野生蕉（Musa spp.，AB group）抗寒基因FAD7的分子克隆与功能分析

以福州旗山国家森林公园野生蕉（Musa spp.,AB group）和福建地方著名栽培品种天宝蕉（Musa acuminata,AAA group）叶片为材料,克隆获得ω-3脂肪酸去饱和酶基因FAD7,并对其 cDNA序列进行生物信息学分析;同时,进行了低温胁迫下FAD7转录水平变化的研究。结果表明,旗山野生蕉FAD7（命名为Mu-FAD7-1,GenBank登录号为JX911314）和天宝蕉FAD7（命名为Ma-FAD7-1,GenBank登录号为KF011506）ORF均为1 371 bp,编码456个氨基酸,两者共有22个差异碱基和10个差异氨基酸残基;生物信息学预测显示,香蕉FAD7编码蛋白为亲水性,不含信号肽,定位于叶绿体;在不同低温胁迫下,天宝蕉Ma-FAD7-1转录水平变化小,而旗山野生蕉Mu-FAD7-1在普通香蕉停止的生长临界温度13 ℃时表达量显著升高,并达到峰值,降至4 ℃时仍然维持较高水平,进一步验证了野生蕉FAD7可能具有抗寒基因的功能。     

三明野生蕉β-1,3-葡聚糖酶Mugsp7基因克隆及其在低温处理下的表达分析

以三明野生蕉组培苗为材料,通过RT-PCR技术克隆获得β-1,3-葡聚糖酶基因Mugsp7（β-1,3-glucanase）的 cDNA 和 gDNA 序列,并对该基因进行生物信息学分析和不同低温下的实时荧光定量PCR表达分析,并进一步测定8 ℃处理1、2、3、4和5 d后三明野生蕉叶片β-1,3-葡聚糖酶活性。结果表明：Mugsp7的 gDNA 长 1132 bp,开放阅读框（ORF）长984 bp,具有一个148 bp的内含子,共编码 327 个氨基酸。cDNA、gDNA 的登录号分别为 KU363808和KU363809。生物信息学分析表明,Mugsp7 属于酸性、亲水、稳定性蛋白,不具有信号肽,与小果野蕉、大叶藻、玉米、大麦、水稻等位于同一分支,与小果野蕉亲缘关系较近分为一类。实时荧光定量PCR表明,不同低温处理和8 ℃低温不同时间处理下,Mugsp7 呈现不同表达模式,且三明野生蕉叶片β-1,3-葡聚糖酶活性的测定分析也进一步表明,Mugsp7 能进一步响应低温胁迫。因此,推测 Mugsp7 在三明野生蕉抗寒响应中发挥重要作用。     

大豆Whirly基因家族的鉴定和表达分析

Whirly家族是一类植物特异的转录因子,它们能与单链DNA分子结合,无论在细胞核还是在细胞器内都有着广泛而复杂的生物学功能。然而,目前还没有关于大豆Whirly基因的研究报道。本研究首次在全基因组水平鉴定和综合描述大豆Whirly基因家族成员,以期为它们的后续功能研究提供理论基础。该研究在大豆基因组中鉴定到了7个Whirly基因,并对其理化性质、亚细胞定位、进化关系、基因结构、蛋白基序组成、三维结构和基因表达模式等进行综合分析。根据它们的进化关系、基因结构和蛋白基序组成,将其分为两大类。蛋白三维结构分析结果表明,GmWHY5蛋白由于N端的缺失,缺少了β1-4和α1,与其它大豆Whirly蛋白结构差异很大。利用已公布的转录组数据进一步研究了大豆Whirly基因的表达谱,结果显示其组织和胁迫表达模式差异很大。例如GmWHY1、GmWHY2、GmWHY6和GmWHY7的表达水平明显高于GmWHY3、GmWHY4和GmWHY5。总之,这些发现将为大豆Whirly基因家族的研究提供重要的资源,并为进一步阐明其分子机制奠定基础。     

