蒙古栎QmMYC基因家族鉴定及其干旱胁迫下表达分析

蒙古栎（Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.）是中国东北次生落叶阔叶林的主要建群树种之一,耐干旱耐贫瘠。植物MYC转录因子可以响应干旱胁迫。基于蒙古栎全基因组数据,利用生物信息学手段对QmMYC基因家族进行结构和功能预测,结果显示,QmMYCs有11个成员,命名为QmMYC1～11,分为4个组,其CDS长度和编码氨基酸长度分别介于1293～2139bp和430～712aa之间,分子量为48～79KDa,二级结构由α-螺旋、延伸链和无规则卷曲组成,均为不稳定亲水蛋白并被定位到细胞核上,且每个组内基因和蛋白结构较为相似。11个QmMYCs分别定位到蒙古栎的6条染色体上。QmMYCs启动子区域存在多个与蒙古栎激素调节和逆境等相关的顺式作用元件。qRT-PCR分析显示,除QmMYC11外,其余QmMYCs均受到10%PEG6000模拟干旱胁迫的显著影响：QmMYC5/8/9和QmMYC1/3/4/6/7分别是胁迫6h和12h的主要响应因子,其中QmMYC4响应最显著,12h后多数基因表达下调,而QmMYC2/10表达有一定滞后性,于24h表达最高。研究结果对于进...     

小麦RPD3/HDA1基因家族的全基因组鉴定及其对热胁迫的响应

RPD3/HDA1是组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)家族中最大的亚族,已知的HDAC家族基因在拟南芥、水稻等植物的生长发育和非生物胁迫方面都发挥着重要作用,但小麦中对HDACs的研究却较少。为探究小麦中 RPD3/HDA1家族基因对热胁迫的响应,本试验利用生物信息学方法,从小麦全基因组中鉴定出36个小麦 RPD3/HDA1基因,并对其基因结构、进化关系、顺式作用元件和热胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:除3A和4A外,其余小麦染色体均含有该家族基因,其基因结构中外显子和内含子的数目差异明显。该小麦家族基因在不同组织和不同逆境胁迫中存在差异表达, TaHDAC-Ⅱ-3a、 TaHDAC-Ⅱ-3b和 TaHDAC-Ⅱ-3d在叶片中的表达量明显高于其他组织, TaHDAC-Ⅰ-2d、 TaHDAC-Ⅰ-2a和 TaHDAC-Ⅰ-2b在热胁迫后表达量有明显上调。进一步研究发现,不同基因在同一生育时期的热胁迫下响应不同,同一基因在不同生育时期对热胁迫的响应也不同,并且相对于35℃而言,多数基因对42℃胁迫响应更显著。这些结果对寻找小麦 RPD3/HDA1家族候选耐热基因具有重要的参考价值。     

水稻响应热胁迫核心基因的筛选与鉴定

基于热胁迫条件下的水稻转录组数据,通过HTSeq和DESeq软件筛选差异表达基因;对其进行功能富集和构建蛋白质互作网络,鉴定最重要模块中的核心基因.结果显示:水稻热胁迫0h、1h、6h和12h条件下,共有278个差异表达基因,生物学过程主要富集在刺激反应和蛋白质折叠上;鉴定出含有12个基因的重要模块.基因表达模式显示重要模块中7个核心基因受热胁迫诱导上调,推测这7个核心基因在水稻响应热胁迫过程中发挥关键作用.     

番茄OSCA基因家族鉴定及不同胁迫条件下表达分析

为阐明高渗性钙离子通道OSCA基因在不同胁迫条件下作用,基于番茄全基因组信息,从栽培番茄中鉴定出12个SlOSCA基因,均含DUF221结构域,分别位于1、2、4、6、7、8、9、12号染色体上,亚细胞定位分析表明均位于质膜和高尔基体上。系统进化分析显示SlOSCA基因家族可分为5个进化群。根据番茄表达量数据库组织特异性分析发现,SlOSCA基因家族在不同组织部位表达量不同,其中根部和叶片表达量相对较高。Real-time PCR结果表明,多数SlOSCA基因响应干旱、盐、低温、ABA和灰霉病胁迫。SlOSCA基因响应ABA胁迫普遍强烈,受低温胁迫影响较小。其中SlOSCA9受干旱、盐和ABA胁迫强烈诱导,SlOSCA10受灰霉病胁迫强烈诱导。     

