甜菜WRKY转录因子全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】WRKY转录因子是一类植物响应生物、非生物胁迫,对生长发育都起重要调控作用的转录因子。在甜菜全基因组信息分析的基础上,鉴定WRKY家族基因(Bv WRKYs),解析其组织特异性及盐、热胁迫下的表达情况,为该类基因的功能研究提供参考,为观赏甜菜和石竹目其他观赏植物的基因工程打下基础。【方法】以75条拟南芥WRKY蛋白为参考,根据WRKY保守蛋白序列(PF03106)利用hmm和BLAST同源性搜索对甜菜WRKY家族基因进行鉴定。利用Map Inspect、GSDS2.0、MEGA5.0、DNAMAN5.0、Web Logo 3、MEME生物信息学工具对甜菜WRKY家族基因染色体定位、系统发生关系、基因结构、蛋白质保守结构域、保守元件进行预测和分析。利用RNA-seq和q RT-PCR分析甜菜WRKY组织表达特异性,盐胁迫、热胁迫条件下WRKY表达情况。【结果】甜菜WRKY家族基因包含40个成员,其中39条不均匀地分布在9条染色体上,另外1条定位到随机片段上。根据WRKY保守域特征并与拟南芥WRKY蛋白进化分析,可将40个成员分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3类,Ⅰ类有9个成员,Ⅱ类有26个成员,Ⅲ类有5个成员。根据进化关系Ⅱ类可进一步分为Ⅱa(1个)、Ⅱb(4个)、Ⅱc(9个)、Ⅱd(5个)和Ⅱe(7个)5个亚类。基因结构分析发现,甜菜WRKY外显子和内含子数目具有高变异性(2—7个外显子),即使同一亚类内也都差异较大。保守元件分析显示同一类或亚类内成员具有相同的保守元件。WRKY保守域分析发现2个WRKY七肽域变型:WRKYGKK和WRKYGEK。每个WRKY至少在2个组织中表达,30个WRKY在叶中表达,40个WRKY在花序中均有表达,36个WRKY在幼叶中有表达,38个WRKY在直根中有表达,39个WRKY在幼苗中有表达,36个WRKY在种子中有表达。各WRKY表达量差异较大,可分为低表达、高表达基因两类,如Bv WRKY23、Bv WRKY3、Bv WRKY11、Bv WRKY7、Bv WRKY6、Bv WRKY26、Bv WRKY4、Bv WRKY40、Bv WRKY24、Bv WRKY2和Bv WRKY28在各组织中均有较高表达,而Bv WRKY38、Bv WRKY13、Bv WRKY36、Bv WRKY35、Bv WRKY5和Bv WRKY34在各组织中均表达较低。热胁迫条件下Bv WRKY16、Bv WRKY21、Bv WRKY20、Bv WRKY22、Bv WRKY32、Bv WRKY33和Bv WRKY34上调表达;盐胁迫条件下Bv WRKY1、Bv WRKY6、Bv WRKY19、Bv WRKY31和Bv WRKY33呈现不同程度上调表达;Bv WRKY33对热、盐2种胁迫均有明显响应。【结论】甜菜WRKY蛋白结构高度保守,基因序列长度和内含子数量变化很大,在不同组织中呈现出多种表达模式,部分WRKY响应热或盐胁迫,对甜菜逆境生理调控起重要作用。     

