甘草幼苗响应干旱胁迫的光合、抗氧化特性及转录组分析

为探究乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)对干旱胁迫的生理及分子响应机制,本研究采用聚乙二醇6000(polyethylene?glycol?6000,?PEG-6000)模拟干旱的方法,测定乌拉尔甘草幼苗光合指标和抗氧化酶活性,并进行转录组测序分析.结果表明:干旱胁迫至7?d时,甘草的净光合速率(net?photosynthetic?rate,?Pn)、气孔导度(stomatal?conductance,Gs)、蒸腾速率(transpiration?rate,?Tr)到达最低值.相对叶绿素含量(soil?and?plant?analyzer?develotrnent,?SPAD)表现为先上升后下降.干旱引起甘草的氧化应激,处理1?d时提高了叶片中过氧化氢酶(catalase,?CAT)活性,降低了根中CAT活性.处理7?d时提高了根中过氧化物酶(peroxide,?POD)活性,降低了根中超氧化物歧化酶(superoxide?dismutase,?SOD)活性.转录组分析结果显示,甘草地上部分和地下部分分别有差异表达基因(differentially?expressed?genes,?DEGs)7500和5298个;基因本体(gene?ontology,?GO)富集结果表明,地上和地下两部分的DEGs在三大类的分布基本一致,均被显著富集到细胞过程、代谢过程、细胞结构、催化活性、转导活性等功能;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia?of?Genes?and?Genomes,?KEGG)代谢途径富集分析表明,地上部分和地下部分DEGs均显著富集在转录因子、蛋白激酶、苯丙烷类生物合成和细胞色素P450等代谢途径.转录调控网络分析预测表明,ERF?(ethylene?responsive factor)、bHLH?(basic?helix-loop-helix)、NAC?(NAM/ATAF/CUC)、MYB?(v-myb?avian?myeloblastosis?viral?oncogene?homolog)和WRKY类转录因子可能与甘草次级代谢产物相关基因存在转录调控关系.综上,本研究揭示了干旱胁迫对甘草生理特性的影响,分析了不同部位基因的表达,可为今后研究甘草抗旱机制提供有价值的信息.     

甘草PRR基因家族鉴定及表达分析

伪应答调控（PRR）蛋白作为植物生物钟中央振荡器的重要组成部分,参与植物昼夜节律的调节,在植物生长发育、逆境胁迫响应等生命活动中发挥重要作用。利用生物信息学方法鉴定了甘草PRR蛋白编码基因,并结合转录组数据分析其在盐胁迫、干旱胁迫和低磷胁迫下的表达模式。结果表明：甘草基因组中共鉴定出7个GuPRR基因;根据系统发育进化分析将甘草PRR蛋白分为3个分支。在GuPRR启动子区还发现了大量的低温、干旱、光、茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸响应的顺式元件。转录组数据分析结果表明,7个GuPRR基因在不同的组织都存在表达且响应不同的非生物胁迫。这些结果为甘草PRR基因家族的研究提供了理论的基础资料,将有助于深入了解甘草PRR基因家族的功能。     

甘草生长素反应因子(ARF)基因家族的鉴定及表达分析

本研究旨在鉴定甘草ARF基因家族并分析其在非生物胁迫下的表达模式。以乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为研究对象,利用生物信息学方法对ARF基因家族进行鉴定,并对其蛋白质理化性质、保守结构域、基因结构、进化关系、顺式作用元件和表达模式分析。鉴定得到10个甘草ARF基因。其蛋白氨基酸序列长度在301~945 aa之间,分子量约为33.07~104.37kDa,等电点为5.93~8.50。亚细胞定位分析显示甘草ARF蛋白均位于细胞核。保守结构域分析显示GuARF蛋白大多包含B3、Auxin_resp和Aux/IAA结构域。基因结构发现外显子数量从6个到22个不等。在甘草ARF基因启动子区还存在5类不同的顺式调控元件。系统进化分析表明甘草ARF蛋白分为3类。转录组数据分析显示,10个GuARF基因在非生物胁迫下具有一定表达特异性。上述结果显示甘草ARF基因家族可能参与多种生物过程,这为进一步研究植物对非生物胁迫的生理和分子反应提供了有价值的信息。     

