‘月月粉’月季PP2C家族基因鉴定及非生物胁迫响应分析

利用生物信息方法从月季‘月月粉’(Rosa chinensis ‘Old Blush’)基因组中共鉴定出69个PP2C家族成员,其编码氨基酸的长度在122～1 082 aa之间,等电点介于4.03～9.34,大部分蛋白呈亲水性。系统进化树分析将其分为12个亚族,同一亚族内基因结构和保守基序具有较高的相似性。基因片段复制事件是PP2C家族基因扩张的主要原因。启动子顺式作用元件分析表明约85%的月季PP2C含有逆境应答元件、激素应答元件等,推测其在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。月季PP2C基因的表达具有组织和发育时期特异性,且部分基因参与干旱和高温胁迫响应过程,其中3个A亚族基因在干旱胁迫中响应明显,1个A亚族基因和2个G亚族基因在高温胁迫中响应明显。通过qRT-PCR分析11个不同亚族PP2C基因在月季失水胁迫和ABA处理下的表达模式,发现6个A亚族基因(RC0G0099200、RC1G0458700、RC1G0569200、RC2G0066800、RC2G0089100和RC5G0571100)和1个G亚族基因(RC3G0083700)的表达量显著升高,表明这些基因可能受ABA诱导...     

‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子生物信息学分析

【目的】分析‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子家族。【方法】利用Kiwifruit Genome Database、EMBI、TAIR、SMART、Pfam、MEME、Protparam、SOPM、SWISS-MODEL、Signal P4.1 Sever网站,和Clustal X2、Bio Edit、MEGA6.0、Map Inspect、MEV软件,分析‘红阳’猕猴桃AP2/EREBP转录因子类型、结构域、系谱进化、蛋白理化性质及高级结构、信号肽分析、基因定位、序列元件和基因表达模式。【结果】‘红阳’猕猴桃全基因组中有204条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚组。生物信息学分析表明,204条蛋白氨基酸序列高级结构与拟南芥AP2/EREBP转录因子相似性较高。其中存在2条分泌型蛋白。基因定位表明,该家族基因在10号染色体无定位;有染色存在串联复制现象。同源拟南芥基因表达模式分析表明,AP2/EREBP转录因子对外界胁迫有显著性表达。【结论】利用生物信息学方法获得204条猕猴桃AP2/EREBP家族转录因子,并与拟南芥AP2/EREBP转录因子进行系谱进化、结构域、基因定位和同源表达等分析,结果表明猕猴桃AP2/EREBP转录因子在进化过程中比较保守,并参与了植物发育和胁迫应答调控。     

芹菜NAC转录因子基因AgNAC1的克隆及其对非生物胁迫的响应

通过RT-PCR方法,从芹菜‘六合黄心芹’和‘文图拉’中分别克隆获得编码NAC转录因子的基因AgNAC1。利用生物信息学方法分析其编码氨基酸序列组成、蛋白质理化性质、亲缘关系、空间结构等,采用荧光定量PCR技术检测基因在不同非生物胁迫下的表达水平。结果表明：‘六合黄心芹’和‘文图拉’AgNAC1开放阅读框长度均为957 bp,编码318个氨基酸,其蛋白质相对分子量分别为36.89和36.77 kD,理论等电点分别为5.94和5.78。AgNAC1蛋白与不同植物中NAC家族成员同源性比对和进化树分析表明,其与胡萝卜DcNAC属于同一个分支,进化距离最近。蛋白功能域预测显示,AgNAC1有多个α螺旋和β转角二级结构单元。荧光定量PCR结果表明,AgNAC1在芹菜叶中表达量最高,具有组织特异性,同时对高温、低温、干旱和盐胁迫均有响应。‘六合黄心芹’中AgNAC1的表达水平在高温处理24 h达到最高。‘文图拉’中AgNAC1的表达水平在高温、低温及盐处理后2 h和8 h高于对照,呈现先下降后上升的趋势,在干旱处理4 h时表达水平最高。     

欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’NAC基因DRL1负向调节植物抗旱性

以欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’（Vitis vinifera‘Yatomo Rose’）为材料，利用荧光定量PCR技术和转基因技术研究葡萄NAC转录因子DRL1基因对逆境的响应。欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’在激素和逆境胁迫下，DRL1表达呈下降趋势，其中以ABA和干旱胁迫处理最为显著。在ABA处理下DRL1转基因烟草株系种子萌发率和根长均高于野生型。干旱处理下，转基因植株对干旱的耐受性降低，同时胁迫相关基因NtLEA5、NtP5CR1、NtPSCS1、NtERD10C和NtDREB3的表达水平比野生型显著下降。此外，DRL1转基因烟草茎中柱发育受到抑制，尤其是导管横切面积仅为野生型的58%。以上结果表明，DRL1基因可能作为1个负向调节子参与植物的干旱胁迫。     