冬瓜 WRKY 基因家族鉴定及表达分析

【目的】WRKY转录因子家族在植物生长发育、抵御胁迫等过程起着至关重要的作用。挖掘参与冬瓜（Benincasa hispida Cogn.）非生物胁迫的WRKY基因家族成员,探究其生物学功能。【方法】基于冬瓜基因组数据库鉴定冬瓜WRKY成员,利用生物信息学的方法系统分析其WRKY基因家族成员的蛋白理化性质、系统发育、保守基序、顺式作用元件,通过qPCR分析冬瓜WRKY的表达情况。【结果】冬瓜WRKY基因家族有57个成员,氨基酸数目在126～650之间,相对分子质量在13.92～71.68 kD之间;蛋白等电点在4.61～9.69之间。根据系统进化树将该家族分为3个类群,第二类群又分为5个亚组。冬瓜WRKY外显子有2～6个。染色体定位分析发现,有56个基因定位在12条染色体上,1个基因未定位在染色体上。保守基序分析显示,Motif 1和Motif 3存在于56个基因,且同一类群具有类似的保守基序结构。同时,冬瓜WRKY基因的启动子上均含有应激反应相关元件、激素响应元件。WRKY在冬瓜不同组织和果实发育时期特异表达。RT-PCR结果表明非生物胁迫和激素处理冬瓜可诱导部分WRKY基因的表达。...     

栀子AP2基因家族成员鉴定及其在盐胁迫下的表达模式

栀子耐干旱、耐瘠薄,适应性强。AP2/ERF(APETALA2/乙烯反应元件结合因子)基因家族成员在调控植物胁迫中起着关键作用,分析AP2转录因子家族成员对探究栀子耐盐机制具有重要意义。基于全基因组数据,鉴定栀子AP2基因家族成员并进行理化性质和系统发育分析,明确栀子在不同浓度盐胁迫下的表达模式。结果表明：在栀子中鉴定出113个AP2基因家族成员,所编码蛋白平均分子质量为26 323.08 u,等电点为4.51～10.2,脂肪指数为30.47～71.02,蛋白不稳定且亲水;蛋白二级结构以无规则卷曲(54.82%)为主,大部分定位在细胞核中,AP2和DREB亚家族成员定位在细胞质中的概率较大;AP2基因家族成员分属AP2(11个)、DREB(38个)、RAV(1个)和ERF(63个)亚家族;AP2基因家族成员进化的主要动力是纯化选择;大部分AP2基因家族成员的基因复制类型属于分散复制或片段重复;AP2基因家族成员启动区域中含有较多G-box、ABRE和CAT-box顺式作用元件;ERF亚家族成员Ⅹ类基因GjERF19、GjERF21和GjERF46积极响应盐胁迫,这3个基因将为栀子盐胁迫...     

甘薯全基因组WRKY转录因子的基因鉴定与逆境胁迫表达分析

【目的】对甘薯(Ipomoea batatas)全基因组WRKY转录因子进行基因鉴定与逆境胁迫表达分析,为甘薯WRKY基因的应用提供参考。【方法】在甘薯全基因组序列的基础上,应用生物信息学方法对WRKY基因进行挖掘,分析基因潜在复制关系、保守结构域、亚家族系统进化树、保守基序和抗逆表达模式,并对甘薯SPF1基因与IbWRKY基因进行了比较和分析。【结果】甘薯全基因组上共有82个WRKY基因,可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3个类型,其中类型Ⅰ和类型Ⅲ的成员数量分别为18和5,类型Ⅱ可进一步分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e 5个亚类,其成员数量分别为4,14,20,8和13。甘薯WRKY基因不均匀分布于15条染色体上,其中25对基因存在潜在复制关系。保守结构域分析发现,大部分WRKY的结构域高度保守,但个别基因存在保守结构域缺失现象。拟南芥与甘薯的WRKY转录因子在系统进化树上呈现按物种少量聚集的现象。在甘薯WRKY转录因子家族中共发现10个保守基序,包括含有WRKY七肽结构域的基序1和基序7、含有锌指结构域的基序2和基序3,其中基序3为Ⅰ类型WRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。对逆境胁迫下的甘薯转录组数据进行分析发现,甘薯苗期在蔓割病菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas)侵染后共有19个WRKY基因差异表达,甘薯块根贮藏期在低温胁迫下有34个WRKY基因差异表达。蛋白序列比较和分析结果表明,甘薯SPF1的氨基酸序列与IbWRKY32的氨基酸序列一致度最高,为85.4%。【结论】甘薯全基因组中鉴定得到82个WRKY基因,其结构域较为保守,在蔓割病胁迫与低温胁迫条件下均存在差异表达。     

