番茄GRX基因家族的鉴定及表达分析

GRX基因家族是从原核生物到真核生物中普遍存在的一类巯基-二硫键氧化还原酶,在植物的生长发育、器官构建及逆境胁迫和激素信号应答中均发挥重要作用.本研究在番茄基因组范围内,利用生物信息学方法对番茄的GRX基因组家族的成员、分布及结构和功能等进行分析.预测结果显示,番茄GRX家族包含55个蛋白质,分为4个亚族,其中植物特有的CC亚族成员最多,有35个,其他GRX基因成员与拟南芥GRX家族具有相似分类.在番茄GRX结构域中包含12个重要的基序,主要分布在序列的N端,相同亚族中的GRX成员蛋白序列的氨基酸保守域构成基本一致,且各亚族成员的氨基酸保守域组成特异,表明这些基序的存在对GRX蛋白功能的执行是必需的.利用实时荧光定量PCR对番茄GRX基因的组织表达和胁迫响应分析,结果表明,GRX基因具有组织特异性表达差异,CC型在根和花中表达较高,在果实中表达较低;在盐、SA、ABA、高温和低温胁迫条件下,22个番茄GRX基因的表达模式被阐明;其中部分基因的表达水平被显著地诱导增加或者降低,很可能参与了调控番茄逆境胁迫条件下的防御应答反应.本研究结果将为番茄GRX家族基因的深入研究提供依据,为进一步解析GRX基因功能奠定基础.     

植物寄生线虫Hsp70研究进展

热激蛋白70（heatshockprotein70,Hsp70）是所有原核生物和真核生物在发育过程中为了适应不同环境而合成并起关键作用的蛋白质家族。多种植物寄生线虫编码的Hsp70基因序列己被克隆和检测,但其在应激反应中线虫与寄主植物的互作机制仍不是很清楚。本文对Hsp70家族的分类、Hsp70结构及其生物学功能进行了综述,从Hsp70基因的克隆、表达和系统进化介绍了植物寄生线虫Hsp70基因的研究进展,并就今后植物寄生线虫Hsp70的相关应用基础研究进行了展望。     

番茄PLC基因家族鉴定及抗番茄褐色皱果病毒（ToBRFV）防御反应分析

番茄褐色皱果病毒（ToBRFV）被我国列为检疫性病毒,严重威胁番茄的安全生产。为了明确番茄磷脂酶C(PLC)的种类,探究番茄PCL在植株抗ToBRFV防御反应过程中的潜在作用。本研究首先基于生物信息学鉴定了10个番茄PLC家族成员,其中特异性磷脂酶C(PI-PLC)7个,非特异性磷脂酶C(NPC)3个,7个PI-PLC蛋白均具备3个核心结构域（PLC＿X c、PLC＿Y c、C2）和1个EF＿hand-like结构域,3个NPC蛋白均只具有Phosphoesterase结构域。10个番茄PLC蛋白按照结构相似度可以划分为7个分支,分别为NPC1、NPC2、NPC6、PI-PLC2、PI-PLC3、PI-PLC4、PI-PLC6。另外,10个番茄PLC蛋白的二级结构占比类似,但三级结构存在明显差异。共线性分析结果显示,番茄PLC基因与水稻、拟南芥、雷蒙德式棉PLC基因间分别存在3、12、16对共线性关系。最后,通过转录组测序方法,检测了PLC基因家族在接种ToBRFV后的相对表达水平,结果显示,SlNPC1、SlNPC6、SlPLC4在ToBRFV接种的样本中表达水平较高,其他PLC基因...     

