几丁质酶及基因参与水杨酸诱导香蕉枯萎病抗性

由尖孢镰刀菌古巴专化型真菌引起的香蕉枯萎病已成为最具毁灭性的香蕉病害,严重威胁香蕉产业的健康可持续发展.因此对香蕉枯萎病病程相关基因的研究显得尤为重要.比较了Foc4侵染下,香蕉6个病菌应答相关基因的表达;分析了Foc4处理和SA+Foc4处理的易感病巴西蕉幼苗外部形态特征、几丁质酶活性及几丁质酶基因表达的变化.结果发现Ma-14-3-3c、Ma-14-3-3d、Ma-14-3-3e、Ma-14-3-3f、Ma-Cel和Ma-Chi6个基因都能在转录水平响应Foc4的胁迫;与Foc4处理相比较,SA+Foc4处理的香蕉幼苗枯萎病抗性增强,根系几丁质酶活性和几丁质酶基因表达水平提高.表明几丁质酶等6个基因参与了香蕉枯萎病的生物逆境胁迫应答,同时外源水杨酸处理能够通过诱导香蕉几丁质酶的活性及几丁质酶基因的表达增强香蕉对枯萎病的抗性.     

荒漠植物花花柴耐高温相关基因HTR的克隆及表达模式分析

非生物胁迫是导致作物减产甚至植株死亡的重要因素。在所有非生物胁迫因子中，温度是影响植物生长发育的重要因子之一。本研究从荒漠植物花花柴高温胁迫转录组数据中筛选出HTR基因家族，为深入探究该基因家族的结构和功能，克隆了花花柴KcHTRs基因家族的8个成员，重点分析了KcHTR3、KcHTR4基因在高温胁迫下的表达模式。结果发现KcHTR3全长780 bp，编码259个氨基酸，KcHTR4全长771 bp，编码256个氨基酸，KcHTR3、KcHTR4于45℃处理4 h时，在叶器官中表达量最高，两个基因的表达均呈高-低-高的趋势，表明植物在应对高温胁迫时表现出耐受-响应-适应的能力，这为荒漠植物抗逆基因资源的挖掘与利用提供了研究基础。     

草莓几丁质酶基因FaChi1-FaChi4的转录特性及其对干旱胁迫、外施脱落酸及灰霉菌的响应

为研究草莓中几丁质酶基因的转录特性及其在果实中对生物及非生物胁迫的响应,以"阿尔比"草莓为试验材料,运用实时荧光定量PCR技术对4个几丁质酶基因FaChi1-FaChi4在果实发育过程及不同器官中的表达情况及其对生物及非生物胁迫的响应情况进行研究。结果表明:1)FaChi4主要在果实中表达,在转色期和红熟期有2个表达峰,它在果实发育与成熟过程中的表达水平显著地高于FaChi1-FaChi3。此外,FaChi1主要在营养器官中表达,其中在叶中的表达量最高;FaChi2主要在叶中表达;FaChi3在各个器官中的表达量均相对较低。2)干旱胁迫及灰霉菌处理后,果实中FaChi1-FaChi4的表达均被诱导。外施脱落酸处理可诱导FaChi2与FaChi4的表达。以上结果说明:FaChi1-FaChi4在草莓果实发育过程中有不同的表达模式且具有器官特异性,其中FaChi4是在果实中表达的主要基因;FaChi1-FaChi4在果实对生物及非生物胁迫的响应中有一定的调节作用。     