野生蕉不同颜色果皮miRNA表达谱及靶基因分析

本文以闽侯野生蕉（阿宽蕉,Musa itinerans）果皮为研究对象,对不同颜色（绿色和紫色）果皮进行转录组测序,旨在探讨miRNA在野生蕉不同颜色果皮转录后水平中发挥的作用及其可能参与的调控通路,为芭蕉属植物果皮颜色分子调控机制的研究奠定基础。取野生蕉同一果梳上不同颜色（紫色和绿色）的果皮为材料,利用高通量测序和生物信息学分析,获得野生蕉不同颜色果皮组织的miRNA表达谱,筛选不同颜色果皮差异表达的miRNA并预测相关靶基因,通过靶基因分析,获得与调控野生蕉果皮颜色可能相关的信号通路。结果从不同颜色野生蕉果皮中共获得34.11兆条原始读长,经过滤后得到28.73兆条clean reads,从中鉴定出132个已知的miRNA序列和122个新的miRNA;筛选出36个差异表达miRNA,其中10个在紫色果皮中上调表达,26个在绿色果皮中上调表达。表达量最高的miRNA为mit-miR167,而差异倍数最大的为mit-miR172a-3p-2。差异表达miRNA共预测出1164个靶基因可能参与野生蕉果皮颜色调控,并主要在DNA结合、离子跨膜运输活动等功能和植物病原互作等途径富集。其中,有7个基因直接与苯丙烷生物合成途径相关,主要受到miR156和miR482家族的调控。同时,选取6个差异表达miRNA进行定量验证,结果表明,3个miRNA在绿色果皮中上调表达,3个miRNA在紫色果皮中上调表达,定量结果与高通量测序的结果一致。本文通过高通量测序获得了野生蕉果皮miRNA表达谱,并通过生物信息学分析得到可能和调控野生蕉果皮颜色性状相关的miRNA和代谢通路。综上所述,野生蕉果皮颜色可能受到多种miRNA的调控,并涉及多个代谢通路,这有助于进一步了解果皮花青素转录后水平的调控过程,并对进一步的功能验证奠定基础。     

福州旗山野生蕉(Musa spp.,AB Group)试管苗Mn-SOD基因克隆及生物信息学分析

以旗山野生蕉(Musa spp.,AB group)试管苗幼嫩叶片为材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆获得野生蕉试管苗Mn-SOD基因c DNA序列。结果表明:旗山野生蕉Mn-SOD的c DNA全长序列共831 bp,其中5′UTR为137 bp,3′UTR为151 bp,3′端含有17个poly(A)尾。开放阅读框(ORF)共有543个碱基组成,编码181个氨基酸。蛋白理化性质预测结果显示:Mn-SOD蛋白分子量为20 108.8 u,等电点7.92,属于碱性蛋白。     

大豆耐涝bHLH转录因子筛选及生物信息学分析

为研究大豆bHLH转录因子与涝害响应相关性,为大豆耐涝性研究提供理论基础,本研究对强耐涝性品种齐黄34进行没顶淹水处理,分析转录组测序结果,筛选差异表达的bHLH转录因子并对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR方法验证主要差异表达bHLH转录因子编码基因的表达情况,并通过生物信息学方法分析基因结构和互作蛋白.结果 显示:涝害胁迫下共发现7个差异表达的bHLH转录因子,它们的同源性并不高,属于不同类型的bHLH.主要差异表达bHLH基因GmbHLH25-15(Glyma.15 G06680)的表达量变化情况与转录组数据趋势一致,呈现下调表达.预测到10个蛋白可与该蛋白互作,互作蛋白都是铵转运蛋白,其中4个蛋白编码基因的表达量在转录组测序结果中呈现显著性差异.推测在无氧条件下,GmbHLH25-15可能通过调控铵转运蛋白进而调节铵态氮的吸收来供给自身营养,进而抵御涝害胁迫.     

