玉米肌动蛋白解聚因子ZmADF4基因克隆、转录活性及表达分析

【目的】克隆玉米肌动蛋白解聚因子4（ZmADF4）基因,并对其转录活性和表达模式进行分析,为探究玉米ADF家族基因的功能及调控机制提供参考依据,也为玉米抵抗逆境胁迫研究提供潜在的基因资源。【方法】采用同源克隆技术克隆玉米叶片ZmADF4基因,运用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化性质、保守结构域及二、三级结构;通过原生质体瞬时转化进行亚细胞定位;利用酵母自激活分析该基因转录活性,下载RNA-Seq数据分析其在不同组织中的表达特性,并利用实时荧光定量PCR检测其在不同逆境胁迫下的表达情况。【结果】从玉米叶片克隆获得的ZmADF4基因,编码区（CDS）长度为420 bp,编码139个氨基酸残基,蛋白分子量为15.855 kD,理论等电点（pI）为7.66,属于亲水性蛋白,具有典型的植物ADF蛋白家族的保守结构域ADF_gelsolin,主要定位于细胞质中。ZmADF4基因不具有转录自激活效应,且在根、茎、叶、花丝、花药、胚、胚乳和果皮等组织中呈差异性表达,在茎、果皮和叶片中表达量较高。ZmADF4基因对高温胁迫、低温胁迫、高盐胁迫、干旱胁迫及脱落酸处理均有响应,其中高温胁迫下,整体呈上调表达趋势,而低温胁迫和脱落酸处理下,整体呈下调表达趋势,干旱和高盐胁迫下则呈先上调再下调表达的趋势。【结论】ZmADF4基因属于ADF基因家族成员,不仅参与玉米茎、果皮和叶片的生长发育调控,还参与低温、高温、干旱、脱落酸、盐胁迫等逆境响应调控。     

毛竹PheDof4-1基因克隆及表达分析

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,由多基因共同编码,参与植物转录调控、生长发育及胁迫响应等生物学过程。以毛竹为研究对象,克隆了1个Dof基因,命名为Phe Dof4-1,基因长度为1 473 bp,推测其蛋白质产物的分子量是53.2 kDa,等电点为8.05。qRT–PCR结果显示,Phe Dof4-1在低温和250 mmol·L~(-1) Na Cl处理的幼茎中诱导表达,而在20%PEG8000处理的根中表达则受到强烈抑制,在叶片中不同处理条件下呈现不同的表达趋势。研究结果为Phe Dof4-1在非生物胁迫中的作用提供理论依据,为竹子分子育种提供参考。     

大豆单锌指蛋白基因GmSZFP的克隆及其在SMV与寄主互作中的功能

【目的】由大豆花叶病毒（soybean mosaic virus,SMV）引起的大豆花叶病是世界性大豆病害之一,利用病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）技术研究GmSZFP在大豆与SMV互作过程中发挥的功能,为深入探讨其分子机制奠定基础。【方法】以大豆品种冀豆7号与SMV毒株SC-8、N3组成的亲和、不亲和组合为试验材料,运用生物信息学预测GmSZFP的分子结构特征;以酵母转录激活试验检测其转录因子活性;借助实时定量PCR（RT-qPCR）验证GmSZFP在大豆与SMV互作中转录水平的表达特征;结合VIGS技术探究GmSZFP在大豆与SMV互作过程中的功能。【结果】通过PCR克隆GmSZFP的CDS区,序列全长为1 071 bp;氨基酸序列分析和酵母转录激活试验发现GmSZFP为C₂H₂型锌指蛋白转录因子,且具有转录激活活性;RT-qPCR结果显示,GmSZFP受SMV的强烈诱导,在亲和组合与不亲和组合中的表达模式不同,在不亲和组合中,GmSZFP呈先上升后下降的表达趋势,其表达水平明显高于亲和组合,若在接种病毒前给叶片预注射咪唑,GmSZFP的表达水平降低,并与亲和组合相近,说明GmSZFP在转录水平响应SMV的侵染并受胞内H₂O₂信号调控;利用VIGS技术沉默GmSZFP后,发现接种部位胼胝质的积累水平较对照大大降低,RT-qPCR检测胼胝质合酶基因GmGSL7c和GmGSL12b的表达量较对照降低,胼胝质水解酶基因BG的表达量较对照增加;在基因沉默植株叶片上点接种SMV后72 h,病毒向外扩散至2 mm,在96 h时病毒扩散至3 mm,而对照组叶片在接种点外始终未能检测到SMV外壳蛋白CP的表达;摩擦接种SMV后10 d,在基因沉默植株的上位叶表现出花叶、失绿和卷曲等感病症状,并检测到CP的表达,说明沉默GmSZFP后,SMV在胞间扩散和长距离运输的能力均增强。【结论】大豆GmSZFP是典型的C₂H₂型单锌指蛋白,GmSZFP在大豆抵抗SMV侵染过程中发挥正调控作用。     