番茄KNOX基因家族鉴定及茄科作物KNOX基因进化关系分析

为了探明番茄KNOX基因家族特征及茄科作物中KNOX的进化关系,利用生物信息学方法,在全基因组水平上对番茄及其它茄科作物KNOX基因家族成员进行鉴定和分析。结果表明,番茄基因组中共含有8个KNOX基因(Sl KNOX1~Sl KNOX8),分别分布在番茄8条染色体上;多序列比对发现,除Sl KNOX5外,所有基因均含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域,即KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox KN。利用系统发育树将茄科作物KNOX基因分为2类:ClassⅠ和ClassⅡ。茄科作物KNOX基因与拟南芥同源基因可能经历了不同的进化历程,在茄科作物中,特有的进化分支(Class I C)已经出现。qRTPCR分析发现,番茄Sl KNOX1在花蕾和花中具有较高表达,在果实生长发育过程中表达量逐渐降低,Sl KNOX2~Sl KNOX4在果实生长发育过程中几乎不表达,Sl KNOX6和Sl KNOX7在所测组织中均有表达,Sl KNOX8在果实成熟过程中表达量逐渐增加,且在根中表达量最大。本研究在全基因组水平上揭示了番茄中KNOX基因家族特征以及茄科作物中KNOX基因的系统发育关系,为进一步揭示KNOX基因家族在番茄组织器官中的功能及进化模式奠定了基础。     

Hsp70在小鼠体外早期胚胎发育中的表达

为探究热休克蛋白Hsp70在小鼠体外早期胚胎发育中的表达情况以及Hsp70在胚胎发育中的作用机理,本试验采集8~12周龄SPF小白鼠的卵巢,在体式显微镜下采集卵母细胞并培养成熟,用0.1%透明质酸酶消化卵丘卵母细胞复合体后,放入SrCl₂+CB液中进行5 h(37℃)的孤雌激活,然后移入G1培养液进行培养。取培养至2细胞期、4~8细胞期、9~16细胞期、桑椹期和囊胚期的小鼠胚胎提取总RNA,通过实时荧光定量PCR检测Hsp70在各个时期的表达情况,免疫荧光染色检测其在各个时期小鼠胚胎的表达定位。实时荧光定量PCR结果表明,Hsp70在小鼠体外早期胚胎的2细胞期、4~8细胞期、9~16细胞期、桑椹期、囊胚期都有表达,但在2细胞期胚胎和4~8细胞期胚胎的相对表达水平较高,在9~16细胞期胚胎、桑椹期胚胎和囊胚期胚胎的相对表达水平较低。免疫荧光染色结果显示,Hsp70定位于各个时期胚胎的细胞核和细胞质中,但9~16细胞期以后Hsp70主要定位于细胞核中。综上所述,Hsp70对小鼠体外早期胚胎的发育具有潜在的调控作用,这为进一步明确热休克蛋白Hsp70在胚胎抗热应激中的作用及机理研究提供了理论依据。     

莲草直胸跳甲Hsp70基因克隆及高温表达分析

为揭示热激蛋白(heat shock proteins,Hsps)基因和莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila温度胁迫适应性的关系,克隆了莲草直胸跳甲Hsp70基因序列,采用实时荧光定量PCR的方法检测了25~42.5℃莲草直胸跳甲成虫体内Hsp70的表达情况。结果表明:所克隆序列含有Hsp70家族的典型基序和位点,并与其它昆虫Hsp70的序列相似性很高,其中与马铃薯甲虫的相似性达到94%,表明所克隆序列为Hsp70靶基因,并对序列进行了系统进化分析;莲草直胸跳甲Hsp70的诱导起始温度为32.5℃(Ton),诱导最高温度为37.5℃(Tmax);Hsp70的Tmax能代表莲草直胸跳甲的耐受极限温度,是揭示物种耐受性的很好指标。本研究结果表明Hsp70在莲草直胸跳甲的高温适应性中可能起重要作用。     

番茄SlMAPK9-2基因分离及表达分析

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径在植物生长发育以及多种逆境胁迫响应和激素调控过程中发挥着至关重要的作用。为了研究MAPK基因的结构和功能,利用生物信息学分析以及PCR扩增方法从番茄中分离了1个新的MAPK基因,克隆其c DNA全长序列,命名为Sl MAPK9-2;利用NCBI数据库Blast P工具和在线软件MEME分析发现其具有MAPK保守的结构域和保守基序。系统进化树分析显示Sl MAPK9-2属于D组MAPK,与茄科植物马铃薯和烟草MAPK9位于同一进化树分支。利用数据库PGDD分析发现,Sl MAPK9-2与Sl MAPK16以及Pm MAPK9之间发生了大片段复制事件,且2个基因对的Ka/Ks均小于1,说明经历了达尔文纯化选择。实时荧光定量PCR分析发现,Sl MAPK9-2在不同组织器官中均有表达,在开放花中表达量最高。非生物逆境(高温和盐胁迫)和外源激素(脱落酸和水杨酸)处理可以显著改变Sl MAPK9-2的表达水平。启动子预测分析也发现,Sl MAPK9-2启动子区含有大量响应病原菌、激素、高温及脱水的顺式作用元件。综上,Sl MAPK9-2可能在番茄逆境胁迫应答中发挥重要调控作用。本研究为进一步探索Sl MAPK9-2的生物学功能及作用机制奠定了基础。     

