玉米乙烯应答元件结合蛋白基因启动子克隆与功能验证

为了给玉米转基因研究提供更多的非生物逆境诱导启动子,寻找只在逆境胁迫条件下适当驱动外源抗逆基因的表达,在生物信息学分析的基础上,克隆与水稻DREB1B转录因子基因同源的玉米乙烯应答元件结合蛋白基因sb CBF6的启动子psb CBF6,在非生物逆境应答元件分析和实时定量PCR验证其非生物逆境胁迫响应特性后,用以构建驱动报告基因GUS的表达载体,并使用基因枪法转化玉米愈伤组织,通过愈伤组织的GUS荧光值与荧光素酶发光值的比值,评价psb CBF6启动子在非生物逆境胁迫及激素诱导条件下的驱动活性。结果表明,sb CBF6基因在各种非生物逆境胁迫下差异表达。psb CBF6启动子长1 479 bp,存在多种与非生物逆境胁迫应答相关的调控元件,可在非生物胁迫条件下驱动外源抗逆基因在转基因植物中诱导表达。试验结果为研究抗逆转基因玉米提了供参考。     

茶树脱水素基因(CsDHN)的克隆及表达分析

脱水素(dehydrins,DHNs)是植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embriogenesis abundant protein,LEA)中的一类,与低温、干旱以及盐胁迫等多种逆境反应相关.本研究采用cDNA末端快速扩增(rapidamplification of cDNA ends,RACE)技术从茶树(Camellia sinensis)中获得一种茶树脱水素基因CsDHN (GenBank登录号:FJ436978),序列分析显示,该基因cDNA全长960 bp,编码201个氨基酸,推测编码蛋白质分子量约为21kD,等电点为8.3,属于Y3SK2型脱水素.CsDHN基因有2个外显子和1个内含子.生物信息学预测显示,该脱水素蛋白亲水性强、无信号肽和跨膜区,亚细胞定位于细胞质中.表达特性分析表明,CsDHN在逆境及脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导下可上调其转录水平,4℃低温处理下表达量可提高4.2倍,而脱水处理能提高93.4倍,高盐处理能提高17.8倍,CsDHN对脱水、高盐胁迫的响应程度优于低温胁迫.CsDHN在茶树各组织器官中都有表达,其中种子中表达量最高,为叶片的11.2倍.研究表明脱水素基因CsDHN可能在茶树防御非生物逆境胁迫和参与茶树种子成熟脱水的活力保护过程起一定作用,为了解茶树抗逆分子机制提供了一定的理论基础.     

谷子GRAS转录因子家族的全基因组鉴定、表达分析及标记开发

为了鉴定谷子GRAS家族基因并揭示SiGRASs响应外源植物激素和逆境胁迫过程的表达规律,本研究采用生物信息学方法对谷子GRAS转录因子家族进行全基因组鉴定,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行4种激素和2种胁迫处理后的表达分析,并根据SiGRAS23序列差异开发分子标记。结果表明,谷子全基因组共包含52个GRAS转录因子基因,大部分编码亲水性蛋白;82.69%的基因编码酸性蛋白,长度为362~734 aa,分子量为39.81~100.09 kDa,等电点为4.85~9.53。系统发育分析将谷子GRAS家族划分为10个亚家族。组织表达量分析表明,各亚族基因具有明显的组织表达特异性,LISCL、DELLA和SHR亚族基因分别在叶、茎和根中有较高的表达量,PAT1和HAM亚族大部分基因为组成型表达,但在叶中的表达量最高。SiGRASs启动子区含有多种植物激素、逆境响应相关的顺式作用元件;qRT-PCR结果显示,SiGRASs在不同激素和非生物胁迫下的表达水平存在较大差异,其中PAT1亚族中Seita.2G369400对6种不同的处理响应最为敏感;少数SiGRASs基因在各组织和各种激素和非生物胁迫处理下,表达量均在极低水平。DELLA亚族中的SiGRAS23在遗传群体AJF₅的双亲矮宁黄和晋谷21号间存在序列差异,据此开发的分子标记D8-1与该群体株高性状紧密连锁。本研究为解析谷子GRAS家族基因参与激素信号转导及逆境胁迫响应的功能研究奠定了基础,SiGRAS23的分子标记可用于今后谷子种质资源株高等位变异的筛选。     

