小黑麦SWEET家族基因鉴定及其在不同逆境下表达模式分析

SWEET(Sugars will eventually be exported transporter)是近年来新发现的一类糖转运体,它在维持植物体生长发育、生理代谢、逆境胁迫响应、植物与病原菌互作等方面具有重要作用。截至目前,小黑麦(×Triticosecale)SWEET家族成员尚未被鉴定。因此,本研究基于小黑麦的转录组数据库,通过同源性检索共鉴定出16条TwSWEETs基因,生物信息学分析表明小黑麦TwSWEETs基因家族在进化关系上可分为四个枝,具有较强的保守性。它们含有6～7个跨膜螺旋结构(Transmembrane helices, TMH),共有10个motif,亚细胞定位结果预测显示多数TwSWEETs定位于质膜上。进一步利用qPCR技术分析了TwSWEETs基因在干旱(20%PEG)、寒冷(4℃)胁迫下小黑麦根系和叶片的表达模式,结果表明绝大多数TwSWEET基因的相对表达量在受到胁迫后会显著上调或下调(如TwSWEET2a,TwSWEET6a,TwSWEET12,TwSWEET16),可作为小黑麦响应干旱或寒冷胁迫的候选基因。本研究结果将为深入解析小黑麦TwSWE...     

紫花苜蓿GPAT基因家族鉴定及在盐碱胁迫下的表达模式分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是甘油生物合成的限速酶,参与多种脂类的生物合成途径,在植物生长发育和抗逆过程中具有重要作用。为了解GPAT基因在紫花苜蓿(Medicago sativa)应对非生物胁迫过程中的作用,本研究利用生物信息学方法共鉴定出73个紫花苜蓿MsGPATs基因。研究表明,MsGPAT基因在染色体上不均匀分布,大多数基因存在大片段复制现象。系统进化树分析将其分为3个亚组。基因结构和蛋白质保守基序分析表明MsGPAT基因家族成员多数含有2～3个外显子或11～12个外显子,至少含有1个保守基序。顺式作用元件分析表明不同MsGPATs基因含有不同的光、生长素和胁迫应答元件。基因表达谱分析显示,分别有10,5,18个MsGPATs基因积极响应高盐、高碱和混合盐碱胁迫,可作为紫花苜蓿耐盐碱研究的候选基因。     

紫花苜蓿CAMTA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析

钙调蛋白结合转录激活因子(CAMTA)是一类重要的钙调素结合蛋白,在激素信号转导、发育调控和环境胁迫耐受中发挥着重要作用。本研究采用生物信息学技术,基于紫花苜蓿“新疆大叶”参考基因组,对紫花苜蓿中CAMTA家族成员进行鉴定,并对这些基因的理化性质、系统发育树、保守结构域、染色体上位置、顺式作用元件、转录表达谱进行分析和验证。结果表明,共鉴定出17个MsCAMTA基因,MsCAMTA家族成员可划分为3个亚家族,亚家族成员在基因结构、保守基序位置上较为相似。染色体定位结果显示,MsCAMTA家族成员不均匀地分布在7条染色体上。启动子区具有大量响应低温、盐胁迫及植物激素信号相关的顺式作用元件。此外,采用RT—qPCR对盐(300 mmol·L^-1 NaCl)、模拟干旱(400 mmol·L^-1甘露醇)、低温(10℃)和脱落酸(100μmol·L^-1)处理下紫花苜蓿叶片中MsCAMTA1、MsCAMTA3、MsCAMTA11和MsCAMTA12的表达模式进行了初步研究。结果表明,4个MsCAMTA候选基因在各胁迫处理下均有一定程...     

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。     

鸭茅bZIP基因家族鉴定及非生物胁迫表达模式

冷季型牧草鸭茅(Dactylis glomerata)在生长过程中会受到各种逆境胁迫的影响。bZIP转录因子参与多种生物学过程,尤其在植物抵御生物和非生物胁迫过程中发挥关键作用。本研究利用生物信息学和实时荧光定量(qRTPCR)的方法,对鸭茅bZIP基因家族进行全基因组鉴定和分析并探究其表达模式。共鉴定出103个DgbZIP基因并将其划分为11个亚家族。对于同一亚族内成员而言,它们的保守序列和基因结构具有一定的相似性,并预测到许多与胁迫密切联系的顺式作用元件。研究结果表明,在热和干旱胁迫处理后A、C、S亚族成员较强烈地响应胁迫并参与表达调控。本研究为进一步揭示鸭茅bZIP基因响应逆境胁迫的分子机制提供了参考。     