基于全长转录组的蚕豆WRKY基因家族分析及耐盐胁迫相关候选基因挖掘

WRKY基因是植物特有的转录因子基因,能够调控植物的生长发育和胁迫响应。为了鉴定蚕豆WRKY基因家族成员,揭示其进化关系并挖掘与盐胁迫相关的候选WRKY基因,本研究在完成蚕豆全长转录组测序(9个样品)和二代转录组测序(27个样品)的基础上,利用生物信息学方法对WRKY转录因子基因进行鉴定与分析,并通过拟南芥同源基因比对挖掘盐胁迫相关的候选VfWRKY基因。结果表明,蚕豆全长转录组测序共获得53.84 Gb数据量,通过比对和校正最终获得58 885条转录本序列信息;基于蚕豆全长转录组共鉴定出113个WRKY家族成员,氨基酸数目为153～737 aa,等电点为4.84～9.87,113个WRKY家族蛋白质全部定位于细胞核中;根据拟南芥WRKY家族系统发育特征,VfWRKY基因家族可分为3组,分别为group 1(38个VfWRKY)、group 2(61个VfWRKY)、group 3(14个VfWRKY);Motif 1和Motif 3是VfWRKY基因家族的特征基序,并对应WRKY保守结构域,在进化过程中较为保守;VfWRKY基因家族主要富集在植物MAPK信号通路、植物与病原菌相互作用...     

基于盐胁迫转录组信息的蚕豆F-box基因家族分析

【目的】通过生物信息学方法分析蚕豆F-box基因家族成员的分布、结构及进化,研究家族成员在不同处理时间条件下的表达模式及对盐胁迫的响应,为该类基因生物学功能和盐胁迫机制的研究提供参考。【方法】基于蚕豆盐胁迫转录组测序(RNA-seq)数据,利用NR、Swiss-prot和PFAM 3个数据库和NCBI网站,对蚕豆F-box基因进行筛选注释;利用Web Logo 3、Prot Comp 9.0、MEGA-X和MEME等软件进行保守结构域、亚细胞定位、系统进化树和Motif等生物信息学分析。基于盐胁迫转录组数据分析蚕豆(yz17134耐盐和yz17078不耐盐)F-box基因家族在盐胁迫下的差异表达模式,并采用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)检测部分家族成员在16和24 h的表达情况。【结果】基于盐胁迫转录组测序数据,注释得到161个蚕豆F-box基因,均含有F-box保守结构域。根据C端结构域的不同,将其分成11个亚族:FBX、FBXFBA、FBXLRR、FBXPP2、FBXKelch、FBXTUB、FBXFBD、FBXDUF、FBXACTIN、FBXWD40和FBO。保守结构域...     

马铃薯StCDPKs基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】通过对马铃薯StCDPKs基因家族成员的鉴定与表达模式分析,初步阐明该基因家族在马铃薯胁迫响应中的功能.【方法】用隐马尔科夫模型鉴定马铃薯StCDPKs基因家族成员,MEGA6.0构建StCDPKs蛋白序列的系统进化树,qRT-PCR分析StCDPKs基因在组织特异性和盐胁迫下的表达情况.【结果】本研究共鉴定出27个马铃薯StCDPKs基因家族成员,它们均包含CDPKs蛋白钙离子结合域最保守的结构域EF-hand;其中StCDPK2/421/22/25基因在马铃薯不同组织中表达差异显著,StCDPK8/10/11/18/22基因在盐胁迫下表达量明显升高.【结论】共鉴定获得27个马铃薯StCDPKs基因家族成员,其中StCDPK8/10/11/18/22基因与马铃薯响应盐胁迫相关,研究结果可为进一步阐明马铃薯StCDPKs基因的功能提供基础.     

