黄瓜全基因组转录因子MADS-box家族基因的序列特征分析

MADS-box家族基因是一类编码转录因子的基因,因其在调控植物生长发育方面的重要功能而成为作物遗传育种研究的热点。采用生物信息学方法,对黄瓜全基因组MADS-box基因进行序列特征分析,包括CsMADS基因的数量、染色体定位、保守基序的分布及系统进化树分析。结果表明,黄瓜基因组中共有41个CsMADSs基因,除7个分布于Scaffold外,其他34个CsMADSs基因分布于黄瓜7条染色体上,但在染色体上的分布不是均匀的;41个CsMADSs都具有保守的MADS结构域,分布于9个MADS亚家族,而且大部分的CsMADSs基因属于SEP和MEF2-like分支。该研究结果不仅有助于MADS-box转录因子信号转导途径的解析,而且可为进一步研究该家族基因的功能提供信息参考。     

花椰菜AP2/ERF转录因子家族成员BobERF17响应逆境胁迫的表达及功能研究

AP2/ERF为植物特有的一类转录因子超家族,其中ERF家族成员被证实在植物逆境胁迫响应中发挥重要作用.为研究花椰菜中不同ERF转录因子的功能,本研究对花椰菜ERF家族中的一个成员BobERF17进行了克隆、表达及功能探究.序列分析显示,BobERF17编码区全长576 bp,编码一个由191个氨基酸组成的蛋白.聚类分...     

葡萄NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及器官建成、逆境胁迫应答等反应。目前,基因组信息的挖掘和分析已经成为葡萄功能基因组学研究的重要组成部分。本文利用生物信息学方法对葡萄143条NAC蛋白序列的系统发生和NAC基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的NAC基因家族之间的联系。结果显示这143条蛋白序列与拟南芥94个NAC基因蛋白序列一起分成了16个亚族,说明拟南芥与葡萄NAC基因间具有较高的保守性。基因组定位结果发现143条NAC基因分布在17条染色体上。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而它们的二级结构都主要以随机卷曲为组成部分,且143条氨基酸序列三维结构十分相似。本文试验结果将为葡萄NAC基因家族的进一步功能分析提供重要研究基础。     

植物抗逆反应中的转录因子网络研究进展

植物生长发育过程中会经历各种生物及非生物胁迫,转录因子所介导的基因表达调控网络在植物抵御各种胁迫反应中起着重要的作用.目前已鉴定的与植物抗胁迫有关的转录因子及家族主要有碱性域亮氨酸拉链(basic-domain leucine-zipper,bZIP)、禽成髓细胞瘤病毒致癌基因同源物类(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog,MYB)、乙烯应答元件组合蛋白/因子(APELATA2/ethylene-responsive element binding proteins/factors,AP2/EREBP)、WRKY和NAC等.这些转录因子与特定的顺式作用元件结合组成调控网络,特异地调控植物胁迫反应中各种相关抗性功能基因的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力.     

低温胁迫下苦瓜叶片转录组差异基因分析及生理响应特征

苦瓜在生长季节遇到低温会影响其生长发育和产量,限制了种植分布区域.为了研究苦瓜耐寒性的分子机制,本研究以苦瓜自交系43为试验材料,在8℃低温胁迫处理后观察其表型并测定相关生理生化指标,再利用转录组测序技术从生理角度结合分子水平对苦瓜低温胁迫机制进行生物信息学分析.结果表明,在8℃低温胁迫下,苦瓜表现出耐低温适应性,在低...     