逆境胁迫下苜蓿乙醛脱氢酶基因的表达

为研究苜蓿植株在盐、低温、干旱胁迫下,植株体内的乙醛脱氢酶（ALDH）基因表达量的变化,在3种逆境条件下分别取处理0、4、8、12、24h叶片,用荧光定量RT—PCR法测定了ALDH基N的表达量。结果表明,与对照相比,盐胁迫的苜蓿植株叶片ALDH基因表达量随处理时间的不同,表达量有所上升也有所下降;低温胁迫处理的植株叶片ALDH基因随处理时间的不同表达量有升有降;干旱胁迫处理下,对干旱的胁迫处理敏感性很差,表达量很低。     

白刺14-3-3基因家族的鉴定及表达分析

为探明白刺(Nitraria tangutorum)14-3-3基因家族的基本特征及其进化关系,本研究基于白刺转录组数据,利用生物信息学方法,对白刺14-3-3基因家族成员进行鉴定,预测其理化性质、亚细胞定位、保守结构域,分析其系统进化关系及其基因在不同浓度盐、干旱处理下的组织器官表达模式.结果表明:从白刺转录组数据中...     

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...     

空心莲子草SOD基因家族鉴定和表达模式分析

超氧化物歧化酶（SOD）是一类保守的抗氧化酶，在植物生长发育和胁迫应答响应过程中发挥重要作用。目前，尚缺乏对空心莲子草SOD家族成员的系统认识。本研究通过生物信息学对空心莲子草SOD基因家族进行了系统的鉴定及分析，并对其理化性质、保守基序、基因结构、系统发育进化关系、miRNA靶向关系和表达模式等进行了分析。结果表明，在空心莲子草中共鉴定到43个ApSOD，其中22个属于Cu/ZnSOD亚家族，21个属于Fe/MnSOD亚家族；蛋白质特征分析表明，36个ApSOD蛋白为亲水蛋白，37个ApSOD蛋白为稳定蛋白；亚细胞定位预测发现，大部分Cu/ZnSOD定位在叶绿体或细胞质，大多数Fe/MnSOD定位在线粒体。保守结构域分析发现，同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。miRNA靶向关系预测发现，17个空心莲子草miRNA通过切割或翻译抑制作用靶向14个ApSODs。表达模式分析发现，ApSODs在不同环境条件和组织中表达水平相对稳定。利用RT-qPCR分析了6个ApSODs在除草剂处理下的表达模式，结果表明，在噁草酮和氯氟吡氧乙酸胁迫下，6个ApSODs在药后7 d内显著上调表达...     

太行鸡CCNB2基因剪接异构体的克隆鉴定及其在卵泡发育中的表达模式分析

【目的】试验旨在克隆鸡细胞周期素B2(cyclin B2,CCNB2)基因不同剪接异构体,并对其进行生物信息学和组织表达分析。【方法】采用反转录PCR技术对太行鸡CCNB2基因不同剪接异构体进行扩增和克隆,采用生物信息学软件对CCNB2基因不同剪接异构体的部分核苷酸序列进行比对,比较不同物种CCNB2不同剪接异构体的氨基酸序列相似性并构建系统进化树,对其进行亚细胞定位及二级结构预测。利用实时荧光定量PCR技术分析CCNB2基因不同剪接异构体在太行鸡卵巢和不同发育时期卵泡中的相对表达量。【结果】太行鸡CCNB2基因存在3种剪接异构体,即CCNB2-AS1、CCNB2-AS2和CCNB2-AS3,分别编码390、383和401个氨基酸。太行鸡CCNB2-AS1、CCNB2-AS2和CCNB2-AS3 3个剪接体之间的氨基酸序列相似性均为97.00%,这3个剪接体均与原鸡的相似性最高,分别为99.71%、99.71%和100%。3个剪接异构体在进化上与原鸡亲缘关系最近,其次为雉鸡。亚细胞定位结果表明,3个剪接异构体均主要定位于细胞质;蛋白质二级结构分析显示,3种剪接异构体均以α-螺旋为主;C...     

