假俭草R2R3-MYB基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下的表达模式分析

R2R3-MYB家族是植物中最大的转录因子家族之一，广泛参与各种生理响应和分子调控。本研究利用假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro.))基因组数据和生物信息学手段鉴定了R2R3-MYB转录因子，并对系统进化、结构、顺式作用元件等进行分析；同时对R2R3-MYB转录因子响应干旱胁迫的表达模式进行分析。结果显示，假俭草中有113个R2R3-MYB成员；蛋白二级结构和三级结构都表明R2R3-MYBs蛋白都含有螺旋-转角-螺旋结构；顺式作用元件分析发现启动子区含有大量植物激素响应和胁迫响应元件，为R2R3-MYB基因进化分析提供了依据。基因表达模式分析表明，与野生型相比，抗旱突变体叶中有39个基因、根中有58个基因在一个或多个干旱时期表达量提高，推测这些R2R3-MYB基因在响应干旱胁迫过程中发挥着重要作用。本研究结果为进一步深入研究假俭草R2R3-MYB基因家族的功能奠定了基础。     

紫花苜蓿R2R3-MYB亚家族鉴定与干旱胁迫下的表达分析

MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族是最大的转录因子家族之一，R2R3-MYB亚家族在植物胁迫响应、次级代谢、生长和发育等过程发挥重要作用。本研究利用紫花苜蓿(Medicago sativa‘Zhongmu No.1’)基因组和转录组数据，通过生物信息学方法鉴定了R2R3-MYB转录因子，并对其序列特征、系统进化、染色体分布、基因结构、顺式作用元件及干旱胁迫下的表达模式进行分析。结果显示，紫花苜蓿中有121个R2R3-MYB亚家族成员，各成员均具有两个典型的MYB结构域，理化性质变化较大。系统进化分析将121个成员分为33个组，各成员无规律地定位在8条染色体上。基因结构和顺式作用元件分析发现，同一分组具有相同或相似的外显子数和顺式作用元件。响应干旱胁迫表达模式分析和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明干旱胁迫下MsMYB12,MsMYB45,MsMYB52,MsMYB73,MsMYB88,MsMYB124,MsMYB149,MsMYB189,MsMYB268基因的表达量显著上调，可作为后期紫花苜蓿响应干...     

白羊草BiMYB52基因的克隆及转基因拟南芥抗旱性表达分析

白羊草(Bothriochloa ischaemum)是一种耐旱的优良乡土草种。为了探索白羊草转录因子MYB的结构和功能,本研究以白羊草转录组测序中筛选出的一段对干旱胁迫响应表达量变化显著的MYB序列为基础,采用基于拓扑异构酶快速克隆法从白羊草中克隆了一个R2R3-MYB基因BiMYB52,该基因编码237个氨基酸。为了深入研究BiMYB52基因的抗旱性,利用染色体步移技术扩增出了BiMYB52启动子序列,构建了pCAMBIA1301-BiMYB52过表达载体,采用农杆菌介导的花序侵染法对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行遗传转化,然后对野生拟南芥和转基因拟南芥进行干旱胁迫处理。结果表明,干旱胁迫复水后,转基因拟南芥的存活率显著高于野生拟南芥,丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量是干旱胁迫后转基因拟南芥的显著低于对照,脯氨酸(Proline, Pro)含量则显著高于对照。由此推测BiMYB52基因可能增加了拟南芥对干旱胁迫的抵抗能力。这为白羊草抗旱育种提供候选基因和理论基础。     

R2R3-MYB转录因子在果树花青素合成中的调控作用

摘要：花青素是一种重要的水溶性色素，该色素影响果实色泽表现，对人体具有非常重要的营养保健价值，已成为当前果树领域研究的热点之一。与花青素的合成路径密切相关的调控因子目前已有较深入的研究。花青素生物合成由一系列结构基因编码的酶催化完成，而其关键结构基因的表达主要受R2R3-MYB转录因子调控。近年大量研究表明，R2R3MYB的调 控作用受外界因子如温度，激素,光等的影响。本文在介绍果实花青素的种类、功能和合成的基础上，就R2R3-MYB的结构特征及其在花青素合成调控中的作用进行了概述，旨在为研究果树花青素形成的分子机理提供信息。     