番木瓜WRKY转录因子家族基因鉴定及其响应短孢炭疽菌侵染的表达分析

【目的】在全基因组水平鉴定番木瓜(Carica papaya L.) WRKY（CpWRKY）转录因子家族基因,并对其在短孢炭疽菌侵染下的表达量进行分析,为CpWRKYs 家族的功能研究和利用奠定基础。【方法】采用生物信息学方法,鉴定和筛选CpWRKYs转录因子家族基因成员,并对其进行系统进化分析、基因结构分析、蛋白保守基序预测和启动子顺式作用元件分析;同时以番木瓜炭疽病耐性品种和敏感性品种为材料,利用短孢炭疽菌侵染采后果实,于0,24,48 h 取样,对其转录组学数据进行分析,筛选2个品种中差异表达的CpWRKY基因,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)试验对筛选结果进行验证。【结果】经系统分析从番木瓜中共鉴定出48个CpWRKYs成员,分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 3类;其中第Ⅱ类成员最多,可分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe 5个亚类。CpWRKYs家族成员的氨基酸残基数目为97~747 个,等电点为4.83~9.71,为亲水性蛋白,大部分CpWRKYs的结构域高度保守,但有个别蛋白保守域缺失。在 CpWRKYs家族中共预测到10个保守基序,其中包括含有WRKY七肽结构域的基序1、含锌指结构的基序2和同时含有七肽序列和锌指结构的基序3,其中基序3为大多数I类CpWRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。CpWRKYs含有1~6个外显子,同一家族或亚家族成员在基因结构上表现出一定的相似性,同时在CpWRKYs启动子中检测到大量与生物胁迫和非生物胁迫相关的元件。对短孢炭疽菌侵染番木瓜的转录组数据进行分析,在番木瓜耐性品种中筛选出了特异表达的CpWRKY22、CpWRKY11、CpWRKY2、CpWRKY33和CpWRKY25,RT-qPCR检测结果显示,这些基因在耐性品种中特异上调表达,在敏感性品种中的表达量无明显变化。【结论】番木瓜WRKY家族共包括48个成员,该家族基因结构和蛋白基序具有组间差异性和组内保守性。CpWRKYs家族成员强烈响应炭疽菌侵染,其中CpWRKY22、CpWRKY11、CpWRKY2、CpWRKY33和CpWRKY25是有潜力的抗炭疽病候选基因。     

耧斗菜WRKY转录因子家族生物信息学分析及抗盐基因筛选

为挖掘耧斗菜属植物WRKY的抗盐基因奠定理论基础,通过转录组数据分析,鉴定WRKY转录因子,并对家族成员进行生物信息学分析。结合表达模式对其功能进行分析,结果表明：从欧耧斗菜中鉴定出35个WRKY转录因子,根据WRKY七肽的数量和锌指结构特点可分为3亚族,每组成员分别有8、24、3个;其编码蛋白质氨基酸数为173～797个,分子量为19 902.13～87 973.25,均为亲水性蛋白,其中有1个稳定蛋白;亚细胞定位结果均在细胞核中。结合系统进化树,从14个差异显著表达的AvWRKY基因中,筛选出与已知抗盐的WRKY基因亲缘关系近的4个基因(AvWRKY3、AvWRKY7、AvWRKY16、AvWRKY34),作为在耧斗菜响应盐胁迫中发挥重要作用的候选基因。     

玉米CesA家族的系统鉴定及功能研究

【目的】系统鉴定玉米纤维素合成酶(CesA)家族成员,明确其进化关系及基因功能。【方法】采用系统生物学方法,在全基因组水平上对玉米CesA家族成员进行鉴定,进一步结合基因结构变化对CesA家族成员的进化关系进行系统阐述;通过RNA测序和核糖体图谱,系统分析玉米CesA家族成员响应干旱胁迫的表达模式,并从基因复制角度分析该家族基因的扩增方式,同时基于构建的转录调控网络,对玉米CesA基因的功能进行初步探索。【结果】鉴定出16个玉米CesA家族成员,分为7个子家族,其中有3个是新发现的成员;CesA家族成员在玉米发育过程中对干旱胁迫的响应有明显的组织特异性和发育时期特异性,干旱胁迫对玉米种子发育过程的影响较对植株生长过程的影响大;CesA家族成员在合成纤维素过程中相互协同作用,成员间存在功能冗余。【结论】系统鉴定出了16个玉米CesA家族成员,进一步明确了其彼此之间的功能协作及其在种子发育和植株生长过程中对干旱胁迫的响应程度。     