棉花PAL基因家族的全基因组鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia lyase,PAL）是苯丙烷代谢的关键酶和限速酶，在植物的生长发育、抗病虫害和抗逆等方面发挥着重要作用。研究在全基因组水平上对棉花PAL基因家族进行了鉴定和分析，以了解棉花中PAL的功能，为后续深入研究棉花PAL功能提供一定参考。结果表明，在陆地棉（Gossypium hirsutum）、海岛棉（Gossypium barbadense）、草棉（Gossypium herbaceum）和雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii）中分别鉴定出15、13、7、8个PAL基因。进化分析结果显示，棉花PAL基因家族可分为3个亚组。保守基序和基因结构分析显示，亲缘关系近的PAL基因之间的保守基序组成和基因结构也十分相似。启动子分析显示，GhPAL基因的启动子上存在多个与非生物和生物胁迫应答以及激素信号转导相关的顺式作用元件。组织表达模式分析表明，GhPAL基因主要在根、茎、花丝和胚珠中高表达。转录组和qPCR分析显示，部分GhPAL基因的表达量在PEG、盐、高温、低温和碱胁迫下显著提高，其中一些GhPAL基因能够对多种非生物胁...     

辣椒CUL家族基因的鉴定与表达分析

CUL家族成员在植物体内发挥着重要作用,但关于辣椒CUL基因家族的全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析报道较少。本研究对辣椒CUL基因家族进行了全基因组鉴定和表达分析。结果表明,共有12个CaCUL家族基因被系统鉴定,编码序列(CDS)全长为777～2 952 bp,非均匀地分布在6条染色体上,系统进化树将CUL基因分为4个亚家族。保守结构域分析结果表明,所有CUL蛋白均含有Cullin结构域,除此之外,有8个成员含有Cullin-Nedd8结构域,CaCUL1.6蛋白含有NB-ARC结构域。亚细胞定位预测发现CaCUL均定位于细胞质、细胞核。CaCUL基因的启动子中有多种与激素和胁迫响应等相关的顺式作用元件。基因表达模式分析结果表明,在不同生长阶段的不同组织中CUL参与了辣椒植株的生长和发育;在非生物胁迫中,大部分CUL基因都具有应激反应。本研究为进一步解析CaCUL家族基因在辣椒生长发育和非生物胁迫应答中的作用机理奠定了基础。     

谷子木质素单体生物合成基因的筛选及低氮胁迫分析

[目的]木质素在保持细胞壁结构的完整性、水分输送、机械支撑以及抵抗各种生物和非生物胁迫等起着关键作用。不同物种间木质素合成途径、木质素单体组成和含量存在一定差异。[方法]利用生物信息学手段筛选谷子（Setaria italica）中参与木质素单体生物合成的多种酶家族候选基因;利用晋谷21号的超早熟突变体xiaomi转录组数据,比较其时空表达模式,并进一步筛选各家族中的关键成员;最后,利用xiaomi低氮胁迫前后各候选基因表达差异分析,明确木质素合成途径中可能响应低氮胁迫的关键基因。[结果]本研究筛选到参与木质素单体合成的PAL、C4H、4CL、HCT、C3’H、CCoAOMT、F5H、COMT、CCR、CAD和CSE家族成员分别为10、4、6、3、1、5、1、11、13、17个,其中有21个基因被推测真正参与谷子的木质化过程,有32个基因参与谷子的低氮胁迫。[结论]谷子木质素合成关键酶家族基因的鉴定和表达分析,以及氮胁迫响应基因的筛选,为开拓通过调节谷子木质素组成,改善谷子茎秆机械强度、抗逆性能和生物质有效利用的新途径奠定了基础。     

Trihelix转录因子家族研究进展

Trihelix转录因子家族基因在光响应和植物形态建成,如花、萼片、气孔、表皮毛、胚胎和种子发育等不同生长发育过程,以及在病害、盐胁迫、干旱胁迫和低温胁迫等生物胁迫和非生物胁迫响应等过程中都扮演重要角色。从结构特征、生物学功能及逆境胁迫和激素的响应等方面对Trihelix转录因子家族进行综述,以期加深研究者对Trihelix转录因子家族的理解,进而促进Trihelix转录因子家族基因功能研究的开展。     