野生大豆转录因子GsWRKY57基因的克隆与抗旱性功能分析

WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子,在植物抗逆相关过程中发挥重要作用。本研究通过对野生大豆转录组数据进行分析,从野生大豆中克隆得到GsWRKY57基因的CDS序列。该基因开放阅读框为903bp,编码300个氨基酸残基,分子量为34.23kD,等电点为5.88。氨基酸序列分析显示该蛋白含有一个WRKY保守结构域,属于III类WRKY转录因子。系统发育树分析表明该蛋白与栽培大豆同源性最高、其次是赤豆、木豆。启动子作用元件分析预测显示该基因可能存在多种非生物胁迫作用元件。组织特异性表达分析表明该基因在大豆叶片中高丰度表达,然后依次是茎、花、荚、根。GsWRKY57基因表达受茉莉酸、水杨酸、脱落酸、干旱等植物逆境诱导。过表达GsWRKY57基因的转基因拟南芥植株相对于野生型耐旱能力增强。     

野生大豆转录因子GsWRKY57 的克隆与抗旱性功能分析

WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子，在植物抗逆相关过程中发挥重要作用。本研究通过对野生大豆转录组数据进行分析，从野生大豆中克隆得到GsWRKY57 基因的CDS序列。该基因开放阅 读框为903bp，编码300个氨基酸残基，分子量为34.23kD，等电点为5.88。氨基酸序列分析显示该蛋白含有一个 WRKY保守结构域，属于III类WRKY转录因子。系统发育树分析表明该蛋白与栽培大豆同源性最高、其次是赤豆、木豆。启动子作用元件分析预测显示该基因可能存在多种非生物胁迫作用元件。组织特异性表达分析表明该基因在大豆叶片中高丰度表达，然后依次是茎、花、荚、根。GsWRKY57 基因表达受茉莉酸、水杨酸、脱落酸、干旱等 植物逆境诱导。过表达GsWRKY57 基因的转基因拟南芥植株相对于野生型耐旱能力增强。     

茶树WRKY转录因子基因CsWRKY57的克隆及表达分析

WRKY转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育及胁迫应答过程中均发挥重要的调控作用。为探究WRKY转录因子与茶树抗旱及耐盐性的关系,本研究基于茶树转录组数据库中的检索结果,以陕茶1号1年生茶树为试验材料,克隆获得了1个WRKY转录因子基因,命名为CsWRKY57。生物信息学分析表明,CsWRKY57基因cDNA全长为1 222 bp,编码303个氨基酸,预测分子量为33.5 kD,理论等电点为5.49;另外,蛋白比对分析显示,CsWRKY57包含1个典型的WRKY核心序列和1个C2H2型锌指结构,属于WRKYIIc家族。实时荧光定量PCR分析结果显示,CsWRKY57基因在高盐、干旱、ABA胁迫下均被诱导表达,且表现出先增加后降低的趋势,表明CsWRKY57基因参与了茶树体内干旱、高盐和ABA的调控途径。转录激活活性试验表明,CsWRKY57无转录激活活性,意味着CsWRKY57可能需要与其他元件结合才能启动基因的表达。     

蝴蝶兰亲环素基因PhCyP的克隆及表达分析

为研究蝴蝶兰对低温胁迫分子调控的机理,采用RT-PCR和RACE方法,从蝴蝶兰叶片中克隆到一个亲环素基因PhCyP（登录号为MH992514）,其基因cDNA全长序列为829 bp,开放阅读框长度为522 bp,编码173 个氨基酸,其编码蛋白含有一个类亲环素（CLD）保守结构域,为碱性亲水性蛋白。系统进化分析显示,蝴蝶兰PhCyP蛋白与兰科植物小兰屿蝴蝶兰、万带兰、深圳拟兰、铁皮石斛等亲环素蛋白亲缘关系较近。转录表达分析表明,PhCyP基因在蝴蝶兰不同发育时期的根、叶、花梗、花器官、子房、种子等组织中有高丰度表达。在13 ℃/8 ℃（昼/夜）温度条件下,PhCyP基因的表达水平先降低,处理6 d时降至最低,随后逐渐升高至恢复培养。在4 ℃低温条件下,PhCyP基因的表达水平升高,在处理4 h升至最高,然后逐渐下降,在处理48 h其表达低于处理前水平。以上结果表明,PhCyP基因参与蝴蝶兰对低温胁迫的响应,且对不同低温胁迫具有不同的分子调控机制。     