玉米WRKY基因功能分析

[目的]分析WRKY基因在玉米生长发育及逆境胁迫下的功能,为阐明WRKY家族基因在玉米生长和逆境响应机制中的功能和作用打下基础.[方法]利用生物信息学技术从玉米基因组中得到3个进化关系较近的WRKY基因,应用在线预测软件对3个基因的功能和结构进行分析,并运用荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)分析3个基因在玉米不同组织及在高盐、低温和干旱胁迫下的表达模式.[结果]从玉米基因组中得到ZmWRKY22-like、ZmWRKY55-like和ZmWRKY74-like 3个玉米WRKY转录因子家族基因,预测表明3个蛋白均定位于细胞核.荧光定量PCR分析结果表明,3个基因在玉米的不同器官中均有表达,但具有组织表达特异性.高盐处理24 h,ZmWRKY55-like基因的表达量上升为对照的4.5倍;低温处理24 h,ZmWRKY74-like基因的表达量上升为对照的2.1倍.[结论]ZmWRKY22-like、ZmWRKY55-like和ZmWRKY74-like基因可能在玉米果实发育过程中起到一定作用,其中ZmWRKY55-like和ZmWRKY74-like基因可能分别参与植物对盐和低温胁迫的响应.     

非生物胁迫下山腊梅CpCBF基因的表达模式分析

为探讨腊梅CpCBF基因在非生物胁迫下的响应机制,对山腊梅幼苗分别进行低温、干旱、NaCl和ABA处理,利用qRT-PCR技术对CpCBF基因的表达进行检测。结果表明:腊梅CpCBF基因能快速响应低温、盐、干旱和ABA胁迫,其中对低温和干旱的响应较为显著和持久。4℃低温处理12h后,其表达量达峰值;对于干旱胁迫,处理6h后表达量最大。初步推测CpCBF基因可能在腊梅抵御低温、干旱和高盐等非生物胁迫时发挥重要作用。     

小麦HP基因家族鉴定和分析

组氨酸磷酸转运蛋白HP(histidine phosphotransfer proteins)在植物的生长发育调控及逆境胁迫应答中发挥重要作用。为理解HP基因在小麦基因组中的进化特征和功能,研究通过生物信息学分析鉴定普通小麦的HP基因家族成员,对其理化性质、进化特征、基因结构、顺式作用元件以及在逆境胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在小麦基因组鉴定到31个HP基因,编码蛋白质序列包括116～200个氨基酸。通过和其他植物的HP蛋白比较以及对蛋白结构、基因结构和基序的分析,显示小麦HP家族基因序列具有保守性。顺式作用元件预测表明,HP基因具有光、植物激素、干旱、低温等非生物胁迫响应相关的启动子调控元件。热图分析表明,HP基因在应答非生物胁迫中表达模式存在多样性;qRT-PCR分析表明,TaHP5-6B基因在低磷胁迫下受到强烈的诱导表达。综上所述,小麦全基因组鉴定的HP家族基因是非生物胁迫响应的重要基因资源。     

小麦DREB基因的表达特征分析

[目的]对新春6号小麦的抗旱DREB基因进行表达特征分析。[方法]在干旱逆境胁迫下,考察不同胁迫处理时间下新春6号小麦中DREB基因的表达情况,分析该基因对小麦抗逆性的影响。[结果]小麦的抗旱DREB基因受干旱胁迫诱导,与对照相比,在小麦干旱胁迫12h后表达量上升。[结论]小麦的抗旱DREB基因可能参与小麦对干旱胁迫的应答,为研究小麦的抗旱分子机理提供了依据。     

