不同品种谷子幼苗对干旱胁迫的生理响应及SiZFP252基因的表达分析

[目的]谷子是我国北方重要杂粮和抗旱作物,锌指蛋白是一类具有"指状"结构域的转录因子,主要有C2H2、C4和C6等类型。其中,C2H2型锌指蛋白与逆境胁迫密切相关。为探究C2H2型锌指蛋白转录因子与谷子抗旱的关系,对2个谷子品种幼苗在自然干旱胁迫下的生理响应及SiZFP252基因的表达特性进行研究。[方法]以晋谷45和晋谷42为试验材料,在田间自然干旱条件下,对苗期谷子材料进行生理水平MDA、O-2含量以及POD、SOD抗氧化酶活性等生理指标的测定,并进一步分析了谷子抗旱相关基因SiZFP252的表达特性。[结果]研究表明:晋谷45的MDA和O-2含量显著低于晋谷42,且抗氧化酶POD和SOD酶活性显著高于晋谷42;干旱胁迫条件下锌指蛋白基因SiZFP252在晋谷45中的表达水平高于晋谷42。[结论]晋谷45的抗旱性强于晋谷42,且两者抗旱性差异可能与干旱胁迫下处于幼苗期的两个谷子品种的SiZFP252表达差异有关。     

桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族的鉴定及其在低温胁迫下的表达分析

【目的】从桃基因组鉴定Q型C2H2锌指蛋白基因家族成员,并进行生物信息学与低温表达分析,为桃抗逆性研究提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法分析桃46个Q型C2H2锌指蛋白家族成员的理化性质、系统进化和基因结构等,并利用实时荧光定量分析其低温胁迫下的表达特征。【结果】桃Q型C2H2锌指蛋白家族成员氨基酸数量介于155～607,且主要位于细胞核中。染色体定位揭示该家族成员不均匀地分布在8条染色体上。系统进化分析将桃和拟南芥的Q型C2H2基因聚为16个亚组。基因结构分析表明：同一亚族成员结构相似,外显子数量基本相同。顺式作用元件分析表明：大多数Q型C2H2锌指蛋白家族成员启动子序列上游2 000 bp区域包含大量激素及非生物胁迫响应元件。qRT-PCR分析表明：低温胁迫下,桃Q型C2H2锌指蛋白家族成员中有16个成员为上调表达,且以PpC2H2-18基因最为显著。【结论】该家族成员均含有较高的保守基序和结构域,且可参与植物生长发育以及生物和非生物胁迫等,为桃的抗寒育种提供了参考。     

大豆C2H2型锌指蛋白基因STF-2的克隆及结构分析

大豆是我国重要的粮油经济作物,是众多行业中必需的原材料。锌指蛋白是一种重要的转录因子,其中双锌指的植物C2H2型锌指蛋白多数与植物的非生物胁迫相关,可以利用生物技术手段提高作物对非生物胁迫的耐受能力。该文利用生物信息学和同源克隆的方法克隆得到了大豆C2H2型锌指蛋白基因STF-2,并且利用软件对其蛋白结构进行了初步分析。     

水稻CCCH型锌指蛋白亚家族Ⅰ基因的表达分析

CCCH型锌指蛋白是一类生物体中广泛存在的转录因子,与植物的抗逆性密切相关。水稻CCCH锌指蛋白家族包括67个成员,分为8个亚家族。本研究采用实时定量PCR技术分析水稻CCCH亚家族Ⅰ基因的组织表达模式以及盐、干旱、低温、高温等多种非生物胁迫和脱落酸(ABA)对CCCH基因表达水平的调节。结果表明,多数CCCH基因都不同程度地受到这些非生物胁迫及ABA的诱导或抑制,其中C3H10、C3H24、C3H33、C3H37和C3H67的表达量在不同胁迫处理后表现出不同程度的升高,C3H35、C3H50和C3H52在盐、干旱、ABA、低温和高温处理后表达水平呈下降趋势,表明这些CCCH锌指蛋白可能参与水稻的非生物胁迫响应。     

