辣椒PP2C家族基因鉴定与响应低温胁迫的表达分析

对辣椒PP2C基因家族成员进行全基因组鉴定和特征分析,并研究CaPP2Cs基因在低温胁迫下的表达模式,结果表明：在辣椒参考基因组共系统鉴定出99个CaPP2Cs基因家族成员,并不均匀地分布在12条染色体上,CaPP2Cs基因编码的氨基酸数介于99~1 572 aa,分子量介于10.94~178.40 Da,等电点介于4.08~9.51。系统进化树分析可将辣椒和拟南芥的PP2C基因分为13个亚族,每个亚族均含有辣椒PP2C基因,基因结构分析表明CaPP2Cs基因的外显子数量介于1~18;在CaPP2Cs基因的启动子中发现许多与光、低温和激素响应有关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,CaPP2C31基因在叶片中的表达量显著高于其他基因,CaPP2C16则特异性地表达于授粉后50 d的胎座中。低温处理24 h时,CaPP2C97和CaPP2C3在叶片中呈现显著的下调表达;低温处理1 h时,CaPP2C36、CaPP2C5、CaPP2C53、CaPP2C43、CaPP2C99等基因在根中明显上调,CaPP2C19、CaPP2C23、CaPP2C44、CaPP2C95则显著下调,表明CaPP2Cs可能在辣椒响应低温胁迫中发挥作用。     

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。     

白菜型冬油菜NCED3基因、启动子的克隆及其表达分析

从2个不同抗寒性的冬油菜品种中克隆了NCED3基因及其启动子序列，并分析其在叶片和根中的表达，研究NCED3基因在冬油菜中的作用机理。结果表明，陇油6号的NCED3基因开放阅读框(ORF)长度为1 794 bp，编码597个氨基酸，分子量65.74 kD，理论等电点为5.81；天油2号的ORF与其长度相同，分子量为65.78 kD，理论等电点为5.94。2个蛋白都是亲水蛋白，具有疏水峰。根据预测，启动子具有生物过程中常见的顺式作用元件如CAAT-box等、分生组织表达CAT-box相关的顺式作用元件、-30 TATA box附近的核心启动子元件等，还有ABRE、TGA-element、CGTCA-motif、TGACG-element等激素响应元件，此外，还鉴定出低温响应元件（LTR）。2个品种启动子序列的相似度为99.38%，只有1个不同的顺式作用元件，即circadian,推测其与昼夜节律相关。低温、PEG及ABA处理后NCED3在叶片和根中的表达均高于对照，增加范围为0.07~6.48，且均于8 h达到峰值。与根系的表达特性相比，胁迫处理后叶片的基因表达均在2 h显著升高，天油2号的升高幅度（1.54~6.00）均大于陇油6号（0.04~1.95）。     

甜荞FeHSP83基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

为了探究甜荞FeHSP83基因在干旱和盐胁迫下的表达模式，本研究采用‘西农9976’为试验材料，通过15% PEG 6000溶液和0.1% NaCl溶液对荞麦幼苗进行胁迫处理。通过RT-PCR的方法，鉴定获得FeHSP83，该基因开放阅读框2 100 bp，编码704个氨基酸，预测其相对分子质量为80.97 kDa，理论等电点为4.96，具有较强亲水性。同源性分析结果显示，该基因与藜麦、甜菜亲缘关系较近，同源性达到97.06%。采用qRT-PCR的方法，对干旱和盐胁迫下FeHSP83基因在叶和根中的表达水平进行分析。结果显示，在干旱胁迫条件下，FeHSP83在甜荞根部的表达量持续上升，到48 h达到最大值，增加范围为1.03~10.20；叶的表达量呈先升后降的趋势；而在盐胁迫条件下，FeHSP83在植株叶部的响应较为明显，增加范围为1.07~6.24，在12 h时表达量达到最高；根部的表达量在3 h时迅速升高，随后缓慢下降。结果表明，FeHSP83基因在干旱和盐胁迫条件下能够快速响应胁迫，且在根和叶不同器官中的表达存在差异。预测FeHSP83基因在甜荞抗旱中起到一定作用。     