芥菜全基因组中Hsf基因家族鉴定与分析

【目的】通过鉴定与分析芥菜基因组中Hsf转录因子家族成员,为芥菜Hsf基因功能研究与遗传改良提高抗逆性提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法分析芥菜Hsf热激转录因子家族成员的功能结构、保守基序、启动子顺式作用元件、系统进化、共线性及采用RNA-seq验证Hsf低温胁迫的基因表达。【结果】芥菜基因组中鉴定出71个Hsf基因家族成员,分布于18条染色体上,归类为3个亚家族,蛋白均含有DBD和HR-A/B结构域。BjuHsf启动子区域包含与逆境胁迫、激素、生长发育等相关顺式作用元件。系统进化与共线性分析表明,芥菜Hsf家族成员与大白菜Hsf家族成员具有更近的亲缘关系。在低温胁迫下,BjuHsf基因表达分析表明8个BjuHsf基因显著上调表达。【结论】这些显著差异表达BjuHsf基因与芥菜抗寒性极其相关,可作为芥菜耐寒性遗传改良的候选基因。     

玉米咖啡酸O-甲基转移酶的全基因组鉴定与功能分析

【目的】咖啡酸O-甲基转移酶（Caffeic acid O-methyltransferase,COMT）是褪黑素生物合成中的关键酶,在植物的生长、发育和抵御胁迫中发挥着重要的作用。本研究旨在探究COMT在玉米全基因组中的分布与盐胁迫响应情况,鉴定玉米咖啡酸O-甲基转移酶（COMT）基因。【方法】通过分析玉米COMT基因家族成员的结构特征、系统发育关系、基因结构、表达模式等,对ZmCOMTs基因进行系统分析,并通过过表达ZmCOMT12拟南芥对ZmCOMT的功能进行初步验证。【结果】在玉米全基因组中共鉴定出了28个COMT基因,根据系统发育分析分为2个分支（分支Ⅰ～Ⅱ）,大部分的COMT成员具有相似的motif组成和基因结构特征。利用玉米数据库分析ZmCOMTs的表达模式发现部分基因存在组织特异性,实时荧光定量PCR发现ZmCOMTs被盐胁迫诱导表达,说明ZmCOMTs成员参与了盐胁迫的调控,过表达ZmCOMT12拟南芥提高了褪黑素的含量和耐盐性。【结论】通过序列比对、亲缘关系、蛋白结构分析得到了假定的褪黑素合成基因ZmCOMT12,过表达拟南芥发现该基因与褪黑素的合成和耐盐性相关。     

基于盐胁迫转录组信息的蚕豆F-box基因家族分析

【目的】通过生物信息学方法分析蚕豆F-box基因家族成员的分布、结构及进化,研究家族成员在不同处理时间条件下的表达模式及对盐胁迫的响应,为该类基因生物学功能和盐胁迫机制的研究提供参考。【方法】基于蚕豆盐胁迫转录组测序(RNA-seq)数据,利用NR、Swiss-prot和PFAM 3个数据库和NCBI网站,对蚕豆F-box基因进行筛选注释;利用Web Logo 3、Prot Comp 9.0、MEGA-X和MEME等软件进行保守结构域、亚细胞定位、系统进化树和Motif等生物信息学分析。基于盐胁迫转录组数据分析蚕豆(yz17134耐盐和yz17078不耐盐)F-box基因家族在盐胁迫下的差异表达模式,并采用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)检测部分家族成员在16和24 h的表达情况。【结果】基于盐胁迫转录组测序数据,注释得到161个蚕豆F-box基因,均含有F-box保守结构域。根据C端结构域的不同,将其分成11个亚族:FBX、FBXFBA、FBXLRR、FBXPP2、FBXKelch、FBXTUB、FBXFBD、FBXDUF、FBXACTIN、FBXWD40和FBO。保守结构域分析表明,F-box保守基序中包含1个极度保守的色氨酸残基。比较分析蚕豆F-box家族和拟南芥F-box家族共同构建的进化树,发现同一C端结构域的基因大多聚集在一起。亚细胞定位预测结果显示,124个F-box基因定位于细胞外,37个定位于细胞核中。基因结构分析表明,蚕豆F-box家族基因的DNA序列中均无内含子,且均由UTR区和CDS区组成。基于盐胁迫转录组数据的F-box差异表达模式分析表明,蚕豆F-box基因在2个不同处理时间点上的表达各不相同,在盐处理16 h的表达较为明显。q RT-PCR分析结果表明,在F-box家族成员中,共存在5个差异基因。其中Vf056266.1、Vf062764.1和Vf024236.1在盐处理16 h的表达量均上调,Vf060904.1和Vf045761.1在盐处理16 h的表达量均下调。【结论】蚕豆F-box基因家族注释得到161个蚕豆F-box基因,分为11个亚族。其中5个重要的F-box基因在不同盐处理时间的表达量存在差异。     

