芥菜J3基因克隆、表达及调控开花分子机制研究

芥菜分类生物学研究进展
孟秋峰;王毓洪;丁伟红;蒋笑丽;俞建浓;谭亮萍
【期刊名称】《宁波农业科技》
【年(卷),期】2007(000)003
【摘要】芥菜是中国的原产蔬菜之一,在中国发生的变异和分化是相当丰富的,国内外对芥菜的分类研究报道很多.本文主要从传统的植物学形态、同工酶、蛋白质电泳、保守器官多样性、DNA多态性等方面综述了其分类研究进展.旨在为芥菜的分类研究和遗传育种提供一些理论依据.
【总页数】3页(P2-4)
【作者】孟秋峰;王毓洪;丁伟红;蒋笑丽;俞建浓;谭亮萍
【作者单位】宁波市农业科学研究院蔬菜研究所,315040;宁波市农业科学研究院蔬菜研究所,315040;宁波市农业科学研究院蔬菜研究所,315040;宁波市农业科学研究院蔬菜研究所,315040;余姚市丈亭镇人民政府,315410;湖南省农科院蔬菜研究所,410125
【正文语种】中文
【中图分类】S6
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河南农业2023年第10期
二、芥菜DNA 分子标记研究
分子标记法作为对遗传多样性进行检测的主要方法，可为研究人员提供与DNA 水平相关的信息，进而确定各种质实际进化水平、亲缘关系。

（一）遗传多样性
芥菜遗传育种的关键是遗传多样性与芥菜遗传情况、实际价值密切相关。

近几年，具有分布广、稳定和高效等优点的分子标记，在分析植物品种、种属关系的领域大放异彩。

早在2008年，林碧英等学者便利用PARD 引物展开了研究，指出将遗传距离控制在0.38 cM 左右时，既有笋子芥可以聚集成4类。

2014—2019年，国内学者数次利用分子标记法对芥菜进行研究，并得出了以下结论：首先，遗传相似系数达到0.584时，芥菜可被分成5类，这说明芥菜拥有丰富的遗传多样性。

其
对常见芥菜种质进行了扩增，分析结果表明，不同种质芥菜可以食用的部分通常分属于不同发育群，这表示其遗传背景、地理来源均有所不同，芥菜具有遗传多样化的特点。

2019年，以张东锁为首的国内学者，先后利用SRAP、ISJ 及SSR 法，对随机选取的100份材料进行研究，发现所选取材料类型和来源完全一致。

由此可见，芥菜类型、来源均会影响其遗传背景。

三、结论
通过分析可知，现有芥菜品种多采用常规育种法培育，先进技术的使用频率相对较低。

未来，有关人员应对芥菜基因组学进行更加深入的研究，将基因编辑与资源创新相结合，真正做到在压缩品种选育时间的前提下，使市场提出的多元化需求得到最大程度的满足。

（责任编辑 程丽红）
LIANGZHONG LIANGFA
良种良法
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芥菜HDA9和AGL19克隆、表达及其与核心开花整合子的作用机制研究芥菜（Brassica juncea）是芸薹属中重要的蔬菜作物,全国各地都有种植。

芥菜从营养生长转向生殖生长需要经历成花转变。

花期的提前或延迟,会影响生产栽培、品种选育和F1代制种。

前期报道,HDA9去乙酰化作用于AGL19的组蛋白H3和H4,影响其染色质环境,然后两者共同影响FT的表达,从而导致花期推迟。

但HDA9、AGL19是否可直接调控核心开花整合子SOC1、AGL24,目前并不清楚。

本试验拟克隆芥菜BjuHDA9和BjuAGL19,通过酵母双杂交、pull-down、酵母单杂交、双萤光素酶检测等多种方法,深入研究BjuHDA9和BjuAGL19分别与开花整合子BjuSOC1和BjuAGL24的作用机制,为芥菜花期分子调控和“未熟抽薹”调节等奠定基础。