葡萄UBP基因家族对非生物胁迫的响应及VvUBP基因功能研究

泛素特异蛋白酶是一个广泛存在于真核生物中且高度保守的基因家族，通过去泛素化作用调节细胞蛋白的各种生理活动。为了系统探究葡萄UBP基因家族功能，本研究运用生物信息学方法对葡萄UBP基因家族成员进行鉴定与分析，利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析VvUBPs基因在不同非生物胁迫下的表达模式。结果表明，VvUBP基因家族包括27个成员，编码序列（CDS）长度为594～4 812 bp，编码氨基酸序列长度为197～1 603 aa。系统进化分析结果显示，UBP基因家族可分为8个亚组（GⅠ～GⅧ）。VvUBPs在茎中的表达水平相对较低，VvUBP27、VvUBP10和VvUBP23分别在卷须、花和叶中表达水平较高。外源茉莉酸甲酯（MeJA）处理可显著诱导VvUBP5、VvUBP12、VvUBP18和VvUBP27等4个基因高表达，外源水杨酸（SA）处理可显著诱导VvUBP5和VvUBP19基因高表达。VvUBP15在盐胁迫浓度0.6%时的表达量增加最明显，VvUBP6在弱光胁迫下表达显著下降以及VvUBP25在高温胁迫6 h时增幅最大。综上，VvUBP基因家族成员能够响应不同的非生物...     

小麦WDHN1基因的克隆、表达及功能分析

YSK2型脱水素(dehydrins,DHNs)是植物中存在最多的DHNs形式,参与植物响应各种非生物逆境胁迫.为了研究YSK2型DHN的功能,从小麦(Triticum aestivum)中克隆了WDHN1基因(GenBank No.KR709259),该基因编码区序列总长491 bp,含两个外显子和一个内含子,编码133个氨基酸;存在4个保守区域,即1个Y片段、1个S片段和2个K片段,与节节麦(Aegilops tauschii) DHN (EMT30992)亲缘关系最近.通过PCR扩增得到WDHN1启动子序列,该启动子存在2个脱落酸应答元件(abscisic acid (ABA)response element,ABRE)和3个MBS(MYB binding site)生物胁迫响应元件.通过qRT-PCR分析其非生物胁迫下的表达模式,结果表明,在低温、NaC1、ABA和PEG 6000胁迫下,小麦WDHN1基因表达均表现为先上升后下降的趋势,分别于6、60、12和48 h时表达量最高.组织特异性表达分析表明,WDHN1基因在小麦开花后22 d的胚芽中表达量最高,具有明显的组织特异性.将WDHN1基因片段连接于原核表达载体pET28a中,转化大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),用异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达,获得20 kD的WDHN1蛋白.对重组大肠杆菌WDHNl-pET28a-BL21(DE3)及其总蛋白进行非生物胁迫,结果表明,WDHNl蛋白还可以阻止蛋白聚合引起的蛋白变性,提高非生物胁迫下大肠杆菌的耐受性及乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase,LDH)的稳定性.研究结果为进一步利用该基因进行小麦抗性改良提供了理论依据.     