海岛棉类受体胞质激酶RLCK VI家族全基因组鉴定与胁迫表达分析

【目的】对海岛棉（Gossypium barbadense）类受体胞质激酶RLCK VI(GbRLCK VI)家族基因进行全基因组分析，为深入研究RLCK VI家族基因参与棉花生长发育和抗逆的调控机制提供参考。【方法】基于最新发布的海岛棉基因组数据，利用生物信息学手段对GbRLCK VI家族基因进行全基因组鉴定，并系统分析该家族基因成员的理化性质、序列特征、基因复制、系统进化和表达特征。【结果】海岛棉中共鉴定出39个GbRLCK VI家族基因，经聚类分析将其分为A、B两组，其中A组22个，B组17个，均含有1个激酶结构域，分布于16条染色体，多数位于质膜。基因复制分析表明，该家族在进化过程中发生染色体片段复制事件；Ka/Ks分析显示，所有基因对Ka/Ks均小于1，表明GbRLCK VI家族基因在进化过程中可能经历了严格的纯化选择作用。转录组分析表明，GbRLCK VI家族基因在10个不同组织中的表达模式不同，11个基因在花器官中优势表达，9个基因在根茎叶中优势表达；逆境胁迫下的表达分析显示，8个基因在干旱、盐、黄萎病胁迫下优势表达，4个基因只在黄萎病胁迫下优势表达，说明GbRLCKVI...     

苹果WRKY基因家族生物信息学及表达分析

【目的】鉴定苹果（Malus domesticaBorkh.）基因组上132个WRKY基因,为研究苹果WRKY转录因子在非生物和生物胁迫以及生长和发育过程中的调控作用奠定相关理论基础,也为进一步分析苹果WRKY基因提供信息。【方法】利用HMMER 3.0软件,通过WRKY保守域全蛋白序列PF03106用于鉴定苹果WRKY基因。采用WebLogo 3、DNAMAN 5.0、MapInspect、MEME和MEGA5.1等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术检测苹果WRKY基因的组织表达情况。【结果】鉴定得到132个苹果WRKY基因。分组鉴定和进化树分析结果显示,苹果WRKY蛋白分为I、II和III类型,I组共有24个成员可进一步分为I-C和I-N亚组,其锌指结构是C₂H₂类型（CX₄CX_22-23HXH）。II组含有1个WRKY区域共有79个成员,可进一步分为II-a、II-b、II-c、II-d和II-e亚组,分别有8、12、31、14和14个成员,其锌指结构为C₂H₂类型（CX_4-5CX₂₃HXH）。III组共有29个成员,其锌指结构为C₂HC类型（CX₇CX_23-24HXC）;WRKY结构域分析显示,其高度保守,绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构;染色体定位分析显示,苹果WRKY分布于苹果17条染色体中,呈不均匀分布。染色体1和9上分布最多,为13个;其次是染色体12,分布12个;染色体2、5和14分布最少,为4个;基因结构分析表明,MdWRKY基因家族多数由2-5个外显子组成,基因结构进化高度保守;保守元件分析表明,MdWRKY基因家族包含10个保守元件：元件1-6为WRKY盒;元件7-10为未知盒。MdWRKY基因家族都包含有WRKY盒,I组中含有2个WRKY盒,II-a和II-b亚组中含有未知元件8,III组中含有未知元件7和9。半定量结果显示,12个MdWRKY均在根、茎、叶、花和果中表达,且呈现出多种相对表达模式。【结论】苹果WRKY基因家族结构高度保守,可能参与调控苹果生长和发育等过程。     

