柑橘TIFY基因的结构特征及响应低温的表达分析

TIFY基因家族是一类包含TIFY结构域的植物特有转录因子,与植物的生长发育密切相关,且在非生物逆境响应中起着重要作用。本研究基于柑橘基因组测序结果,分析了3个TIFY基因家族成员的基因结构特征,并利用qPCR分析了低温胁迫下这些基因的表达水平。结果表明：(1)3个TIFY基因含有TIFY结构域和Jas motif,属于JAZ蛋白亚家族基因;(2)3个TIFY基因的启动子含有LTR、DRE core、STRE、TC-rich repeats等逆境相关顺式作用元件以及MeJA响应元件、ABA响应元件等激素响应相关元件,推测3个TIFY基因可以响应多种非生物胁迫;(3)Cs1g17220和Cs4g07130在果实中高表达,推测其可能与果实发育相关;(4)3个TIFY基因受低温诱导在早期上调表达,且受低温胁迫的程度越大,其受诱导上调表达的倍数越高。本研究将为进一步解析TIFY基因家族在柑橘中的作用和功能提供重要线索。     

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。     

蒺藜苜蓿LEA基因家族全基因组分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)是一类在种子胚胎发育后期特异表达并受发育阶段及脱水信号调节的脱水保护蛋白,在响应植物干旱、低温、高盐等逆境胁迫中具有重要功能。本研究利用生物信息学手段,在全基因组水平对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)LEA基因家族进行分析,并对其进化、基因结构、进化压力、染色体定位及基因表达模式进行了系统分析。本研究共筛选出23个蒺藜苜蓿LEA家族基因,可分为8个亚家族。基因定位结果表明,23个蒺藜苜蓿LEA基因分布于除6号染色体外的其他7条染色体上,但分布不均匀;家族成员外显子数目都不超过两个,结构简单。不同组织表达谱分析结果显示,LEA家族基因具有不同的组织表达模式,并受干旱逆境胁迫调控。本研究结果可为蒺藜苜蓿LEA基因家族的功能分析奠定基础。     

蒺藜苜蓿PYL基因家族的全基因组鉴定、表达和功能分析

脱落酸(ABA)是一种内源性激素,在调节植物的生长发育、非生物胁迫和生物胁迫反应方面发挥着重要作用。Pyrabactin resistance 1-like(PYR/PYL)蛋白在ABA信号传导途径中起核心调控作用。然而,在蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)中并没有关于这个家族的细节。本研究根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的14个PYL基因,利用BLAST方法鉴定蒺藜苜蓿基因组中的PYL家族成员。结果表明,鉴定得到14个蒺藜苜蓿PYL基因家族成员,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域。预测启动子中的顺式元件发现所有蒺藜苜蓿PYL基因家族成员均含有与胁迫以及激素相关的元件。基因本体论(GO)富集分析与KEGG通路分析显示其主要参与到脱落酸信号通路及对外界刺激的反应。基因表达模式分析显示,其在逆境胁迫下表现出特定的表达模式。本研究为进一步研究蒺藜苜蓿PYL基因奠定了基础。     

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...     

蒺藜苜蓿全基因组中U-box基因家族的筛选与特征分析

植物基因组中广泛存在U-box基因,其编码蛋白大部分作为泛素系统中决定底物特异性识别的E₃泛素连接酶,广泛地调控植物生长生殖发育以及响应逆境胁迫等过程。本文利用蒺藜苜蓿基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定蒺藜苜蓿U-box家族基因;采用MEGA6软件进行系统进化树分析;通过GSDS在线工具和Mapinspect软件进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的蒺藜苜蓿芯片数据进行组织表达和胁迫响应表达分析。结果表明,蒺藜苜蓿基因组中含有41个U-box基因,不均匀地分布于蒺藜苜蓿的8条染色体上。根据结构域组成和系统进化分析将这些U-box蛋白分成6类。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的组织特异性,并能响应盐、干旱和氮素胁迫。这些研究结果为蒺藜苜蓿U-box基因家族的功能分析奠定了基础。     