水稻CCCH型锌指蛋白亚家族Ⅰ基因的表达分析

CCCH型锌指蛋白是一类生物体中广泛存在的转录因子,与植物的抗逆性密切相关。水稻CCCH锌指蛋白家族包括67个成员,分为8个亚家族。本研究采用实时定量PCR技术分析水稻CCCH亚家族Ⅰ基因的组织表达模式以及盐、干旱、低温、高温等多种非生物胁迫和脱落酸(ABA)对CCCH基因表达水平的调节。结果表明,多数CCCH基因都不同程度地受到这些非生物胁迫及ABA的诱导或抑制,其中C3H10、C3H24、C3H33、C3H37和C3H67的表达量在不同胁迫处理后表现出不同程度的升高,C3H35、C3H50和C3H52在盐、干旱、ABA、低温和高温处理后表达水平呈下降趋势,表明这些CCCH锌指蛋白可能参与水稻的非生物胁迫响应。     

粉蕉MbACO2基因克隆及其表达分析

【目的】克隆粉蕉1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）氧化酶（ACO）基因（MbACO2）,并进行表达分析,为研究ACO基因家族在香蕉果实发育成熟过程及逆境胁迫过程中的功能作用提供参考依据,也为改良香蕉采后贮藏提供潜在的基因资源。【方法】利用RT-PCR从粉蕉果实克隆MbACO2基因,运用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化性质、亲疏水性、保守结构域及二、三级结构。利用农杆菌介导的瞬时转化法进行亚细胞定位,并利用实时荧光定量PCR检测MbACO2基因在果实发育成熟过程及高盐、干旱和低温胁迫处理下的表达情况。【结果】克隆获得的MbACO2基因开放阅读框（ORF）长度为918 bp,编码305个氨基酸残基,其蛋白分子量为34.583 kD,理论等电点（pI）为5.43,属于亲水性蛋白,具有典型的植物ACO蛋白家族的结构特征,含有DIOX_N和2OG-FeⅡ_Oxy 2个保守结构域。MbACO2氨基酸序列与同属的香蕉（Musa acuminata AAA group）ACO氨基酸序列（XP_010908825.1）相似性最高,为98.04%,表明其具有高度的保守性。MbACO2蛋白在细胞核和细胞质中均有表达。随着粉蕉果实发育成熟,MbACO2基因表达量整体呈升高趋势,极显著高于开花后0 d（对照）（P< 0.01,下同）,尤其是在果实采后6 d,其相对表达量达最高值。高盐、干旱和低温胁迫处理下,MbACO2基因的相对表达量较对照（未胁迫处理）显著（P< 0.05）或极显著提高。【结论】MbACO2基因属于ACO基因家族成员,含有该家族的典型结构域,在粉蕉果实发育成熟过程及逆境胁迫的应答中发挥正向调控作用,高盐、干旱和低温胁迫处理均能诱导其上调表达。     

高粱GRF基因家族鉴定及在非生物胁迫下的表达分析

生长调控因子（growth regulation factor,GRF）是植物中特有的一类转录因子,在植物激素调控、生长发育以及胁迫应答等多个领域扮演重要角色。对高粱GRF基因家族成员进行筛选鉴定,得到8个家族基因,分析了这些基因的理化性质、保守蛋白序列、基因功能及其共线性,分析了这些基因在非生物胁迫下转录组表达差异。结果表明,GRF基因家族结构较为保守,启动子元件含有干旱、低温、茉莉酸等响应元件,推测该家族基因参与生物及非生物胁迫应答响应。通过盐胁迫和烯效唑处理下的转录组数据分析,得到一个与耐盐相关的基因（SORBI_3002G297800）和一个与激素相关的基因（SORBI_3006G203400）,为进一步探究这些基因在高粱应对非生物胁迫中的作用提供了重要参考。     