转录因子在植物进化和抗逆中的作用

植物基因的表达调控是一个复杂且精准的网络系统,一般包括转录水平和翻译水平二个层次。转录水平的调控发生在基因表达的初期,是许多基因表达调控的主要方式。在此调控过程中,被称为转录因子的蛋白质特异结合到靶基因的顺式作用元件上,控制着一系列相关基因的表达,在植物生长发育、物种起源和逆境胁迫应答过程中起着非常重要的作用,是生物遗传多样性的重要遗传基础。由于转录因子的重要作用,人们对其作用机理的理解也日渐深入。根据近期的研究进展,本文就转录因子在植物驯化、生物和非生物逆境胁迫方面的工作进行概括梳理,希望读者对此领域有一个比较深入和系统的认识,同时也能为挖掘具有关键功能的转录因子,提高重要农作物的遗传改良效率提供借鉴。     

森林草莓全基因组WRKY转录因子基因的鉴定与分析

WRKY转录因子是一类重要的调控分子,在高等植物中以基因家族的形式存在。本研究以森林草莓基因组数据为材料,利用生物信息学手段对WRKY转录因子进行全基因组鉴定与分析。结果表明,森林草莓至少有56个WRKY转录因子,蛋白序列长度为58～1982个氨基酸;基因组DNA全长1092～14227bp,具1～20个内含子。染色体定位结果表明,7条染色体上均有WRKY转录因子基因的分布,6号染色体上最多(17),1号染色体分布最少(1)。森林草莓WRKY转录因子可分为3大类,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类的数量分别为10、34和12,它们处于进化树的不同分支。除保守的WRKYGQK和常见变异序列WRKYGKK外,新发现WKKYGQK、WRKSYFR等WRKY结构域类型。     

干旱、高盐及低温胁迫下植物生理及转录因子的应答调控

干旱、高盐及低温等非生物胁迫是限制植物生长发育的主要环境因子。这些环境胁迫因子通常导致植物体内生理代谢改变,并参与非生物胁迫调控转录因子的差异表达。植物抵御上述非生物逆境的能力与转录因子调控逆境相关功能基因的表达密不可分。近年来,发掘植物非生物胁迫相关转录因子的功能及揭示转录因子介导植物非生物胁迫响应的调控机制,已成为植物营养分子生物学关注的热点之一。因此,了解植物非生物胁迫下的生理应答及转录因子参与的调控机制,对建立植物适应性改良途径具有重要科学意义。本文从干旱、高盐和低温三方面阐述了非生物胁迫下植物生理生化的适应性变化,概述了MYB、bZIP、AP2/EREBP、WRKY和NAC五类与植物抗逆相关的转录因子的结构与功能特征,着重论述了转录因子介导植物抵御非生物胁迫的分子调控机制。植物遭遇非生物胁迫时,通常表现为生长速率、叶面积和叶片数量下降,蒸腾及光合速率降低。同时,植物体内活性氧逐渐累积,使细胞膜脂过氧化程度加剧,造成细胞损伤。为适应不利环境,在生理上植物表现为体内抗氧化酶活性增强,渗透调节物数量增多;在分子水平上,植物对非生物胁迫适应性的增强,通常与转录因子识别抗逆基因启动子特异性元件及调控逆境防御基因的转录有关。本文对于深入阐明干旱、高盐及低温胁迫下植物生理生化应答与转录因子的分子调控机制提供了全新的科学启示。     

云南红皮梨bHLH转录因子的生物信息学分析

具有碱性-螺旋-转角-螺旋结构的一大类基因被称为bHLH家族基因,其成员主要有c-MYC、MADL、MAX、MIXL和删r基因;bHLH转录因子在细胞的增殖、分化和凋亡方面起着重要作用;对植物的生长发育、营养吸收、生物合成和信号转导等方面同样有着重要作用。在果肉、叶片和外果皮中,CsMYC2的表达与CHS、UFGT及ANS表达相关联,因此CsMYC2参与花色苷的生物合成调控,但是该基因在云南红皮梨花色苷合成调控中起着什么样的作用尚不清楚。利用生物信息学方法对云南红皮梨（RedPyruspyrifdia）bHLH基因进行分析,对不同植物间bHLH基因氨基酸序列的同源性比对,并且对该基因编码的蛋白质的理化性质、结构和功能等进行预测和分析。结果表明：该蛋白属于亲水性蛋白,其二级结构中的主要结构元件是仅一螺旋和无规则卷曲,并散布于整个蛋白。这一结果为研究红皮梨bHLH基因的结构、功能以及红皮梨的着色机制奠定了一定的基础。     