胡杨AHL基因家族生物信息学分析及逆境胁迫下的表达特征

AT-hook核定位(AT-hook motif nuclear localized, AHL)蛋白作为一种小型DNA结合蛋白，广泛存在于植物中，在植物生长发育、逆境胁迫和激素信号应答等方面发挥着重要的作用。为全面了解胡杨(Populus euphratica)AHL基因家族的结构及功能，利用生物信息学方法及qRT-PCR对胡杨AHL家族成员的理化性质、基因结构、亚细胞定位以及逆境胁迫下的表达特征进行分析。理化性质分析表明，胡杨AHL家族共有19个成员，除PeAHL16外，其余PeAHL蛋白均为碱性的不稳定亲水蛋白。基因结构分析表明，PeAHL成员全部为内含子缺失型基因。系统进化结果显示，胡杨AHL家族成员可根据基因类型分为8个亚群。保守基序分析显示，聚类在同一分支中的PeAHL基因其motif组成及排列顺序基本相同。在顺式作用元件分析中，响应干旱胁迫的元件其种类和数量最多。实时荧光定量分析表明，PeAHLs的表达受低温、高温、NaCl以及PEG的显著诱导，与对照相比，PeAHLs在PEG处理下表达量最高。本研究结果为胡杨AHL基因家族的深入研究提供理论依据，为进一步解析胡杨AHL基因...     

草地早熟禾Phosphate Starvation Response 2基因的克隆及表达分析

磷饥饿响应(Phosphate starvation response PHR2)家族基因在植物磷(Pi)信号调节网络中发挥重要指示作用.为了解该基因在逆境胁迫中的反应机制,本研究从草地早熟禾(Poa pratensis L.)中克隆了PHR2基因,对其进行生物信息学和基因表达模式分析,并分析P H R2基因在草地早熟...     

Identification of CAX gene family and expression profile analysis of response to abiotic stress in alfalfa北大核心CSCD

Ca²⁺/H⁺反向转运蛋白（CAX）是一类重要的跨膜转运蛋白,在调控植物Ca²⁺平衡、抵抗非生物胁迫和转运重金属离子等方面具有重要作用。利用生物信息学方法在全基因组水平对紫花苜蓿CAX基因家族进行了鉴定,并对其理化性质、结构特征、系统进化关系、顺式作用元件、染色体定位等进行了分析。结果表明,在紫花苜蓿全基因组中共筛选鉴定出15个MsCAX基因,分布于紫花苜蓿15条染色体上,发生22对基因片段重复事件,编码367~460个氨基酸,等电点为5.2~6.5,且均表现为疏水性蛋白。系统进化关系分析结果表明,MsCAXs分为2个亚家族,同一亚家族成员具有相似的基因结构、保守基序和跨膜结构域数量。MsCAXs启动子区域存在光响应性、激素反应性和胁迫响应元件。利用qRT-PCR分析了6个MsCAXs基因在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,在干旱和低温胁迫下,6个MsCAX基因均显著下调表达,在盐和盐碱胁迫下,3个MsCAX基因上调表达。说明在不同的非生物胁迫下,MsCAXs基因表现出不同的表达模式。研究结果为进一步探索紫花苜蓿CAX基因家族的功能提供了参考。     

6种香豆素类物质对4种植物种子萌发和幼苗生长的影响

香豆素类物质在自然界中广泛存且具有很强的杂草防除潜力,本试验利用培养皿生物检测法,以多花黑麦草(Lolium perenne)、狗尾草(Setaria viridis)、白三叶(Trifolium repens L.)和马齿苋(Portulaca oleracea)为受体材料,研究了6种香豆素类物质水溶液对植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,与对照相比,7-羟基香豆素、6-甲基香豆素、4-羟基香豆素、简单香豆素对黑麦草、狗尾草、白三叶种子的萌发有很强的抑制作用(P<0.05);7-羟基香豆素、4-羟基香豆素处理的狗尾草和马齿苋根长显著降低(P<0.05);6-甲基香豆素与简单香豆素处理显著降低了狗尾草与马齿苋的鲜重与干重(P<0.05)。因此,结合香豆素类化合物功能结构与合成水平,推测简单香豆素、6-甲基香豆素、7-羟基香豆素、4-羟基香豆素具有较大潜力开发,可作为除草剂或除草剂中间体。     

