三七NAC基因家族全基因组鉴定与表达分析

为明确三七Panax notoginseng NAC转录因子基因家族的分布、功能和结构,通过生物信息学分析法进行鉴定,对其理化特性、染色体位置和进化特征进行分析,并根据RNA-seq数据分析其家族成员的时空表达模式和受黑斑病菌Alternaria panax诱导后的表达情况。结果显示,三七中共有98个NAC基因家族成员,其编码蛋白质长度介于104～882个氨基酸之间,分子量在11.78～100.20 kD之间,等电点在4.12～9.75之间。这98个NAC基因家族不均匀地分布在三七的12条染色体上,其中1号染色体分布最多（16个）,而11号染色体上分布最少（1个）。三七NAC基因启动子区域存在与光响应、生长素响应、赤霉素响应及茉莉酸甲酯响应等相关的多种顺式作用元件。NAC基因在三七不同组织及根部不同发育时期均有表达,在受到黑斑病菌侵染的叶片中NAC部分基因家族成员显著上调表达。表明NAC基因家族在三七的生长发育和响应黑斑病菌侵染过程中具有重要作用。     

高粱GRF基因家族鉴定及SbGRF4原核表达分析

为研究高粱生长调控因子(growth-regulating factor,GRF)在高粱生长过程中的功能,采用生物信息学分析方法对高粱GRF基因家族进行鉴定,并以高粱BTx623品种为材料,利用PCR技术扩增获得SbGRF4基因cDNA全长序列,构建pET-28a-SbGRF4重组质粒,采用原核表达技术分别对表达菌株、诱导温度以及异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导浓度进行优化,最后用Western blot技术对原核表达的SbGRF4蛋白进行验证。结果表明,在高粱中共鉴定到10个GRF基因SbGRF1～SbGRF10;亚细胞定位预测结果显示均定位于细胞核中;分布于高粱的6条染色体上,所有家族成员均含有QLQ和WRC保守结构域;系统进化结果显示,高粱GRF蛋白分为Class 2、Class 3、Class 4a、Class 4b四个亚家族;相同亚家族各个成员间外显子和内含子的数量差异较小;同一亚家族的高粱GRF蛋白保守基序具有相似性;克隆到的SbGRF4基因c DNA序列全长为1 221 bp,并成功构建pET-28a-SbGRF4融合表达载体;SbGRF4蛋白的最佳表达菌株为大肠杆菌Escherichia coli JM109(DE3)菌株,最佳诱导温度为25℃,最佳IPTG诱导浓度为0.6mmol/L;Western blot验证结果显示原核表达的蛋白为SbGRF4。表明SbGRF4蛋白可在大肠杆菌原核表达系统中表达。     

短管赤眼蜂Argonaute蛋白基因家族鉴定及表达分析

动物和植物Argonaute蛋白在RNA诱导的基因沉默中发挥重要作用。本研究采用生物信息学方法在全基因组水平鉴定短管赤眼蜂Argonaute蛋白基因家族,鉴定并命名6个TpAGO蛋白。蛋白结构及系统进化分析将TpAGO家族蛋白分为PIWI和Ago两个亚家族。TpAGO蛋白二级结构的数量比例差异不大,分布却存在一定差异,其中α-螺旋分布差异尤为显著。TpAGO蛋白基因结构表现明显的多样性,基因外显子数量差异明显,从1到20个数量不等;Ka/Ks分析表明TpAGO2和TpAGO5,TpAGO3和TpAGO4两对基因间进化动力为正选择作用,其他组合间表现为纯化选择。EST表达分析发现TpAGO基因在昆虫的卵期、幼虫期、蛹期和成虫期均有不同程度的表达,而且靶向EST在同一物种中具有单一性别(雌性或雄性)表达特性,表明短管赤眼蜂TpAGO蛋白基因可参与赤眼蜂性别及发育调控。该研究不仅有助于揭示赤眼蜂产雌孤雌生殖的表观遗传机理,也有助于推动赤眼蜂等天敌的生防应用。     