试验结果如下:1.BjuHDA9和BjuAGL19基因的克隆及生物信息学分析以芥菜茎尖为试验材料,同源扩增得到BjuHDA9和BjuAGL19基因,分别为1284bp和666bp。

其中BjuHDA9编码426个氨基酸,预测蛋白分子量为48.73kDa,理论等电点为5.26。

BjuAGL19编码221个氨基酸,预测蛋白分子量为25.16 kDa,理论等电点为8.94。

2.BjuHDA9和BjuAGL19基因的表达模式研究BjuHDA9和BjuAGL19基因在根、茎、叶、花、花蕾五个组织里均有表达,其中BjuHDA9主要在叶中表达量较高,在茎中的表达相对较低;BjuAGL19的表达主要在根中。

短日照条件下,BjuHDA9在各个组织中的表达量均有上升;而长日照和春化途径下,BjuHDA9的表达量下降。

3.BjuHDA9和BjuSOC1、BjuAGL24蛋白之间的互作分析酵母双杂交试验表明,BjuSOC1不是BjuHDA9的靶蛋白,而BjuHDA9也不与BjuAGL24蛋白互作。

Pull-down试验结果与酵母双杂交相一致,进一步证实了这一结论。

中国农科院等专家完成芥菜基因组解析
日前，中国农业科学院蔬菜花卉研究所王晓武科研团队与浙江大学张明芳研究团队联合完成了芥菜和黑芥基因组测序与序列解析。

芥菜属于芸薹属的一类重要蔬菜，包括榨菜、大头菜、雪里蕻等。

芥菜由芸薹属的两个二倍体基本种白菜（A基因组）和黑芥（B基因组）通过杂交和基因组加倍形成，属于异源四倍体基因组（AABB）。

通过测序分析，确定了芥菜的A基因组来源，揭示了芥菜多倍体基因组上同源基因的表达与选择机制。

发现显著差异表达的同源基因具有更快的进化速率，且芥菜中菜用和油用类群的分化与同源基因差异表达相关，表明同源基因差异表达对多倍体演化起着重要作用。

芥菜和黑芥基因组的测序分析，将为芥菜类作物的优异基因资源挖掘和农艺性状改良打下基础。

芥菜开花整合子FLC与SVP相互作用的研究开花是有性生殖植物从营养生长向生殖生长的关键转折。

延缓开花可在生产上避免“未熟抽薹”；提早开花可以加快品种选育进程；调节双亲花期有利于F1制种。

芥菜开花时间主要受光照(例如日照长度、日照强度、光周期)、温度等外在环境以及植物生长状况、发育阶段已及遗传因素等内在条件影响。

与拟南芥相似,主要有四条途径调节芥菜开花：春化途径、自主途径、光周期途径和赤霉素途径。

尽管这四条途径分别有不同的基因网络调控,但最终都汇集到相同的开花途径整合子。

目前,拟南芥中以分离出大量与开花时间相关的基因,如FLOWERING LOCUS T(FT)、SUPPRESSOR OF CO OVEREXPRESSION1(SOC1)、FLOWERING LOCUS C (FLC)和SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP)等,其中FT与SOC1促进开花,FLC与SVP 抑制开花。

由于芥菜是重要的十字花科蔬菜作物,属于种子春化类型,在我国南方广泛种植。

因此,对芥菜开花时间调控的研究,在生产和实践中具有非常重要的意义。

本实验以芥菜为研究材料,利用已报道的开花基因的保守区域设计简并引物,克隆了两个延迟开花的基因FLC与SVP,并构建了FLC及其截短体、SVP及其截短体的酵母双杂交重组表达载体,筛选与鉴定FLC与SVP相互作用及其蛋白互作的结构域。

1、FLC与SVP的克隆与分析根据已发布的拟南芥和芸薹属作物中FLC 与SVP基因的保守区域设计简并引物,从芥菜cDNA中扩增出FLC与SVP基因的全长cDNA。