白三叶TrMYB1R1全长克隆及转录表达分析

R1-MYB是MYB转录因子家族中的一亚类,可能参与植物非生物胁迫应答。通过RT-PCR和RACE技术,在白三叶(Trifolium repens)中成功克隆出一个MYB转录因子TrMYB1R1,基因全长1 403 bp,编码297个氨基酸残基。通过生物信息学分析,发现TrMYB1R1蛋白含有一个MYB结构域,属于MYB-related蛋白,保守域形成3个α-螺旋;亚细胞定位预测该蛋白可能位于细胞核中。同源进化分析结果显示TrMYB1R1蛋白和豆科植物MYB蛋白亲缘较近,蛋白进化符合植物进化分类。非生物胁迫和外源激素处理结果表明,该基因在白三叶根和叶中均受到诱导调节。在聚乙二醇(PEG)水分胁迫、镉胁迫、4℃冷处理及35℃高温处理下,白三叶TrMYB1R1表达受到抑制,且该基因对镉、冷及热处理响应强烈,对PEG处理响应较弱;而在NaCl胁迫处理下该基因受到诱导表达;同时,脱落酸(ABA)处理前期抑制TrMYB1R1表达,但细胞分裂素(CTK)显著诱导该基因表达。这些结果表明,该基因可能参与多种非生物胁迫应答并可能受激素调控,但对TrMYB1R1在白三叶中的功能及调控作用仍需进一步研究。     

白羊草叶片和根系干旱胁迫下microRNAs差异表达分析

为了探索干旱胁迫下白羊草miRNAs的组织特异性,本研究在干旱胁迫下白羊草（Bothriochloa ischaemum）转录组数据的基础上,采用Illumina测序技术和生物信息学方法,对干旱胁迫和正常生长条件下白羊草苗期叶片和根系miRNAs（microRNAs）进行鉴定和表达分析研究。结果从4个库中鉴定出白羊草中有属于20个家族的79个已知miRNAs和92个新miRNAs。干旱胁迫后叶片和根系中差异表达的miRNAs分别有65个（上调28和下调37）和27个（上调15和下调12）。响应干旱胁迫的主要miRNAs为miR156,miR164,miR166,miR169,miR172,miR396,miR398,miR408,miR528。对这些miRNAs预测的靶基因进行GO生物功能和KEGG代谢通路富集分析表明,植物激素信号转导是叶片和根系响应干旱胁迫共同富集的主要代谢通路,而黄酮类化合物生物合成则是干旱胁迫下叶片富集的最主要代谢通路。     

紫花苜蓿MsMYB58基因克隆及抗旱功能鉴定

干旱是限制紫花苜蓿(Medicago sativa)生长的重要环境限制因子，MYB转录因子广泛参与调控植物的生长发育和非生物胁迫。本研究对紫花苜蓿MsMYB58基因进行克隆及生物信息学分析，初步解析紫花苜蓿MsMYB58在干旱胁迫应答过程中的功能。结果显示，MsMYB58开放阅读框全长1 002 bp,编码蛋白含有333个氨基酸，分子量为37.80 kDa,属于典型的R2R3-MYB家族成员，定位在细胞核、细胞壁和细胞膜中。MsMYB58的组织特异性表达主要在茎中，在根中的表达最少；在脱落酸、盐和自然干旱处理中，MsMYB58的表达水平呈现不同的变化趋势。干旱胁迫下，过表达MsMYB58的转基因烟草的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶的活性和脯氨酸含量显著增加，而丙二醛的含量则显著下降，叶绿素荧光参数PSⅡ利用效率和PSⅡ最大光化学量子产量显著升高，非光化学猝灭显著下降。本研究初步探究了紫花苜蓿MsMYB58在干旱胁迫应答过程中的功能，为进一步挖掘紫花苜蓿干旱响应功能基因提供理论基础。     

青海野生草地早熟禾响应干旱胁迫的代谢通路及转录调控分析

为探究青海野生草地早熟禾（Poa pratensis）响应干旱胁迫的分子机制,本研究以青海野生草地早熟禾抗旱材料‘10-202’和敏感材料‘09-61’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术对15% PEG-6000模拟的干旱胁迫和正常处理下的2份材料的叶片进行差异基因表达分析。结果表明：‘10-202’处理间存在3 166个差异表达基因（Different expression genes,DEGs）,上调和下调表达基因数目分别为1 979和1 187个;‘09-61’处理间共有314个DEGs,上调表达的有64个,下调表达的有250个。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析发现,2份材料的差异基因均显著富集在淀粉和蔗糖代谢通路。运用MapMan软件对‘10-202’干旱胁迫下与转录调控相关的差异基因进行了功能注释,发现bHLH,AP2/EREPB及C2H2锌指家族转录因子在响应干旱胁迫中发挥着重要作用。本研究为后续挖掘草地早熟禾耐旱相关候选基因的克隆和功能验证奠定了理论基础。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