茶树两个Dof转录因子的分离及其在温度胁迫中的响应分析

茶树是一种重要的经济作物,温度胁迫对茶叶生产影响较大。本研究以茶树品种迎霜为实验材料,克隆获得2个编码Dof转录因子的基因CsDof1和CsDof2。序列分析显示,CsDof1含有1 389 bp,编码463个氨基酸;CsDof2含有1 458 bp,编码486个氨基酸。CsDof1和CsDof2转录因子都具有典型的锌指结构域,分别位于第133~195和124~186个氨基酸位点之间。对CsDof1和CsDof2转录因子理化性质、亲/疏水性、二级和三级结构分析显示,两者都是亲水性蛋白且显偏碱性。空间结构分析显示,CsDof1和CsDof2均有1个α-螺旋,且Dof结构域的位点完全相同,均有4个半胱氨酸残基。实时定量PCR表明,CsDof1和CsDof2在不同茶树品种、不同温度胁迫下均能诱导表达,且表达呈现差异。     

香蕉MaSULTR3家族成员的全基因组鉴定与不同温度下表达模式分析

利用生物信息学分析法对香蕉MaSULTR3基因家族成员进行全基因组鉴定、蛋白特性分析、分子进化树分析、启动子顺式作用元件分析以及低温胁迫下叶片转录组的FPKM值分析;其后,利用基因组数据结合RT-PCR方法克隆了‘天宝蕉’（Musa spp., AAA Group）组培苗MaSULTR3.1-2基因的ORF序列;最后,利用qPCR技术分析了该基因在低温胁迫下的表达模式。结果表明,香蕉MaSULTR3家族有12个成员;MaSULTR3启动子区域含有光响应、激素响应、低温、干旱等逆境胁迫相关的响应元件;分子进化树分析表明MaSULTR3家族成员可分为4类：Class Ⅰ包含2个MaSULTR3成员（MaSULTR3.3-2、MaSULTR3.3-1）,与单子叶植物香蕉和水稻的SULTR3.3聚在一起;Class Ⅱ包含3个MaSULTR3成员（MaSULTR3.4-2、MaSULTR3.4-1的2个不同转录本）,与大部分物种的SULTR3.4和拟南芥的SULTR3.3/4聚在一起;Class Ⅲ包含4个MaSULTR3成员（MaSULTR3.1-6、MaSULTR3.1-2、MaSULTR3.5-1、MaSULTR3.5-2）,与香蕉和水稻的SULTR3.5聚在一起;Class Ⅳ包含4个MaSULTR3成员（MaSULTR3.1-4、MaSULTR3.1-3、MaSULTR3.1-5、MaSULTR3.1-1）,拟南芥、水稻和香蕉的SULTR3.1/2聚在一起。不同温度下叶片转录组的FPKM值分析表明：MaSULTR3在低温下整体呈上调趋势,在13 ℃处理下表达量最高,且MaSULTR3不同成员在应对低温胁迫下有不同的分工。天宝蕉MaSULTR3.1-2基因的ORF序列包含1959 bp的完整开放阅读框,编码652个氨基酸残基,属于SULTR3基因家族,不含信号肽,具有双向跨膜,为疏水性蛋白,PI为8.55,含有55个蛋白磷酸化位点,三级结构中α-螺旋和无规则卷曲占比较大。亚细胞定位预测结果显示MaSULTR3.1-2可能定位于细胞质。qRT-PCR结果显示,‘天宝蕉’MaSULTR3.1-2基因在所有检测组织部位均有表达,其中在叶片的表达量最高,并且在叶片表达量为随温度下降,表达量先下降后上升,在28 ℃表达量最高。本研究结果表明MaSULTR3.1-2基因可能参与低温胁迫下香蕉的抗寒响应。     