番茄双链RNA绑定蛋白(SlDRB)基因家族鉴定及抗TYLCV防御反应分析

番茄生产是现代蔬菜生产的主导产业,因经济价值高,成为乡村振兴的优势产业.然而番茄生产大多面临番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)和其他病毒的严重威胁.最新研究发现双链RNA结合蛋白(DRB)在植物RNA干扰(RNAi)抗病毒通路中发挥重要作用.为探究番茄DRB(SlDRB)基因抗TYLCV防御反应,本研究通过生物信息学方法鉴...     

绿头鸭线粒体基因组全序列分析及河鸭类系统发育关系

参照近源物种线粒体基因组序列设计引物15对,用PCR产物直接测序法测得绿头鸭线粒体基因组全序列,初步分析其基因组特点和各基因的定位。结果显示：绿头鸭线粒体基因组全长16606bp,共有13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码控制区(D-loop),其组成和排列顺序与已知雁形目鸟类相似。基于GenBank已有D-loop区序列,用N-J法构建河鸭类系统进化树。结果表明：河鸭类分为3个进化枝。其中,家鸭、绿头鸭及斑嘴鸭构成一枝 ,初步推断我国家鸭起源于绿头鸭和斑嘴鸭,或是绿头鸭和斑嘴鸭的杂交后代。     

类番茄茄基因渗入栽培番茄的研究

用栽培番茄作母本 ,类番茄茄作父本杂交 ,结实率为 40 %。通过离体胚培养获得杂种 1代 ,用栽培番茄作母本与之回交 ,得到回交 1代种子 ,结实率达 1 5 6% ,获得种子发育成苗 2 3株。但该回交 1代植株自交不结实 ,与栽培番茄 2次回交表现不亲和。用类番茄茄与栽培番茄的杂交 1代作母本 ,潘那利作父本杂交 ,结实率为 1 1 % ,得到复合杂种植株 5株 ,用该复合杂种作母本 ,潘那利作父本进行回交 ,结实率达 1 5 6% ,得到回交后代 2 5株 ,该代植株自交结实 ,并与栽培番茄杂交亲和。     

高粱AGO蛋白家族基因鉴定及表达分析

Argonaute (AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合物RISC的核心成分,在小RNA、Dicer?like酶等的协同下共同激发RNA沉默反应。为阐明高粱中AGO蛋白的功能,本研究采用生物信息学的方法首次在高粱全基因组水平鉴定15个SbAGOs,分别定位于高粱的7条染色体上,根据氨基酸序列将其划分为三个亚家族。亚家族Ⅲ中SbAGO7和SbAGO3都含有3个外显子,亚家族Ⅱ中SbAGO4和SbAGO6都具有22个外显子,成员最多的亚家族Ⅰ中基因外显子数量介于19~24之间。其中,亚家族Ⅰ中SbAGO1-1和SbAGO1-3、SbAGO1-3和SbAGO1-4、SbAGO5-2和SbAGO5-4发生过基因复制事件,可能存在功能冗余现象。NCBI表达谱数据库分析发现,SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4在高粱不同组织器官和生长发育阶段均有较高表达,其中SbAGO1-1和SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4表达时期和表达量基本一致,可能在调控高粱生长发育方面发挥协同作用。高温、干旱及高温与干旱复合逆境表达谱芯片数据分析发现,高温处理引起5个SbAGOs基因差异表达,干旱处理SbAGOs表达变化不明显,复合逆境引起7个SbAGOs基因差异表达;2个处理共同差异表达基因为SbAGO1-3、SbAGO1-1、SbAGO5-2和SbAGO3,表达量变化趋势相近。其中SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO5-6下调表达,SbAGO3、SbAGO5-2、SbAGO1-4和SbAGO10上调表达。本研究结果为揭示SbAGO蛋白功能和发掘高粱的抗逆育种靶向基因资源提供了一定的理论依据。     