千穗谷TALE转录因子家族的生物信息学分析

TALE转录因子广泛存在于植物中，对植物的生长发育和对外界环境的响应发挥着重要作用。本研究在千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)基因组中共鉴定出11个TALE基因。系统发育分析将千穗谷TALE家族蛋白分为BELL和KNOX两个亚家族，同一亚家族中的AhTALEs基因具有相似的基因结构，编码蛋白也具有类似的结构域。蛋白二级结构和三级结构分析都表明AhTALEs蛋白由螺旋-角-螺旋的结构构成。此外，对千穗谷与其他物种的TALE基因共线性关系、组织表达特性和AhTALEs基因启动子区的顺式作用元件分析发现，不同AhTALEs亚家族在各组织中的表达模式不同，并且发现启动子区包含大量非生物胁迫和激素响应元件，这为AhTALE家族的进化分析提供了依据。qRT-PCR分析发现AhTALEs基因在低温和干旱胁迫下的表达水平有不同程度的变化，表明AhTALEs基因能够响应低温和干旱胁迫应答。本研究为开展千穗谷中TALE转录因子在非生物胁迫中的生物学功能研究提供了重要参考。     

黔西北铅锌矿废渣场优势草本植物种群生态位及种间关系

本研究以黔西北铅锌矿废渣场为研究区，对矿渣堆及周边区域16种优势草本植物共有种生态位与种间联结性进行对比分析，以期为矿区生态恢复提供科学依据。结果表明：知风草(Eragrostis ferruginea)、狗尾草(Setaria viridis)、细柄黍(Panicum psilopodium)、鼠尾粟(Sporobolus fertilis)和牛筋草(Eleusine indica)等禾本科和艾蒿(Artemisia argyi)等菊科植物有较高的重要值和生态位宽度，分布相对广泛；禾本科植物如知风草、狗尾草、细柄黍、鼠尾粟和牛筋草等，因生态位相似且对重金属适应能力强，故生态位重叠度较高；矿渣堆和周边区域优势草本植物共有种总体均呈显著正联结，但种对间却以负联结为主，表明该矿渣场植物群落演替总体呈现进展演替，但演替进程缓慢，仍处于演替初期阶段。综上，矿渣堆因富集重金属而影响着区域植物群落构建；生态治理中，应将禾本科知风草、狗尾草、细柄黍等植物作为先锋植物，促进植被恢复。     

亚麻DMP基因家族的全基因组鉴定与分析

DMP家族成员是植物特有的膜蛋白，在植物生殖发育及衰老过程中发挥重要作用。亚麻是我国重要的油料及经济作物，目前关于DMP基因家族在亚麻中的分布及功能研究尚未有报道。本研究利用生物信息学方法对亚麻DMP基因家族进行鉴定，对其序列特征、系统进化、复制事件进行了分析，并利用转录组数据和qRT-PCR分析其在不同组织器官及胁迫处理下的表达模式。本研究以陇亚10号基因组为参照，利用同源性分析共鉴定到17个LuDMP成员，命名为LuDMP-1～LuDMP-17，不均匀分布在9条染色体上。序列特征分析结果表明，除LuDMP-9、LuDMP-16和LuDMP-17外，其余成员均不含内含子；基因启动子区含有大量激素与逆境胁迫相关响应元件；编码的蛋白氨基酸长度为195～240 aa，分子量为20946～25830 Da，等电点为4.76～9.71；所有蛋白均为疏水性蛋白，含有2～5个跨膜结构域及4～8个motif，其中有4个motif存在于所有LuDMP蛋白；绝大多数蛋白定位于细胞膜。LuDMP家族共有3对串联复制事件和8对片段复制事件，进化过程中经历了强烈的纯化选择。转录组分析结果表明，大多数LuDMP...     