油棕脱落酸受体PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

【目的】鉴定油棕（Elaeis guineensis）脱落酸（ABA）受体PYR/PYL/RCARs （PYL）基因家族成员,分析其表达特性,为探究ABA信号通路在油棕果肉成熟过程中的功能研究提供理论依据。【方法】以拟南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列作为参考序列,通过BLASTp比对及保守结构域预测分析从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员,利用生物信息学软件对其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系进行分析,并采用实时荧光定量PCR对PYL家族基因在不同组织、不同发育期果实及外源ABA处理下的表达特性进行检测。【结果】从油棕基因组中共鉴定出12个油棕PYL基因家族成员（EgPYL1~EgPYL112）,分布在8条染色体和1个Scaffolds上,含有1~3个外显子,开放阅读框（ORF）为564~765 bp,编码187~254个氨基酸,蛋白分子量为20.95~28.33 kD,等电点（pI）为5.26~7.95,不稳定指数为32.67~52.87,脂溶指数为73.87~87.60,总平均亲水性为-0.68~-0.17。12个PYL家族蛋白均含有特征结构域PYR/PYL/RCAR,分为3个亚族。EgPYL1和EgPYL6基因具有共线性,EgPYL4、EgPYL5、EgPYL9和EgPYL11基因具有共线性。EgPYLs基因的启动子上含有大量植物激素响应元件、逆境胁迫响应元件和光响应元件。EgPYLs基因在根、茎尖、叶、花和果肉中均有表达,但表达量差异较明显。EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9基因的表达量随果肉成熟度增加逐渐升高,在23周达峰值。11个Eg PYLs基因均受外源ABA诱导表达。【结论】大多数PYL基因家族成员参与油棕对ABA的响应,且部分成员（如EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9）在油棕果实发育中发挥重要的调控作用。     

甘草PRR基因家族鉴定及表达分析

伪应答调控（PRR）蛋白作为植物生物钟中央振荡器的重要组成部分,参与植物昼夜节律的调节,在植物生长发育、逆境胁迫响应等生命活动中发挥重要作用。利用生物信息学方法鉴定了甘草PRR蛋白编码基因,并结合转录组数据分析其在盐胁迫、干旱胁迫和低磷胁迫下的表达模式。结果表明：甘草基因组中共鉴定出7个GuPRR基因;根据系统发育进化分析将甘草PRR蛋白分为3个分支。在GuPRR启动子区还发现了大量的低温、干旱、光、茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸响应的顺式元件。转录组数据分析结果表明,7个GuPRR基因在不同的组织都存在表达且响应不同的非生物胁迫。这些结果为甘草PRR基因家族的研究提供了理论的基础资料,将有助于深入了解甘草PRR基因家族的功能。     

Genome-wide identification and transcriptome profiling reveal great expansion of SWEET gene family and their wide-spread responses to abiotic stress in wheat(Triticum aestivum L.)

The Sugars Will Eventually be Exported Transporter(SWEET) gene family, identified as sugar transporters, has been demonstrated to play key roles in phloem loading, grain filling, pollen nutrition, and plant-pathogen interactions. To date, the study of SWEET genes in response to abiotic stress is very limited. In this study, we performed a genome-wide identification of the SWEET gene family in wheat and examined their expression profiles under mutiple abiotic stresses. We identified a total of 105 wheat SWEET genes, and phylogenic analysis revealed that they fall into five clades, with clade V specific to wheat and its closely related species. Of the 105 wheat SWEET genes, 59% exhibited significant expression changes after stress treatments, including drought, heat, heat combined with drought, and salt stresses, and more up-regulated genes were found in response to drought and salt stresses. Further hierarchical clustering analysis revealed that SWEET genes exhibited differential expression patterns in response to different stress treatments or in different wheat cultivars. Moreover, different phylogenetic clades also showed distinct response to abiotic stress treatments. Finally, we found that homoeologous SWEET genes from different wheat subgenomes exhibited differential expression patterns in response to different abiotic stress treatments. The genome-wide analysis revealed the great expansion of SWEET gene family in wheat and their wide participation in abiotic stress response. The expression partitioning of SWEET homoeologs under abiotic stress conditions may confer greater flexibility for hexaploid wheat to adapt to ever changing environments.     