玉米低温响应NAC转录因子的分子特性分析

利用Illumina HiSeq技术,分别构建5℃和22℃处理下的两个玉米叶组织转录组。从转录组数据中共分离出38条低温响应NAC基因,包括6条膜结合转录因子;38条NAC中30条为上调,8条为下调。38条ZmNACs被分为12个亚族(NAC a-1),其中,7条上调低温响应ZmNACs属于逆境相关亚家族(Stress related/NAC-h)。同一亚家族内,蛋白结构域和内含子/外显子结构相对保守。不同ZmNAC基因的在不同组织部位和发育阶段的表达模式有很大变化。许多重要的非生物胁迫相关元件在38条ZmNACs的启动子中高度富集。     

椰子CnRADIALIS-like转录因子的克隆与表达分析

本研究依据前期已经完成的4个品种椰子外果皮转录组测序数据结果,筛选获得在4个品种椰子外果皮中表达水平显著差异的MYB类基因CnRADIALIS-like。从椰子（Cocos nucifera L.）外果皮中克隆获得CnRADIALIS-like,序列分析显示,CnRADIALIS-like基因的开放阅读框（ORF）长288 bp,编码95个氨基酸。结构域分析显示,CnRADIALIS-like含有1个典型的SANT/MYB结构域,属于MYB转录因子家族中的I-box-binding-MYB型。多序列比对发现,CnRADIALIS-like氨基酸序列与油棕MYB-RADIALIS（RAD）氨基酸序列相似度最高。理化性质、亲/疏水性和无序化分析显示,CnRADIALIS-like转录因子是亲水性蛋白且偏碱性,存在无序化区域。信号肽和跨膜结构域分析表明,其不存在信号肽和跨膜结构域。空间结构分析显示,CnRADIALIS-like有典型的α-螺旋结构。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）显示,CnRADIALIS-like基因在4个品种椰子外果皮中的表达量存在显著差异,在红矮椰子中表达量最高,红矮椰子不同组织中在外果皮表达量最高。该基因的表达在红矮椰果从幼果至成熟果的3个发育阶段依次降低,套袋条件下表达量低于正常光照条件下,表明该基因可能与光形态下细胞发育及代谢产物合成存在相关作用。通过对该基因的生物信息功能进行分析,为深入研究其功能及作用机制提供参考,同时以期为深入剖析椰子的外果皮颜色形成机制提供重要的理论依据。     

一个小麦AP2/ERF转录因子家族单独亚族基因的克隆及分析

AP2/ERF家族转录因子是植物中重要的一类转录因子,广泛参与植物各类生理过程.为了给该家族转录因子的深入研究提供基础,利用小麦EST数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniGene/UGOrg.cgi?TAXID= 4565),以拟南芥AP2/ERF家族转录因子单独亚族成员AtAP2-Soloist的氨基酸序列为探针,搜索到一个小麦UniGene数据,经拼接得到1个全长cDNA序列(TaAP2-Solosit),通过RT-PCR方法从"扬麦15"的cDNA中克隆了该转录因子基因(YM15AP2-Solosit).克隆的转录因子核苷酸序列与电子克隆的序列只有1个碱基不同,两者编码氨基酸序列一致.从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、进化树、功能域、二级和三级结构等方面进行了分析,结果显示"扬麦15"中的YM15AP2-Solosit转录因子属于AP2/ERF家族中的单独亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与拟南芥的AtAP2-Soloist相似.EST丰度分析显示,YM15AP2-Solosit在根、茎、叶和花中均有表达.     