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。     

柳枝稷GRF转录因子家族全基因组鉴定与分析

生长调节因子(Growth-regulating factor,GRF)家族在植物生命进程中发挥关键作用.本研究共鉴定了 19个柳枝稷(Panicum virgatum L.)PvGRF基因,它们不均匀的分布在11条染色体上,可分为4个亚家族,同一亚家族成员具有相似的模体特征和基因结构.柳枝稷PvGRF基因的扩张来自于...     

全基因组水平蒺藜苜蓿CPP基因家族的鉴定及表达模式分析

CPP （cysteine-rich polycomb-like protein）基因家族是一类小转录因子，广泛存在于除酵母与原核生物外的各种生物体中，在植物生长发育及响应胁迫过程中具有重要作用。截至目前，CPP基因家族已在多个物种中被鉴定和研究，但在豆科模式植物蒺藜苜蓿中还未见报道。本研究采用生物信息学的方法，在蒺藜苜蓿中共鉴定出9个CPP基因。通过与3个物种CPP基因的蛋白序列构建系统发育树，将CPP基因分为3类，MtCPP成员与大豆的亲缘关系更接近。保守结构域分析表明MtCPP转录因子都具有1~2个CXC保守结构域。染色体定位分析得出，9个CPP基因分布在6条染色体上，并鉴定出2对旁系同源基因，均来源于片段重复事件。通过基因芯片技术检测MtCPP基因的表达模式结果显示，MtCPP基因的表达具有一定的时空特异性。MtCPP基因启动子中含有大量与激素以及胁迫相关的顺式作用元件，并且MtCPP2、MtCPP5、MtCPP6和MtCPP7基因具有响应干旱的表达特征，MtCPP2和MtCPP8基因具有响应盐胁迫的功能。该研究可为后期深入解析MtCPP基因家族功能和筛选参与苜蓿抗逆的MtCPP基因奠定基础。     

紫花苜蓿bZIP转录因子MsbZIP1的克隆、表达特性和遗传转化分析

bZIP（Basic leucine zipper）是植物中一类非常重要的转录因子,参与植物从生长发育到抗性调控的多个生物学过程。为了了解紫花苜蓿（Medicago sativa）中bZIP转录因子的特性,解析紫花苜蓿MsbZIP1基因的生物学功能,从而阐述MsbZIP1基因响应紫花苜蓿抗逆调控机制,本研究利用RACE技术从紫花苜蓿中获得1个MsbZIP1基因的全长cDNA,该序列全长1 176 bp,编码361个氨基酸,预测分子量为42.3 kD,等电点为6.5。分析发现,该蛋白含有bZIP家族典型的BRLZ碱性结构域和亮氨酸拉链,属于bZIP家族蛋白。进化树分析表明,该蛋白属于bZIP转录因子C亚族,与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的AtbZIP63具有很高的同源性,推测可能具有与该类蛋白相似的功能。qRT-PCR分析表明,MsbZIP1基因对干旱、高盐、高温、低温,以及脱落酸（Abscisic acid,ABA）和生长素（Auxin,IAA）处理都有不同程度的响应,推测该基因可能参与调控紫花苜蓿多种非生物胁迫。本试验通过构建表达载体PCAMBIA3301-MsbZIP1,以农杆菌介导的花序浸染法转化拟南芥,经后代筛选、扩繁和分子检测,得到7株超表达的转基因拟南芥。本研究第一次分离了紫花苜蓿C亚族bZIP转录因子,初步确定紫花苜蓿MsbZIP1基因响应多种逆境胁迫的反应,并获得了阳性转基因材料,并为进一步探索该类转录因子在紫花苜蓿抗逆性调控中的作用奠定了基础。