FLC基因含有625bp,编码197个氨基酸,属于MIKC型MADS蛋白,进化分析表明与芸薹属中甘蓝FLC(AAQ76273)亲缘关系最近。

SVP基因含有757bp,编码241个氨基酸,也属于MIKC型MADS蛋白,与芸薹属中油菜SVP(AAQ55451)亲缘关系最近。

2、全长FLC与SVP相互作用的鉴定利用同源重组技术,构建了FLC与SVP的酵母表达载体pGADT7FLC\pGADT7SVP\pGBKT7FLC和pGBKT7SVP。

根用芥菜的激素调控与生长发育研究芥菜（Brassica juncea），又被称为大芥菜、叶用肿茎芥菜等，是一种常见的蔬菜作物。

在育种过程中，研究芥菜的激素调控与生长发育对于改良品种、提高产量和抗逆性至关重要。

本文将深入探讨根用芥菜的激素调控与生长发育的研究。

植物的生长发育主要受到植物激素的调控，其中根用芥菜中的激素包括赤霉素、生长素、细胞分裂素和脱落酸。

这些激素通过调节植物的生长、发育和逆境响应来影响芥菜的整体生长状况。

赤霉素是一种重要的促进植物生长的激素。

研究表明，赤霉素在芥菜的根生长中发挥了重要的作用。

赤霉素能够促进根系的伸长和分枝，并且通过调节根的细胞分裂和延长细胞周期来影响根的生长速度。

利用生理学和分子生物学技术，可以进一步研究赤霉素在芥菜根生长中的调控机制。

生长素是另一种重要的植物激素，对芥菜的生长发育也有着显著的影响。

生长素参与调控根系和地上部分的生长，尤其在芥菜的根系发育中起着重要作用。

研究发现，生长素可以促进根毛的生长和分化，提高芥菜对营养的吸收能力。

此外，生长素还参与了根系的抗逆性调节，可以帮助芥菜更好地应对环境的逆境。

细胞分裂素在植物的生长发育中也扮演着重要角色。

细胞分裂素能够促进根尖细胞的分裂和增殖，从而推动根的生长。

研究表明，细胞分裂素对于芥菜的根生长和根系分枝有重要的影响。

细胞分裂素通过调节细胞周期和细胞分裂活性来影响芥菜的根生长。

进一步的研究可以揭示细胞分裂素在根生长中的调控机制，为提高芥菜的根系发育和产量提供理论基础。

脱落酸是一种基础的植物生长调节剂，对芥菜的生长发育也有影响。

研究表明，脱落酸在芥菜的根生长和分化中发挥着重要作用。

脱落酸能够促进根尖细胞的伸长和分化，从而增加根的总长度和根系的生物量。

进一步的研究可以揭示脱落酸调控芥菜根生长的机制，并通过合适的外源脱落酸处理来提高芥菜的根系发育和产量。

在根用芥菜的激素调控与生长发育研究中，需要综合运用生理学、遗传学、分子生物学等多种方法。

利用酵母双杂交鉴定芥菜开花调控蛋白FLC的同源互作研究芥菜(Brassica juncea Coss.)是十字花科芸薹属蔬菜作物,低温春化能诱导植株开花。

FLOWERING LOCUS (FLC)是春化途径和自主途径的关键基因,能抑制植物开花。

FLC属于MIKC型MADS盒转录调节蛋白,是决定植物开花信号整合子的核心转录因子之一,处于整个开花调控网络中的枢纽地位。

它的高水平表达抑制了下游开花整合基因,对开花具有强抑制作用。

FLC主要在植物叶片和茎尖、根尖分生组织中广泛表达,其表达量多少与抑制开花作用强弱呈正相关。

在叶片中,大量表达FLC可抑制至少两种系统信号的产生,从而推迟开花；在分生组织处,FLC通过直接抑制MADS盒转录因子SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS (SOC1)及调节bZIP转录因子FD 的表达,进而降低对FT蛋白信号的应答。

