谷子DREB转录因子基因的克隆及其在干旱胁迫下的表达模式分析

为了挖掘谷子的抗旱基因,根据小麦转录因子基因TaDREB6的序列设计引物,从谷子中分离到一个DREB基因的cDNA序列,长1113 bp,编码259个氨基酸,具有DREB类转录因子典型的N-末端碱性核定位信号和高度保守的AP2/ERFBP结构域.植物DREB类氨基酸序列多重比较分析表明,谷子DREB基因属于DREB2类...     

油莎豆种质资源苗期抗旱性鉴定与评价

油莎豆（Cyperus esculeutus L.）是一种新型生态经济型作物,开展油莎豆种质资源抗旱筛选与评价可为选育适沙抗旱新品种提供依据。本研究通过室内盆栽试验,测定39份油莎豆种质在正常灌溉和自然干旱胁迫条件下的17个表型和生理指标。采用相关性分析、主成分分析、隶属函数及聚类分析相结合的方法,对油莎豆苗期抗旱性进行综合评价。结果表明：干旱胁迫对油莎豆的叶宽、叶厚和根长具有显著影响（P＜0.05）,对株高、分蘖数、地上干重、地下干重和总干重具有极显著影响（P＜0.01）,不同种质材料间的变异系数介于0.148~0.584。5个主成分可以代表原17个指标74.174%的数据量。叶宽、枯叶率、根长、鲜重、干重、根冠比可以作为抗旱评价主要指标。聚类分析可将39份油莎豆种质由强到弱分为4个等级,1~4级分别含有2、10、16、11份种质。抗旱性度量值可作为油莎豆抗旱评价的适宜指标,基于此筛选出苗期抗旱性强的油莎豆种质资源为JYD-39、JYD-34和JYD-28。     

马铃薯通用应激蛋白StUSP基因家族的鉴定及逆境表达模式分析

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’（L）和干旱敏感型品种‘大西洋’（D）为试验材料,利用高通量测序全面分析StUSP家族成员在干旱胁迫下的表达特性,筛选干旱胁迫关键差异表达基因。结果表明：马铃薯基因组中共有42个基因编码含有USP结构域的蛋白质,在11条染色体上不对称分布,且主要分布在1~6号染色体上。绝大多数StUSPs含有多个内含子。胁迫表达分析显示StUSPs能够响应多种非生物胁迫,且在干旱耐受性不同的马铃薯品种中差异表达。同时,利用qRT-PCR分析了12个成员干旱胁迫下表达模式,除StUSP12、StUSP22下调表达外,其余10个基因均正响应干旱胁迫。     

本氏烟NbWRKY40亚家族转录因子抗病相关功能研究

 植物WRKY类转录因子的IIa亚类广泛参与调控植物的生物胁迫和非生物胁迫过程。本研究根据拟南芥和普通烟中具有抗病和抗胁迫功能的IIa亚类WRKY40转录因子的序列,利用基因同源克隆法,获得本氏烟中NbWRKY40基因。序列分析表明在本氏烟中有5个属于IIa亚类的基因,其序列之间具有高度相似性。qRT-PCR检测发现NbWRKY40基因是受寄生疫霉侵染诱导上调表达的基因,通过VIGS技术研究该类基因在本氏烟中的抗病相关功能,用半活体营养型寄生疫霉进行抗病性试验,结果表明NbWRKY40基因的沉默降低了本氏烟对寄生疫霉的抗性,且在侵染点的细胞坏死程度增强,过氧化氢积累和胼胝质沉积都明显减少。NbWRKY40基因沉默同样降低了本氏烟对死体营养型灰霉菌的抗性。检测NbWRKY40基因沉默后4个不同抗病信号通路下游基因的表达,发现基因沉默导致参与抗病和SA途径的PR1b、PR2b基因受疫霉侵染诱导表达的水平明显下降。综上,推测NbWRKY40基因可能依靠SA介导的信号通路参与调控本氏烟抗病性。     