番茄矮化突变体dl的鉴定及遗传分析

突变体是研究植物基因功能和培育作物新品种的重要材料。前期从番茄转基因材料中发现非转基因功能的且稳定遗传的一个矮化突变体dl(dwarf line)。为明确该突变体的表型特征及遗传规律,本研究比较了突变体dl与原野生型LA4024在不同发育阶段的表型差异。结果发现:同野生型相比,突变体dl植株节间变短、明显矮化、分枝变多、根系不发达,叶片、花、果实及种子等组织器官明显变小。外源喷施赤霉素能使矮化突变体株高恢复到野生型水平,而外源喷施生长素不能恢复突变体植株的矮化表型,表明该突变体为赤霉素缺陷型突变体。对突变体dl与LA4024构建的F1、F2及BC1群体的遗传分析表明,dl的突变性状由隐性单基因控制。本研究为该矮化突变基因的定位克隆及功能分析提供了依据。     

谷子SBP蛋白基因家族的鉴定及表达分析

为了深入分析SBP基因家族在谷子中的功能作用,本研究在谷子全基因组水平,通过NCBI blast及HMMER search等生物信息学方法进行了谷子SBP基因家族鉴定,分析了SBP蛋白理化性质及系统发育,利用RT-qPCR分析了谷子SBP基因在PEG和ABA胁迫下的表达情况。结果表明,谷子SBP基因家族有19个成员,位于9条染色体上,编码的氨基酸序列长度为199～1 118 aa。谷子SBP蛋白系统发育树结果显示,该蛋白家族可分为两大类:第一类分为六个亚类,第二类仅有一个SBP蛋白。谷子SBP蛋白家族成员的外显子数从2～11个不等,且均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示,除SBP7外,所有的SBP蛋白在细胞核中均有信号。谷子SBP蛋白与拟南芥SBP蛋白在进化关系上较远,而与高粱、水稻SBP蛋白进化关系较近。谷子SBP基因家族启动子区域的顺式作用元件主要为植物激素、干旱、光照及病原菌、创伤类的响应元件。RT-qPCR分析结果显示,PEG和ABA胁迫诱导下,SBP基因在叶和茎中的表达均上调,表达量增幅表现为:叶>茎。PEG胁迫后SBP基因的表达增长量显著高于外源ABA诱导;其中,S...     

果梅NAC基因家族的鉴定及组织表达分析

为挖掘果梅中NAC基因成员,探讨其组织表达特异性,本研究采用生物信息学方法鉴定了果梅NAC基因家族,并对其理化性质、染色体分布、亚细胞定位、保守基序、蛋白结构和亚族分类进行预测分析。结果表明,果梅NAC基因家族包含106个NAC基因成员,根据系统发育特征将其分为12个亚族。PmNAC基因在果梅的8条染色体上呈现不均匀分布,多编码酸性氨基酸;大部分NAC蛋白为亲水蛋白,其二级结构多以无规则卷曲为主要构成元件,且三级结构相似;亚细胞定位预测显示,果梅NAC蛋白为典型的核蛋白。选取12个NAC基因家族成员,利用实时荧光定量PCR技术进行组织表达分析,结果表明,12个果梅NAC基因在不同组织中均有表达,但表达差异明显。其中3个基因(PmNAC54、PmNAC32、PmNAC68)在果皮中表达最高,4个基因(PmNAC60、PmNAC95、PmNAC51、PmNAC2)在果肉中表达最高,3个基因(PmNAC31、PmNAC62、PmNAC48)在嫩茎中表达最高,其余2个基因(PmNAC61和PmNAC71)分别在果胚和花芽中具有最高的表达,表达特征的差异表明它们可能具有不同的生物学功能。本研究结果为果梅NAC蛋白的进一步功能分析奠定了一定的理论基础。     