葡萄醛脱氢酶（ALDH2）基因进化、表达及启动子功能的生物信息学分析

【目的】研究葡萄醛脱氢酶ALDH2基因家族中ALDH2B4、ALDH2B8和ALDH2B9 3个成员的进化关系,对其在病原菌侵染、非生物胁迫及激素处理下的表达进行分析,为揭示ALDH2基因在植物逆境胁迫下的作用机理提供理论依据。【方法】运用生物信息学方法,鉴定葡萄ALDH蛋白序列;通过葡萄和拟南芥ALDH2基因的系统发育树、基因结构及同线性分析探讨其进化关系;利用葡萄Affymetrix芯片数据,分析葡萄ALDH2（ALDH2B4、ALDH2B8和ALDH2B9）基因在病原菌侵染、非生物胁迫和激素处理下的表达谱;采用在线软件PlantCARE分析3个葡萄ALDH2基因的启动子元件组成差异。【结果】在葡萄基因组中共鉴定出23个ALDH基因,并发现了ALDH2基因的可变剪接现象。基因结构分析结果表明,3个葡萄ALDH2基因的内含子/外显子组成高度相似,且均是通过大规模基因倍增产生的;仅有ALDH2B4具有剪接变体。葡萄与拟南芥的ALDH2基因位于同线区域,表明葡萄与拟南芥的ALDH2基因具有共同的祖先,ALDH2基因先于植物分化而存在。表达分析结果表明,VvALDH2B8是一个多病原菌和非生物胁迫响应基因,VvALDH2B4是一个渗透胁迫响应基因。葡萄的3个ALDH2基因的启动子区域均含有逆境胁迫响应元件,在VvALDH2B8上还发现了病原菌侵染响应元件Box-W1。【结论】葡萄的3个ALDH2基因虽然具有共同的祖先,但其在逆境条件下的表达差异很大,VvALDH2B8和VvALDH2B4可能在植物抵抗逆境胁迫中起重要作用。     

玉米JAZ家族基因的表达规律分析

为阐明玉米JAZ家族基因的功能及其调控机制,本研究利用生物信息学方法,对玉米JAZ家族基因进行系统进化分析、保守结构域分析、组织特异性分析以及在玉米抵抗生物和非生物胁迫过程中的表达规律分析。利用Real-time PCR技术,检测玉米JAZ家族基因在玉米抗感禾谷镰孢的自交系Mo17和B73中的表达规律。结果发现,玉米JAZ家族基因与拟南芥家族基因具有一定同源性,23个成员都含有TIFY和Jas(CCT_2)结构域且具有组织特异性;在生物(黄曲霉和拟轮枝镰孢)和非生物胁迫(高温、低温、高盐和紫外损伤)下,表达水平呈现明显的变化;部分JAZ家族基因在玉米抗感禾谷镰孢自交系Mo17和B73中的表达规律呈现明显的差别,说明JAZ家族基因在玉米抵抗生物和非生物胁迫以及玉米抵抗禾谷镰孢侵染过程中发挥重要的作用。     

8个玉米DOF家族基因对非生物胁迫的响应模式分析

以8个玉米DOF基因为研究对象,研究这8个基因在玉米生长发育中的器官表达模式及应答4种逆境胁迫(200 mmol·L~(-1) NaCl, 20%PEG,铵态氮胁迫和硝态氮胁迫)的响应表达模式。结果表明,7个基因具有明显的组织表达特异性,5个基因主要在玉米1种器官中表达,2个基因主要在2种器官中表达,而ZmDOF37呈组成性表达。这些数据表明,这8个基因参与玉米器官的发育进程。在200 mmol·L~(-1) NaCl胁迫处理和20%PEG6000胁迫处理1 h后,分别有8个基因和4个基因表现上调,表明这些基因是NaCl和PEG胁迫响应信号途径中的早期响应基因。在20%PEG6000胁迫处理24 h后,有4个基因被明显的诱导(ZmDOF29,ZmDOF32,ZmDOF37和ZmDOF45),表明这4个基因属于晚期响应基因。在铵态氮和硝态氮胁迫处理1 h后,分别有7个基因被明显诱导,属于早期响应基因,表明这7个基因可能参与玉米应答氮胁迫的早期响应机制。     