盐、低磷以及干旱胁迫下乌拉尔甘草根转录组分析

对乌拉尔甘草根进行转录组测序分析,挖掘响应盐、低磷和干旱胁迫的相关基因,探讨甘草抵御逆境胁迫的分子机制。以150 mmol/L NaCl模拟盐胁迫、10μmol/L KH₂PO₄模拟低磷胁迫和15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理下的乌拉尔甘草根作为研究材料,应用Illumina HiSeq 2000测序平台对根进行转录组测序,对测序结果进行基因功能注释分析和差异表达基因(DEGs)筛选。分别获得盐、低磷和干旱胁迫处理下甘草根中4 294、3 201和4 719个DEGs。GO富集结果表明,3种逆境胁迫下甘草根中的DEGs均显著富集到细胞过程、代谢过程、刺激响应、细胞、细胞器、催化活性等功能过程中;KEGG途径富集分析表明,3种胁迫处理下的DEGs显著富集的代谢途径主要涉及基因表达调控、生物合成及代谢、信号转导等。转录因子鉴定结果显示3种胁迫处理下差异表达数量最多的转录因子主要来自ERF、bHLH、MYB-related、WRKY、Dof、NAC等转录因子家族;基因表达水平分析显示,参与植物激素代谢及信号转导相关的DEGs在盐胁迫...     

甘草幼苗响应干旱胁迫的光合、抗氧化特性及转录组分析

为探究乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)对干旱胁迫的生理及分子响应机制,本研究采用聚乙二醇6000 (polyethylene glycol 6000, PEG-6000)模拟干旱的方法,测定乌拉尔甘草幼苗光合指标和抗氧化酶活性,并进行转录组测序分析。结果表明：干旱胁迫至7 d时,甘草的净光合速率(net photosynthetic rate, Pn)、气孔导度(stomatal conductance, Gs)、蒸腾速率(transpiration rate, Tr)到达最低值。相对叶绿素含量(soil and plant analyzer develotrnent, SPAD)表现为先上升后下降。干旱引起甘草的氧化应激,处理1 d时提高了叶片中过氧化氢酶(catalase, CAT)活性,降低了根中CAT活性。处理7 d时提高了根中过氧化物酶(peroxide, POD)活性,降低了根中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性。转录组分析结果显示,甘草地上部分和地下部分分别有差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs) 7 500和5 298个;基因本体(gene ontology, GO)富集结果表明,地上和地下两部分的DEGs在三大类的分布基本一致,均被显著富集到细胞过程、代谢过程、细胞结构、催化活性、转导活性等功能;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)代谢途径富集分析表明,地上部分和地下部分DEGs均显著富集在转录因子、蛋白激酶、苯丙烷类生物合成和细胞色素P450等代谢途径。转录调控网络分析预测表明,ERF (ethylene responsive factor)、bHLH (basic helix-loop-helix)、NAC (NAM/ATAF/CUC)、MYB (v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)和WRKY 类转录因子可能与甘草次级代谢产物相关基因存在转录调控关系。综上,本研究揭示了干旱胁迫对甘草生理特性的影响,分析了不同部位基因的表达,可为今后研究甘草抗旱机制提供有价值的信息。     

褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响

探讨不同温度与盐和干旱交互胁迫的条件下,褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响。利用6个不同浓度的褪黑素溶液对扁茎黄芪种子进行浸种处理,NaCl和PEG溶液分别模拟盐和干旱环境为实验组,蒸馏水处理为对照组,处理过的种子分别置于4个温度下(15、20、25、30℃),萌发实验结束后进行萌发指标和幼苗生长指标测定。结果表明,同一温度下随着干旱程度的增加,扁茎黄芪种子最终发芽率降低(P<0.05);盐胁迫和干旱胁迫下,各温度下平均发芽时间随着胁迫程度的增加而增加(P<0.05);同一温度下,胚根长和子叶随着盐胁迫和干旱胁迫渗透势的增加而降低;同一渗透势胁迫下,胚根长随着温度的增加而先增加后减少;30℃下胁迫为-0.7 MPa时,扁茎黄芪在盐胁迫下种子萌发后幼苗的生长受到抑制,而干旱胁迫下某些处理组种子未发芽。25℃和20℃分别是本实验中适合扁茎黄芪在盐和干旱条件下萌发与生长的最适温度;在相同温度下其耐盐性大于耐旱性,且随着胁迫程度的增加,其生长受到抑制;褪黑素处理在一定程度上缓解了胁迫对扁茎黄芪造成的影响。