玉米SRO基因家族的鉴定及表达分析

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。     

可可泛素结合酶基因家族的生物信息学初步分析

泛素结合酶(E2s)促进底物泛素化或者与E3s链接,是靶蛋白泛素化的关键酶,在泛素-蛋白酶体途径中起重要作用。利用可可(Theobroma cacao L.)全基因组测序数据,共鉴定出45个E2s基因家族成员,包括39个UBC和6个UEV基因。通过生物信息学方法,对可可E2s家族的基本理化性质、基因结构、二级结构预测、亚细胞定位、进化关系等方面进行初步分析。结果表明:可可E2s基因CDS长度在441(Tc UEV3)~3 651 bp(Tc UBC7)之间,对应的编码蛋白氨基酸数目在146(Tc UEV3)~1 216 aa(Tc UBC7)之间,编码蛋白分子量在16.39~134.71 ku之间。E2s基因外显子在1~11之间,多数基因外显子数目在5~7之间。E2s基因在10条染色体上均有分布,1号染色体为7个,数量最多;6号染色体2个基因,数量最少。可可E2s蛋白大多为不稳定蛋白,且均为亲水性蛋白,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主要构成元件。大多数可可E2s蛋白定位在细胞核,少数定位在内质网或者细胞质。进化树分析表明:可可E2s蛋白被分为20个亚家族,包括16个UBC亚家族和4个UEV亚家族,第Ⅵ亚家族E2s数目最多为9个;E2s家族蛋白在物种进化过程中具有高度保守性。     

香草兰花芽分化期蛋白质及碳水化合物变化研究

以墨西哥香草兰花芽分化期花芽、混合花芽、叶芽及其功能叶为研究对象，研究香草兰花芽分化期蛋白质及碳水化合物变化及其差异，结果表明：香草兰叶芽蛋白质含量持续下降，花芽和混合花芽的蛋白质含量在花序分化初期上升至顶峰而后下降，说明香草兰花芽在花序分化前需要累积大量蛋白质。叶芽的可溶性糖、蔗糖含量均无显著变化，花芽和混合花芽均存在明显的上升和下降趋势；在整个花芽分化期，花芽可溶性糖和蔗糖含量均高于叶芽。叶芽的淀粉含量呈升高趋势，花芽和混合花芽的淀粉含量呈先上升后下降趋势。在整个花芽分化期过程中，花芽、混合花芽功能叶C/N比均高于叶芽功能叶，且花芽功能叶和叶芽功能叶间差异达显著水平。     

香蕉α-1,4-葡聚糖淀粉磷酸化酶基因家族全基因组鉴定与进化分析

为了研究香蕉(Musa nana Lour.)α-1,4-葡聚糖淀粉磷酸化酶(α-1,4-glucan starch phosphorylase,PHS)基因家族的特征和功能,利用生物信息学方法对香蕉PHS家族进行了全基因组查找、鉴定及相关分析。结果表明,在香蕉中共鉴定出2个成员,Ma PHS1的开放阅读框长度为2 784 bp,编码927个氨基酸,分子质量为104.8 ku,等电点为6.59;Ma PHS2的开放阅读框长度为2 517 bp,编码838个氨基酸,分子质量为95.09 ku,等电点为6.09。Ma PHS1和Ma PHS2分别含有17个和15个外显子;Ma PHS1和Ma PHS2均含有淀粉磷酸化酶的保守性基序,进化过程中比较保守。     

香草兰花芽分化期叶片矿质元素变化研究

以香草兰花芽和叶芽功能叶为试验材料，研究其在香草兰花芽分化期矿质元素含量动态变化及差异。结果表明：在香草兰花芽分化期，叶芽和花芽功能叶N含量呈上升趋势，P、K呈下降趋势；Mg、Mn呈先升高后下降趋势，Cu、Zn反之；Ca、Fe、B含量波动频繁且花芽和叶芽功能叶变化不一致。整个香草兰花芽分化期中，花芽功能叶N、P、K含量均低于叶芽功能叶，Mg、Mn、Cu、Zn含量高于叶芽功能叶，二者的Ca、Fe、B含量呈高低波动，无统一规律。     