外源ABA和钨酸钠对干旱胁迫下白菜型冬油菜ZEP表达的影响

为研究白菜型冬油菜玉米黄质环氧酶(ZEP)基因在干旱胁迫下响应外源ABA的分子机制,本研究选择白菜型冬油菜陇油7号和天油4号为试验材料,分别喷施蒸馏水、ABA溶液、钨酸钠溶液、ABA+钨酸钠溶液200 mL后置于植物培养箱干旱处理7 d。采用RT-PCR和qPCR等技术进行ZEP基因克隆和表达分析,结果表明:该基因包含一个长度为2 013 bp的ORF,编码含670个氨基酸残基的蛋白质,理论等电点为6.16,属于亲水性蛋白。该基因与拟南芥、甘蓝型油菜的同源性分别为89.25%和99.40%。实时荧光定量分析表明,干旱胁迫可诱导白菜型冬油菜ZEP基因上调表达,外源喷施ABA后陇油7号叶片ZEP基因相对表达量较CK升高66.64%,喷施外源ABA合成抑制剂钨酸钠后陇油7号叶片ZEP基因表达量较CK降低12.74%,而同时喷施外源ABA和钨酸钠后,干旱胁迫下陇油7号、天油4号叶片ZEP基因表达量较CK分别增加了3.3倍和2.28倍,陇油7号叶片中的ZEP基因表达量较根系高21.61%,表明ZEP基因在白菜型冬油菜抗旱中可能发挥一定作用。     

科尔沁沙地水盐处理对油莎豆农田土壤细菌群落及植株生理特性的影响

为揭示水盐处理下科尔沁沙地土壤细菌群落结构及其对油莎豆（Cyperus esculentus）的影响。以吉林省前郭尔罗斯灌区油莎豆农田为研究对象,开展水、盐双因素（水处理：50%、70%、100%标准灌溉定额;盐处理：无盐胁迫、轻度盐胁迫、中度盐胁迫）随机区组野外控制试验,构建土壤细菌分子生态网络筛选关键菌种,并研究揭示其与油莎豆生长的相互关系。结果表明：（1）油莎豆农田土壤细菌优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）(22.85%±3.80%)、酸杆菌门（Acidobacteriota）(20.02%±3.21%)和放线菌门（Actinobacteriota）(18.85%±2.41%)。优势菌属为RB41属、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和红色杆菌属（Rubrobacter）。水盐环境对土壤细菌Alpha多样性无显著影响（P>0.05）。（2）100%标准灌溉定额灌溉处理细菌种间共存关系更强,50%标准灌溉定额灌溉处理细菌种间互作程度、连接紧密度最高。无盐胁迫细菌群落生态网络复杂度、互作程度最高,中度盐胁迫细菌物种之间的共存关系更强。（3）随灌溉量增加,...     

白桦TGA基因家族全基因组鉴定及表达特性分析

TGA转录因子是bZIP转录因子(basic region-leucine zippers)家族成员，是植物中最早鉴定得到的一类转录因子，可以结合基因启动子的TGACG序列，调节靶基因的转录水平，在植物防御反应及花器官发育中发挥重要作用。本研究从白桦的基因组数据库中筛选出6条TGA基因，分别命名为BpTGA1～BpTGA6。生物信息分析结果表明：白桦TGA家族蛋白主要富含酸性氨基酸，亚细胞定位在细胞核，无信号肽结构，二级结构以α-螺旋为主，均属于亲水性蛋白，无跨膜结构。白桦TGA家族基因启动子区存在10～40个不等的增强启动元件(CAAT-box)和核心启动子元件(TATA-box),还具有非生物胁迫和逆境胁迫响应相关元件。系统进化分析结果表明：白桦TGA家族基因与拟南芥TGA家族基因亲缘关系较近。RT-qPCR结果表明，白桦TGA家族基因在根、茎、叶中的表达各有不同，BpTGA3在根中的表达量较高；BpTGA1、BpTGA2、BpTGA4和BpTGA6在茎中的表达量较高；BpTGA5在叶片中表达量较高。该家族成员中BpTGA2、BpTGA4、BpTGA5响应链格孢霉菌和立枯丝核菌侵染...     

