干旱胁迫和复水处理后梭梭转录因子的转录组分析

为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理,利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、干旱胁迫组(轻度干旱胁迫组,LWS;中度干旱胁迫组,MWS;重度干旱胁迫组,SWS)和复水组(RSWS)梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明:数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene,N50长度1 537 bp,对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比,干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主,其中,AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8(P0.01),0.967 2(P0.01),结果证实了2种处理产生的差异表达基因数据的有效性。综合而言,AP2-EREBP、MYB和bHLH转录因子家族成员对梭梭干旱胁迫具有正负调控的作用。     

南方型紫花苜蓿耐盐突变体叶片盐胁迫应答转录因子鉴定与分析

转录因子可以调节众多下游基因的表达,在植物抗逆境中起重要的调节作用。以南方型紫花苜蓿Medicago sativa‘Millennium’的耐盐突变体为材料,以正常培养(MT_CK2)和盐胁迫(MT_N2)条件下的2个样品叶片进行转录组测序分析,并进行qRT-PCR验证RNA-Seq结果的可靠性,研究耐盐突变体叶片盐胁迫应答相关转录因子基因。结果表明:经过250 mmol/L NaCl胁迫72 h,共检测到30 900个基因表达量发生了变化,7 694个基因差异表达,共有隶属于50个转录家族的422个转录因子发生了差异表达,上调表达268个,下调表达154个。盐胁迫应答基因数量最多的是MYB基因家族,其次是WRKY、NAC、b HLH和AP2-EREBP转录家族。此外,候选出MsANT、Msb HLH36、MsNAI1、Msb ZIP、Msb ZIP73A、MsC3H、MsMYB85、MsNAD、MsMYB、MsNAC、MsTrihelix和MsWRKY等与盐胁迫应答相关的重要转录因子。本研究为揭示紫花苜蓿盐胁迫分子机制奠定基础。     

彩叶桂OfMYB3基因克隆与表达分析

彩叶桂(Osmanthus fragrans colour group)叶片发育不同时期色泽变化具有显著差异,为探究彩叶桂MYB转录因子在叶色转变过程中的调控功能,本研究以其品种‘虔南桂妃’红色叶片为材料,采用反转录PCR的方法克隆到1个MYB转录因子家族成员,命名为OfMYB3 (GenBank登录号:MT481996),该基因完整的开放阅读框序列长度为225 bp,编码74个氨基酸,预测的蛋白分子质量为8.30 kD,理论等电点为7.88。蛋白结构分析显示,OfMYB3属于R3-MYB转录因子成员,具有MYB与bHLH转录因子相结合所必须的保守序列以及多个磷酸化位点,预测为不稳定的亲水蛋白。系统进化分析发现,OfMYB3氨基酸序列与茶、橡胶、蓖麻、胡杨、番木瓜、烟草、拟南芥中的R3-MYB成员ETC1基因具有较高相似性。亚细胞定位结果显示,Of MYB3蛋白定位于细胞核。RT-qPCR分析发现,随着‘虔南桂妃’叶片颜色由红转绿,OfMYB3基因的表达水平呈现出显著下降的趋势,推测下调表达的OfMYB3基因可能促进了叶片红色的消退。本研究结果为深入探究Of MYB3转录因子在彩叶桂叶...     

黄瓜响应高温胁迫转录组分析

为了挖掘参与黄瓜热激反应的基因,进一步探索黄瓜的耐热分子机制,本研究以华北型黄瓜品种‘9930’的幼苗为试验材料,对其进行42℃的高温处理,并在处理0、3和6 h后取幼苗的叶片进行转录组测序,分析黄瓜响应高温胁迫的差异表达基因。结果表明与对照热处理0 h相比,在热处理3 h和热处理6 h后共同差异表达的基因有6 082个,其中上调表达的有3 245个,下调表达的有2 388个。GO和KEGG富集分析结果表明这些差异表达基因主要参与代谢途径和蛋白质的合成途径。在差异表达的基因中,有许多Hsp家族的基因,包括Hsp20、Hsp70和Hsp90,并且这些基因受热胁迫诱导上调表达,说明这些基因可能在黄瓜热激反应中发挥正向调节功能。此外,许多转录因子的表达水平也受热诱导而提高,主要包括AP2、MYB、WRKY、b HLH和HSF类转录因子。本研究对黄瓜响应高温胁迫的转录水平变化进行了初步分析,进而挖掘出黄瓜耐热候选基因,将有助于进一步研究黄瓜的耐热分子机制。     