雷公藤转录因子TwWRKY1基因的克隆与表达分析

雷公藤(Tripterygium wilfordii)作为传统的药用植物,其主要活性成分萜类和生物碱类在农业和医药领域有着广泛的应用。WRKY转录因子广泛参与植物的生长发育、衰老、逆境胁迫反应和次生代谢产物生物合成调控等过程。本研究利用cDNA末端快速扩增(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)和q RT-PCR技术,从雷公藤发状根中克隆得到1个WRKY转录因子TwWRKY1(Gen Bank No.GAVZ01022264.1),该基因全长962 bp,开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸;生物信息学分析表明,TwWRKY1编码蛋白包含1个WRKY保守结构域,具有C2H2锌指结构,属于WRKY转录因子家族的第Ⅱ类;进化树分析结果表明,TwWRKY1与日本黄连(Coptis japonica)CjWRKY1同源性最高,具有83%的同源性。qRT-PCR技术检测TwWRKY1基因组织差异性表达表明,TwWRKY1基因在根、茎、叶中均有表达,在叶中表达丰度最高,其次是发状根、茎和不定根,自然根中最低。雷公藤发状根经茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)诱导后,TwWRKY1基因在6 h内诱导表达,随后诱导表达减弱;水杨酸(salicylic acid,SA)在9 h内诱导变化不明显,12 h后对TwWRKY1有明显的诱导作用。高效液相色谱分析发现,雷公藤发状根中内酯醇、吉碱和次碱均响应MeJA诱导,吉碱和次碱含量变化较大,内酯醇含量变化较小,但含量的增加都呈先增后减的变化趋势,与TwWRKY1基因受Me JA诱导处理后表达量的变化一致。研究结果为深入研究该基因的分子生物学特性及其调控雷公藤次生代谢产物的生物合成提供科学依据。     

玉米HVA22基因启动子的克隆与功能验证

利用转基因技术转化利用外源抗性基因,可提高玉米对非生物逆境的抵抗能力,改良其在不良环境下的稳产性。但是,在过去的研究中,大多采用组成型启动子启动外源抗逆基因过量表达,虽然可以改良转基因株系的抗逆性,但其生长发育受到不同程度抑制,适应性代价较大。用非生物逆境诱导启动子,可培育出只在逆境胁迫下表达的转基因抗逆品种,避免正常条件下抗逆基因过量表达的不良影响。本研究以水稻HVA22蛋白质的氨基酸序列为探针,搜索玉米基因组同源mRNA序列HVA22,用PlantCARE软件分析并同源克隆其上游启动子序列,实时荧光定量PCR验证HVA22基因在非生物逆境胁迫下的差异表达,构建HVA22基因启动子HVA22s启动GUS基因的表达载体,基因枪法转化玉米愈伤组织,GUS染色检测启动活性。结果表明,玉米HVA22s启动子长度1478 bp,含有多种与非生物逆境应答相关的调控元件。HVA22基因在高温胁迫,以及脱落酸和乙烯诱导下上调表达。用HVA22s启动GUS基因转化的玉米愈伤组织,在脱落酸诱导、甘露醇模拟高渗处理、低温和高盐胁迫条件下,GUS染色均可显现靛蓝色斑点,说明HVA22s启动子确有非生物逆境启动功能,进一步验证其启动活性后可运用于玉米抗逆转基因研究。     

番茄SlMAPK9-2基因分离及表达分析

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径在植物生长发育以及多种逆境胁迫响应和激素调控过程中发挥着至关重要的作用。为了研究MAPK基因的结构和功能,利用生物信息学分析以及PCR扩增方法从番茄中分离了1个新的MAPK基因,克隆其c DNA全长序列,命名为Sl MAPK9-2;利用NCBI数据库Blast P工具和在线软件MEME分析发现其具有MAPK保守的结构域和保守基序。系统进化树分析显示Sl MAPK9-2属于D组MAPK,与茄科植物马铃薯和烟草MAPK9位于同一进化树分支。利用数据库PGDD分析发现,Sl MAPK9-2与Sl MAPK16以及Pm MAPK9之间发生了大片段复制事件,且2个基因对的Ka/Ks均小于1,说明经历了达尔文纯化选择。实时荧光定量PCR分析发现,Sl MAPK9-2在不同组织器官中均有表达,在开放花中表达量最高。非生物逆境(高温和盐胁迫)和外源激素(脱落酸和水杨酸)处理可以显著改变Sl MAPK9-2的表达水平。启动子预测分析也发现,Sl MAPK9-2启动子区含有大量响应病原菌、激素、高温及脱水的顺式作用元件。综上,Sl MAPK9-2可能在番茄逆境胁迫应答中发挥重要调控作用。本研究为进一步探索Sl MAPK9-2的生物学功能及作用机制奠定了基础。     