三个水稻逆转座子相关基因的逆境响应特征

 逆转座子是植物基因组的重要成分, 对基因组的大小、结构、功能和进化都有重要影响。研究表明多种生物和非生物逆境胁迫可以激活植物逆转座子的转录, 但其调控机制和功能还属未知。本研究从稻瘟菌侵染后云南地方水稻品种月亮谷的基因转录谱中筛选出3个逆转座子相关基因, 通过RT PCR分析了逆境胁迫处理对其表达水平的影响。结果表明, 稻瘟病菌、水杨酸、2, 4 D和NaCl处理水稻苗都能诱导这3个基因的快速转录, 表明这3个基因能够同时响应生物逆境和非生物逆境, 是研究该类逆转座子表达调控的良好候选基因。通过生物信息学分析还发现, 它们在月亮谷基因组中没有发生大的结构变异;且在水稻基因组中都具有与植物抗病相关的旁系同源物, 意味着其表达后可能对抗性产生影响, 因此, 这些基因在逆境和非生物逆境中的表达模式和功能值得关注。     

沉默干旱应答元件结合蛋白基因OsDREB1A对高温下水稻中褐飞虱卵孵化的影响

干旱应答元件结合蛋白(dehydration responsive element binding protein,DREB)广泛参与调控植物抗非生物胁迫反应,如低温、高温等逆境(文锦芬等,2019),但是否参与植物抗虫反应目前尚无报道。水稻中该家族基因成员OsDREB1A在低温下被诱导表达,能增加水稻在低温、高盐和干旱胁迫下的存活率(Ito et al.,2006);本课题组前期研究发现水稻中OsDREB1A基因在害虫为害后会被诱导表达。     

玉米BTB家族基因的鉴定与表达规律分析

 本研究利用生物信息学方法对玉米BTB家族基因进行系统发育、保守结构域、组织特异性以及在玉米抵抗生物和非生物胁迫过程中的表达规律进行分析。发现玉米70个BTB家族蛋白除AC206223.3外均含有保守的BTB结构域,可分为11个亚家族。玉米BTB家族基因具有明显的组织表达特性,在高温、低温、紫外、高盐和干旱胁迫下以及拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioide)侵染过程中的表达水平呈现出明显的差异。BTB-TAZ亚家族基因在水杨酸、茉莉酸、乙烯处理后表达水平发生明显的变化。结果表明BTB家族基因在玉米抵抗生物和非生物胁迫中发挥重要的作用,为阐明玉米BTB家族基因的功能及其机制奠定了基础。     

白菜型油菜BraSAUR基因家族鉴定及其表达分析

SAUR(Small auxin-up RNA)是生长素早期响应逆境胁迫的基因,本文研究白菜型油菜全基因组中SAUR家族的信息,分析了该家族成员的基本特征。以强抗寒性白菜型冬油菜品种陇油7号（L7）和弱抗寒性冬油菜品种陇Lenox（X）为试验材料,采用低温和干旱处理,应用荧光定量技术分析不同基因在不同品种中的表达特性,筛选差异表达基因,为研究生长素早期应答基因调控白菜型冬油菜生长点发育机理提供支撑。结果表明：白菜型油菜的BraSAUR基因共有142个,在10条染色体中不对称分布,主要分布在2、3号染色体上,基因长度较短,且大多数基因没有内含子。qRT-PCR结果表明,低温处理后,与CK相比,在两个品种的叶片中,Bra029452的表达量变化趋势不同,24 h时在L7中的表达量是X的24倍,在生长点中,Bra010501在L7中24 h时表达量达到CK的4倍,而在X中是先增加后降低的趋势。模拟干旱胁迫后,Bra029452在L7的叶片中的表达量均显著高于CK,在X中则是逐渐降低,在L7的生长点中1 h和24 h表达量均高于CK,但在X中则表现为先降低后升高。低温胁迫和干旱胁迫条件下,Bra029452基因表达量在强抗寒性油菜品种L7的叶片及生长点中均逐渐升高,可推断该基因同时参与白菜型冬油菜耐受低温、干旱的调控过程。     

南方根结线虫MiV901基因在拟南芥中的异源表达及其表型分析

为明确南方根结线虫Meloidogyne incognita效应蛋白MiV901在其寄生过程中的生物学功能,通过构建MiV901基因的植物表达载体,利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的花序浸染法将其转化拟南芥Arabidopsis thaliana,并采用室内人工接种法测定转基因植株对灰葡萄孢 Botrytis cinerea侵染及南方根结线虫寄生的影响。结果显示：经Southern blot检测,MiV901基因以不同的拷贝数插入到转基因拟南芥株系901-6、901-8和901-12的基因组中,且qPCR检测结果证实 MiV901基因能够正常表达。3个转基因拟南芥株系901-6、901-8和901-12叶部接种灰葡萄孢3 d后,叶片上形成的病斑平均直径分别为1.00、1.06、1.05 cm,比野生型对照扩大了9.9%~16.5%。相比野生型对照,转基因拟南芥株系901-12、901-6和901-8接种南方根结线虫2龄幼虫后根系上产生了更多的雌虫和卵块,雌虫数分别显著增加了45.4%、34.4%和23.7%,卵块数分别显著增加了51.2%、 46.3%和31.7%。表明异源表达MiV901基因能够抑制植物免疫,增加拟南芥对灰葡萄孢和南方根结线虫侵染的敏感性。     