转录因子与植物抗逆性研究进展

近年来,转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中的应用越来越广泛。本文综述了与植物逆境抗性相关的5个转录因子家族: MYB类、bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和NAC类的调控机制以及它们在植物抗逆基因工程的研究进展。     

甘蔗类甜蛋白基因ScTLP2和ScTLP3的生物信息学分析及表达

类甜蛋白(thaumatin-like proteins,TLPs)是一类与作物抵抗真菌病害紧密相关的病程相关蛋白。本研究从课题组前期构建的甘蔗(Saccharum spp.)转录组数据库中筛选获得两个甘蔗类甜蛋白基因(ScTLP2和ScTLP3),利用生物学软件对ScTLP2和ScTLP3基因进行序列特征、结构功能及聚类分析,采用qRT-PCR技术,检测ScTLP2和ScTLP3基因在不同甘蔗组织和黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)胁迫下的表达情况。生物信息学分析显示,ScTLP2基因全长1835 bp,包含1个969 bp的完整开放读码框,编码322个氨基酸;ScTLP3基因全长1259 bp,包含1个765 bp的完整开放读码框,编码254个氨基酸。ScTLP2和ScTLP3编码蛋白均含有THN家族的保守结构域和糖苷水解酶家族的64结构域(GH64-TLP-SF),两者分别隶属于TLPs家族中的Ⅵ类和Ⅰ类。q RT-PCR结果表明,ScTLP2和ScTLP3基因在甘蔗中均为组成型表达,其中ScTLP2基因在蔗叶中的表达量最高,是蔗皮的11.2倍,而ScTLP3基因在蔗芽中的表达量最高,是蔗皮的45.3倍。受黑穗病菌侵染后,ScTLP2基因在甘蔗抗黑穗病品种‘崖城05-179’中上调表达,而在感黑穗病品种‘ROC22’中无明显变化;相反的,Sc TLP3基因表达量在‘崖城05-179’中无明显变化,在‘ROC22’中上调表达。以上结果为深入研究甘蔗ScTLP家族基因的结构和功能积累了基础资料。     

‘GDDH13’和‘山定子’WRKY基因家族生物信息学比较及MdWRKY基因家族表达分析

WRKY基因家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育和抵御逆境胁迫中发挥重要作用。‘山定子’是中国重要的野生苹果属抗性种质资源,抗寒能力强。本研究通过生物信息学方法,较全面的比较了‘山定子’和栽培苹果‘GDDH13’两份材料中的WRKY基因家族信息,结果显示:‘GDDH13’中WRKY基因数量比‘山定子’多7个,多出的7个WRKY基因分布在GroupⅠ和GroupⅢ两个亚组中;通过比较发现‘山定子’和‘GDDH13’中的WRKY结构域和基因结构在相近亚组内非常保守;发现‘山定子’的WRKY基因家族有更多的成员启动子区含有低温和干旱响应元件,这可能与‘山定子’抗逆性强有关;通过基因染色体位置和苹果基因组范围内对MdWRKY基因进行的同线分析表明串联重复和部分重复,可能在苹果WRKY基因家族的扩张和进化中发挥了重要的作用;通过器官特异性表达模式和果实发育过程表达分析,鉴定到MdWRKY64和MdWRKY67可能与苹果果实成熟密切相关;通过不定根发育过程的表达分析,筛选到8个MdWRKY基因可能参与苹果不定根的形成。本研究为苹果WRKY基因的进化提供了一些数据,并为苹果WRKY基因的功能鉴定提供了参考,进一步为苹果的分子育种提供了帮助。     