白桦TGA基因家族全基因组鉴定及表达特性分析

TGA转录因子是bZIP转录因子(basic region-leucine zippers)家族成员,是植物中最早鉴定得到的一类转录因子,可以结合基因启动子的TGACG序列,调节靶基因的转录水平,在植物防御反应及花器官发育中发挥重要作用。本研究从白桦的基因组数据库中筛选出6条TGA基因,分别命名为BpTGA1～BpTGA6。生物信息分析结果表明：白桦TGA家族蛋白主要富含酸性氨基酸,亚细胞定位在细胞核,无信号肽结构,二级结构以α-螺旋为主,均属于亲水性蛋白,无跨膜结构。白桦TGA家族基因启动子区存在10～40个不等的增强启动元件(CAAT-box)和核心启动子元件(TATA-box),还具有非生物胁迫和逆境胁迫响应相关元件。系统进化分析结果表明：白桦TGA家族基因与拟南芥TGA家族基因亲缘关系较近。RT-qPCR结果表明,白桦TGA家族基因在根、茎、叶中的表达各有不同,BpTGA3在根中的表达量较高;BpTGA1、BpTGA2、BpTGA4和BpTGA6在茎中的表达量较高;BpTGA5在叶片中表达量较高。该家族成员中BpTGA2、BpTGA4、BpTGA5响应链格孢霉菌和立枯丝核菌侵染...     

重庆高粱炭疽病病原菌鉴定及防治药剂筛选

高粱种植业是重庆地区重要产业, 高粱炭疽病在部分地区发生流行, 严重危害高粱的产量和品质。明确重庆高粱主要产区高粱炭疽病的致病菌, 筛选出高效防治药剂, 可为重庆地区高粱炭疽病的有效防治提供依据。本研究采集了重庆市永川区、梁平区和江津区等8个高粱主产区炭疽病病样, 分离纯化得到13个菌株。通过病原菌形态特征观察, 结合多基因(ITS, GAPDH, ACT, CHS)联合的系统发育分析, 来自不同地区的13个高粱炭疽菌菌株属于同一分支, 均为高粱刺盘孢Colletotrichum sublineola, 表明C. sublineola是重庆高粱主产区炭疽病的致病菌。采用菌丝生长速率法测定10种杀菌剂对高粱炭疽病菌的菌丝生长抑制效果, 发现氟菌唑、肟菌·戊唑醇、甲基硫菌灵、吡唑醚菌酯和多菌灵等5种杀菌剂对高粱炭疽病菌的EC50在0.018 0~0.109 7 μg/mL之间, 具有较好的抑制作用。田间药效试验结果表明, 75%肟菌·戊唑醇WG、70%甲基硫菌灵WP和250 g/L吡唑醚菌酯EC表现出较好的防治效果, 防效分别达到61.86%、56.09%和54.80%, 在高粱生产中应用潜力大。     

白菜型油菜BraSAUR基因家族鉴定及其表达分析

SAUR(Small auxin-up RNA)是生长素早期响应逆境胁迫的基因,本文研究白菜型油菜全基因组中SAUR家族的信息,分析了该家族成员的基本特征。以强抗寒性白菜型冬油菜品种陇油7号（L7）和弱抗寒性冬油菜品种陇Lenox（X）为试验材料,采用低温和干旱处理,应用荧光定量技术分析不同基因在不同品种中的表达特性,筛选差异表达基因,为研究生长素早期应答基因调控白菜型冬油菜生长点发育机理提供支撑。结果表明：白菜型油菜的BraSAUR基因共有142个,在10条染色体中不对称分布,主要分布在2、3号染色体上,基因长度较短,且大多数基因没有内含子。qRT-PCR结果表明,低温处理后,与CK相比,在两个品种的叶片中,Bra029452的表达量变化趋势不同,24 h时在L7中的表达量是X的24倍,在生长点中,Bra010501在L7中24 h时表达量达到CK的4倍,而在X中是先增加后降低的趋势。模拟干旱胁迫后,Bra029452在L7的叶片中的表达量均显著高于CK,在X中则是逐渐降低,在L7的生长点中1 h和24 h表达量均高于CK,但在X中则表现为先降低后升高。低温胁迫和干旱胁迫条件下,Bra029452基因表达量在强抗寒性油菜品种L7的叶片及生长点中均逐渐升高,可推断该基因同时参与白菜型冬油菜耐受低温、干旱的调控过程。     