三七NAC基因家族全基因组鉴定与表达分析

为明确三七Panax notoginseng NAC转录因子基因家族的分布、功能和结构,通过生物信息学分析法进行鉴定,对其理化特性、染色体位置和进化特征进行分析,并根据RNA-seq数据分析其家族成员的时空表达模式和受黑斑病菌Alternaria panax诱导后的表达情况。结果显示,三七中共有98个NAC基因家族成员,其编码蛋白质长度介于104～882个氨基酸之间,分子量在11.78～100.20 kD之间,等电点在4.12～9.75之间。这98个NAC基因家族不均匀地分布在三七的12条染色体上,其中1号染色体分布最多（16个）,而11号染色体上分布最少（1个）。三七NAC基因启动子区域存在与光响应、生长素响应、赤霉素响应及茉莉酸甲酯响应等相关的多种顺式作用元件。NAC基因在三七不同组织及根部不同发育时期均有表达,在受到黑斑病菌侵染的叶片中NAC部分基因家族成员显著上调表达。表明NAC基因家族在三七的生长发育和响应黑斑病菌侵染过程中具有重要作用。     

舞毒蛾DnaJ1基因克隆分析及对甲萘威胁迫响应

Dna J蛋白是Dna K/Hsp70的辅助分子伴侣,通过调节Hsp70的ATPase活性来影响蛋白复合体的合成与组装。为明确舞毒蛾Lymantria dispar的LdDnaJ1基因特性及对杀虫剂甲萘威的胁迫响应,通过克隆LdDnaJ1全长基因并运用实时荧光定量RT-PCR技术测定了甲萘威对其LdDnaJ1基因表达量的影响。结果表明,舞毒蛾Ld Dna J1全长基因开放阅读框为1 062 bp,编码353个氨基酸,分子质量为39.91 kD,理论等电点为5.65;舞毒蛾Dna J与柑橘凤蝶Papilio xuthus Dna J亲缘关系较近。甲萘威对舞毒蛾2龄幼虫24 h和48 h的致死中浓度LC50分别为74.04 mg/L和31.48mg/L。低剂量(LC_5、LC_(10)和LC_(30))甲萘威胁迫下,舞毒蛾2龄幼虫Ld Dna J1基因表达量均下调,LC_(30)甲萘威处理后72 h时LdDnaJ1基因表达量最低,仅为对照的15.70%。表明甲萘威可抑制舞毒蛾LdDnaJ1基因的表达,且呈现明显的时间和剂量效应。     

烟蚜热激蛋白Hsp90基因的克隆及在UV-B胁迫下的表达分析

为探讨UV-B胁迫对烟蚜Myzus persicae热激蛋白Hsp90基因表达量的影响,采用RT-PCR与RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白Hsp90基因的全长,并对其进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR技术研究了烟蚜Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下的表达量变化。结果表明,烟蚜Hsp90基因的cDNA全长为2 670 bp,编码728个氨基酸,编码蛋白质的相对分子量为82.6 kD,等电点为4.95,获得的氨基酸序列具有Hsp90蛋白家族的1个签名序列及C末端MEEVD基序,推测其属于胞质型热激蛋白。系统进化树结果显示,烟蚜Hsp90与其它昆虫Hsp90具有很高的相似性。实时荧光定量PCR结果表明,不同时长UV-B胁迫下烟蚜Hsp90均有表达,随着照射时间延长,Hsp90表达量表现为先上升后下降的趋势;与对照相比,照射时间为15、30、60、90和120 min时,Hsp90表达量均显著升高,且在60 min时Hsp90表达量达最大,是对照组的2.05倍。表明Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下差异表达,在烟蚜适应紫外胁迫的分子机制中具有重要作用。     