玉米11个ZmbZIP基因的鉴定及表达特征分析

以玉米自交系郑58为试验材料,利用生物信息学方法和qPCR技术,设置200 mmol/L NaCl、20%PEG6000、4 ℃低温和硝态氮或铵态氮缺乏等胁迫试验,对11个ZmbZIP基因进行生物信息学分析,探测这些基因应答低温、干旱、盐害、缺氮等胁迫时的响应表达模式。系统进化树分析结果表明,11个ZmbZIP基因可以细分为2个亚组;qPCR分析结果表明,不同亚组的ZmbZIP基因在玉米不同组织中呈现不同的表达特征,同一亚组的基因呈现类似的表达模式,反映了ZmbZIP基因在玉米生长发育进程中生物学功能的保守性和分化性。人为模拟盐、干旱、低温和氮缺乏等胁迫的结果表明,ZmbZIP基因受到各种逆境因子的广泛调控,亚组I中的ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP13的表达量同时受NaCl溶液胁迫诱导而上调(相对表达量上调2倍),受PEG6000胁迫抑制下调;亚组II中的ZmbZIP38、ZmbZIP77、ZmbZIP112和ZmbZIP124同时受盐、PEG6000和低温胁迫诱导上调,硝态氮缺乏胁迫抑制ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP134基因表达,而铵态氮缺乏胁迫下,这3个基因表达明显上调,推测这些基因广泛参与应答逆境胁迫响应途径。     

11个玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达分析

bZIP基因家族是一类广泛存在于植物中的重要转录因子,在植物生长发育及应答逆境胁迫响应途径中发挥重要作用。选取11个玉米bZIP基因作为研究对象,系统地研究了ZmbZIP基因应答各类逆境胁迫时的表达模式。进化树分析结果显示11个ZmbZIP基因聚合为一个大家族,并可以进一步细分为3个亚组。qPCR分析结果显示8个ZmbZIP基因表达模式在玉米不同组织中呈现明显差异,预示着在玉米生长发育进程中功能多样化。 人为模拟盐、干旱、低温和硝态氮或铵态氮缺乏胁迫等研究结果表明,8个ZmbZIP呈现不同的表达模式,ZmbZIP71和ZmbZIP129同时受200 mmol·L^-1 NaCl溶液、20% PEG6000和4 ℃低温胁迫的诱导（>2倍）,而其他ZmbZIP在应答3种非生物胁迫时呈现不同的表达模式。叶片和根系中ZmbZIP基因受不同氮形态缺乏胁迫的调控,叶片中有6个ZmbZIP基因受铵态氮缺乏胁迫的诱导,有2个ZmbZIP受硝态氮缺乏胁迫明显抑制,根系中ZmbZIP9、ZmbZIP69和ZmbZIP71同时受2种胁迫因子的影响,而有5个ZmbZIP基因受2种不同胁迫处理的影响不同,显示叶片或根系ZmbZIP基因在调控氮缺乏胁迫响应机制中具有不同的生物学功能。结果可为将来深入研究这些基因的生物学功能提供科学数据。     

施用不同有机肥对香草兰生长及土壤酶活性的影响

通过大田试验研究施用不同有机肥对香草兰生长,叶绿素荧光特性及土壤酶活性的影响。结果表明:有机肥和生物有机肥混合施用的处理香草兰茎蔓和叶片干重显著高于施用牛粪的处理;施用生物有机肥和有机肥的处理香草兰叶片表观电子光合传递速率(ETR)和实际光化学效率(Yield)无显著性差异,但均显著高于施用牛粪的处理;有机肥和生物有机肥混合施用的处理土壤酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性显著高于施用牛粪的处理。综上所述,有机肥和生物有机肥配合施用可显著促进香草兰生长,提高香草兰的光能利用效率和土壤酶活性。     

不同微量元素对苦丁茶冬青新稍的影响

为探讨微量元素对苦丁茶冬青新稍生长和生理特性的影响,对生长一致的植株修剪后．依据试验地土壤养分状况,喷施一定浓度的铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）和硼（B）,20d后,摘取新稍,测定其生长和生理指标。结果表明,各处理都不同程度地抑制了苦丁茶冬青新稍的伸长,Mn处理能显著增加叶长．Zn处理能显著增加叶长和叶宽,B处理能同时增加叶片的长度和宽度但差异未达显著水平。Cu、Zn处理能显著提高叶片叶绿素含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性。     

香草兰花粉保存与种间杂交育种初步研究

利用大花香草兰、帝皇香草兰与墨西哥香草兰进行种间杂交育种,以期改变目前生产上香草兰品种单一的局面。对香草兰花粉的保存方法进行研究,同时以人工授粉进行3个种间的正反交,统计杂交组合的结实率并观测杂交果荚的生长发育。结果表明,香草兰花粉适宜用花粉粒离体方式在4 ℃低温中保存50 d;6种香草兰杂交组合的平均结实率为78％,共得到31个的杂交果荚;6种香草兰杂交果荚的生长发育有一定差异,其形状与母本自交果荚类似;部分杂交果荚的长度和宽度与母本自交果荚有显著差异。香草兰杂交果荚内含有数量庞大的杂交种子,是潜在的香草兰育种新种质。