葡萄VlCKX4表达特性分析与转录调控预测

【目的】通过克隆细胞分裂素脱氢酶/氧化酶基因VlCKX4及其启动子，进行表达特性分析和启动子活性分析并进行转录因子预测，为深入解析VlCKX4介导细胞分裂素信号途径调控葡萄坐果的分子机制提供依据。【方法】使用生物信息学方法分析‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera×Vitis labrusca)细胞分裂素氧化酶/脱氢酶4(VlCKX4)的序列特征；利用PCR技术克隆该基因以及它的启动子，使用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)分析VlCKX4的表达特性，GUS活性试验用于分析其启动子活性；利用PlantTFDB、CisBP等转录调控数据库对VlCKX4的转录调控关系进行预测分析，输出结果使用Gephi软件进行可视化。【结果】VlCKX4全长1 582 bp,其中包含1 566 bp的开放阅读框，编码522个氨基酸，具有家族特征的FAD结构域和细胞分裂素结合（ck-binding）结构域。qRT-PCR结果表明VlCKX4在花序中高表达，其次是叶片，在卷须中表达量最低；细胞分裂素CPPU处理后VlCKX4表达量先下降后上升，细胞分...     

A mutation in the C. elegans EXP-2 potassium channel that alters feeding behavior

The nematode pharynx has a potassium channel with unusual properties, which allows the muscles to repolarize quickly and with the proper delay. Here, the Caenorhabditis elegans exp-2 gene is shown to encode this channel. EXP-2 is a Kv-type (voltage-activated) potassium channel that has inward-rectifying properties resembling those of the structurally dissimilar human ether-à-go-go-related gene (HERG) channel. Null and gain-of-function mutations affect pharyngeal muscle excitability in ways that are consistent with the electrophysiological behavior of the channel, and thereby demonstrate a direct link between the kinetics of this unusual channel and behavior.     

An Organ-Specific Differentiation Gene, pha-1, from Caenorhabditis elegans

Embryonic lethal mutations in the nematode Caenorhabditis elegans were generated and screened for phenotypes that suggest regulatory functions in order to identify genes involved in the control ofearly development. In embryos homozygous for mutations in one such gene, pha-1, the pharynx fails to undergo late differentiation and morphogenesis. Early pharynx development is not affected; thus, pha-l controls the latter stages of this developmental process. All markers specific for differentiation in various pharyngeal cell types tested are affected, suggesting that pha-1 acts in an organ-specific, rather than cell type-specific, manner. The temperature-sensitive phases of both temperature sensitive mutations indicate that pha-l function is required solely during midembryogenesis, shortly before the onset of morphogenesis.     