外源亚精胺对干旱胁迫下白刺花幼苗生长的影响

摘要: 以白刺花(Sophora davidii)为试材,采用培养液栽培的方法研究了85% 聚乙二醇(PEG) 模拟的干旱胁迫下喷施外源亚精胺(Spd) 对白刺花幼苗生长的影响。结果表明, 外源亚精胺对干旱胁迫下白刺花叶片色素含量、叶片相对含水量、净光合速率和蒸腾速率均具有改善效果,在高浓度(T5和T6)时更为显著。总之,Spd浓度在0～050 mmol·L-1时,随着Spd浓度的增加,干旱胁迫下白刺花叶片的各生理指标数值逐渐升高: 叶绿素a和叶绿素b在Spd为010 mmol·L-1时含量最高,分别比对照组增加了1280%和875%;在Spd浓度为050 mmol·L-1时对净光合速率效果最明显,处理后1,3,5 d分别比T1增加了4735%,6265%和7464%;在Spd浓度为050 mmol·L-1时,处理后1,3,5 d叶片的蒸腾速率分别比对照组(CK)提高了2132%,1344%和1369%。     

小麦响应干旱胁迫环状RNA的鉴定

【目的】干旱是限制全球小麦生产的主要非生物胁迫之一,探索小麦应对干旱的分子调控机制对小麦分子育种具有重要意义。环状RNA(circRNA)已被证实在植物抵御外界环境胁迫的过程中扮演着重要角色。鉴定小麦响应干旱胁迫的circRNA,有助于构建小麦干旱胁迫响应的调控网络,为解析小麦的抗旱性机制奠定基础。【方法】以2个抗旱性差异显著的小麦品种（周麦13和冀麦38）为试验材料,对其在干旱及对照条件下的根部样本进行circRNA测序。鉴定小麦circRNA并对其进行特征分析,筛选与干旱胁迫响应相关的差异表达circRNA,并对其靶向microRNA(miRNA)进行预测。进一步根据miRNA及其靶基因在干旱胁迫下的表达模式,构建小麦响应干旱胁迫的潜在circRNA-miRNA-mRNA调控模块。【结果】共鉴定获得1 409个小麦circRNA,其中,多数（68.91%）为外显子circRNA,且仅有133个circRNA在2个品种中被同时鉴定获得。在干旱胁迫下共鉴定获得239个差异表达circRNA,其中138个circRNA在抗旱型品种周麦13(ZM13)中特异性差异表达,19个circRNA...     

7个谷子杂交种及其亲本的抗旱性分析

培育抗旱品种是降低干旱导致减产的最重要途径。为评价7个谷子杂交种及其亲本的抗旱性,调查并检测谷子植株在拔节期、抽穗前期、盛花期3个时期离土12 h的相对含水量（relative water content, RWC)、根冠比（root top ratio, R/T）、产量的抗旱指数（desiccation index, DI）等指标。结果表明：干旱胁迫条件下,长杂谷466、长杂谷333和17-400在植株离土12 h后不同时期的RWC均值都较高,分别为5690%、5452%和5427%。在干旱胁迫下,17-400、长杂谷333和长杂谷281的R/T平均值较大,分别为0223、0218和0217。杂交种在3个生育时期根冠比（R/T）在干旱胁迫处理与对照处理的差值(D)幅度最小的为长杂谷466,D值平均为0015,其次是长杂谷281和17-400,D值平均为0031和0032;父本的D值幅度基本与其杂交种的D值幅度一致（相关系数为0818 5）。小区产量抗旱指数最高的杂交种为长杂谷466,DI值为1019,抗旱级别为强,抗旱性级别中等的杂交种有17-400、长杂谷281、长杂谷333。杂交种的抗旱性与父本的抗旱性有一定相关关系。研究结果为抗旱谷子杂交种选育提供一定的理论依据。     