全基因组鉴定和表达模式分析玉米AP2转录因子

AP2属于AP2/ERF转录因子家族中的一个亚族,其主要特征是具有2个独立的AP2/ERF结构域。本研究利用生物信息学的方法在玉米基因组中鉴定到22个玉米AP2转录因子,并对其理化性质、基因结构、保守基序、系统进化关系和表达模式进行了分析。结果表明,玉米AP2家族成员的理化性质差异较大,且都属于亲水性蛋白。系统进化分析表明玉米AP2家族基因被分为euANT、baselANT、euAP2三个亚组,相同亚组的基因具有相似的基因结构和保守基序。共线性分析发现玉米AP2家族基因中不存在基因串联重复事件,只存在两对片段复制事件,同时结果表明禾本科AP2家族基因之间具有很好的共线性关系。表达模式分析发现ZmAP2基因广泛参与植物的生长发育。转录组数据分析发现,在盐胁迫下一共鉴定到16个ZmAP2基因。本研究为进一步研究玉米AP2转录因子家族的生物学功能提供了科学依据。     

基于高通量测序的枣疯病转录组分析

为了研究枣树枣疯病发生的分子机理,基于边合成边测序技术,本研究使用Illumina高通量测序平台对健康及感病的木枣树叶片进行转录组测序分析。经过测序质量控制,共得到Clean Data 55.17 Gb,各样品Clean Data平均为6.13 Gb,GC%含量为45.43%,Q3093.63%,与参考基因组的比对效率在78.41%～85.77%之间,共发掘1 909个新基因。样品间共筛选出9 593个差异表达基因,其中上调基因有6 199个,下调基因有3 394个。同时,还预测出1 298个转录因子,归于55类转录因子,其中AP2-EREBP家族、MYB家族、b HLH家族和C2H2家族最多,分别有112个、90个、90个和85个。健康木枣与感病木枣(ML vs.WL)注释到各数据库的差异表达基因数(4 755)明显多于其它两个样品组。各样品组间差异表达基因显著富集在黄酮类化合物、苯丙烷类化合物和不饱和脂肪酸生物合成途径,以及植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢和脂肪酸代谢等代谢通路。该转录组测序分析为寻找枣疯病相关基因提供理论参考。     

甘蔗ScWRKY4基因的克隆与表达特性分析

WRKY是植物中特有的转录因子家族之一, 在植物对生物和非生物逆境胁迫的应答反应中起重要调控作用。本研究基于课题组前期构建的甘蔗(Saccharum spp.)转录组数据库, 从新台糖22 (ROC22)中成功克隆到1个WRKY基因, 命名为ScWRKY4 (GenBank登录号为MG852087)。序列分析发现, ScWRKY4基因cDNA全长1265 bp, 包含1个741 bp的完整开放读码框, 编码246个氨基酸, 该蛋白具有1个WRKYGQK保守结构域和C₂H₂锌指结构域, 属于IIc类WRKY转录因子。生物信息学预测分析发现, ScWRKY4蛋白为碱性的不稳定亲水性蛋白, 不存在信号肽和跨膜结构域, 蛋白二级结构元件缺少β螺旋。在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片瞬时表达中, ScWRKY4蛋白定位于细胞核。酵母杂交实验结果显示, ScWRKY4不具有转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明, ScWRKY4基因在甘蔗的根、叶、芽和皮中的表达量无明显差异, 在蔗肉中的表达量最高, 为对照蔗根的18.38倍; 黑穗病菌侵染0~72 h, ScWRKY4在抗病品种崖城05-179中下调表达, 在感病品种ROC22中表达较稳定; 受到外源激素脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯以及非生物胁迫因子氯化钠和聚乙二醇胁迫后, ScWRKY4基因均被诱导上调表达。上述研究结果表明, ScWRKY4基因可能不参与甘蔗对黑穗病的抗性反应或在该防御方面起负调控作用, 但积极响应甘蔗对盐和干旱胁迫的应答。     