基于PEG胁迫表达谱发掘调控谷子干旱胁迫的泛素连接酶E3基因

[目的]探析谷子调控干旱胁迫的E3基因。[方法]本文基于二代测序技术获得勾勾母鸡咀(GG)和晋汾16(JF)在PEG胁迫下的转录表达谱数据,运用生物信息学检索筛选出11个干旱相关的E3基因,对其理化性质、功能域、启动子元件、表达模式以及与其它物种E3基因的系统进化分析。[结果]蛋白等电点介于4.78~8.88之间,功能域主要为ZF_UBR型、ZF_RING和U_BOX型三类,启动子序列包含干旱诱导响应元件MBS或脱落酸响应元件ABRE等,其中Si001665m和Si022170m与PUB22/23亲缘关系较近,Si029090m与PUB19亲缘关系较近。[结论]初步确定这些是调控谷子干旱胁迫的E3候选基因,可能受干旱或脱落酸诱导表达,这为进一步研究谷子干旱响应相关的泛素连接酶E3基因提供理论依据。     

普通白菜C3H类锌指蛋白基因家族鉴定及表达分析

植物CCCH (C3H)锌指蛋白是一种可识别并结合RNA的蛋白,在植物生长发育、胁迫响应中发挥重要作用。为了了解普通白菜C3H类锌指蛋白家族的特性,通过比对拟南芥C3H类锌指蛋白成员和普通白菜数据库,鉴定普通白菜中C3H类锌指蛋白家族成员,并分析其蛋白质理化性质、系统进化、染色体分布以及在花芽分化阶段不同时期的表达模式。结果显示,共鉴定到84个普通白菜C3H类锌指蛋白家族成员,根据在染色体上的顺序分别命名为BrcC3H1～84,这些成员不均匀地分布在10条染色体上,其中在3号染色体上分布最多,有15名成员;蛋白质理化性质分析表明,该家族成员编码蛋白质氨基酸数量为156～1 542个,理论等电点为4.96～10.84。通过构建系统进化树可将其分为3个亚族,各亚族间基因结构及保守基序差异明显,不同的C3H模型可能是导致差异的重要因素。基因结构分析表明,BrcC3H成员多数含有1个或7个CDS。通过转录组数据对BrcC3H成员在白菜花芽分化不同阶段的表达模式进行分析,发现有21个BrcC3H基因在花芽分化临界期高表达,而在后期表达逐渐降低,其可能参与帮助启动花芽分化。这为进一步研究BrcC3...     

玉米ZmC3H18基因的序列及表达分析

CCCH型锌指蛋白是锌指蛋白超家族的一个亚家族,一般包含1~6个由三个半胱氨酸和一个组氨酸组成的基序,在植物的生长发育和非生物胁迫过程中均发挥重要的调控作用。本研究中,我们对CCCH型锌指蛋白基因ZmC3H18的序列及表达进行了分析。ZmC3H18蛋白包含2个CCCH结构域,系统进化树分析表明ZmC3H18与单子叶植物中同源基因的进化关系更近。ZmC3H18基因在组织器官中呈组成型表达,但是在生殖器官中的表达量高于在营养器官中的表达量。ZmC3H18基因在气生根中的表达模式显示该基因在气生根原基起始过程中表达量最高。此外,顺式作用元件分析显示ZmC3H18基因的启动子区含有响应冷、热和干旱胁迫的顺式作用元件。实时定量PCR分析显示ZmC3H18基因的表达受非生物胁迫(冷、热、盐和干旱)调控。这些表达结果显示ZmC3H18基因在生殖生长和非生物胁迫过程中均发挥重要作用。本试验结果将为玉米ZmC3H18基因的功能研究提供重要信息。     