辣椒类甜蛋白基因家族鉴定及表达分析

为了在全基因组水平上了解辣椒类甜蛋白基因(TLP)家族特征,本研究通过生物信息学方法,利用辣椒基因组数据库,对筛选的28个辣椒TLP家族成员进行鉴定,对结构功能、聚类及时空表达进行分析。结果表明,辣椒TLP家族基因主要分为4种结构类型,基因分布在9条染色体上。系统发育分析结果显示,辣椒TLP家族基因属于8个聚类组,其中成员最多的聚类组5中的基因主要来自1号染色体。基因启动子区顺式作用元件分析发现多个激素响应元件、生物/非生物响应元件。时空表达分析结果表明,多数辣椒TLP家族基因在各器官和果实发育的各阶段均有较高表达,各成员在时空表达上具有器官特异性。本研究为辣椒TLP家族基因的克隆及其在植物生长及对抗胁迫方面的研究奠定了基础。     

甜瓜SWEET基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

糖外排转运子(sugars will eventually be exported transporter, SWEET)是一类新型的糖转运蛋白，其在植物生长发育、植物与病原体互作以及植物胁迫耐受性方面都起着重要作用。基于甜瓜中还未有该家族基因的相关报道，本研究开展CmSWEET的全基因组鉴定和生物信息学分析。通过同源性搜索，总共鉴定到17个甜瓜CmSWEET基因。这些基因分布于甜瓜8条染色体上，具有典型的MtN3/saliva结构域。系统发育树将拟南芥、黄瓜和甜瓜的SWEET蛋白分为4个进化分支，其中亚族Ⅲ是甜瓜和黄瓜独有的亚族。基因启动子区域的顺式作用元件显示，CmSWEET含有许多与植物激素和应激相关的调节元件，暗示了CmSWEET在参与调节甜瓜生长发育以及环境适应性方面有重要作用。基因表达量分析表明，大部分CmSWEET基因在花(雌花和雄花)和根中高表达，部分CmSWEET基因在果实发育时期表达量较高。此外，RNA-Seq结果暗示，CmSWEET基因可能参与对尖孢镰刀菌和白粉病菌侵染的抗性响应。本研究为今后探究CmSWEET蛋白在甜瓜生长发育过程以及响应生物和非生物胁迫中的分子...     

麻风树JcHDZ28基因克隆与功能分析

HD-Zip家族基因与植物的生长和对环境胁迫的抗性密切相关,被认为是作物改良的关键因子。在本研究中,我们通过RT-PCR技术从麻风树中克隆了1个HD-Zip家族基因,命名为JcHDZ28。JcHDZ28基因包含1个882 bp的开放阅读框,编码1个含有293个氨基酸的蛋白质。氨基酸序列分析结果表明,JcHDZ28含有高度保守的同源结构域和亮氨酸拉链(LZ)基序。表达模式分析结果表明,JcHDZ28基因在种子中的相对表达量最高,且盐胁迫下调该基因的表达。亚细胞定位分析结果表明,JcHDZ28基因编码1个核定位蛋白。过表达JcHDZ28基因增加了转基因拟南芥对盐胁迫的敏感性,且在盐胁迫条件下,转JcHDZ28基因拟南芥叶片脯氨酸含量显著低于野生型拟南芥,相对电导率显著高于野生型拟南芥,非生物胁迫相关基因在转JcHDZ28基因拟南芥中的表达也显著低于在野生型拟南芥中的表达。本研究结果可以为进一步阐明HD-Zip转录因子基因JcHDZ28在麻风树生长发育和响应非生物胁迫中的功能提供理论依据。     