扁穗冰草转录因子基因的克隆和表达特性的分析

根据禾本科转录因子cbf,dreb,myb基因已经报道的核酸序列保守区设计引物,使用RT PCR技术首次在扁穗冰草（Agropyron cristatum）中克隆3个转录因子部分片段,分别将其命名为ACcbf,ACdreb,ACmyb。利用半定量RT PCR技术研究这3个基因在冷胁迫及干旱胁迫下的表达趋势。结果表明,ACcbf基因对温度敏感,同时对干旱胁迫有一定程度的响应;ACdreb基因对冷胁迫和干旱胁迫都较为敏感;ACmyb基因则对干旱胁迫敏感,而对冷胁迫不敏感。     

黄土丘陵区草地群落多样性和优势种养分对氮添加的响应

为探究大气氮沉降对黄土丘陵区草地群落多样性及其优势种生长的影响,本研究以白羊草(Bothriochloa ischaemum, Bi)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica, Ld)为优势种的草地群落为研究对象,设置3个氮添加处理(N0,0 kg ·hm^-2·a^-1;N25,25 kg ·hm^-2·a^-1;N75,75 kg ·hm^-2·a^-1),测定并分析了白羊草和达乌里胡枝子的株高、盖度、地上生物量(Aboveground biomass,AGB),物种多样性和养分含量。结果表明：氮添加处理下,Bi和Ld群落的总AGB显著提高;Bi群落中,氮添加显著降低物种多样性指数,而显著提高白羊草的全氮含量和氮磷比;Ld群落中,氮添加显著增加物种多样性指数,而显著降低达乌里胡枝子的全氮含量和氮磷比;相关性分析表明,物种多样性与白羊草的盖度和生物量呈显著负相关关系,与达乌里胡枝子的高度、盖度和AGB呈显著正相关。综上,氮添加促进了白羊草生长但抑制达乌里胡枝子,其群落优势种的AGB对物种多样性影响更加重要。     

香豆素对草地早熟禾等6种补播材料种子萌发特性的影响

香豆素是草地早熟禾(Poa pratensis)产生的主要化感物质,为筛选适宜补播草地早熟禾草地的种子材料,本试验采用不同浓度(0,20,40,60,80,100 μg·mL^-1)的香豆素处理'晋农1号’达乌里胡枝子(Lespedeza davurica 'Jinnong No. 1’)、'太行’白羊草(Bothriochloa ischaemum 'Taihang’)、二月兰(Orychophragmus violaceus)和3个品种的草地早熟禾：'幸运星’(Poa pratensis 'Luckystar’)、'珠峰’(Poa pratensis 'Everest’)、'新歌莱德’(Poa pratensis 'Nuglade’)进行发芽试验,测定种子萌发、幼苗生长指标,计算综合化感效应指数。结果表明,达乌里胡枝子、白羊草分别在20 μg·mL^-1和40 μg·mL^-1香豆素处理下,种子萌发与幼苗生长受到化感促进作用最显著;随处理浓度升高,白羊草受化感抑制程度最轻,其次是达乌里胡枝子。结合天然草地中的共生情况,推测'晋农1号’达乌里胡枝子和'太行’白羊草适宜与草地早熟禾组合,在草地补播中发挥重要作用。本研究结果可为后续补播试验奠定基础。     

白羊草NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC转录因子家族是植物特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及器官的建成、逆境胁迫应答等过程。为进一步研究白羊草（Bothriochloa ischaemum） NAC转录因子家族,本研究利用生物信息学方法对白羊草NAC基因所编码的蛋白理化性质、二级结构、保守基序、亚细胞定位、潜在磷酸化位点及系统进化关系进行了分析。结果显示,具有NAC结构域的21条白羊草氨基酸序列共分为10个亚家族,蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分,含有5个保守基序,大多数NAC蛋白定位于细胞核,均含有潜在的丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、和酪氨酸（Tyr）磷酸化位点。本研究将为白羊草NAC基因家族的进一步功能分析奠定重要的研究基础。     

抗逆转录因子在百脉根中的功能分析

为提高豆科牧草百脉根抗旱方面的能力,从沙生植物胡杨和铃铛刺中克隆了4个抗逆转录因子基因并进行功能分析,从中筛选了2个具有抗旱特性的基因PeDREB2a和HhERF2,构建了以磷酸甘露糖异构酶为筛选标记的单、双价植物表达载体,转化百脉根Leo品种,结果表明,转录因子基因明显改善了百脉根的抗旱特性,经过抗旱复水试验证明转基因百脉根成活率达到100%。     