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。     

马铃薯StTCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达分析

为了探究马铃薯（Solanum tuberosum L.）TCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达模式，以耐旱品种‘Desiree’和干旱敏感品种‘Atlantic’为材料，通过自然干旱和200 mmol·L^-1 NaCl溶液对盆栽苗进行胁迫处理。采用PCR法克隆得到StTCP7基因，CDS区长741 bp，启动子区含有响应干旱诱导的作用元件，蛋白序列与窄刀薯TCP7相似度最高，同源性为98.2%，共编码1个含246个氨基酸的蛋白质；该蛋白含有1个TCP保守结构域，属于碱性蛋白，定位于细胞核上。利用qRT-PCR方法，对干旱和盐胁迫下StTCP7基因在‘Desiree’和‘Atlantic’中的表达量进行分析发现，StTCP7基因表达存在器官差异和品种间差异，在‘Desiree’中的表达量表现为根（1.02）>茎（0.33）>叶（0.29），在‘Atlantic’中的表达量为叶（4.62）>茎（3.72）>根（1.00）。干旱胁迫下，StTCP7基因在‘Desiree’根和叶中的表达量随干旱胁迫程度的增加呈先上升后下降趋势，W3（土壤含水量为35%~45%）时达到峰值，其表达量分别为对照组的1.27倍和1.87倍；该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈先上升后下降的趋势，W3（35%~45%）时达到峰值，其表达量为对照组的1.39倍，叶中表达量呈持续上升趋势，W4（15%~25%）时达到峰值，其表达量为对照组的2.52倍。盐处理下，随胁迫时间的增加，StTCP7基因在‘Desiree’根部的表达量呈先上升后下降的趋势，处理6 h时达到最高，为对照组的2.16倍；叶中表达量呈先上升后下降的趋势，处理3 h时达到最高，为对照组的4.54倍；该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈现先上升后下降的趋势，胁迫3 h时达到最高，为对照组的2.12倍，叶中表达量呈上升趋势，在48 h时达到峰值，其表达量为对照组的4.04倍。综上所述，马铃薯StTCP7基因响应干旱与盐胁迫，且在根和叶不同器官中的表达存在差异，可为StTCP7基因在马铃薯非生物逆境响应中的功能研究提供基础。     

饥饿胁迫下黑肩绿盲蝽转录组分析及S6K基因功能分析

为扩大黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis的人工繁殖规模,利用RNA-seq技术对饥饿胁迫2 d的黑肩绿盲蝽雌成虫进行转录组测序分析,筛选参与生殖调控的相关信号通路,挖掘直接或者间接影响生殖的相关基因,采用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantification PCR,qRT-PCR）对筛选的相关基因进行验证,并通过试验分析沉默S6K基因和饥饿处理对黑肩绿盲蝽生殖的影响。结果显示,与取食褐飞虱Nilaparvata lugens卵（CK）的黑肩绿盲蝽相比,饥饿处理2 d的黑肩绿盲蝽雌成虫有11 675个基因差异表达,其中有4 264个基因表达量上调,7 411个基因表达量下调。共筛选到7条与生殖调控相关的信号通路和6个与生殖调控相关的基因,除TSC2基因表达量上调外,其他S6K、INSR、Akt、HSP70-1、HSP70-2五个与生殖相关基因的表达量在7条生殖相关信号通路中均下调。qRT-PCR检测结果与转录组测序结果一致,说明转录组分析结果可靠。沉默S6K基因后,黑肩绿盲蝽雌成虫脂肪体和卵巢蛋白质含量、Vg基因表达量、雌成虫产卵量和Vg含量较对照显著降低。此外,饥饿处理2 d后黑肩绿盲蝽雌成虫产卵量也较对照显著减少。表明饥饿胁迫后黑肩绿盲蝽雌成虫的生殖相关通路可能受多个信号通路调控,S6K表达量下降显著影响黑肩绿盲蝽的生殖。     