葡萄细胞分裂素响应调节因子VlRRA1的克隆、表达及启动子活性分析

在‘巨峰’葡萄中克隆获得细胞分裂素响应调节因子VlRRA1及其启动子,分析了VlRRA1的表达特征,并对其启动子进行活性分析。结果显示,VlRRA1的cDNA全长为666 bp,编码221个氨基酸;保守结构域预测结果显示该基因仅含有1个磷酸接受结构域（REC）,属于A型RR基因;系统进化关系表明VlRRA1与其他物种中的A型RR亲缘关系较近。酵母自激活试验说明VlRRA1不具有转录激活活性,符合A型RR基因的典型特征。qRT-PCR结果表明VlRRA1具有组织表达特异性,主要在茎、叶以及幼果中表达;外源细胞分裂素氯吡苯脲（CPPU）可以促进VlRRA1的表达,而细胞分裂素生物合成抑制剂洛伐他汀（lovastatin,LOV）则抑制VlRRA1的转录。VlRRA1启动子上有多种与非生物胁迫和激素响应相关的元件。GUS组织染色的结果表明,VlRRA1启动子具有活性,可以响应多种激素信号,包括与坐果相关的细胞分裂素、生长素和赤霉素。以上结果表明VlRRA1在细胞分裂素介导的葡萄坐果与幼果发育中具有重要作用。     

扁桃AcCBF1转录因子的克隆及表达分析

【目的】分离和克隆新疆栽培扁桃CBF1转录因子基因,了解其在扁桃响应环境胁迫和逆境相关激素诱导的表达情况。【方法】以新疆扁桃幼苗为试验材料,对其进行低温、干旱、盐及ABA处理,使用PCR技术从新疆扁桃‘双果’克隆得到CBF1转录因子基因,通过农杆菌将35S-Ac CBF1-GFP融合质粒转化洋葱表皮细胞后在激光共聚焦显微镜下观察结果,并通过实时荧光定量PCR技术分析了SG-Ac CBF1转录因子基因在不同非生物逆境胁迫下的表达情况。【结果】序列分析表明,该基因编码框为729 bp,编码242个氨基酸,蛋白质分子量为27.405 ku,命名为SG-Ac CBF1,GenBank登录号为KM245571。氨基酸序列同源比对分析证实,SG-Ac CBF1属于CBF转录因子家族基因。系统发育树分析表明,SG-Ac CBF1与甜樱桃Pa DREB1的亲缘关系最近。亚细胞定位分析显示,SG-Ac CBF1蛋白定位于细胞核中。实时荧光定量PCR分析结果表明,低温、干旱、盐及ABA均能诱导SG-Ac CBF1基因表达。【结论】SG-Ac CBF1转录因子具有核定位功能,并参与了植物对逆境胁迫的调控。由于该转录因子属于家族基因,因此其对环境胁迫响应的强弱还有待探讨。     

菊花抗白色锈病相关基因CmDREBa-2的克隆及表达分析

以菊花（Chrysanthemum morifolium）免疫白色锈病品种‘C029’为试验材料,基于白色锈病病原菌诱导的菊花转录组数据库,采用RACE（rapid-amplification of cDNA ends）方法克隆得到菊花DREB（Dehydration responsive element binding protein）基因,命名为CmDREBa-2。对其进行生物信息学分析和表达分析,结果表明：CmDREBa-2开放阅读框（ORF）全长291 bp,编码96个氨基酸;预测CmDREBa-2蛋白相对分子质量为11 159.04,pI为11.34,是一个定位于细胞核、亲水的不稳定蛋白;氨基酸序列和结构分析显示该蛋白含有1个由49个氨基酸残基组成的AP2保守结构域,所以该蛋白属于AP2/EREBP家族;进化树分析表明CmDREBa-2属于DREB家族的A-1组,CmDREBa-2蛋白与菊花的其他两个DREB类蛋白CmDREBa和CmDREBb的同源性较高;菊花‘C029’接种白色锈病病原菌6 h后,CmDREBa-2表达量达到最高,约为未接菌对照的34倍;用水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和乙烯利（ETH）处理‘C029’菊花叶片,结果表明CmDREBa-2受3种激素的诱导表达。     