水稻多逆境响应基因OsMsr8的克隆与表达

非生物胁迫是引起全世界作物减产的主要因素, 利用分子生物学技术提高作物耐逆性已成为作物改良的新途径。本课题组采用Affymetrix水稻表达芯片分析了超级稻亲本“培矮64S”全基因组表达模式, 发现了众多逆境相关基因。OsMsr8基因受低温、干旱等多逆境因子诱导, 在孕穗期干旱胁迫下表达水平显著上调。qRT-PCR分析试验数据与芯片结果基本吻合。利用生物信息学方法对所获得序列进行开放阅读框、序列同源性分析, 预测了编码蛋白质产物的理化性质。该基因ORF全长为834 bp, 编码277个氨基酸残基, 不含内含子, 无典型的基因保守结构域。在不同物种中有高相似性的蛋白, 功能未知。对启动子区域进行分析, 发现含有多种与逆境诱导相关的调控元件, 推测该基因与植物耐逆性有一定关系。     

桃WRKY转录因子PpWRKY18克隆及表达分析

为了探究WRKY转录因子在植物抵抗逆境胁迫方面的重要作用,本研究从桃中克隆PpWRKY18基因,通过生物信息学分析PpWRKY18蛋白含有典型WRKY功能结构域。系统进化树分析表明,桃PpWRKY18与蔷薇科物种的亲缘关系最为相近。生物信息学预测PpWRKY18蛋白定位细胞核,并通过农杆菌瞬时注射烟草叶片证实PpWRKY18定位于细胞核。对PGEX-PpWRKY18融合蛋白进行诱导表达,发现PpWRKY18融合蛋白主要在包涵体中表达。荧光定量PCR结果表明,PpWRKY18受干旱诱导表达量上升,复水后PpWRKY18表达量下降。生物信息学预测显示,蛋白磷酸酶蛋白家族(Protein Phosphatase 2C)、C2H2蛋白家族(PpZAT5)、ERF蛋白家族(PpERF9)、BHLH蛋白家族(PpBHLH92)可能与PpWRKY18蛋白互作,推测PpWRKY18蛋白通过与这些蛋白互作协同响应干旱胁迫。本研究为探索PpWRKY18响应干旱的分子机制提供了理论依据。     

毛竹PheDof2转录因子克隆及表达分析

Dof蛋白是单锌指结构蛋白家族之一,在植物生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用。为了探索Dof转录因子在毛竹中的功能及表达特征,本研究以毛竹实生苗为材料,采取反转录PCR(RT-PCR)技术克隆得到PheDof2基因的cDNA 序列,对其进行生物信息学初步分析,并检测其在毛竹不同高度笋、花发育,及不同胁迫处理下的表达情况。序列分析结果表明,PheDof2开放阅读框(ORF)为1 614 bp,编码527个氨基酸,分子量和等电点分别为53.20 kDa和5.37,具有典型的zf-dof结构域;生物信息学分析结果显示,PheDof2含有两个外显子,一个内含子,启动子序列中存在多个非生物胁迫和光响应元件。蛋白进化结果表明,PheDof2与二穗短柄草亲缘关系最近,相似性为79.05%。荧光定量PCR检测结果显示,PheDof2在毛竹叶片中表达量最高,其次是根,在茎中表达量最低,参与毛竹笋的快速生长及花的发育,说明该基因具有组织表达特异性。在干旱处理的根中,处理6 h 时,PheDof2的表达水平出现峰值;在幼茎中,处理24 h时PheDof2的表达量降为最低值。在干旱和脱落酸(ABA)处理的叶片中,PheDof2均在处理6 h时降为最低值。结果表明,PheDof2参与干旱胁迫及ABA介导的信号转导途径。本研究结果为毛竹抗逆育种及PheDof2基因的功能研究提供了理论基础。     