大豆MYB转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。MYB转录因子在其N端含有其特有的DNA结合基序(MYB-binding domain),能够与DNA分子大沟结合而调控基因表达。本研究通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选鉴定出了304个大豆MYB类转录因子,并对其进行了分类和保守结构域分析;通过与拟南芥的MYB基因进行系统发生分析,将304个大豆MYB转录因子分为了22个亚类;染色体定位分析表明大豆MYB转录因子在所有染色体上都有分布,部分染色体间的MYB蛋白序列高度相似,表明此类基因在进化上具有相同的来源;利用野生大豆盐、碱胁迫下转录组数据,分析MYB基因的表达模式,发现部分MYB转录因子能够响应盐、碱胁迫的诱导,且在盐、碱胁迫下具有不同的表达模式。     

低氮胁迫下水稻剑叶转录因子表达变化

 利用Agilent 4×44K芯片全基因组研究低氮胁迫下,2个不同叶绿素含量水稻齐穗期剑叶的转录因子相关基因表达的变化。结果表明,低氮处理与对照相比,超绿水稻沈农196（SN196）剑叶共有53个转录因子相关基因表达发生变化（35个在转录水平下调表达,18个在转录水平上调表达）。丰锦剑叶有27个转录因子相关基因表达发生变化（21个在转录水平下调表达,6个在转录水平上调表达）。低氮胁迫响应转录因子相关基因表现出品种（系）特异性,超绿水稻SN196有48个特异响应,丰锦有22个特异响应。两个水稻品种（系）低氮胁迫响应的转录因子相关基因有5个重叠,其中1个在转录水平上调表达,4个下调表达。低氮胁迫下,水稻剑叶转录因子相关基因的表达发生变化,不同叶绿素含量水稻品种（系）既表现特异性,也存在部分重叠。两个水稻的低氮胁迫响应转录因子基因在染色体上的分布存在差异。     

茶树CsbHLH2基因克隆及表达分析

植物bHLH（碱性螺旋环螺旋）转录因子是植物体内一类重要的转录因子,在植物的生长发育以及胁迫应答过程中发挥着重要的调控作用。本研究以茶树品种陕茶一号为材料,采用同源克隆法从陕茶一号叶片cDNA中克隆了1个bHLH转录因子CsbHLH2。生物信息学分析表明,CsbHLH2开放阅读框（ORF）为714βbp,编码1个297个氨基酸的蛋白,预测分子量58.4βkD,等电点为5.14,氨基酸序列比对显示该蛋白与其他高等植物的bHLH蛋白具有较高同源性。拟南芥原生质体亚细胞定位表明,CsbHLH2编码蛋白定位在细胞核上。实时荧光定量PCR结果分析表明,CsbHLH2基因在茶树不同组织部位中均有表达,但是在幼叶中表达量最高;不同激素处理结果显示,CsbHLH2受SA、ETH、MEJA诱导。     

茶树转录因子基因CsDREB-A4的克隆与温度胁迫响应的分析

基于本实验室茶树品种迎霜的转录组数据,通过PCR方法从迎霜的DNA中克隆得到CsDREB-A4基因。分析显示,该基因含开放阅读框长708βbp,编码235个氨基酸,含有AP2/ERF家族转录因子典型的保守AP2结合域,并且与大豆、番茄、葡萄、拟南芥等的DREB转录因子有高度同源性。从进化树、亲/疏水性、无序化特性、二级和三级结构等方面进行预测与分析,结果表明,该转录因子属于AP2/ERF家族中的DREB亚族的A4组,大多数氨基酸属亲水性氨基酸,无序化特征比较明显,三级结构与AtERF1相似。利用实时荧光定量PCR分析表明,在迎霜、安吉白茶、云南十里香3个茶树品种中CsDREB-A4基因均受高温、低温诱导表达。在4℃处理下,在上述3个茶树品种中CsDREB-A4基因表达量均在24βh时达到最大值,分别为对照的23、4、43倍,并且CsDREB-A4基因在迎霜和云南十里香中均比安吉白茶的基因表达上调时间更长,上调程度更大。在38℃处理下,CsDREB-A4基因在迎霜和云南十里香中表达受抑制,均只在8βh时表达量高于对照,而在安吉白茶中表达量显著增加,在12βh时高达对照的2β720倍。