小麦水通道蛋白基因家族的全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫响应中的作用

水通道蛋白(AQPs)的功能是选择性地控制水和其他小分子通过细胞膜的流动,它们在植物的许多生理过程中都是至关重要的,包括非生物胁迫反应.小麦(Triticum aestivum L.)是全球重要的粮食作物,但干旱和盐胁迫是小麦生长和产量形成的重要影响因素.共鉴定得到了 127个非冗余的小麦水通道蛋白基因和4个可变剪接体.对TaAQP基因进行了 RNA-seq分析,揭示了小麦AQP基因的特异性表达模式.其中,TaTIPs和TaPIPs的表达高于TaNIPs和TaSIPs.qRT-PCR分析表明,小麦在干旱和盐胁迫条件下,TaNIP4;03_3D,TaTIP2;02b_7B,TaSIP2;02_4A,TaNIP3;03_6D 和 TaNIP2;04a_7D 等 AQPs 受到显著诱导并且有高表达量,表明它们参与了胁迫响应.这些结果为进一步探索TaAQPs基因在植物应对干旱胁迫和盐胁迫中的作用提供了新的思路.     

玉米DREB转录因子家族的全基因组鉴定与分析

借助生物信息学手段,从玉米DREB家族基因的鉴定、基因结构、顺式作用元件等多角度进行解析,以期了解其在抗逆途径中的潜在功能。结果表明：玉米中共有87个DREB家族成员,分为6个亚组,理化性质分析结果表明其编码的氨基酸序列长度为125～452个氨基酸,均编码亲水性蛋白;在玉米10条染色体上均有分布,在4号、5号染色体长臂处较为集中;仅有少数基因含有内含子,大多数成员只以CDS的形式存在且在各亚组之间保守;启动子区域除含有MBS等响应干旱胁迫的元件外,还含有响应赤霉素、ABA、MeJA等相关调控途径的元件;物种共线性分析结果表明,高粱与玉米DREB家族成员之间存在共线性特征,且部分基因呈现倍性关系;基于转录组数据的表达模式分析显示,在干旱、盐、干旱和盐双重胁迫处理下,仅有几个基因的表达水平显著升高,多数DREB家族基因以下调的表达方式参与胁迫响应。     

小麦热激蛋白基因TaHSP90-1的克隆与表达分析

热激蛋白（heat shock protein，HSPs）是一类广泛存在于植物体内的应激蛋白，在植物响应逆境过程中发挥重要作用。为进一步了解小麦HSP90-1基因并探究其相关生物学功能，搜索小麦基因组序列数据库，获得了小麦A、B、D 3个基因组上的同源序列，根据其染色体位置分别命名为TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D，通过同源克隆从12个小麦品种中得到TaHSP90-1 DNA序列。序列分析表明，TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D分别含有2 121、2 136和2 130 bp的完整开放阅读框，分别编码707、712和710个氨基酸；其蛋白序列C端均含有1个HSP90结构域，为HSP家族HSP90亚家族成员。TaHSP90-1在不同小麦品种中存在SNP位点，分别位于TaHSP90-1-B第2个内含子区域和TaHSP90-1-D启动子区域。系统进化分析表明，TaHSP90-1-A与二粒小麦处于同一分支；TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D处于同一分支。顺式作用元件分析发现，TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D启动子区域均含有干旱响应元件（MBS element）和热响应元件（HSE element）。RT-PCR结果显示，TaHSP90-1-A、TaHSP90-1-B和TaHSP90-1-D在苗期和成熟期的叶片中表达量较高。在干旱胁迫条件下，TaHSP90-1表达量在耐旱小麦品种中较高，为旱敏感小麦品种表达量的150倍；在热胁迫条件下，TaHSP90-1在热敏感与耐热小麦品种中均上调表达，其中，TaHSP90-1-A和TaHSP90-1-D在耐热小麦品种中上调表达倍数更高。     

短柄草Hsf家族全基因组鉴定、分类和高温响应

分析短柄草Hsf家族成员的进化关系,并进行分类;利用多种软件和在线工具分析短柄草Hsf的蛋白结构功能域和基因启动子区域的顺式作用元件;分析基因组信息,进行基因的染色体定位;利用荧光实时定量技术(qRT-PCR),分析短柄草Hsf基因在高温胁迫下的表达模式,鉴定出一些高温诱导表达的Hsf基因。