月季CBF 转录因子基因的克隆及表达分析

 根据CBF（C-repeat binding factor）AP2/EREBP 保守区设计1 对简并引物,采用PCR 方法对月季‘寒锦4 号’（Rosa hybrida‘Hanjin 4’）CBF 转录因子基因中间片段进行克隆;再根据中间片段区域设计了两对特异引物,采用反向PCR 方法对该基因的5'和3'端的序列进行克隆,将中间片段与反向PCR 产物拼接得到CBF 基因全长序列,命名为RhCBF,GenBank 注册编号为EF582843;该基因序列长758 bp,ORF 为603 bp,编码200 个氨基酸;同时,根据基因序列设计1 对特异引物,利用荧光定量PCR分析月季CBF 在不同逆境胁迫下的表达情况。结果显示低温和盐均可以诱导RhCBF 的表达,而干旱处理不能诱导其表达。     

蝴蝶兰AP2/ERF家族基因的克隆及在低温下表达特性分析

用RT-PCR方法从‘大辣椒’蝴蝶兰叶片中克隆得到4个AP2/ERF家族基因，命名为PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4。蛋白结构域和序列比对发现PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4均含有1个AP2结构域， PhAP2/ERF2还含有1个B3结构域。进化树分析表明4个蛋白与兰科AP2/ERF家族成员亲缘关系最近，PhAP2/ERF1属于AP2/ERF家族DREB亚家族中的A1类，PhAP2/ERF2属于RAV亚家族，PhAP2/ERF3属于ERF亚家族的B4类，PhAP2/ERF4属于DREB亚家族中的A2类。用实时荧光定量PCR方法检测低温驯化和低温胁迫条件下PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4在‘大辣椒’和‘富乐夕阳’蝴蝶兰叶片中的表达特性，结果表明：4个基因在‘大辣椒’叶片中的表达趋势一致，表达量在低温胁迫早期达到最高，在胁迫中晚期有所下降；而4个基因在‘富乐夕阳’叶片中的表达趋势有较大差异，PhAP2/ERF1和PhAP2/ERF2的表达在低温处理整个过程中没有被诱导或仅有较小幅度增加，PhAP2/ERF3对低温的响应时间显著晚于‘大辣椒’，PhAP2/ERF4的表达趋势与‘大辣椒’差异较小。蝴蝶兰AP2/ERF在抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕阳’叶片中的表达差异暗示AP2/ERF基因家族在蝴蝶兰低温胁迫响应中起重要调控作用。     

切花月季Rh-DREB1基因的克隆及其在乙烯和失水胁迫下的表达

以切花月季Rosa hybrida 'Samantha'为试材,通过简并引物和RACE方法从花瓣中获得了两个逆境诱导转录因子DREB家族基因全长.推定的氨基酸序列分析表明,这两个基因都具有DREB1转录因子的典型特征,因而分别命名为Rh-DREB1A和Rh-DREBIB,GenBank登录号分别为EU784069和EU784070.Rh-DREB1A和Rh-DREB1B分别包含一个编码222和231个氨基酸序列的开放阅读框.半定量RT-PCR分析结果表明,Rh-DREB1A和Rh-DREB1B在月季花瓣中能够被失水胁迫强烈诱导,但是不受乙烯诱导.由所得结果推测,这两个转录因子参与了失水胁迫诱导的信号转导途径.     

结缕草转录因子基因ZjDREB1.2的克隆及胁迫下的表达分析

结缕草是一类多耐逆暖季型草坪草,但不耐低温。以日本结缕草‘Meyer’‘胶东青’和沟叶结缕草‘马尼拉’为材料,克隆获得了结缕草(Zoysia)一个新的DREB类转录因子基因,命名为ZjDREB1.2(GenBank登录号:KP696367.1)。结果表明:该基因开放阅读框长702bp,推测编码的蛋白质含233个氨基酸,平均分子量为25.2KDa,理论等电点为4.91。保守结构域预测显示ZjDREB1.2蛋白含有一个不完整的AP2结构域,结构域的上、下游均具有DREB1亚组特异性序列。系统进化树分析结果显示ZjDREB1.2蛋白属于DREB家族A-1亚组,与C4植物的同源基因遗传距离较近。在日本结缕草‘Meyer’中,ZjDREB1.2基因在低温、高盐和干旱胁迫2~12h内均上调表达,其中受低温诱导上调幅度最大。与沟叶结缕草‘马尼拉’相比较,低温胁迫72h后日本结缕草中ZjDREB1.2的表达量相对较高。酵母单杂交结果显示,ZjDREB1.2蛋白具有强的转录激活功能,但不表现出与DRE元件结合功能。暖季型植物中这种AP2结构域不完整DREB1基因的进化机制及功能值得研究。     