樱桃砧木PcWRKY1基因的克隆与表达分析

WRKY转录调控因子广泛参与植物的生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等生理过程。为明确干旱和盐等非生物胁迫对樱桃砧木PcWRKY1基因表达的影响,本研究利用RT-PCR技术克隆了樱桃砧木Gisela 6(Prunus cerasus×Prunus canescens)的WRKY基因c DNA序列,命名为PcWRKY1(Gen Bank登录号为KY399985)。序列分析结果表明,PcWRKY1完整开放阅读框为1 461 bp,编码486个氨基酸,编码的蛋白质含有2个WRKY保守结构域和2个C2H2锌指结构域,属于WRKY家族第Ⅰ类成员。qRT-PCR分析PcWRKY1在200 mmol甘露醇和200 mmol NaCl胁迫下的表达情况,结果显示,甘露醇和Na Cl均能诱导PcWRKY1基因表达,推测PcWRKY1基因在应对干旱和盐2种非生物胁迫方面可能具有重要作用。     

紫花苜蓿MsWRKY42的分离、鉴定及其对非生物胁迫的响应

【目的】WRKY是转录因子大家族,在植物生长发育及逆境胁迫应答中发挥着核心调控作用。通过分析转录因子MsWRKY42在紫花苜蓿抗逆境过程中的作用,为进一步研究WRKY转录因子在紫花苜蓿抗逆分子调控中的作用奠定基础。【方法】通过同源比对方法从紫花苜蓿转录组基础数据库中获得MsWRKY42序列。使用MEGA-X对MsWRKY42蛋白序列及拟南芥序列进行多序列比对,构建系统发育树。通过PlantCARE预测分析MsWRKY42启动子的顺式作用元件。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析MsWRKY42在紫花苜蓿不同组织中的表达量及其在NaCl(0.3 mol·L~(-1))、PEG(15%)、4℃、40℃、低磷以及ABA(0.1×10~(-3) mol·L~(-1))处理后的表达量变化。构建pCAMBIA1300-WRKY-GFP融合表达载体,通过农杆菌转化本氏烟草(Nicotiana benthamiana),确定MsWRKY42蛋白的亚细胞定位。利用酵母单杂交系统检测MsWRKY42和启动子区域顺式作用元件W-box的体外结合活性。【结果】该基因包含1个1 692 bp的开放阅读框,编码563个氨基酸。多序列比对及系统进化树分析表明,该蛋白属于Ⅱb类WRKY家族成员,含有1个WRKY保守结构域和1个C2H2锌指基序,与拟南芥WRKY家族中的At WRKY42相似度最高,故将其命名为MsWRKY42。在紫花苜蓿MsWRKY42启动子区域鉴定到多个顺式作用元件,主要包括胁迫响应、激素响应、生长发育等不同生命活动相关的调控作用元件。实时荧光定量PCR结果表明,MsWRKY42在紫花苜蓿各组织中均有不同程度的表达,其中根、叶中的表达量最高,茎、花、荚果中次之,芽中最低。经NaCl、PEG、低温、高温、低磷和ABA处理后的MsWRKY42表达量均有不同程度的上调。亚细胞定位结果显示,MsWRKY42蛋白定位在细胞核上。酵母单杂交系统检测结果显示,MsWRKY42能够与W-box顺式作用元件特异性结合。【结论】MsWRKY42为典型的WRKY转录因子,蛋白质定位在细胞核,能够与W-box顺式作用元件特异性结合;该基因在紫花苜蓿不同组织部位中均有表达,在根和叶中的表达量最高,且表达受NaCl、PEG、低温、高温胁迫和ABA激素的正向诱导。在紫花苜蓿中,该基因可能参与多种非生物胁迫反应。     