AM菌根真菌对非生物逆境的响应及其机制

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）广泛存在于农业生态系统中,是土壤中重要的微生物成员之一,能与宿主形成共生体,对植物具有多种有益效应。AM真菌共生体可改善土壤理化性状,改善根围微生物区系,促进植物水分和养分吸收利用,提高植物抗氧化保护酶（SOD,POD,CAT,PPO,PAL）活性和抗氧化剂（谷胱甘肽和抗坏血酸）含量,增加渗透调节物质的含量,减少超氧自由基的产生,诱导信号物质和次生代谢物质产生,诱导植物防卫基因表达,从而促进植物对非生物逆境的抗性,降低逆境胁迫对植物造成的伤害。通过总结近年来国内外有关AM真菌提高宿主植物对干旱、盐、温度、重金属等非生物逆境抗性的研究进展,阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制,同时讨论了AM真菌在植物抗生物逆境领域的前景。     

草地早熟禾SnRK2.2基因克隆及非生物胁迫响应分析

逆境胁迫期间蔗糖非发酵相关的蛋白激酶2(SnRK2)通过磷酸化在植物胁迫信号转导途径中起关键作用,参与代谢和应激信号之间的相互作用。为发掘并利用草地早熟禾(Poa pratensis L.)SnRK2家族基因,本研究利用RT-PCR技术得到SnRK2.2基因,借助生物信息学及实时荧光定量PCR技术分别对其进行分子特征、组织部位以及非生物胁迫下该基因表达模式的研究。研究结果：草地早熟禾SnRK2.2包含典型STKc＿SnRK2结构域、蛋白激酶ATP结合信号区、N-肉豆蔻酰化位点等功能域,其与燕麦、小麦同源性最高;实时荧光定量PCR结果表明,草地早熟禾SnRK2.2基因在组织部位中相对表达量为穗>叶>茎>根,该基因可积极响应干旱、盐、低氮、低磷、ABA、BR诱导处理。研究结果为丰富草坪草SnRK2抗逆机制提供理论基础。     

草地早熟禾蛋白激酶OSK4基因的克隆及对非生物胁迫响应分析

本研究以草地早熟禾(Poa pratensis L)为试材,对蔗糖非发酵1相关蛋白激酶SnRK1b亚家族OSK4基因进行克隆、生物信息学分析,并分析不同组织部位以及干旱、氮素、磷素胁迫下该基因表达情况.研究结果:草地早熟禾OSK4基因包含典型的 STKc_AMPK_alpha,UBA_SnRK1_plant,AMPKA...     

柳枝稷PvbZIP8基因的克隆与表达分析

bZIP转录因子在植物非生物逆境胁迫的响应中发挥着重要作用,本研究通过同源克隆在柳枝稷（Panicum virgatum L.）中获得PvbZIP8基因,并对该基因进行了初步的生物信息学分析,同时利用荧光定量PCR技术进行了非生物胁迫下基因表达模式分析以及组织特异性表达分析。结果显示：基因的开放阅读框长度为468 bp,编码155个氨基酸,分子式为C₇₆₁H₁₂₄₈N₂₄O₂₃S₈,分子量为17.81 kDa,为亲水性蛋白。系统进化分析表明该蛋白与哈氏黍（Panicum hallii）、谷子（Setaria italica）和糜子（Panicum miliaceum）相似性较高,并且具有典型的bZIP保守结构域,属于bZIP转录因子家族成员。定量PCR结果显示,PvbZIP8基因在盐、干旱、高温和低温胁迫下上调表达,在柳枝稷抗逆过程中发生作用。组织特异性表达分析表明,PvbZIP8在多个组织或器官均有表达,其中在根、茎、叶中表达量较高。本研究初步确定柳枝稷PvbZIP8基因响应抗逆性反应,并为进一步研究柳枝稷PvbZIP8基因的生物学功能奠定基础。     

紫花苜蓿BAN基因的克隆及其生物信息学分析

BANYULS(BAN)基因编码的花青素还原酶是缩合单宁合成有关的一个关键酶.利用同源克隆的原理,采用RACE的方法,从紫花苜蓿中克隆得到了BAN基因(MsBAN),并对其进行了初步的分析.该基因cDNA全长1313bp,包括开放阅读框1017bp,编码339个氨基酸,在N端存在一个NADP结合位点“VIGGTGFVASLLIKQLLEKGY”.实时荧光定量PCR结果表明,该基因在紫花苜蓿荚果中表达量最高,花中最弱.在NaCl和PEG诱导下,MsBAN基因表达量明显高于对照.在外源激素ABA和GA3处理下,该基因被诱导表达.表明单宁可能在紫花苜蓿的抗逆性调控中也起到一定的作用.     