番茄C2H2型锌指蛋白的鉴定及生物信息学分析

植物C2H2型锌指蛋白转录因子广泛参与植物的生长发育及对逆境应答反应等生命过程。为了更好地理解番茄中C2H2型锌指蛋白转录因子的种类和数量,利用番茄基因组数据库,鉴定出92条番茄C2H2型锌指蛋白。蛋白质理化分析结果表明,不同亚家族成员的氨基酸长度差异较大,且多为碱性氨基酸;进化树分析结果表明,所有C2H2家族成员被分为5个亚家族,每个亚家族成员数量差异较大;结构域分析显示每个成员都含有C2H2结构域,同一亚家族间结构域的数量、种类、分布具有一致性;染色体定位结果显示,有91个成员定位在12条染色体上;组织表达分析结果表明,C2H2转录因子基因家族成员在各个组织中都有表达,表达量具有差异性。本研究将为番茄C2H2型锌指蛋白的生物学功能分析提供参考。     

野生大豆盐碱胁迫响应基因GsZFP1的克隆及序列分析

盐碱胁迫是影响植物生长、发育和产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料。为了获得在植物渗透胁迫反应中起关键作用的功能基因,研究以耐盐碱东北野生大豆(Glycine sojaL.G07256)为试材,利用前期构建的野生大豆碱胁迫基因芯片表达谱,从中选出一个在盐碱胁迫早期上调表达,经Blast分析预测属于C2H2类型的锌指转录因子(探针号Gma.17534.1.S1_at),命名为GsZFP1。对GsZFP1基因进行芯片结果的sqRT-PCR验证,并通过同源克隆的方法克隆得到GsZFP1的cDNA序列。利用"ORF Finder"及ExPASy的ProtParam工具分析表明GsZFP1蛋白长度为325 aa,分子质量约35.14 ku,预测等电点为9.99。其锌指结构特征为Cys-X2-Cys-X3-Phe-X5-Phe-X2-His-X3-4-His,并且不含QALGGH保守结构域。该基因是野生大豆中首次被发现的不含QALGGH motif C2H2类型的锌指蛋白,并且参与到非生物胁迫反应。该结果将为研究GsZFP1基因在非生物胁迫中的功能,并为认识不含QALGGH保守结构域的C2H2类型的锌指蛋白在非生物胁迫中的作用奠定基础,为耐渗透胁迫基因工程研究提供潜在的基因资源,为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据。     

梅花PmZAT12的克隆及表达分析

为筛选梅花抗寒关键基因,以‘雪梅’叶片c DNA为模板,采用RT-PCR技术克隆获得一个C2H2型锌指蛋白基因PmZAT12。该基因开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸,氨基酸序列比对结果显示PmZAT12蛋白含有2个高度保守的锌指蛋白结构域,以及DLN和L-Box等锌指蛋白特征序列。系统进化树分析发现PmZAT12蛋白与桃PpZAT12蛋白的亲缘关系最近。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了PmZAT12基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明PmZAT12基因能够持续而强烈地响应低温和干旱,而盐和ABA抑制其表达。     

谷子Aux/IAA家族基因干旱胁迫响应表达模式分析

[目的]Aux/IAA是重要的蛋白质转录因子,广泛参与植物生长素介导的应答作用,同时参与植物的胁迫和防御响应。本文通过分析Aux/IAA家族基因在干旱胁迫中的表达情况,探索谷子抗旱与Aux/IAA家族基因的关系。[方法]本文对谷子Aux/IAA家族基因理化性质、蛋白亲疏水性、启动子功能元件等进行生物信息学分析,并对抗旱(GG)和干旱敏感(JF16)谷子品种在浇水和干旱胁迫下基因的表达谱数据进行分析。[结果]谷子Aux/IAA家族基因均含有多个与胁迫相关的功能元件,且5个基因编码的蛋白均为亲水性蛋白;干旱胁迫处理后,GG和JF16中5个基因的表达变化趋势有所不同,Seita.5G126200、Seita.1G028400、Seita.3G109400表达量均下调,Seita.1G356800基因的表达量明显上调。[结论]谷子Aux/IAA家族基因参与调控谷子干旱胁迫,其调控过程比较复杂,可作为参与谷子抗旱的候选基因。本研究结果为进一步探究谷子中Aux/IAA与抗旱机制提供一定理论依据。     