玉米生长素响应因子基因家族全基因组鉴定及表达分析

生长素响应因子(ARF)在植物中可以特异性结合在应答基因的启动子区域,调控植物的生长发育。为了进一步了解玉米ARF基因家族的数量、基本特征、进化关系及响应非生物胁迫和激素的表达模式,本研究在全基因组水平,通过生物信息学方法鉴定玉米ARF基因家族,分析了蛋白理化性质及系统发育,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析了4个ZmARFs基因的时空表达模式及高温、干旱、盐和脱落酸(ABA)处理下的表达情况。结果表明,玉米36个ARFs基因随机非均匀分布在9条染色体上,编码氨基酸长度、分子量、等电点及二级结构存在很大的差异。高粱、水稻、拟南芥和玉米的蛋白复合进化树显示共分为Ⅰ~Ⅳ四大类,玉米与高粱ARF蛋白亲缘关系最近,而与拟南芥ARF蛋白亲缘关系最远,且玉米中发生基因内和基因间复制现象。启动子顺式作用元件主要是干旱、低温、氧化和激素类响应元件。RT-qPCR结果显示,ZmARF1、ZmARF6、ZmARF13和ZmARF22基因均在雄穗分支和胚中表达量较高,在花粉中表达量较低;4个基因(除ZmARF22)在高温、干旱、盐和ABA诱导时均显著上调表达。亚细胞定位表明上述4个基因编码的蛋白质均定位于细胞核。本研究结果为揭示玉米ARF蛋白功能和挖掘玉米的抗逆基因提供了理论基础,为抗逆育种提供了分子资源。     

水稻蜡质合成相关基因OsGL1-5的表达模式及逆境响应特征分析

通过生物信息学方法对水稻蜡质合成相关基因OsGLl-5启动子序列特点进行分析;并以水稻中花11不同组织和发育时期的穗子为材料,通过半定量RT-PCR及mRNA原位杂交技术分析OsGLl-5的时空表达特征;同时,分别以200mmol·L-1 NaCl、100μmol· L-1 ABA和1.0％ H2O2处理水稻幼苗,通过半定量RT-PCR分析逆境胁迫下OsGL1-5的表达模式.生物信息学分析表明,OsGL1-5启动子中包括大量与干旱、冷、盐等多种逆境胁迫相关的调控序列.时空表达特征分析表明,OsGL1-5主要在不同发育时期的穗子中表达,且表达部位集中在稃片的毛状体和花药绒毡层中,叶中表达量相对较低,而茎和根中没有检测到表达.NaCl、ABA以及H2O2等逆境胁迫下,OsGL1-5表达量在不同处理时间有所增加.     

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP84的克隆与功能验证

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP)转录因子是真核生物中分布最广泛、结构极其保守的家族之一,在植物生长进程中发挥重要作用。为验证bZIP转录因子在逆境胁迫中发挥的作用,本研究通过分析转录组数据,筛选到27个参与干旱-复水胁迫的bZIP基因,计算相关性系数、构建共表达网络图发现ZmbZIP84(Zm00001d053988)是核心节点基因;该基因位于玉米第4号染色体,具有高度保守的bZIP结构域;分析理化性质,发现该基因是亲水性蛋白且属于不稳定蛋白;构建系统发育树,发现该基因与柳枝稷和高粱的亲缘关系最近;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,ZmbZIP84在玉米各组织中均有表达,成熟根中的表达量最高;设置20%聚乙二醇(PEG)-6000、42℃高温、200 mmol·L^-1 NaCl以及缺乏铵态氮等模拟试验,发现该基因在高温、干旱、氮处理下表达量显著上调,而在NaCl处理下表达量下调,说明ZmbZIP84基因积极参与并响应非生物胁迫;利用CRISPR/Cas9技术获得ZmbZIP84基因的拟南芥同源基因缺失型纯合突变体,发...     