甜菜NBS-LRR家族基因的鉴定与分析

为明确甜菜中由抗性基因R编码的包含富亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat,LRR）和核苷酸结合位点（nucleotide-binding site,NBS）的家族成员及其功能,基于甜菜基因组全长序列,利用HMMER、TBtools、Pfam、NCBI等软件和在线程序对甜菜NBS-LRR家族成员进行筛选和鉴定,采用生物信息学方法对鉴定到的成员进行亚家族分类、染色体定位、结构域分析、进化树构建、顺式元件分析和同源序列筛选。结果显示,从甜菜基因组中最终筛选鉴定到267条NBS-LRR家族基因序列,占甜菜基因组的0.614%,通过对267条基因序列进行结构域预测并进行分类,分属于N型、NL型、CNL型、TNL型和RNL型5个亚家族,分别包含110、25、128、3和1条序列。甜菜NBS-LRR家族基因大多位于2号、3号、4号和7号染色体上,根据基因簇划分原则发现有73.25%的基因以基因簇形式存在。经Clustal Omega和MEME在线程序对CNL型亚家族中具有完整卷曲螺旋（coiled-coil,CC）、NBS和LRR结构域的24条基因序列进行结构域保守性分析,共发现7个保守性较高的基序,基于CNL型亚家族128条基因序列构建的进化树显示CNL型亚家族的系统进化受CC、NBS和LRR结构域的影响较大。甜菜NBS-LRR家族基因含有大量植物激素相关顺式元件和多种胁迫响应元件,部分序列含有植物生理响应元件。甜菜NBS-LRR家族基因与菠菜和藜麦的抗病蛋白同源性较高。     

苹果树腐烂病菌染色质重塑因子Vmles4的功能研究

染色质重塑因子INO80是一类由多亚基构成的遗传学调控因子，调控多种DNA代谢，在基因的表达中发挥着重要的调控功能。但其在苹果树腐烂病菌（Valsa mali）中是否存在及其生物学功能并不清楚，为此，本研究从病菌基因组中分析鉴定到INO80的一个亚基基因Vmles4，利用qRT-PCR技术分析了Vmles4在病菌侵染过程中的表达模式，利用Double-joint PCR技术和PEG介导的原生质体转化方法进行了基因敲除，然后对3个突变体的营养生长及致病力进行测定和分析，并对病菌的非核糖体肽合成酶基因VmNRPS12及VmNRPS14在突变体中的表达进行定量分析。结果表明：Vmles4在侵染初期的表达显著上调，接种后6 h上调表达6.2倍。敲除突变体的生长速率平均降低28%且菌丝生长稀疏，在富士苹果品种（Malus domestic cv. Fuji）叶片和枝条上的致病力分别降低到22.5%和27.5%，VmNRPS12及VmNRPS14基因在Vmles4突变体侵染苹果枝条24 h后的表达量分别下调86.5%和50%；综上所述，Vmles4正调控腐烂病菌的营养生长、致病力以及次级代谢合成酶基因VmNRPS12和VmNRPS14的表达。     