谷子NCED基因家族鉴定及其干旱胁迫响应表达模式分析

基于转录组数据分析并结合谷子基因组数据库鉴定出10个候选NCED基因,对它们的结构特点、理化性质、启动子元件功能等进行分析,并以抗旱(GG)和干旱敏感谷子品种(JF16)为材料,对PEG胁迫前后差异基因的表达特点进行分析。结果表明,谷子中编码NCED家族基因启动子中含较多与抗旱胁迫相关的功能元件;经PEG胁迫处理后,Seita. 2G035400在GG和JF16中表达量均上调,但上调幅度有所差异。该研究结果进一步加强了对植物NCED基因家族的了解,也为后续进行谷子抗旱机制和抗旱分子育种提供了理论借鉴依据。     

花生Clp家族成员的筛选、聚类和盐胁迫响应分析

Clp蛋白酶是一种ATP依赖的丝氨酸型蛋白酶,广泛存在于原核和真核生物中,在生物抗逆胁迫中发挥重要作用。为分析花生中Clp基因的情况,我们构建了花生叶片转录组数据库,通过生物信息学手段鉴定出28个Clp基因,分别位于花生A组野生种的9条染色体上;聚类分析表明,花生的28个Clp基因分别聚到已报道的Clp B、C、D、X、P、R和S 7个亚类中。利用花生耐盐突变体(S2)和对照(S4)构建了盐胁迫处理前后各时间段的表达谱数据,进行Clp基因盐胁迫表达分析,结果表明16个Clp基因在S2和(或)S4中受盐胁迫诱导表达。该研究为花生Clp基因的功能研究与利用奠定基础。     

马身猪ZNF280D基因新型剪接体的鉴定及生物信息学分析

[目的]本试验旨在探究马身猪中锌指蛋白(zinc finger protein)ZNF280D基因的剪接体类型。[方法]在猪转录组测序对ZNF280D基因剪切位置预测的基础上,采用RT-PCR和克隆测序技术对预测的剪切位点进行验证,检测该基因不同剪接体的结构并进行生物信息学分析。[结果]共检测到2个剪接体,分别是ZNF280D1和ZNF280D2,ZNF280D1为该基因的常规转录本,ZNF280D2第8外显子5'端大部分缺失。ZNF280D1含有3个C2H2型锌指结构域,属tC2H2型锌指蛋白,ZNF280 D2含有4个C2H2型锌指结构域,属maC2H2型锌指蛋白。[结论]ZNF280D2与DNA的亲和力大于ZNF280D1。     

小麦锌指蛋白基因TaZAT6的克隆、特征分析及其在不同磷水平下的表达

 【目的】在克隆小麦锌指蛋白基因TaZAT6的基础上,深入研究该基因的分子特征和在不同磷水平下的表达特性。【方法】通过对富集石新828不同低磷胁迫时间点特异表达基因的cDNA差减文库克隆测序,获得1锌指蛋白型转录因子基因EST。利用RT-PCR技术,在低磷处理24 h的石新828和冀7369根系中克隆了该锌指蛋白基因TaZAT6,并采用该技术进一步研究该基因应答介质中Pi的特征。【结果】TaZAT6开放阅读框为717 bp,编码238个氨基酸残基,编码的蛋白质中含有1个保守的核定位区、2个C2H2锌指蛋白域和1个DLN保守盒。系统进化分析表明,TaZAT6可能与另外2个小麦锌指蛋白基因ZAT22和ZAT23具有共同的祖先。TaZAT6的表达表现为明显的低磷诱导特性,恢复至正常磷水平下其表达降低至磷胁迫前水平。与磷低效品种冀7369相比,石新828根叶中TaZAT6具有更强应答低磷胁迫能力。小麦高亲和磷转运蛋白基因TaPT2对生长介质中Pi的响应特点与TaZAT6相似,表明TaZAT6可能参与了对TaPT2的转录调节。【结论】低磷胁迫条件下,石新828中 TaZAT6具有较强应答Pi能力,由此进一步调控下游基因表达,可能与该品种在低磷下表现磷高效具有密切联系。     