陆地棉幼苗NaCl胁迫下转录因子表达的转录组学分析

以棉花耐盐种质早熟长绒7号和感盐种质南丹巴地大花为材料，利用转录组测序(RNA-Seq)技术分析2个种质在200 mmol L^–1 NaCl胁迫4和24 h后幼苗叶片的转录因子家族及转录因子的表达情况。结果表明，从样本中鉴定出54个转录因子家族的2815个转录因子。盐胁迫4 h后，长绒7号有249个转录因子基因表达发生变化；南丹巴地大花中有261个转录因子基因表达发生变化。在胁迫24 h后, 2个种质对盐响应的转录因子数量均剧增。只在耐盐种质长绒7号特异表达的有106个(4 h)和184个(24 h)转录因子基因，对于2个种质共同表达的转录因子有143个(4 h)和282个(24 h)。通过筛选，鉴定出26个与耐盐相关的转录因子家族124个转录因子基因，并采用荧光定量验证转录组数据的准确性。推测高表达的11个转录因子的基因CotAD_66280 (HD-ZIP)、CotAD_47058 (ERF)、CotAD_18472 (G2-like)、CotAD_04289 (C2H2)、CotAD_57763 (HSF)、CotAD_23656 (TCP)、CotAD_02221 (ERF)、CotAD_23975 (WRKY)、CotAD_54036 (MYB)、CotAD_27788 (NAC)和CotAD_23815 (HSF) 有可能与陆地棉抗盐性密切相关，可作为陆地棉耐盐育种的候选基因源。     

棉花涝渍胁迫的耐受及应答机制研究进展

涝渍是中国长江、黄河流域棉区棉花产量、品质提高的重要限制因子。棉花常具有复杂的耐涝机制,其中,转录因子在其响应涝渍胁迫中发挥着重要作用。本研究从形态结构、生理生化、基因表达等方面综述了近几年国内外有关棉花涝渍胁迫的研究进展,探讨了胁迫条件下棉花的形态及生理适应性,信号转导过程,重点分析了b ZIP、AP2/EREBP,NAC、WRKY、MYB、b HLH等几大家族转录因子的结构、分类及生物学功能,并对其响应非生物胁迫的复杂调控机制进行了论述,以期为发掘棉花耐涝基因,利用分子手段培育棉花耐涝新品种提供思路。     

植物抗寒相关功能与调控基因研究进展

低温是严重影响农业生产的重要因素之一,尤其是在高海拔的冷凉地区。近年来随着抗寒基因工程的发展,有关植物抗寒性的研究得到了很大的进展。本研究从抗寒相关的功能基因和调控基因两方面入手,归纳了就近几年国内外关于植物的抗寒相关功能基因（冷诱导基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因和抗氧化酶基因等）和调控基因（AP2/EREBP、NAC、MYB、WRKY和bZIP转录因子）并提出了展望,以期为人们进一步认识和利用植物抗寒相关基因提供参考,为植物抗寒机理的研究和植物抗寒育种提供依据,期望随着研究的深入能够培育出多抗寒性植物新品种。     

农作物旱胁迫响应相关转录因子的研究进展

旱胁迫下,植物体内多种反式作用因子在逆境胁迫应答过程中发挥了关键作用。而转录因子在感知、传递和诱导响应基因表达过程中通过依赖ABA调节系统和不依赖ABA调节系统,调节植物组织结构变化或内含物积累,维持机体内稳态以适应或抵御胁迫伤害。目前,已在农作物中发现了众多转录因子家族。本文简要总结了AP2/ERF、NAC、MYB和WRKY等四类转录因子的作用模式,概述了上述转录因子参与的两类调节网络。最后,对目前研究中亟待解决的共性问题也进行了探讨。     