越橘VcWRKY33基因的分离及其响应几种胁迫的表达分析

本研究以南高丛越橘品种‘雷格西’为试材,克隆抗逆相关基因WRKY,分析其表达模式及其对高盐、低温、PEG6000和水杨酸处理的响应。结果表明,克隆获得越橘VcWRKY33基因,含有2个WRKYGQK结构域和1个C2H2锌指结构。基因表达分析结果表明,VcWRKY33在不同组织器官中均可表达,但表达量差异明显,在叶片中表达量较高。该基因明显受高盐、低温、PEG6000和水杨酸诱导表达。VcWRKY33在越橘的抗盐及抗寒等过程中可能起重要作用。     

白三叶HD-Zip类转录因子TrATHB-12的克隆及表达分析

HD-Zip转录因子是高等植物中特有的一类转录因子,在高等植物的生长发育以及生物和非生物胁迫等逆境应答中起着重要的调控作用。本试验以白三叶品种‘拉丁诺’（Trifolium repens ‘Ladino’）为试验材料,通过同源获取和cDNA末端快速扩增技术（Rapid amplification of cDNA ends,RACE）得到白三叶HD-Zip类转录因子TrATHB-12全长序列,并利用相关软件分析其生物信息学特性,使用荧光定量的方法研究其对非生物胁迫、信号分子和激素的响应,从而为后续构建载体转染白三叶以研究其在各种胁迫下的响应提供一定的基础。试验结果表明,TrATHB-12全长cDNA为1 175 bp,开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）包括744个核苷酸序列,编码248个氨基酸,有2个保守结构域,仅包含HD和LZ,属于HD-Zip I类转录因子。同源分析和进化树结果显示,TrATHB-12基因核苷酸和蛋白质序列与其他豆科植物相似度较高,是较为保守的基因。生物信息学分析发现TrATHB-12编码的蛋白理论分子量为28 738,等电点为5.18,无信号肽和跨膜结构,是不稳定亲水蛋白。表达模式结果显示,TrATHB-12基因在根系和叶片中的表达量有所差异。其中,干旱可以显著诱导叶片中TrATHB-12基因的表达,盐胁迫则可以显著诱导根系中TrATHB-12基因的表达,TrATHB-12对其他逆境均有不同程度的响应;脱落酸（Abscisic acid,ABA）和吲哚乙酸（Indole acetic acid,IAA）处理下叶片中TrATHB-12的表达量显著上升;TrATHB-12对于H₂O₂和NO信号分子有较明显的响应。综上,本试验可为继续深入研究TrATHB-12基因,从而提高白三叶抗逆性奠定一定的基础。     

紫花苜蓿MsHSP17.7基因的克隆及功能分析

热激蛋白是一类普遍参与抗逆的保护性蛋白,在植物生长发育及逆境调控中起重要作用。为了解紫花苜蓿(Medicago sativaL.)热激蛋白基因特性及功能,本研究通过同源克隆法获得热激蛋白基因MsHSP17.7,该基因包含477bp开放阅读框,编码158个氨基酸,蛋白分子量为17.67kDa。序列比对发现MsHSP17.7与截形苜蓿(Medicago truncatula)和豌豆(Pisum sativum)中的2个小分子热激蛋白同源性较高,相似度分别是93.38%,83.13%。组织差异性表达显示,MsHSP17.7在茎中表达最多,叶和花次之,在根中最少;实时定量PCR分析显示,MsHSP17.7受高温、高盐诱导表达,在过氧化诱导下表达量变化不明显。对T3代转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)实时定量PCR分析显示,该基因在高盐和过氧化胁迫下均能大量表达,结果表明MsHSP17.7基因可能参与了高盐与过氧化逆境下的胁迫应激调控。     

家蚕微孢子虫丙酮酸激酶基因的克隆与表达特征分析

丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)在糖酵解最后一步起着不可逆的作用,可以催化磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP和丙酮酸。通过在NCBI和家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)数据库中对丙酮酸激酶基因的比对分析,选择家蚕微孢子虫丙酮酸激酶M2亚型的一个基因(NbPK-2,GenBank登录号EOB11679.1)进行克隆。生物信息学分析显示,该基因序列长度为1 359 bp,包含一个完整的开放阅读框,编码452个氨基酸,预测蛋白质等电点为7.13,相对分子质量为51.7 kD,没有信号肽;NbPK-2蛋白的二级结构预测显示其含有38%的螺旋、21%的延伸片段和40%无规则卷曲。通过qRT-PCR检测感染微孢子虫后家蚕不同发育时期的NbPK-2表达水平,发现该基因在感染后24 h内处于相对较高的表达水平,而此后表达水平开始降低,至144 h达到最低值,在168 h又有所升高。研究结果可促进对家蚕微孢子虫糖酵解途径的研究,为家蚕微粒子病的防控奠定理论基础。