棉铃虫类肌钙蛋白基因的克隆、原核表达纯化及其时空表达谱分析

为探索棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)类肌钙蛋白基因HaCal的生理功能及其所编码蛋白的生物特性,采用PCR方法克隆了HaCal的开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,借助在线软件对其进行生物信息学分析,通过原核表达技术诱导表达和纯化其编码的蛋白,并通过实时荧光定量PCR技术分析其在棉铃虫不同发育龄期和组织中的表达量。结果显示,HaCal的ORF序列长度为564 bp,编码187个氨基酸,理论分子量为20.52 kD,理论等电点为7.64。其保守结构域与Calponin家族一致,但不含跨膜区和信号肽,系亲水性蛋白。原核表达结果显示,融合蛋白大小与理论值一致,纯化获得了纯度较高的目的蛋白。HaCal在棉铃虫幼虫不同发育阶段和不同组织中均有表达,在6龄幼虫体内表达量最高,是1龄幼虫的2.34倍;在5龄幼虫中肠中表达量最高,是头部的257.14倍。表明棉铃虫类肌钙蛋白基因HaCal可能与棉铃虫的生长发育过程密切相关。     

糖苷水解酶基因FvGH16-2参与拟轮枝镰孢菌生长发育及致病性

为明确糖苷水解酶16（glycoside hydrolase,GH16）家族基因在拟轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides生长发育和致病过程中的作用,利用生物信息学分析软件对其GH16家族成员进行鉴定,采用转录组分析及实时荧光定量PCR技术对GH16家族成员在不同培养温度下的表达水平进行检测,并通过遗传转化法对家族成员FvGH16-2基因进行敲除及回补,分析其在拟轮枝镰孢菌生长发育及致病过程中的作用。结果显示,在拟轮枝镰孢菌基因组中共鉴定到23个GH16家族基因,其中FvCH16-2、FvCH16-4和FvCH16-12等多个上调表达基因与病菌的生长和抗逆性相关。敲除FvGH16-2基因导致拟轮枝镰孢菌的生长速率及产孢能力降低,细胞壁完整性受损,对H2O2更加敏感,同时对玉米籽粒和茎秆的致病力减弱。表明FvGH16-2基因在拟轮枝镰孢菌生长发育和致病过程中发挥着重要作用,是拟轮枝镰孢菌细胞壁完整性和致病性所必需的。     

小菜蛾Toll-6基因的克隆及功能分析

为探究Toll-6基因在小菜蛾Plutella xylostella先天免疫中的功能,对克隆鉴定的Toll-6基因序列进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR检测Toll-6基因的时空表达模式及微生物侵染响应模式,体外验证其在微生物结合、病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern,PAMP）结合和细菌凝集等方面的功能。结果表明：Toll-6基因全长2 313 bp,编码770个氨基酸,预测Toll-6蛋白具有富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeats,LRR）胞外区、跨膜区和Toll/白介素-1受体同源（Toll/interleukin-1 receptor homologous,TIR）胞内等典型Toll受体家族特征;Toll-6基因在不同发育阶段及不同组织中均有表达,其中成虫期表达量最高,4龄幼虫期次之,在4龄幼虫中肠表达量最高;此外,苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis菌株Bt8010侵染小菜蛾4龄幼虫6 h后,Toll-6基因表达被显著抑制,而黏质沙雷氏菌Serratia marcesc...     

玫烟色虫草和球孢白僵菌对朱砂叶螨和二斑叶螨的致病力评价

为探寻具有杀螨潜力的生防真菌,采用喷雾法测定分析玫烟色虫草Cordyceps fumosorosea IF-1106菌株和球孢白僵菌Beauveria bassiana BB-1339菌株对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus和二斑叶螨Tetranychus urticae卵、幼螨及雌成螨的致病力。结果表明,感染玫烟色虫草IF-1106菌株和球孢白僵菌BB-1339菌株后螨类的形态特征不一致,感染IF-1106菌株后形成棉絮状菌丝,而感染BB-1339菌株后则形成羊毛状菌丝。IF-1106菌株和BB-1339菌株对朱砂叶螨和二斑叶螨卵的LC₅₀分别为2.38×10⁷、8.26×10⁷CFU/mL和4.48×10⁷、1.21×10⁸CFU/mL,对朱砂叶螨和二斑叶螨幼螨的LC₅₀分别1.97×10⁷、8.26×10⁷CFU/mL和7.65×10⁶、8.99×10^5...