谷子木质素单体生物合成基因的筛选及低氮胁迫分析

[目的]木质素在保持细胞壁结构的完整性、水分输送、机械支撑以及抵抗各种生物和非生物胁迫等起着关键作用。不同物种间木质素合成途径、木质素单体组成和含量存在一定差异。[方法]利用生物信息学手段筛选谷子（Setaria italica）中参与木质素单体生物合成的多种酶家族候选基因;利用晋谷21号的超早熟突变体xiaomi转录组数据,比较其时空表达模式,并进一步筛选各家族中的关键成员;最后,利用xiaomi低氮胁迫前后各候选基因表达差异分析,明确木质素合成途径中可能响应低氮胁迫的关键基因。[结果]本研究筛选到参与木质素单体合成的PAL、C4H、4CL、HCT、C3’H、CCoAOMT、F5H、COMT、CCR、CAD和CSE家族成员分别为10、4、6、3、1、5、1、11、13、17个,其中有21个基因被推测真正参与谷子的木质化过程,有32个基因参与谷子的低氮胁迫。[结论]谷子木质素合成关键酶家族基因的鉴定和表达分析,以及氮胁迫响应基因的筛选,为开拓通过调节谷子木质素组成,改善谷子茎秆机械强度、抗逆性能和生物质有效利用的新途径奠定了基础。     

一个新的水稻C2H2型锌指蛋白cDNA的克隆与序列分析

锌指蛋白 (ｚｉｎｃｆｉｎｇｅｒｐｒｏｔｅｉｎ)是一类具有“手指状”结构域的转录因子 ,负责调控基因的表达。锌指蛋白主要通过与核酸的相互作用 ,显示出不同的功能 ,如促进转录、抑制转录、单链ＤＮＡ结合、ＲＮＡ结合或ＲＮＡ/ＤＮＡ双向结合[1 ] 等。Ｃｙｓ2 /Ｈｉｓ2型锌指 (也称ＴＦⅢＡ型 )是真核生物的转录因子中结构描述的最为清楚的转录因子 ,其锌指区为ＣＸ2 - 4 ＣＸ3ＦＸ5ＬＸ2 ＨＸ3- 5Ｈ的结构[2 ] 。植物中目前已经克隆了一些Ｃ2Ｈ2型锌指蛋白基因 ,其中很多锌指区具有ＱＡＬＧＧＨ的保守区 ,如与拟南芥花发育相关的ＳＵ …     

匍匐翦股颖接种立枯丝核菌后基因表达变化的转录组学分析

【目的】确定匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,明确草坪草病原菌侵染响应的关键基因。【方法】匍匐翦股颖生长14 d后采用麦粒培养物接种立枯丝核菌,接种3 d后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,用Trinity组装匍匐翦股颖转录组,以组装子为参考,以|log2(fold change)|1,q-value0.005为阈值选取感病和健康匍匐翦股颖叶片转录组的差异表达基因,并用i TAK软件分析其转录因子家族及表达变化,与植物R基因库进行blast分析R蛋白分类、利用Mapman软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。【结果】高通量测序得到125 253 092条高质量待分析reads。经Trinity从头组装后,得到466 761条转录本。过半数的转录本长度为700 bp以上,组装结果 N50=1 100 bp。使用CD-HIT选择334 212条转录本(所有转录本的71.60%)作为Unigene,平均长度573 bp,N50=791 bp。接种后植物比接种前植物基因有7 937个上调表达,1 570个下调表达。上调基因中296个,下调基因有142个都可被定义为转录因子,分布在58个转录因子家族中,其中锌指蛋白包含转录因子C2H2最多,有54个,C3H次之,为22个。差异基因中451个可定义为植物R蛋白表达基因,可分为33类,其中包含NBS-LRR结构域的抗病蛋白、LRR受体蛋白激酶、ABC-2类型的转运蛋白、U-box结构域蛋白激酶和热激蛋白这5类基因变化最显著。差异基因中大量上调表达基因可富集在病原识别、活性氧消除、信号传导、细胞凋亡、病程相关蛋白等生物胁迫相关基因类别,下调基因显著富集在植物生长发育相关类别和通路。q RT-PCR验证了随机挑选差异基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致,其中包括12个C2H2转录因子基因,10个C3H转录因子基因,以及12个R蛋白基因。【结论】病原菌侵染后,引起匍匐翦股颖大量基因表达变化,其中转录因子、R蛋白以及抗性相关基因多为上调表达,作用为抑制病原菌扩散,而生长发育相关基因表达下调,这些进程共同使匍匐翦股颖产生对立枯丝核菌的先天基础抗性。     