在FRIGIDA (FRI)依赖途径中,FRI可以促进FLC的表达进而延迟开花。

多个MADS盒转录因子往往能够相互作用形成蛋白复合体,从而参与植物生长发育的调控。

在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,FLC能够和同样是开花抑制调节蛋白的SHORT VEGETATIVEPHASE (SVP)相互作用并形成蛋白复合体,而突变体svp则在很大程度上抑制了FLC的晚花表型。

芥菜SVP与FLC能够在pET原核表达系统和酵母真核表达系统中相互作用,并可以形成稳定的异源蛋白复合物。

前人在拟南芥上已经证实FLC存在同源相互作用,但芥菜FLC的同源互作情况尚不清楚。

为研究芥菜花期路径核心调节子FLC的同源相互作用情况,以芥菜‘QJ’为材料,克隆了FLC、FLC1～5基因片段,利用酵母双杂交体系,构建了酵母诱饵质粒pGBKT7FLC、pGBKT7FLC1～5和酵母猎物质粒pGADT7FLC,分别将猎物质粒pGADT7FLC和诱饵质粒pGBKT7FLC、pGBKT7FLC1～5转化对应的酵母菌Y2HGold、Y187,均不存在自激活和毒性现象。

根用芥菜的细胞生物学与发育生物学研究芥菜是一种常见的蔬菜，也是一种重要的模式植物。

其快速的生长周期、小型的基因组以及容易进行遗传改良的特点，使得芥菜成为植物科学研究的重要对象之一。

在芥菜研究中，根是一个被广泛关注的器官，对其细胞生物学与发育生物学的研究可以帮助我们更好地了解植物的生长与发育机制。

细胞生物学研究是研究细胞结构和功能的学科，通过对根部细胞的观察与实验，我们可以揭示细胞的组成、结构和功能，以及细胞之间的相互作用。

根细胞的研究中，常用的方法包括细胞分离、显微观察、组织切片等。

通过这些方法，研究者可以观察到根尖、根毛等组织的细胞结构和形态，进一步了解细胞的生长和分化过程。

根的发育生物学研究则侧重于研究根的生长发育过程，探索细胞分裂、扩散、分化以及器官形成的机制。

研究中，常用的手段包括观察根的生长曲线、形态学分析、基因表达分析等。

通过比较不同发育阶段的根部，研究者可以观察到细胞扩增和分化的过程，确定不同种类细胞的特定功能，并且揭示细胞之间的相互作用和调控机制。

在细胞生物学与发育生物学的研究中，芥菜根模型的应用已经取得了一系列重要的发现。

例如，研究者发现了一些与根生长和发育密切相关的基因。

通过分析这些基因的功能和表达，我们可以更好地理解细胞的生长和分裂过程，并且为植物育种和生产提供理论依据。

此外，通过使用生物标记技术，研究者可以跟踪和观察特定细胞的发育轨迹，探索细胞分化和器官形成的过程。

除了细胞生物学与发育生物学的研究外，根用芥菜还有其他重要的研究领域。

例如，根的生理学研究可以帮助我们了解根的营养吸收和信号传导机制；遗传学研究可以揭示根发育和生长的遗传基础；分子生物学研究可以研究影响根发育的关键基因和调控机制。

这些研究可以为我们提供更深入的了解，促进植物科学研究的发展。

总之，根用芥菜的细胞生物学与发育生物学研究非常重要。

通过对根的观察与实验，我们可以揭示细胞结构和功能的机制，了解细胞的生长与发育过程。

芥菜AGL24基因的启动子克隆与其互作因子SOC1遗传转化研究芥菜(Brassica juncea Coss.)是一种著名的十字花科芸薹属蔬菜作物。

研究芥菜的抽薹开花及其调控机理,对于芥菜栽培生产和品种选育等研究有着重要的指导意义。

近年来,在模式植物拟南芥的研究中发现了180多种与开花调控相关的基因,它们被归类于6条开花调控途径,分别为:光周期途径、春化途径、温敏途径、年龄途径、自主途径和赤霉素途径。