小麦TaTDR-Like基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦绒毡层退化基因（Tapetum degeneration retardation,TaTDR-Like）,研究其组织表达及不同育性材料间花药不同发育时期的时空表达模式,为深入揭示小麦花药异常发育的分子机制打下理论基础。【方法】以普通小麦品种西农1376（MF-XN1376）为材料,通过PCR扩增克隆得到TaTDR-Like基因的3个同源拷贝,利用生物信息学分析TaTDR-Like蛋白特性及TaTDR-Like基因启动子顺式作用元件,利用实时荧光定量PCR检测TaTDR-Like基因的组织表达情况及在可育、不育材料花药不同时期中的时空表达模式,利用酵母双杂交技术进行自激活检测,并构建植物融合表达载体35S-TaTDRLD-EGFP,通过农杆菌介导转入烟草叶片表皮细胞,观察TaTDRL-D蛋白亚细胞定位情况。【结果】成功克隆小麦TaTDR-Like基因,发现该基因存在3个同源拷贝即TaTDRL-A、TaTDRL-B和TaTDRL-D,分别编码550、553、557个氨基酸,其蛋白分子量分别为58.50、58.90和59.21 kD,等电点（pI）分别为4.77、4.66和4.63。TaTDR-Like蛋白均在C端有1个bHLH保守结构域,其中TaTDRL-A与TaTDRL-B的保守结构域相似度达100%,与TaTDRL-D的保守结构域相似度为96%,TaTDRL-D与OsTDR、AtAMS保守结构域相似度分别为98%和88%;系统发育进化树表明TaTDR-Like蛋白与大麦（KAE8787147.1）、二穗短柄草TDR（XP_014756384）、水稻TDR（Os02g0120500）和拟南芥AMS（AT2G16910.1）的进化关系较密切;启动子分析表明TaTDR-Like基因启动子处含有较多光响应元件、非生物应激反应、激素响应元件等顺式作用元件;组织特异性表达分析显示TaTDRL-D在花药中的表达量最高,而TaTDRL-A和TaTDRL-B在幼穗表达量较高;对花药发育不同时期表达分析显示TaTDRL-D在花药发育单核早期表达量最高,之后逐渐降低,单核晚期到三核期不育材料（CMS-XN1376）表达量均高于可育材料（MF-XN1376）;自激活检测结果表明TaTDRL-D具有转录激活活性;亚细胞定位显示TaTDRL-D蛋白定位于细胞核。【结论】TaTDRL-D基因可能参与小麦花药发育,负调控花药育性。     

辣椒疫霉拮抗菌Y4-39全基因组测序与分析

【目的】解析辣椒疫霉拮抗菌Y4-39的全基因组序列信息,阐明其防病促生机制,为其开发和应用提供理论依据。【方法】采用三代牛津纳米孔测序（ONT）和二代测序平台（BGISEQ）相结合的方法,对从黑水虻肠道分离获得的对辣椒疫霉具有较强抑制活性的贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis） Y4-39进行全基因组测序、组装、基因预测和功能注释,并进行比较基因组学分析,从全基因组水平挖掘菌株Y4-39的次生代谢产物合成基因簇。【结果】菌株Y4-39全基因组大小为3891759 bp,GC含量46.67%,编码3713个蛋白基因,27个rRNA和86个tRNA基因,不含质粒。基于全基因组序列构建的B.velezensis系统发育进化树可分为5个亚群,亚群间的平均核苷酸一致率（ANI）大于97%,亚群内各菌株之间ANI大于98%。预测得到12个潜在的次生代谢产物合成基因簇,包括表面活性素、大环内酰亚胺H、bacillaene、芬枯草菌素、地非西丁、杆菌素和杆菌溶素等抑菌活性物质,同时还存在5个产物未知的次生代谢产物合成基因簇。【结论】贝莱斯芽孢杆菌种内存在一定程度的分化。菌株Y4-39基因组含有多个次生代谢产物合成基因簇,具有合成多种抑菌活性物质的能力,具有较好的应用前景。     

Histone replacement marks the boundaries of cis-regulatory domains

Cellular memory is maintained at homeotic genes by cis-regulatory elements whose mechanism of action is unknown. We have examined chromatin at Drosophila homeotic gene clusters by measuring, at high resolution, levels of histone replacement and nucleosome occupancy. Homeotic gene clusters display conspicuous peaks of histone replacement at boundaries of cis-regulatory domains superimposed over broad regions of low replacement. Peaks of histone replacement closely correspond to nuclease-hypersensitive sites, binding sites for Polycomb and trithorax group proteins, and sites of nucleosome depletion. Our results suggest the existence of a continuous process that disrupts nucleosomes and maintains accessibility of cis-regulatory elements.     

水稻WOX家族基因鉴定及其种子在逆境萌发中的表达分析

【目的】开展水稻WOX基因家族成员的鉴定及在种子逆境萌发中的表达分析,可为探究WOX家族基因的功能、作用机制及水稻遗传改良提供理论参考。【方法】对水稻WOX基因家族成员进行鉴定,利用生物信息学软件对其系统进化关系、理化性质、基因结构、保守结构域、保守基序、顺式作用元件和染色体定位等进行分析,并利用实时荧光定量PCR（q...