旱胁迫相关绿豆VrERF家族基因发掘及表达分析

【目的】探究AP2/ERF转录因子在绿豆干旱胁迫响应中的应答机制。【方法】基于全基因组测序数据对绿豆VrERF家族基因的种间同源性、互作蛋白功能及顺式作用元件进行分析，通过转录组测序数据分析各VrERF基因的组织特异性表达、干旱胁迫下基因表达差异情况并用q RT-PCR进行验证。【结果】绿豆与豌豆、菜豆和大豆的ERF家族基因间不仅具有相同的进化起源，还存在明显的基因扩张现象。VrERF基因启动子区均具有多个与激素响应、胁迫响应以及生长发育相关的顺式作用元件。此外，不同的绿豆VrERF蛋白间存在广泛的互作关系，可能通过与b ZIP、RAP2.4和STZ等蛋白互作参与绿豆非生物胁迫的防御响应。基因表达分析显示，多数VrERF家族基因的表达具有较强的组织特异性，且在干旱胁迫下，VrERF7/62在绿豆VC1973A和JP226873叶片中均显著下调表达，qRTPCR检测也显示VrERF7/62的表达受干旱胁迫诱导显著下调。【结论】推测VrERF7/62可能在绿豆干旱胁迫响应过程中起负调控作用，结果也为绿豆AP2/ERF家族基因的抗逆性表达及基因功能研究奠定了基础。     

笃斯越橘VuLhca4基因克隆及其在非生物胁迫中的作用

LHC（捕光叶绿素a/b结合蛋白）是光合系统中重要的复合体蛋白,近年发现该蛋白在植物光合作用和响应非生物胁迫中发挥重要作用。笃斯越橘（Vaccinium uliginosum L.）主要分布于我国大兴安岭、小兴安岭及长白山等地,是优良抗逆育种资源。从笃斯越橘中克隆冷响应基因VuLhca4,研究其表达模式和功能,结果表明,从笃斯越橘叶片中克隆得到的VuLhca4基因全长744 bp,编码247个氨基酸;亚细胞定位结果显示VuLhca4定位于叶绿体;VuLhca4在笃斯越橘中的表达具有组织特异性,VuLhca4在叶中的表达量显著高于根和茎,且该基因对低温和干旱胁迫敏感性较强,低温和干旱胁迫均可诱导VuLhca4基因表达;采用农杆菌介导法侵染拟南芥得到VuLhca4转基因株系,作低温和干旱两种处理后,转基因株系VuLhca4表达量及存活率高于野生型。为笃斯越橘非生物胁迫分子研究及光合作用机理方面提供理论依据。     

番茄BZR基因家族鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

番茄是一种世界性蔬菜,BZR基因在植物生长发育中发挥重要作用,但目前有关番茄BZR基因响应非生物胁迫研究较少.为更好研究BZR基因在番茄中分布与功能,研究共鉴定9个SlBZR基因家族成员,并利用生物信息学技术分析其基本信息、保守基序、染色体定位、系统进化、顺式作用元件及非生物胁迫下表达模式.结果表明,9个SlBZR基因成员分布在番茄8条染色体上.qRT-PCR分析表明,SlBZR基因在植物逆境或激素响应方面具有重要作用.SlBZR3和SlBZR8在非生物胁迫中明显上调表达,说明其可能在番茄响应非生物胁迫中发挥重要作用.研究为进一步探索番茄BZR基因功能提供理论依据.     

小麦HP基因家族鉴定和分析

组氨酸磷酸转运蛋白HP(histidine phosphotransfer proteins)在植物的生长发育调控及逆境胁迫应答中发挥重要作用。为理解HP基因在小麦基因组中的进化特征和功能,研究通过生物信息学分析鉴定普通小麦的HP基因家族成员,对其理化性质、进化特征、基因结构、顺式作用元件以及在逆境胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在小麦基因组鉴定到31个HP基因,编码蛋白质序列包括116～200个氨基酸。通过和其他植物的HP蛋白比较以及对蛋白结构、基因结构和基序的分析,显示小麦HP家族基因序列具有保守性。顺式作用元件预测表明,HP基因具有光、植物激素、干旱、低温等非生物胁迫响应相关的启动子调控元件。热图分析表明,HP基因在应答非生物胁迫中表达模式存在多样性;qRT-PCR分析表明,TaHP5-6B基因在低磷胁迫下受到强烈的诱导表达。综上所述,小麦全基因组鉴定的HP家族基因是非生物胁迫响应的重要基因资源。