偏肿革裥菌C2H2型转录因子SFP1基因克隆、生物信息学及表达分析

以L.gibbosa菌丝体总RNA反转录的cDNA为模板，通过RT-PCR克隆得到一个C2H2型锌指转录因子的cDNA序列。对该基因进行基因克隆、生物信息学分析，并利用实时荧光定量法对木屑处理下该基因的表达进行分析。通过保守结构域预测与结构分析发现该基因为裂指蛋白1类(SFP1)C2H2型锌指转录因子，具有2个C2H2家族的保守结构域，将该基因命名为Lg-sfp1。该基因CDS全长1 947 bp,编码一个由648个氨基酸组成的亲水性膜内蛋白，蛋白大小为68.27 ku。通过SWISS-MODEL预测的三级空间结构发现两个完整的C2H2结构。木屑处理下Lg-sfp1基因表达比无木屑处理下表达量低，推断木屑促进了L.gibbosa氧化应激反应，当氧化应激反应大量发生时，参与氧化应激反应负调控的sfp1基因表达受到抑制，为后续研究偏肿革裥菌sfp1基因在木材降解，特别是氧化应激反应中的功能提供了理论基础。     

谷子淀粉结合域蛋白基因家族序列特征及干旱胁迫响应表达分析

[目的]谷子属于耐旱杂粮作物,但谷子响应干旱胁迫的相关基因分子机制仍不清楚。为了明确谷子干旱胁迫是否与淀粉代谢关键酶基因相关,探索谷子抗旱的分子机制。[方法]运用生物信息学初步分析了谷子该家族基因的基本序列特征、启动子元件预测。构建该基因家族直系同源系统进化树,分析与其他物种同源蛋白的亲缘关系。基于数字基因表达谱数据分析了PEG模拟干旱条件下,该基因家族在谷子抗旱品种‘勾勾母鸡咀’和敏感性品种‘晋汾16’的表达特征。[结果]谷子全基因组调查表明该基因家族有五个成员,暂且命名为SiSBD1、SiSBD2、SiSBD3、SiSBD4和SiSBD5。序列分析表明,该基因家族成员编码的蛋白序列长度范围为360~949个氨基酸残基;蛋白分子量范围为39~108kD,蛋白质等电点为4.18~6.72。启动子元件分析鉴定出与抗旱相关的顺式作用元件,主要包含:与MYB抗旱基因调控相关,与MeJA、ETH、SA、ABA等在抗旱中起重要作用的植物激素相关,与植物防御和非生物胁迫响应相关。系统进化树表明,谷子SiSBD1基因与高粱和玉米同源蛋白SBD聚为一类,谷子SiSBD2基因与玉米SBD2、SBD3基因的聚为一类,其他3个基因归为一类。进一步分析PEG胁迫下谷子淀粉结合域蛋白基因家族表达,结果表明:SiSBD1在抗旱品种‘勾勾母鸡咀’中表达增加,在敏感性品种‘晋汾16’中表达降低,而其他4个基因的表达在这两个品种中均降低。[结论]该研究结果暗示了淀粉代谢关键酶SDB基因家族与干旱胁迫相关,可为谷子抗旱育种提供一定的理论基础。