马铃薯StRcd1基因克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

Rcd1(细胞分化必需因子)蛋白是CCR4-NOT蛋白复合体的主要亚基,是真核生物中发现的最保守的蛋白质之一,其同源物在多种分化组织中表达。为了解Rcd1蛋白在马铃薯应答非生物胁迫中的功能,以马铃薯品种‘青薯9号’为材料,克隆了StRcd1基因,分析了在模拟干旱胁迫和盐胁迫下该基因的表达模式。结果表明,StRcd1的全长为1 223 bp,开放阅读框为897 bp,编码298个氨基酸,亚细胞定位于细胞核。StRcd1在马铃薯块茎中高表达,响应干旱和盐胁迫应答,但不同组织中表达模式存在差异,在根部12 h的盐胁迫和24 h的干旱胁迫下表达量最高,分别为对照的5.96倍和9.37倍。推测StRcd1在马铃薯响应干旱和盐胁迫应答中发挥重要作用。     

茶树DHAR酶基因的克隆与非生物胁迫响应分析

利用RT-PCR技术从茶树‘龙井43’cDNA中克隆得到1个编码茶树脱氢抗坏血酸还原酶基因CsDHAR，该基因全长639 bp，编码212个氨基酸，属于谷胱甘肽转移酶（GST）超级家族成员，具较高保守性。系统进化分析结果表明CsDHAR蛋白与拟南芥DHAR1、DHAR2进化关系近，在不同物种间，与毛果杨、胡杨等植物亲缘关系较近；理化性质分析表明CsDHAR属于亲水性蛋白；结构分析表明CsDHAR蛋白具典型功能结构域，三级结构主要由α–螺旋和不规则卷曲构成。荧光定量PCR分析显示，CsDHAR在茶树叶片不同发育阶段表达量差异不显著；对‘龙井43’与‘安吉白茶’中CsDHAR进行荧光定量PCR分析，‘龙井43’在低温、高温处理4 h表达量最高、干旱和高盐处理24 h表达量最高；‘安吉白茶’在高温、高盐处理4 h表达量最高，干旱处理2 h表达量最高。不同逆境胁迫下CsDHAR均被诱导表达，表明该基因参与茶树响应逆境胁迫调节过程。     

日本晚樱花器官特征基因ClAP1的克隆与表达分析

用同源克隆的方法和3′ RACE技术,从日本晚樱（Prunus lannesiana）中克隆得到了1个AP1同源基因ClAP1的cDNA全长。其cDNA全长1 005 bp,包括1个编码238个氨基酸共717 bp的开放阅读框。序列比对和分子系统发生分析表明,ClAP1是拟南芥的AP1同源基因,其蛋白质的C末端具有一个保守的euAP1模体。半定量RT-PCR分析表明,ClAP1在3个日本晚樱品种‘大岛’、‘一叶’和‘普贤像’的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,在叶中不表达,属参与花发育的转录因子,但其表达模式与拟南芥的AP1有一定差别。     

野生毛葡萄水通道蛋白基因VhPIP1的克隆及其在干旱胁迫下的表达分析

采用RT-PCR和RACE技术从中国野生毛葡萄（Vitis heyneana）‘花溪–9’根中克隆得到1个质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）类的水通道蛋白基因,命名为VhPIP1（登录号为KM026528）。该基因cDNA全长为1 087 bp,包含1个858 bp的完整开放阅读框,编码286个氨基酸。氨基酸序列分析表明,VhPIP1含有水通道蛋白家族高度保守的两个NPA（Asn-Pro-Ala）单元和6个跨膜区,其氨基酸残基与MIP家族蛋白保守区序列完全一致。实时荧光定量RT-PCR分析表明,VhPIP1在野生毛葡萄根、茎、叶中均有表达,在根中的表达量最高,叶片中最少。干旱胁迫下,抗旱性强的毛葡萄‘花溪–9’VhPIP1的表达量随着胁迫时间的延长先增加后降低,而不抗旱的欧亚种‘红地球’VvPIP1的表达量呈下降的趋势。与不抗旱的‘红地球’相比,干旱胁迫下极抗旱的‘花溪–9’较高的VhPIP1转录水平对应较高的叶片相对含水量,同时对应较低的根系细胞膜相对透性。VhPIP1的表达丰度与毛葡萄抗旱性密切相关。     