蓖麻延伸因子基因的克隆与表达分析

为探讨蓖麻延伸因子基因(RcEF-1α)作为参考基因进行相关研究的可行性,以蓖麻雌性花为试验材料,扩增RcEF-1α(GenBank登录号: XM_002518027.3)的编码序列(CDS),并将其亚克隆至原核表达载体pET32a(+)构建成重组载体pET32a(+)-RcEF-1α;将pET32a(+)-RcEF-1α转化至大肠杆菌表达菌株BL21 (DE3)中进行优化表达,表达蛋白经纯化后进行Western blot验证。结果表明,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)可诱导一个分子量约66 kD的特异蛋白;采用纯化的表达蛋白免疫新西兰白兔制备抗RcEF-1α的多克隆抗血清,用多克隆抗血清进行Western blot验证,发现多克隆抗血清具有针对RcEF-1α的特异性,经ELISA检测,其效价为1∶51 200;以抗血清为一抗,通过Western blot分析RcEF-1α在时空条件一致且正常生长的根、茎、叶、雌花、雄花和果实中的表达量,结果显示,蓖麻各组织中RcEF-1α蛋白质的含量存在显著差异,其中雌花和雄花中的含量显著高于其他组织。RT-qPCR分析结果表明,蓖麻各组织中RcEF-1α mRNA差异不显著。本研究结果为蓖麻功能基因表达分析参考基因的筛选提供了一定的理论依据。     

甜樱桃砧木PcDHN1的克隆及其对非生物胁迫的响应

为明确甜樱桃砧木脱水素基因特征及其在干旱、高盐和低温胁迫过程中的表达模式,以甜樱桃砧木Y1为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆了甜樱桃砧木脱水素基因Pc DHN1,利用生物信息学分析其编码蛋白特征,并采用qRT-PCR分析该基因的表达模式。序列分析显示,甜樱桃砧木脱水素基因Pc DHN1的c DNA全长893 bp,编码225个氨基酸,推测编码蛋白分子量约为23.98 k D,理论等电点为8.65。氨基酸序列分析显示,Pc DHN1含有2个Y-片段、1个S-片段和2个K-片段,具有植物脱水素蛋白的特征性结构,属于YnSK2型脱水素。表达特性分析显示,Pc DHN1在干旱、高盐和低温胁迫条件下受胁迫诱导而上调表达,但对低温胁迫响应比较迟缓,说明该基因可能参与了甜樱桃砧木对干旱和高盐胁迫的耐受调节过程。本研究结果为甜樱桃砧木抗逆基因工程提供了一定的参考。     

蓖麻(Ricinus communist L.)对锰矿区土壤中重金属累积特性的研究

为探讨蓖麻(Ricinus communist L.)对锰矿区土壤生态修复及能源化利用潜力,将不同品种蓖麻湘蓖1号和淄蓖7号播种在锰尾矿库土壤上,进入生殖生长阶段时采收全株,测定栽植土壤及植株根、茎、叶中5种重金属元素含量。结果显示:土壤中Mn平均含量最高达7 884.96 mg·kg-1,超过国家规定的土壤环境质量Ⅱ级标准6.5倍;湘蓖1号不同器官的Mn浓度从高至低为根叶茎,淄蓖7号不同器官Mn含量叶茎根,其叶中Mn平均浓度最高为765.43 mg·kg-1,较湘蓖1号叶中的平均含量高出79.53%,Pb、Cu、Cr含量及叶/根比值均大于湘蓖1号;植株体内重金属含量与土壤中重金属浓度的相关分析表明,重金属的积累量和转移量,受到土壤中几种重金属元素的共同影响。结果说明:2个品种的蓖麻均可以作为锰矿区能源化修复利用,对重金属的吸收和转运在品种间存在差异,淄蓖7号地上部分对重金属的迁移能力强于湘蓖1号。     