酿酒高粱品种、组合及亲本的丝黑穗病抗性鉴定

为了明确不同类型的酿酒高粱材料对西南地区丝黑穗病的抗性和促进抗丝黑穗病品种的选育,采用土壤接菌法对107份材料进行了丝黑穗病抗性鉴定;根据抗性鉴定结果,比较了酿酒高粱杂交组合与其亲本对丝黑穗病的抗性,并对供试菌种进行了致病力分析.结果显示:在感病对照恢1植株平均病株率为67.65％时,有13个不育系、6个保持系、10个恢复系、28个杂交组合的病株率为0,达免疫水平,其中,酿酒高粱不育系和杂交组合所占比例较大,分别为86.67％和75.68％;恢复系中免疫类型所占比例较小,为24.39％;常规品种和组合中无免疫类型;杂交高粱对丝黑穗病的抗性属显性遗传;泸州丝黑穗病菌具有较强的致病力.     

芜菁WRKY group Ⅲ家族鉴定及其对根肿病菌和激素的响应

WRKY转录因子是植物中特有的一类转录因子,已有研究表明WRKY groupⅢ家族众多基因在抵御生物胁迫的过程中发挥着重要的作用。为了解WRKY groupⅢ家族成员在芜菁根肿病抗性中的潜在功能,利用生物信息学分析方法,鉴定到21个候选WRKY groupⅢ家族基因,其不均匀分布于芜菁的9条染色体,编码蛋白包含258～916个不等的氨基酸残基,含0～8个不等的motif结构,大部分成员包含按顺序排列的motif 4-5-7/(8-2)-1-3。WRKY groupⅢ家族各成员启动子区域含有大量光、激素和逆境胁迫响应元件,在激素响应元件中以Me-JA最多。qRT-PCR结果显示WRKY groupⅢ家族基因可响应根肿病菌诱导,其中BrWRKY46-2、BrWRKY70-2在抗病材料根部表达量显著上调,感病材料中降低;经外源SA诱导后表达量上调,Me-JA诱导后下调,表现出相反的表达模式。亚细胞定位结果显示,BrWRKY46-2和BrWRKY70-2均定位于细胞核中。推测芜菁WRKY groupⅢ家族基因广泛参与了根肿菌响应过程,且BrWRKY46-2和BrWRKY70-2与芜菁品种抗病和...     

糯高粱种质资源对川南高粱丝黑穗病的抗性鉴定

为明确新选育和引进的糯高粱种质资源对川南高粱丝黑穗病菌主要生理小种的抗性,利用4个高粱鉴别寄主分别对2013年和2014年自川南泸州、宜宾、自贡3市高粱上采集的丝黑穗病菌Sporisorium reilianum进行生理小种鉴定,并于2014—2018年对新选育和引进的55份不育系、88份恢复系和20份常规品种糯高粱种植资源进行丝黑穗病抗性鉴定。结果表明,川南3市采集的高粱丝黑穗病菌生理小种均为1号生理小种。不育系糯高粱种植资源对丝黑穗病菌1号生理小种抗性较强,对丝黑穗病免疫材料有45份,87.3%不育系糯高粱种植资源为抗性材料。恢复系糯高粱种质资源抗丝黑穗病菌1号小种的能力弱于不育系,对丝黑穗病表现为免疫、高抗、抗病、中抗的种质资源分别为32、1、2和5份,抗病恢复系糯高粱种质资源占恢复系糯高粱种质资源总数的45.5%。糯高粱种质资源常规品种对丝黑穗病菌1号小种的抗性最差,抗病糯高粱种质资源常规品种占常规品种总数的45.0%,其中对丝黑穗病免疫的糯高粱种质资源常规品种仅有1份,为国窖红3号;对丝黑穗病高抗和抗病的糯高粱种质资源常规品种无,主要表现为中抗,应加强川南地区糯高粱常规品种的...     