向日葵3个谷胱甘肽-S-转移酶GST基因的克隆及表达模式分析

从向日葵转录组测序结果中获得了3个对盐胁迫有响应的谷胱甘肽-S-转移酶（GST，EC2.5.1.18）GST基因，构建了系统进化树并进行分析，得知这3个基因属于Tau型GST，并将它们命名为HaGSTU26（HanXRQChr04g0127901）、HaGSTU8（HanXRQChr06g0177581）、HaGSTU27（HanXRQChr10g0316331），然后以向日葵Sk02R为试验材料，克隆这3个基因，并进行了不同组织和不同胁迫条件下的表达分析。序列分析表明：HaGSTU26基因组为1674bp，CDS（编码蛋白序列）长666bp，编码221个氨基酸，由2个外显子和1个内含子组成；HaGSTU8基因组为2271bp，CDS长654bp，编码217个氨基酸，由2个外显子和1个内含子组成； HaGSTU27基因组为663bp，CDS长663bp，编码220个氨基酸,由1个外显子组成。实时荧光定量PCR分析表明：向日葵HaGSTU26、HaGSTU8、HaGSTU27基因在不同组织（根、幼叶、成熟叶、茎、幼茎、苞叶）中表达量不同，其中，HaGSTU26基因和HaGSTU27基因在根中表达量最高，而HaGSTU8基因在苞叶中表达量最高，但这3个基因均在成熟茎中的表达量最低。在不同胁迫条件下，测定这3个基因在向日葵幼苗中的表达量，结果表明在盐及ABA胁迫下，基因表达量均随着处理时间的增加而呈现先增加后下降的趋势。其中，在盐胁迫下，HaGSTU26基因在12 h后相对表达量最高，HaGSTU8及HaGSTU27基因表达量在3h后相对表达量最高。在ABA胁迫后，HaGSTU26及HaGSTU27基因表达量在12 h后相对表达量最高，HaGSTU8在24 h后相对表达量最高。在冷胁迫下，HaGSTU26和HaGSTU27基因上调表达,它们分别在3、24 h后相对表达量最高，HaGSTU8基因下调表达，其相对表达量随处理时间的延长呈现逐渐减少的趋势。在热胁迫条件下，这3个基因的相对表达量随着胁迫时间的延长而增加,均在24 h后表达量最高。以上结果说明这3个基因对不同非生物胁迫（盐、ABA、冷、热胁迫）均有响应。     

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。     

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。     

苹果中新抗旱相关基因GR- RBPs的克隆与表达分析

在构建楸子叶片SSH cDNA文库及EST分析的基础上,通过电子克隆(in silico cloning)和RT-PCR方法分别从楸子和平邑甜茶叶片中各克隆得到了1个富含甘氨酸RNA结合蛋白(GR-RBP)基因,分别命名为MpGR-RBP1( HM042682)和MhGR-RBP1 (HQ380209).它们的cDNA...     

禾谷缢管蚜水通道蛋白基因RpAQP1的克隆、分子特性和表达分析

为探究禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (Linnaeus)水通道蛋白基因RpAQP1的序列特征及其在不同龄期的表达,利用RT-PCR和RACE技术克隆了RpAQP1基因的cDNA全序列,采用生物信息学软件分析了RpAQP1编码蛋白的特性,利用qRT-PCR分析了RpAQP1在不同龄期的表达量。结果显示:禾谷缢管蚜水通道蛋白基因RpAQP1的cDNA全长为1 216 bp,其750 bp的开放阅读框编码250个氨基酸,蛋白分子量为27.36 kD。RpAQP1属于水通道蛋白亚家族DRIP(果蝇内嵌蛋白Drosophila integral protein)的一员,具有6个跨膜区,2个保守的NPA结构单元和1个压缩区域Ar/R;qRT-PCR结果显示,RpAQP1在整个发育历期均有表达,其在2龄若蚜中表达水平最高,是成蚜表达量的1.432倍;在4龄若蚜中表达量最低,为成蚜表达量的0.444倍,显著低于其它龄期,而其余各龄期RpAQP1表达量无显著差异。     

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。     

Mating type gene MAT1-2-1 is common among Japanese isolates of Verticillium dahliae

Mating type genes of Verticillium dahliae, a wilt pathogen affecting many plant species, were identified to examine sexual recombination between Japanese pathotypes. We amplified a DNA sequence encoding high mobility group (HMG) box from V. dahliae using PCR. A cloned genomic DNA fragment included a sequence homologous to MAT1-2-1 gene. Despite that sequence's presence in all V. dahliae isolates we used, MAT1-1-1 (an opposite mating type gene) was never amplified. We concluded that V. dahliae is potentially heterothallic. Furthermore, sexual bias practically obviates sexual recombination between Japanese pathotypes. This report describes, for the first time, a mating type gene of phytopathogenic Verticillium.