茶树CsDREB-A2转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

干旱应答元件结合蛋白(DREB)类转录因子在植物逆境信号转导途径中具有重要的调控作用。为了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境胁迫的分子调控机理,本研究从茶树龙井43叶片的cDNA中克隆得到一个编码CsDREB-A2转录因子的基因;对CsDREB-A2基因及其编码蛋白序列特征进行分析,并利用实时荧光定量PCR法检测该基因在茶树不同非生物胁迫处理下的表达水平。结果表明,CsDREB-A2基因开放阅读框为1 056 bp,编码351个氨基酸,其编码氨基酸序列具有AP2保守结构域,包含典型的YRG元件和WLG基序。AP2结构域第14、第19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸。拟南芥AP2/ERF家族转录因子的进化分析表明,该转录因子属于DREB亚族的A2组。CsDREB-A2相对分子质量为39 080 Da,理论等电点为5.32,属于亲水性蛋白,主要由α-螺旋和随机卷曲组成,无序化特征明显且存在一个LM无序区域;可能定位于细胞核,不存在信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白。CsDREB-A2基因在高温(38℃)和干旱(200 g·L^-1 PEG)胁迫下均能快速诱导表达,并显著高于对...     

芹菜水孔蛋白基因AgPIP2;1的克隆及其对非生物胁迫的响应

为了研究芹菜质膜内在蛋白基因的序列特征及其在非生物胁迫条件下的表达特性,探讨其抗逆功能,以芹菜品种六合黄心芹为试验材料,通过RT-PCR技术克隆AgPIP2;1基因,通过生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列特征,并采用荧光定量PCR技术检测其在不同组织的表达及其对非生物胁迫的响应。结果表明,AgPIP2;1基因含有1个861 bp的开放阅读框,编码286个氨基酸,其编码的蛋白属于PIP2类蛋白。氨基酸序列分析显示,AgPIP2;1含有高度保守的NPA基序以及高等植物PIP蛋白的保守序列,与其他物种PIP2类蛋白具有较高的同源性,与胡萝卜DcPIP2;1的氨基酸序列同源性达到97.90%。在亲缘关系上与大豆GmPIP2;1、胡萝卜DcPIP2;1和绿豆VrPIP2;1较为接近。实时荧光定量PCR技术分析表明,AgPIP2;1基因在芹菜根、叶柄和叶片中均有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中的表达量最低,呈现比较明显的组织特异性。此外,AgPIP2;1基因受到高温、低温、干旱和盐等非生物胁迫的诱导,说明该基因可能参与芹菜抵御非生物胁迫的过程。本研究为进一步了解AgPIP2;1基因的功能...     

蓖麻种子吸水和萌发过程对盐分胁迫条件的响应

为确定盐分对蓖麻的影响,设置0 mM和100 mM 2个盐分浓度NaCl,研究了4个蓖麻品种种子的吸水和萌发特性.在吸水开始的18h内,种子吸水快速增加,18 h后增加缓慢,48 h后在0 mM NaCl水平下种子吸水呈快速增加趋势,而在100 mM NaCl水平下吸水很少.汾蓖10号和淄蓖7号的吸水量和吸水速率显著高于淄蓖5号和淄蓖8号.与0 mM NaCl相比,同一品种在100 mM NaCl下的吸水量和吸水速率明显较低.100mM NaCl处理对种子萌发具有明显的抑制作用,表现为延迟种子萌发,降低发芽率,抑制芽长和芽粗.综合发芽率、芽长和芽粗相对盐害率,淄蓖5号耐盐能力最强,其次是汾蓖10号,淄蓖7号和淄蓖8号耐盐能力相对较差.本试验通过研究不同蓖麻品种的吸水和萌发特性,为采用外源措施提高种子吸水能力,促进种子萌发和出苗奠定基础.     