草莓应答炭疽菌侵染的转录组分析

本研究以栽培草莓为材料,用炭疽菌对植株进行侵染,对健康草莓和患病草莓进行转录组分析(RNA-seq),共得到86 988个序列以及2 127个差异表达基因。利用GO数据库对差异表达基因进行了聚类分析,结果发现差异表达基因主要聚类在光合作用、氧化还原过程、氧化还原酶活性、碳固定过程以及糖代谢过程等方面。同时,利用KEGG数据库对差异表达基因影响的通路进行注释后发现,炭疽菌侵染主要影响了光合作用、倍半萜和三萜生物途径、类黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢和植物激素信号转导等途径中关键基因的表达水平。挑选了20个差异表达基因进行qRT-PCR,结果有19个基因的表达趋势与转录测序结果一致。本研究获得的草莓应答炭疽菌侵染转录组数据信息,将有助于丰富草莓抗炭疽病的调控机制。     

马铃薯通用应激蛋白StUSP基因家族的鉴定及逆境表达模式分析

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’（L）和干旱敏感型品种‘大西洋’（D）为试验材料,利用高通量测序全面分析StUSP家族成员在干旱胁迫下的表达特性,筛选干旱胁迫关键差异表达基因。结果表明：马铃薯基因组中共有42个基因编码含有USP结构域的蛋白质,在11条染色体上不对称分布,且主要分布在1~6号染色体上。绝大多数StUSPs含有多个内含子。胁迫表达分析显示StUSPs能够响应多种非生物胁迫,且在干旱耐受性不同的马铃薯品种中差异表达。同时,利用qRT-PCR分析了12个成员干旱胁迫下表达模式,除StUSP12、StUSP22下调表达外,其余10个基因均正响应干旱胁迫。     

甜菜NBS-LRR家族基因的鉴定与分析

为明确甜菜中由抗性基因R编码的包含富亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat,LRR）和核苷酸结合位点（nucleotide-binding site,NBS）的家族成员及其功能,基于甜菜基因组全长序列,利用HMMER、TBtools、Pfam、NCBI等软件和在线程序对甜菜NBS-LRR家族成员进行筛选和鉴定,采用生物信息学方法对鉴定到的成员进行亚家族分类、染色体定位、结构域分析、进化树构建、顺式元件分析和同源序列筛选。结果显示,从甜菜基因组中最终筛选鉴定到267条NBS-LRR家族基因序列,占甜菜基因组的0.614%,通过对267条基因序列进行结构域预测并进行分类,分属于N型、NL型、CNL型、TNL型和RNL型5个亚家族,分别包含110、25、128、3和1条序列。甜菜NBS-LRR家族基因大多位于2号、3号、4号和7号染色体上,根据基因簇划分原则发现有73.25%的基因以基因簇形式存在。经Clustal Omega和MEME在线程序对CNL型亚家族中具有完整卷曲螺旋（coiled-coil,CC）、NBS和LRR结构域的24条基因序列进行结构域保守性分析,共发现7个保守性较高的基序,基于CNL型亚家族128条基因序列构建的进化树显示CNL型亚家族的系统进化受CC、NBS和LRR结构域的影响较大。甜菜NBS-LRR家族基因含有大量植物激素相关顺式元件和多种胁迫响应元件,部分序列含有植物生理响应元件。甜菜NBS-LRR家族基因与菠菜和藜麦的抗病蛋白同源性较高。     

防御相关激素与纹枯病菌处理下水稻VQ基因家族的转录分析

VQ蛋白与WRKY转录因子互作,调节植物防御反应.本研究分析了水稻VQ基因家族在水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)3种防御相关激素和纹枯病菌(Rhizoctonia solani)处理下的转录表达谱.结果表明,水稻VQ基因家族有1/3以上成员至少响应一种处理,OsVQ2、-11和-35的表达在3种激素处理下均...     

小麦诱导抗性基因TaWIR1b的克隆及表达分析

全蚀病是小麦上一种重要的土传病害。选育和种植抗病品种是防治小麦全蚀病的根本途径,抗病基因研究是抗病育种的基础性工作。根据基因TaWIR1b(Accession no.M94959.1)的全长序列设计引物扩增‘新农19’的cDNA,获得了完整ORF,编码85个氨基酸残基,比对后发现与TaWIR1b序列同源性达100%。根据获得的TaWIR1b基因全长序列设计定量引物,分析TaWIR1b在全蚀菌胁迫条件下不同互作模式的表达特征。结果表明接种全蚀病菌后抗病小麦品种‘新农19’中TaWIR1b基因被诱导表达,接菌后3d达到峰值143.97,感病品种‘新麦19’中峰值出现在接菌后8d,表达量仅为对照的4.22倍,提示该基因可能参与小麦对全蚀病的抗病过程。     