水稻铵转运蛋白基因OsAMT1;2的启动子分析

AMT是介导植物铵态氮高亲和吸收的跨膜蛋白,已报道编码AMT蛋白的大部分基因的表达依赖外界氮水平和环境的调控,但调控的机制目前尚不清楚。水稻的Os AMT1;2基因在氮缺乏条件下强烈诱导表达,因此,本研究从水稻基因组DNA中PCR克隆Os AMT1;2基因上游1 940 bp的启动子序列,采用软件和试验分析Os AMT1;2启动子存在的顺式调控元件与外界氮调控的相关性。软件预测结果表明,启动子区域内除含有TATA-box和CAAT-box外,同时含有多种非生物胁迫、生物胁迫、激素响应和光响应相关的顺式作用元件,如Box-w1、MBS、Me JA、TATC和ERE应答元件。将Os AMT1;2启动子的5′端顺序删除获得5个不同缺失片段分别与GUS报告基因融合构成表达载体,通过农杆菌介导转入水稻成熟胚诱导的愈伤组织中获得转基因水稻,T1代植株水平上的GUS活性分析表明,最短启动子片段(–211 bp)能够启动GUS表达,但是GUS活性较低,对缺氮效应也不显著;中等长度启动子片段(–763 bp)的GUS活性提高,受缺氮诱导显著,且缺氮诱导不再随启动子长度增加而显著增强,说明应答氮响应的顺式作用元件位于–211 bp和–763 bp之间,非生物胁迫和激素相关的顺式作用元件多在这个区域内,是否与氮的调控存在相关性有待后续进一步证明。     

小麦耐热相关转录因子基因TabZIP28的分离及功能分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)是植物中广泛存在的一类转录因子,参与多种胁迫响应与生长发育过程.本研究从小麦(Triticum aestivum)中克隆到一个热胁迫诱导的bZIP家族转录因子基因TabZIP28 (GenBank登录号:KT753298.1),ORF长度为1 713 bp,编码570个氨基酸.生物信息学分析结果表明,TabZIP28与拟南芥bZIP家族转录因子中B亚组的3个基因Atb ZIP17、AtbZIP28和AtbZIP49归为一类.氨基酸序列比对结果表明,该蛋白具有bZIP和跨膜结构域(transmembrane domain,TMD)两个保守结构域以及规范的位点1蛋白酶(site 1 protease,S1P)剪切位点.对该基因起始密码子ATG上游1 699bp的序列进行顺式作用元件分析,发现该基因的启动子区域包含众多激素和逆境胁迫响应元件.通过qRT-PCR对该基因在逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,TabZIP28在热胁迫处理1h即上调表达且达到最大值;用20％PEG 6000模拟干旱环境处理小麦幼苗后,TabZIP28在处理6h达到最大值,并在12h时急剧下降;对5mmol/L H2O2处理响应比较缓慢,在处理12h才上调表达;该基因不受到二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)处理的诱导表达.在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过量表达TabZIP28基因,转基因株系在高温胁迫后的成活率和种子发芽率较野生型明显提高,说明该基因可能对植物的耐热性有贡献,可以作为耐热性育种的候选基因.     

谷子SBP蛋白基因家族的鉴定及表达分析

为了深入分析SBP基因家族在谷子中的功能作用,本研究在谷子全基因组水平,通过NCBI blast及HMMER search等生物信息学方法进行了谷子SBP基因家族鉴定,分析了SBP蛋白理化性质及系统发育,利用RT-qPCR分析了谷子SBP基因在PEG和ABA胁迫下的表达情况。结果表明,谷子SBP基因家族有19个成员,位于9条染色体上,编码的氨基酸序列长度为199~1 118 aa。谷子SBP蛋白系统发育树结果显示,该蛋白家族可分为两大类:第一类分为六个亚类,第二类仅有一个SBP蛋白。谷子SBP蛋白家族成员的外显子数从2~11个不等,且均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示,除SBP7外,所有的SBP蛋白在细胞核中均有信号。谷子SBP蛋白与拟南芥SBP蛋白在进化关系上较远,而与高粱、水稻SBP蛋白进化关系较近。谷子SBP基因家族启动子区域的顺式作用元件主要为植物激素、干旱、光照及病原菌、创伤类的响应元件。RT-qPCR分析结果显示,PEG和ABA胁迫诱导下,SBP基因在叶和茎中的表达均上调,表达量增幅表现为:叶>茎。PEG胁迫后SBP基因的表达增长量显著高于外源ABA诱导;其中,SiSBP13的表达量增幅最大,PEG胁迫4 h叶和茎中的表达量分别达到未胁迫时的180倍和15倍,ABA诱导4 h茎中的表达量最高达到未胁迫时的8倍,而叶中的表达量持续升高,24 h时达到未胁迫时的28倍。本研究为下一步深入研究SiSBPs基因在谷子生长发育阶段中的功能奠定了基础,也为谷子功能基因的挖掘利用提供了候选基因。     