与蒙古冰草抗旱相关的NAC转录因子生物信息学及其表达分析

NAC转录因子具有调控植物生长发育及应对非生物逆境胁迫等多种功能。为筛选蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）抗旱相关的NAC转录因子，本研究基于转录组测序数据，利用生物信息学方法对蒙古冰草NAC转录因子的结构、理化性质、进化关系和保守性等进行分析，同时运用实时荧光定量技术对抗旱相关的2个NAC基因进行差异表达分析。结果表明：筛选出26个蒙古冰草NAC家族成员，其中15个具有完整NAC转录因子结构域，其均属于亲水性蛋白，大部分定位于细胞核；15个蒙古冰草NAC转录因子的蛋白磷酸化位点均含有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸。进化关系比对显示AmNAC100和AmNAC102-2转录因子与已知有抗旱功能的NAC蛋白同源性极高，其二、三级结构主要以无规则卷曲为主，motif1，2，3，8为其共有的保守基序，多序列比对将保守结构域划分为子域A—E。差异表达分析发现AmNAC100和AmNAC102-2基因相对表达量均高于对照（CK），在蒙古冰草干旱胁迫中起正调控作用。     

黄土丘陵区白羊草群落光谱特征对氮磷添加的响应

为利用草地群落光谱参数来评价氮磷施肥效应,本研究以安塞纸坊沟流域内白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落为研究对象,测定计算不同氮磷添加[N处理：0（N₀）,25（N₂₅）,50（N₅₀）和100（N₁₀₀） kg N·hm^-2·a^-1;P处理（以P₂O₅计）：0（P₀）,20（P₂₀）,40（P₄₀）和 80（P₈₀） kg P₂O₅·hm^-2·a^-1]的草地群落光谱特征,同步测定草地群落地上生物量和盖度并计算群落多样性指数。结果表明：施氮显著增大群落地上生物量和盖度,施磷显著增加盖度,氮磷添加对群落多样性无显著影响;氮磷添加后,光谱在“蓝谷”,“绿峰”和“红谷”处的反射率均显著降低;单施氮对红边参数无显著影响,单施磷显著增大红边斜率及面积;植被指数在施氮或施磷后均显著增大,且磷添加的增幅大于氮。总体研究表明,施氮和施磷对草地生物量和盖度的影响不同,施磷能有效提高白羊草群落盖度和群体光合能力,N₅₀P₄₀处理提升群落光合能力最强。     

贮藏年限对不同居群白羊草种子活力的影响

[目的]探究贮藏年限对不同居群白羊草（Bothriochloa ischaemum）种子活力的影响。[方法]采用收获于2017年、2018年、2019年及2020年的5个居群（代县、平鲁、平定、柳林和太谷）白羊草种子进行发芽试验，分析其发芽率、发芽指数、平均发芽时间及幼苗活力指数随贮藏年限的变化规律，探讨不同居群白羊草种子的耐贮藏性差异。[结果]贮藏年限、居群及两者的交互作用对白羊草种子发芽率、发芽指数及幼苗活力指数存在极显著（P<0.01）影响。不同居群白羊草种子发芽率、发芽指数及幼苗活力指数随贮藏年限的增加均呈下降趋势。太谷居群白羊草种子收获当年以及贮藏1和2年的发芽率、发芽指数差异不显著（P>0.05），贮藏3年时显著（P<0.05）下降，幼苗活力指数随贮藏年限的增加无显著（P>0.05）变化；其他居群白羊草种子收获当年的发芽率、发芽指数及幼苗活力指数均显著（P<0.05）高于贮藏1、2、3年。柳林居群白羊草种子在收获当年的发芽指数、幼苗活力指数均高于其他居群，平均发芽时间低于其他居群，发芽率较高。贮藏年限对白羊草种子的平均发芽时间存在极显著（P<0.01）影响，平均发芽时间随贮藏年限的增加而延长，且居群对白羊草种子平均发芽时间也存在极显著（P<0.01）影响，但贮藏年限与居群的交互作用对白羊草种子平均发芽时间的影响不显著（P>0.05）。[结论]不同居群白羊草种子活力均在收获当年保持较高水平，其中，柳林居群白羊草种子活力水平最高。太谷居群白羊草种子活力在贮藏3年内保持较高水平，耐贮藏性最好；而其他居群均不适合长期贮藏。