亚麻FAD基因家族的生物信息学鉴定分析

不饱和脂肪酸为人体提供基本代谢所必需的能量,须从膳食中补充。脂肪酸去饱和酶FAD(fatty acid desaturase)是植物不饱和脂肪酸合成途径中的关键酶,植物体内脂肪酸的各组分比例和不饱和度与FAD的去饱和作用息息相关。为探究亚麻FAD基因家族的表达与进化,为其在亚麻高品质育种中的应用提供理论依据。运用生物信息学方法对亚麻全基因组FAD基因家族的43个LuFADs基因进行分析。结果显示,该家族成员编码的蛋白质大小为152～453个氨基酸,大部分为碱性不稳定亲水蛋白。与拟南芥FADs蛋白序列构建系统发育树,可分为4个主要亚家族:Δ12/ω-3去饱和酶、“前端”去饱和酶、Δ7/Δ9去饱和酶和SAD去饱和酶。保守结构域和外显子-内含子结构分析得出,同一亚组中的家族成员具有较为相似的基因结构。染色体定位分析呈随机性分布。亚细胞定位预测得出,叶绿体上的家族成员最多。启动子顺式作用元件分析发现,该家族成员中抗氧化反应元件(ARE)数量最多。     

Cupriavidus campinensis BJ71菌株2,4-D降解基因tfdA生物信息学分析

本文以2,4-二氯苯氧乙酸高效降解菌Cupriavidus campinensis BJ71菌株中克隆的tfdA基因全序列为研究对象,利用生物信息学方法分析该基因及其推测出的编码蛋白理化性质、蛋白的亲水性或疏水性及亚细胞定位、预测信号肽、跨膜结构域、蛋白二级结构及模体、三级结构等特性。结果表明,BJ71菌株的tfdA基因开放阅读框全长864 bp,系统发育树表明其属于Ⅰ族tfdA基因。TfdA蛋白包含287个氨基酸,分子量为32 kD、理论等电点为6.01,是一种不含信号肽、定位于细胞质中的可溶性亲水蛋白。α螺旋和无规卷曲是该蛋白主要的二级结构元件。用RaptorX进行三级结构建模、Ramachandran评估显示获得了合理可靠的TfdA蛋白结构模型。     

叶用莴苣热激蛋白LsHsp70-3701基因的克隆及高温胁迫下的表达分析

为探讨热激蛋白Hsp70基因在高温胁迫下的响应机制及其分子机理,分析Hsp70基因与叶用莴苣耐热性的关系,本研究通过同源克隆及RACE技术,克隆了叶用莴苣热激蛋白Ls Hsp70-3701基因的c DNA全长序列,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在叶用莴苣热敏品种P-S11和耐热品种G-S59中高温胁迫下的表达差异。该基因c DNA全长为2 191 bp,开放阅读框为1 950 bp,编码649个氨基酸,具有Hsp70家族特有的标签序列,与拟南芥、番茄、小麦等物种的Hsp70同源性达到90%以上。qRT-PCR分析显示,高温胁迫下该基因在2个品种中的表达均上调,在耐热品种中总体表达水平显著高于热敏品种,且在42℃高温下热敏品种P-S11中基因表达随着胁迫时间的增加受到抑制,而耐热品种G-S59中则能长时间保持较高的表达水平。结果表明,Ls Hsp70-3701基因可能与叶用莴苣耐热性相关。本研究为有效解决叶用莴苣高温抽薹问题提供了数据支持。     

西北部分地区鸡眼草根瘤菌的多样性及系统发育分析

对分离自西北部分地区鸡眼草(Kummerowia striata)的53株根瘤菌,进行唯一碳源和氮源利用、抗生素、染料和苯酚抗性、耐盐性等98项生理生化性状测定,并结合16S rDNA PCR-RFLP分析,对供试菌株进行了遗传多样性研究.结果表明,不同地理来源,甚至来源于同一地区的不同菌株在碳、氮源利用、耐盐性、对苯酚抗性程度等方面存在着一定差异,12.5%的菌株能耐受300 μg/mL氯霉素,58.9%的菌株能耐受2%NaCI,38%的菌株能耐受700 mg/L苯酚.通过16S rDNA PCR-RFLP分析,53株供试菌株分别属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、根瘤菌属(Rhizobium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和土壤杆菌属(Agrobacterium),说明分离自鸡眼草的根瘤菌在种及属的水平上具有非常丰富的遗传多样性.