构以及系统进化关系;利用q RT-PCR检测了该基因在不同组织中的表达模式以及胁迫条件下的表达差异。结果表明:Nt LTP1.1基因全长615 bp,编码蛋白含有129个氨基酸,为一种小分子碱性可溶性蛋白。蛋白序列N端含有信号肽,预测其可能定位于分泌途径中。Blast比对结果显示,烟草非特异性脂质转移蛋白与番茄ns LTP1序列相似性最高,含有8CM保守基序(8个半胱氨酸残基组成的保守基序)。蛋白三级结构预测表明,Nt LTP1.1具有ns LTP典型的三级结构,包括4个α-螺旋,4对二硫键,1个可结合和容纳脂质分子的疏水腔。多重比对结果显示,Nt LTP1.1 8CM结构域模式为C1-X9-C2-X13-C3C4-X19-C5XC6-X22-C7-X13-C8。系统进化分析结果表明,ns LTP进化形成5类,Nt LTP1.1属于Type I。表达模式分析显示,Nt LTP1.1基因主要在烟草叶片中表达,具有明显的组织表达特异性。在低温胁迫条件下表达受到抑制,在水杨酸诱导条件下表达上调。因此,推测Nt LTP1.1基因可能在烟草防御反应中发挥作用。     

烟草转录因子bHLH93基因的克隆及表达分析

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/helix-loop-helix,b HLH)转录因子是一类广泛存在于真核生物体内的重要转录因子,能够参与调控植物体多种生理途径。为了明确b HLH转录因子在烟草中的功能和调控机制,通过同源克隆技术从烟草中克隆到一个b HLH转录因子基因(Ntb HLH93),并结合生物信息学和基因表达模式分析进一步预测其生物学功能。结果表明:Ntb HLH93 c DNA序列长1 254 bp,包含一个长度为1 047 bp的开放阅读框,编码349个氨基酸。Ntb HLH93属于疏水性蛋白,其二级结构中的主要结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,三级结构中具有b HLH家族典型的螺旋-环-螺旋结构特征。Ntb HLH93基因表达具有明显的组织特异性,主要在烟草不同生育期侧根和盛花期子房组织中高表达,这与植物甾醇集中在生长分裂旺盛组织中合成的特征相吻合。     

烟草根际土壤浸出液刺激烟草疫霉产孢和接种研究

通过烟草疫霉游动孢子接种处理,研究了烟草黑胫病菌的产孢条件和人工接种方法。结果表明:根际草炭土和田间肥沃土浸出液均能刺激黑茎病菌产生孢子囊和游动孢子,施加40μL烟草根际草碳土浸出液和60μL田间肥沃土浸出液,两种处理的孢子囊最高产量分别为1.43×104个/mL和1.06×104个/mL;2种土壤浸出液均在40μL处理时游动孢子的产量最高,分别为3.12×106个/mL和2.30×106个/mL。烟草黑胫病菌接种方法的比较结果表明,茎基部注射接种致病效果要明显优于灌根接种。     

烟草BELL基因家族鉴定及其温室条件下的表达模式分析

BELL基因是植物中普遍存在的一类基因,其编码的同源异型结构域转录因子参与调控了植物叶片、花序等多个组织的发育过程。为明确烟草BELL基因的结构和功能,通过同源序列比对和功能域分析鉴定了普通烟草BELL基因,结合系统进化和基因表达模式分析对烟草BELL基因的功能进行了初步预测。结果表明,从普通烟草基因组中共鉴定出28个NtBELLs基因,分布于15条不同的染色体上。系统进化分析表明,烟草NtBELLs基因可分为4组,每组参与调控烟草不同的发育过程。NtBELLs基因在6个烟草组织中呈现不同的表达模式,且具有明显的组织特异性。干旱和盐胁迫能显著诱导部分NtBELLs基因的表达,表明该基因家族可能参与了植物抵御非生物胁迫的过程。     

利用VIGS技术研究NtbHLH93基因在烟草甾醇代谢中的功能

为进一步研究烟草NtbHLH93基因的功能,利用病毒诱导基因沉默(Virus induced gene silence,VIGS)技术降低烟草中NtbHLH93基因的表达。通过测定pTRV2-NtbHLH93烟株中的甾醇含量,发现NtbHLH93基因表达下调后,总甾醇、豆甾醇、胆固醇和β-谷甾醇的含量显著降低。转录组测序发现NtbHLH93基因下调后,共有259个基因差异表达。对这些差异表达基因进行KEGG表达通路分析,发现质体萜类代谢2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-Methyl-D-Erythritol-4-Phosphate, MEP)途径中有两个基因(Niben101Scf00063g13014.1和Niben101Scf06249g03002.1)上调表达,这两个基因与MEP途径中的牻牛儿基牻牛儿基还原酶(Geranylgeranyl diphosphate synthases, GGPPS)基因序列高度相似,推测当甾醇合成代谢通路受阻后导致Niben101Scf00063g13014.1和Niben101Scf06249g03002.1基因上调表达。