16个糖能兼用甘蔗品种（系）种性比较

为了解不同糖能兼用甘蔗品种（系）的种性和生产性表现,为今后进行能源甘蔗品种选育和推广提供参考,以广西主栽甘蔗品种ROC22、ROC16作对照,对来自国内外的16个品种（系）在2种不同类型土壤蔗区进行2年新植1年宿根种性比较试验。结果表明 B1、B8、GT26、GT02/833、B9、B28、GT02/48、GT97/69、GT02/208等品种（系）在生物产量、蔗茎产量、蔗糖产量和总可发酵糖产量等方面明显超过对照种ROC22、ROC16,具有丰产性好、抗逆性强、适应性广的优良种性,可在广西的旱地和水田蔗区既可作糖料蔗,也可做能源蔗种植利用。YT96/86、GT99/156和FN94/0403综合表现一般,可在桂南的水田蔗区因地制宜种植。其余品种（系）表现较差,不宜在广西扩大种植和推广。     

基于转录组数据的生姜ZoWRKY基因家族鉴定及逆境响应分析

WRKY是一类植物特有的转录因子家族,每个成员都含有高度保守的WRKY结构域,广泛参与植物的生长发育、信号传导和逆境胁迫应答等过程。本研究基于生姜转录组数据鉴定了ZoWRKY家族成员。结果显示,在340.2Mb的生姜转录组数据中,共获得78个具有ORF序列的ZoWRKY家族成员,分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 3个亚族,其中亚族Ⅱ又分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e。逆境响应表达分析显示,分布在Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅲ等的21个ZoWRKY响应土壤湿度,而分布在Ⅰ、Ⅱ-a和Ⅱ-c等的19个ZoWRKY响应青枯菌侵染,推测ZoWRKY在生姜逆境响应中具有重要功能。对后续开展生姜WRKY的研究、促进抗性育种和提高产量具有重要意义。     

WRKY转录因子与脱落酸在调控低温中的作用

为了探索WRKY转录因子与脱落酸在调控植物抵御低温的作用。本研究总结了低温对植物的影响,介绍了ABA作为低温信号通路载体的研究进展,归纳了ABA调控WRKY转录因子以及其他转录因子抵抗低温的研究以及调控低温中受ABA响应的转录因子,概括了WRKY在低温中的作用。最后指出低温胁迫对植物影响的分子机制及调控网络的研究是未来研究的方向。     

乌拉尔图小麦WRKY转录因子的筛选与分析

WRKY转录因子广泛参与植物抗逆胁迫反应,全面分析挖掘小麦A染色体组供体物种乌拉尔图小麦中的WRKY转录因子,对进一步挖掘分析六倍体小麦WRKY转录因子的分子功能具有重要意义。本研究通过生物信息学分析,在乌拉尔图小麦基因组数据中鉴定得到62条全长WRKY转录因子,其中14条能被准确定位在染色体上,并发现2对WRKY转录因子发生了复制;通过进化树分析,发现62条WRKY转录因子被分为8个小亚族,且小亚族内部的基因结构相对保守。通过荧光定量分析所选基因在非生物胁迫下的表达模式,筛选到2条在不同非生物胁迫下均上调表达的WRKY转录因子,为进一步分析其功能打下基础。     

洋甘菊WRKY转录因子的鉴定及表达分析

为了系统分析德国洋甘菊WRKY基因家族,本研究利用生物信息学方法,从德国洋甘菊转录组共鉴定出42个WRKY转录因子,包括12个Ⅰ型基因,1个Ⅱ-a型基因,5个Ⅱ-b型基因,11个Ⅱ-c型基因,5个Ⅱ-d型基因,3个Ⅱ-e型基因和5个Ⅲ型基因。保守基序分析显示,同类型的基因拥有特异性的保守基序。表达谱数据分析表明,德国洋甘菊WRKY基因至少在一个组织中表达,并具有器官特异性。5个MrWRKY基因只在根中表达,1个MrWRKY基因只在茎和根中表达,2个MrWRKY基因只在茎和叶中表达,2个MrWRKY基因只在根和叶中表达。这一研究结果为进一步解析德国洋甘菊WRKY转录因子的功能提供了科学基础。