玉米CesA家族的系统鉴定及功能研究

【目的】系统鉴定玉米纤维素合成酶（CesA）家族成员,明确其进化关系及基因功能。【方法】采用系统生物学方法,在全基因组水平上对玉米CesA家族成员进行鉴定,进一步结合基因结构变化对CesA家族成员的进化关系进行系统阐述;通过RNA测序和核糖体图谱,系统分析玉米CesA家族成员响应干旱胁迫的表达模式,并从基因复制角度分析该家族基因的扩增方式,同时基于构建的转录调控网络,对玉米CesA基因的功能进行初步探索。【结果】鉴定出16个玉米CesA家族成员,分为7个子家族,其中有3个是新发现的成员;CesA家族成员在玉米发育过程中对干旱胁迫的响应有明显的组织特异性和发育时期特异性,干旱胁迫对玉米种子发育过程的影响较对植株生长过程的影响大;CesA家族成员在合成纤维素过程中相互协同作用,成员间存在功能冗余。【结论】系统鉴定出了16个玉米CesA家族成员,进一步明确了其彼此之间的功能协作及其在种子发育和植株生长过程中对干旱胁迫的响应程度。     

大白菜COBRA基因家族鉴定及其低温胁迫表达分析

【目的】鉴定大白菜COBRA基因家族成员,分析基因在低温胁迫下的表达并预测基因功能。【方法】利用生物信息学方法对大白菜的COBRA基因家族进行鉴定,并对基因结构、系统进化、启动子元件和表达模式进行分析。【结果】大白菜COBRA基因家族包含23个成员,命名为BrCOBL1～BrCOBL23,分布于大白菜基因组的8条染色体上,根据基因序列特点将其分为2个亚族。大白菜与同属于十字花科的拟南芥、甘蓝型油菜、甘蓝和芥菜基因组中共鉴定出147个COBRA基因,系统进化树分析表明以上COBRA基因家族成员可聚为8个亚组。基因表达分析显示：低温胁迫下,大白菜BrCOBL1、BrCOBL2、BrCOBL15和BrCOBL16的表达量显著升高。【结论】COBRA蛋白序列含有共同的保守基序,且某些基序特异存在于不同的亚族,表明这些基序可能与各亚族的功能分化有关。根据启动子分析结果推测BrCOBL基因可能参与大白菜的非生物胁迫响应及激素应答调控。     

水稻磷脂酶PLD家族生物信息学分析

【目的】磷脂酶PLD(Phospholipase D)家族是水稻中一类重要的蛋白,它在植物的生长发育调控以及非生物胁迫应答中发挥着重要作用。本研究旨在了解水稻PLD家族的基本信息。【方法】采用生物信息学的方法,对该家族16个成员基因的结构、蛋白基序、时空表达模式以及激素诱导表达模式等进行了分析。【结果】水稻PLD家族基因的长度为2982～11 305 bp,含有3～21个外显子,同亚类基因的外显子数目一致;所有家族成员在蛋白序列上表现出较高的相似性,除OsPLDφ,OsPLDκ外的大部分成员含有3种相同类型的基序。提取RiceXPro数据库中的表达数据后发现,PLD基因在根、茎、叶、花药、子房等部位中的表达量相对较高,而在胚芽和胚乳等部位中的表达量较低;PLD基因对不同激素的响应行为呈现出丰富的多样性,它们受茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)诱导表达,受油菜素内酯(BR)和细胞分裂素(CTK)所抑制,而对赤霉素(GA)和生长素(IAA)不敏感。【结论】成员含有相同类型的基序,表明它们在功能上具有保守性和一致性;各成员在不同激素处理后表现出不同的应答方式,暗示水稻PLD成员在逆境响应中执行不同的功能。这些研究结果为进一步研究水稻PLD家族基因的生物学功能奠定了基础。