开花整合子(floral integrator)能够整合不同途径中的开花信号,形成网络通路,最终调控抽薹与开花时间。

其中,SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)和AGAMOUS-LIKE24(AGL24)就是两个重要的开花信号整合子。

在拟南芥中发现SOC1和AGL24能形成正反馈调节环,彼此正向调控对方的mRNA水平,促进二者共同高水平表达,以调节开花。

在芥菜作物中,SOC1和AGL24之间是否也有这种调节机制,它们之间的调控模式如何,目前尚不清楚。

为了阐明芥菜SOC1蛋白与AGL24基因相互作用机制,本研究重点检测了SOC1蛋白是否能作为转录因子与AGL24启动子相互作用,并参与启动AGL24的表达。

首先,根据已知的芥菜AGL24基因序列,通过染色体步移法克隆得到AGL24启动子序列。

其次,构建AGL24启动子截短体与SOC1酵母单杂交重组表达载体,通过酵母单杂检测了相互作用及其作用区域。

最后,还获得了SOC1正反义转基因芥菜体系。

意在为以后深入研究SOC1蛋白对AGL24基因的表达调控奠定基础。

试验结果详述如下:1、芥菜AGL24启动子的克隆与生物信息学分析提取芥菜基因组DNA,根据已知的AGL24基因序列,设计染色体步移法中3个特异性引物,巢式PCR扩增得到AGL24的5’端启动子区域3020bp,经NCBI序列比对发现为芥菜AGL24基因5’端启动子序列。

根用芥菜的生长调控机制与信号传导根用芥菜（Brassica juncea）是一种重要的蔬菜作物，也是许多人饮食中不可或缺的一部分。

了解根用芥菜的生长调控机制与信号传导对于提高其产量和品质具有重要意义。

本文将探讨根用芥菜生长调控机制及其相关的信号传导路径。

首先，根用芥菜的生长调控机制受到许多因素的调控，包括植物激素、光信号和环境因子等。

其中，植物激素代表了一种重要的生长调控信号。

植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等，它们相互作用并通过复杂的信号传导网络调控根用芥菜的生长发育。

生长素与根用芥菜生长调控密切相关，它参与了根生长、根发达和根毛发育等重要过程。

信号传导是根用芥菜生长调控的关键环节。

植物细胞内存在着复杂的信号转导通路，通过这些通路实现外界信号的感知和响应。

一般来说，信号传导通路中的信号接受器会感知外界信号，然后将信号通过信号传导链向下传递，并通过特定的转录因子调控相关基因的表达。

在根用芥菜的生长调控中，信号通路的活化与沉默对于根的生长发育至关重要。

研究表明，蛋白激酶和蛋白激酶底物对信号传导起着重要的调控作用。

根用芥菜生长调控与信号传导的研究需要运用到许多生物学和生物化学技术。

其中，分子生物学技术提供了关于基因调控和表达的丰富信息。

利用PCR、RT-PCR和Northern blot等技术，可以研究根用芥菜与生长调控相关的基因的表达模式和调控机制。

蛋白质组学和代谢组学技术也能提供有关蛋白质和代谢物在根用芥菜生长调控中的作用的信息。

通过这些技术的应用，可以更好地了解根用芥菜的生长调控机制与信号传导。

此外，根用芥菜生长调控与信号传导还受到环境因子的影响。

植物的生长受到光、温度、水分和营养等环境因子的制约。

其中，光信号是植物生长调控中最重要的环境因子之一。

植物通过光受体感知光信号，并对其进行信号转导和调控。

不同类型的光信号可通过光合色素吸收和光感受器反应，进而调控根用芥菜的生长发育。