谷子CIPK基因(Seita.5G145900)对非生物逆境的响应

在谷子基因组中鉴定出一个CIPK(Seita.5G145900,命名为SiCIPK19)基因。为揭示SiCIPK19对逆境胁迫的响应,对其基因结构、蛋白特征、功能、进化等性状进行了系统的分析和预测,并用实时定量PCR(RT-qPCR)检测了其在谷子苗期不同逆境及关键生育期干旱胁迫下的表达。结果表明,SiCIPK19基因位于谷子5号染色体,基因组序列长1 353 bp,编码450个氨基酸,基因无可变剪切,且不含内含子。功能域分析和多序列比对发现,SiCIPK19蛋白具有非常保守的序列结构,与其他植物CIPK蛋白也非常相似。RT-qPCR分析表明,SiCIPK19基因被聚乙二醇6000(PEG 6000)、ABA、高盐和低温胁迫强烈诱导。此外,SiCIPK19基因在谷子拔节期、抽穗期和灌浆期干旱条件下参与了对干旱胁迫的响应,推测该基因参与谷子对非生物逆境的应答,尤其在抽穗期和灌浆期干旱胁迫应答中发挥重要作用。本研究结果为进一步分析CIPK基因逆境应答机制,以及利用基因工程方法改善谷子抗逆性和提高产量提供了理论支持。     

蜡梅非特异性脂转移蛋白基因nsLTP家族3个成员的分子特征及非生物胁迫应答分析

为了探索脂转移蛋白在蜡梅(Chimonanthus praecox)应对非生物胁迫过程中的可能功能,在构建蜡梅花cDNA文库及EST分析的基础上,通过对文库cDNA克隆全长测序,得到了3个蜡梅非特异性脂转移蛋白的基因(nsLTPs),分别命名为CpLTPI.1、CpLTPI.2和CpLTPI.3,GenBank登录号为FJ889521、FJ904082和FJ904083.它们的cDNA全长分别为611,1016和656 bp,ORF分别为360,360和351 bp,5'和3'端的非翻译区的长度不等,存在的调控基序有所不同.3个基因的编码蛋白均具有植物nsLTP的典型结构,即4对二硫键,4个α-螺旋,有1个可结合和容纳脂肪酸分子的类似口袋状的疏水结构,分子量约为9kD,为nsLTPI类.定量RT-PCR分析和比较蜡梅叶片中3个基因对非生物胁迫的应答情况,结果表明,3个nsLTP基因在蜡梅幼苗中的表达受干旱、ABA、低温和NaCl处理的影响程度不同,表明这些基因可能在蜡梅幼苗的水分平衡、耐受低温、离子代谢等过程中发挥着不同的作用.     

杀虫剂对甘蓝蚜与七星瓢虫的毒力及选择性研究

试验研究杀虫剂对甘蓝蚜及其天敌七星瓢虫幼虫的毒力及选择性结果表明,15种供试杀虫剂中以吡虫啉对七星瓢虫幼虫和甘蓝蚜的选择性最高,其选择性毒力比值(瓢虫LD50/甘蓝蚜LD50)为174.29。5种有机磷类杀虫剂中以马拉硫磷的选择性最高,其次为敌敌畏,其选择性毒力比值分别为35.73和25.32;7种菊酯类杀虫剂中以氟氯氰菊酯和氯氰菊酯的选择性最高,其选择性毒力比值分别为55.16和30.00。故吡虫啉、氟氯氰菊酯和马拉硫磷等选择性较高的杀虫剂对甘蓝蚜相对毒力高,而对其天敌瓢虫相对安全,为防治菜田甘蓝蚜的理想品种。     

非生物胁迫诱导的玉米蛋白激酶基因ZmCIPK1的cDNA克隆和表达分析

CIPK（CBL-interacting Protein Kinase）在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用电子克隆的方法在玉米中克隆了一个cDNA全长为1395bp的蛋白激酶基因ZmCIPK1（GenBank接受号为EF158034）。其编码的蛋白含有465个氨基酸,分子量为51.98KD,等电点为6.92。推断的ZmCIPK1催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域, 蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在甘露醇、氯化钠、ABA和4°C低温诱导时,ZmCIPK1在玉米幼苗叶片中表达量明显上调,在24小时内保持较高的转录水平。试验结果表明,ZmCIPK1是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。