毛竹ABCG基因鉴定及其表达模式研究

ATP结合盒转运蛋白G亚家族（ABCG）在植物体内的物质运输过程中发挥着重要作用。为探究毛竹（Phyllostachys edulis）中ABCGs的分子特征、表达模式及转录因子对PeABCG15的调控关系，本研究利用生物信息学方法鉴定毛竹ABCG基因家族成员，对其基因结构、编码蛋白的理化性质和系统进化等进行系统分析，通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对毛竹ABCG基因表达模式进行研究，借助酵母单杂交验证转录因子与ABCG基因的调控关系。结果表明，在毛竹基因组中共鉴定到77个ABCG基因（PeABCG1～PeABCG77），其启动子中含有多种激素和非生物胁迫响应元件，其中脱落酸响应元件ABRE最多，出现在74个基因的启动子中。系统进化分析发现，PeABCGs分为白棕色复合体（WBC）和多效性耐药复合体（PDR）两个亚组，与水稻的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示，在脱落酸（ABA）处理后，7个与ABA运输相关的PeABCGs中有6个呈上调表达趋势，而未检测到PeABCG34表达；在低温处理条件下，7个PeABCGs均受到诱导表达；在干旱处理条件下，有2个PeABCGs的表达...     

WRKY转录因子调控植物养分吸收利用及重金属解毒的研究进展

WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟...     

胡萝卜DcDREB-A6亚族转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

干旱响应元件结合蛋白(dehydration responsive element-binding protein,DREB)类转录因子是干旱应答元件的结合蛋白,在植物响应非生物胁迫时发挥重要作用。本研究基于胡萝卜(Daucus carota L.)转录组数据,检索和拼接获得一个胡萝卜DREB类转录因子基因序列,并根据其序列设计引物,采用RTPCR方法从黑田五寸获得该胡萝卜转录因子基因DcDREB-A6(GenBank登录号:KM386646)。序列分析显示,来源于胡萝卜中的DcDREB-A6基因含有993 bp的开放阅读框,编码330个氨基酸。氨基酸组成成分、理化性质、亲水性/疏水性和三级结构分析结果显示,胡萝卜DcDREB-A6转录因子蛋白质分子量为36.68 kD,等电点为6.00,属于亲水性蛋白。进化树分析显示,DcDREB-A6属于APETLA 2/乙烯反应元件结合蛋白(AP2/ERF)家族转录因子中DREB亚族中的A6组。空间结构表明,该转录因子结构域具有典型的植物AP2/ERF家族转录因子的结构特征,有1个α螺旋和3个β折叠。实时定量荧光PCR证实,胡萝卜DcDREB-A6转录因子基因受高温、低温和高盐胁迫诱导,分别在高温、低温处理4和2 h后表达量增加2倍左右;盐胁迫对其影响较大,处理8 h时,基因表达量增加4.6倍;而干旱胁迫下该基因表达变化幅度相对较小。胡萝卜DcDREB-A6转录因子基因能够响应高温、低温、干旱和高盐等非生物胁迫,本研究结果有助于进一步开展胡萝卜DREB类转录因子的逆境调控研究。