黄瓜CsDREB1的克隆及其在霜霉威胁迫下的表达分析

以高农药残留黄瓜品系‘D9320’和低农药残留黄瓜品系‘D0351’为试材,采用PCR技术克隆获得响应霜霉威(propamocarb)的黄瓜CsDREB1基因的全长,并对其进行生物信息学分析及表达分析,以期为低农残黄瓜品种的选育提供参考依据。结果表明:黄瓜CsDREB1基因全长603bp,与同属葫芦科的甜瓜CmDREB1D为同一个进化小分支,亲缘关系最近。启动子序列分析结果表明,CsDREB1的启动子区域含有5UTR Py-rich stretch高转录水平调节、O2-site蛋白代谢调节和CGTCA-motif茉莉酸甲酯响应元件等。实时荧光定量PCR结果表明在农药霜霉威胁迫下,低农残品系‘D0351’中CsDREB1的表达量显著下降;而在高农残品系‘D9320’中的CsDREB1的表达量与对照无显著差异。组织特异性表达分析表明,CsDREB1主要在果实表达;CsDREB1编码的蛋白质定位于细胞核上,属于核蛋白。黄瓜CsDREB1负响应霜霉威胁迫,过表达CsDREB1转基因拟南芥植株抵抗霜霉威胁迫能力明显下降。CsDREB1不能响应ABA、干旱和高盐类非生物胁迫及多主棒孢霉菌生物胁迫,能够响应JA胁迫。     

矮牵牛冷响应转录因子PhZPT2-12的特性及表达分析

从矮牵牛‘H’自交系中分离获得1个响应低温胁迫的C2H2型锌指蛋白基因PhZPT2-12,其开放阅读框为525 bp,编码1条含有两个典型的C2H2型保守结构域,长度为174 aa的氨基酸多肽链。系统进化树分析表明,PhZPT2-12与已报道的Sl ZF3亲缘关系较近。亚细胞定位和转录激活活性分析显示,Ph ZPT2-12定位于细胞核,是一种核蛋白,并且其全长在酵母细胞中不具有转录激活活性。半定量RT-PCR表达分析结果表明,正常生长条件下PhZPT2-12在矮牵牛根、茎、叶中表达量较高,而在成熟的花中仅有微弱表达;在低温、高盐和干旱胁迫处理下PhZPT2-12表现出不同程度的上调,其中对低温胁迫最为敏感,上调倍数最高,初步推测该基因与矮牵牛应答低温、高盐等非生物逆境相关。     

柑橘CitERF9和CitAP2-7在不同逆境和外源激素处理下的表达

以‘资阳’香橙(Citrus junos‘Ziyang’)为试材,分别对Cit ERF9和Cit AP2-7进行了分析。结果表明:Cit ERF9基因的开放阅读框(ORF)为735 bp,含有1个外显子,可编码244个氨基酸残基的多肽。Cit AP2-7的开放阅读框为1 080 bp,具有6个外显子,可编码360个氨基酸残基。同源分析结果显示,这两个基因编码的蛋白与大豆、蓖麻、碧桃、苜蓿等植物中的同源蛋白有81%~84%的相似性。实时定量分析表明:Cit ERF9和Cit AP2-7在植株不同组织间的表达具有明显差异。在根中,Cit ERF9受各种胁迫处理诱导,而Cit AP2-7主要受ABA、Na Cl、脱水等的诱导。在叶中,各种胁迫均对Cit ERF9具有诱导作用,其模式与根中相似,而Cit AP2-7的表达则主要受ABA、ACC、Me JA、SA等激素以及低温和Na Cl的抑制。试验结果表明,Cit ERF9和Cit AP2-7参与了激素和非生物胁迫的响应过程。     

森林草莓FvbHLH130转录因子调控植株提前开花

分析草莓碱性螺旋—环—螺旋（basichelix-loop-helix,bHLH）转录因子家族,鉴定到森林草莓（Fragaria vesca）花特异表达的转录因子基因FvbHLH130。FvbHLH130编码区序列长度为960 bp,编码319个氨基酸,保守结构域预测结果显示第247～297 aa是bHLH结合域,其属于bHLH家族成员。FvbHLH130启动子含有生长素等激素响应、逆境胁迫和低温响应元件,推测基因表达可能受到生物和非生物胁迫诱导。FvbHLH130蛋白氨基酸序列与月季（Rosa chinensis）的相似性高达93.70%,与其他蔷薇科bHLH蛋白聚在一个分支上,与拟南芥AtFBH4是同源蛋白。农杆菌介导的FvbHLH130拟南芥转基因株系提前7 d开花,且促进开花相关基因AtAP1、AtFT、AtFUL和AtCO的表达。酵母双杂交实验结果表明FvbHLH130与FvARF4和FvARF6互作,可能作为蛋白复合体共同参与开花调控。