辣椒PP2C家族基因鉴定与响应低温胁迫的表达分析

对辣椒PP2C基因家族成员进行全基因组鉴定和特征分析,并研究CaPP2Cs基因在低温胁迫下的表达模式,结果表明：在辣椒参考基因组共系统鉴定出99个CaPP2Cs基因家族成员,并不均匀地分布在12条染色体上,CaPP2Cs基因编码的氨基酸数介于99~1 572 aa,分子量介于10.94~178.40 Da,等电点介于4.08~9.51。系统进化树分析可将辣椒和拟南芥的PP2C基因分为13个亚族,每个亚族均含有辣椒PP2C基因,基因结构分析表明CaPP2Cs基因的外显子数量介于1~18;在CaPP2Cs基因的启动子中发现许多与光、低温和激素响应有关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,CaPP2C31基因在叶片中的表达量显著高于其他基因,CaPP2C16则特异性地表达于授粉后50 d的胎座中。低温处理24 h时,CaPP2C97和CaPP2C3在叶片中呈现显著的下调表达;低温处理1 h时,CaPP2C36、CaPP2C5、CaPP2C53、CaPP2C43、CaPP2C99等基因在根中明显上调,CaPP2C19、CaPP2C23、CaPP2C44、CaPP2C95则显著下调,表明CaPP2Cs可能在辣椒响应低温胁迫中发挥作用。     

植物SUS基因家族的系统进化及其在玉米中的干旱诱导表达分析

利用生物信息学方法从50个物种内鉴定出283个蔗糖合酶(SUS)家族成员,对鉴定出的SUS家族成员进行系统发育分析、共线性分析、蛋白理化性质和亚细胞定位分析,以及干旱胁迫下玉米SUS基因在不同组织的表达模式分析,综合全面地分析了SUS基因家族的进化规律。系统发育树分析表明：SUS家族可划分为SUSⅠ、SUSⅡ、SUSⅢ三个亚家族,SUSⅢ内部双子叶植物进化枝明显分为两个拓扑结构相似的进化枝;亚细胞定位结果显示SUS蛋白主要在细胞质和细胞核中发挥作用,且SUSⅢ成员的理化性质与SUSⅠ、Ⅱ之间差异明显;共线性结果表明：SUSⅠ、Ⅱ中的共线性基因分别聚成一个独立的亚群,SUSⅢ的共线性基因聚成两个亚群;RNA-seq数据表明：玉米SUS基因Zm00001d045042、Zm00001d029087、Zm00001d029091、Zm00001d014876在干旱胁迫下呈现差异表达,该表达模式分别与各亚家族的基因结构模式较为一致。综合上述研究,推测出植物SUS基因的进化轨迹,即在蕨类植物到种子植物进化过程中分化出SUSⅢ,在被子植物分化以前出现SUSⅠ和SUSⅡ,且SUSⅢ在双子叶植物中具有...     

粒用高粱耐盐种质资源鉴选与评价

以50份高粱亲本材料为基础,采用聚类分析和主成分分析的方法,研究了不同材料高粱种子萌发、幼苗生长和抗盐性。通过相关分析、主成分分析和聚类分析,为高粱抗盐材料筛选和耐盐性研究提供理论依据,为高粱品种耐盐基因开发提供材料。实验结果表明,在150mmol·L~(-1)NaCl胁迫下,高粱亲本材料生长指标低于对照。不同品种降低幅度不同。相对发芽率的数值范围为0.27%~93.4%,相对发芽势数值范围为15.15%~97.4%,根长数值范围在0.3~4.5 cm,叶长数值范围为0.4~2.8cm;盐害系数数值范围0.026~0.794。发芽率与发芽势呈正相关,相关系数为0.98***。根据主成分分析,第一个主要成分是发芽成长因子;第二主成分是生长因子,第三主成分是耐盐因子。通过聚类分析,将30株高粱菌株分为5类:高耐盐,耐盐,中度耐盐,盐敏感性和高盐敏感性。其中3560R,10337B和10612属于盐敏感品系,09305R和67B属于高盐品系。本研究还表明,高粱发芽率,发芽势、芽长、根长、苗高、生长速度、枯萎病指数、发芽率盐害指数、发牙势盐害系数等9项指标可作为高粱耐性的重要指标。