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。     

玉米脱落酸受体ZmPYL9基因的克隆及功能探究

脱落酸(ABA)参与植物发育过程以及调控多种非生物胁迫的适应性,PYL基因作为ABA受体,直接影响ABA的生物合成。为了探究玉米中PYL家族基因的功能,克隆了一个ZmPYL9基因,该基因编码197个氨基酸;物种同源蛋白质系统进化分析发现,ZmPYL9与高粱同源蛋白相似度甚高,且具有相同的保守基序;启动子顺式作用元件分析发现,ZmPYL9基因ATG上游2 000 bp区域含有多种激素应答相关的结合位点;ZmPYL9基因组织表达分析结果表明,该基因属于组成型表达,在胚乳中高度表达。ZmPYL9基因正向响应外源ABA诱导,恢复正常培养后,该基因表达量急速下降且低于CK;但是ZmPYL9基因受PEG和PEG+ABA负向诱导,且在PEG+ABA胁迫下该基因表达量高于PEG胁迫下,恢复正常培养后,2种胁迫下该基因的表达量均表现上升趋势。说明ZmPYL9基因响应干旱胁迫和ABA诱导,且ABA可以提高干旱胁迫下该基因的表达量。     

玉米锌指蛋白基因ZmLSD1的生物信息学及表达特性分析

为探究锌指蛋白基因ZmLSD1的功能,采用实时荧光定量PCR技术分析在干旱、盐、低温、高温、脱落酸和水杨酸胁迫下根、胚芽鞘、叶部位中ZmLSD1基因的转录表达。结果表明,根中ZmLSD1基因在干旱、盐、高温、低温和脱落酸处理下表达量上升,水杨酸处理导致该基因的表达量降低;在胚芽鞘中,该基因受干旱、盐、脱落酸和水杨酸诱导上调表达,而高温和低温胁迫下基因呈现下调表达;在叶中ZmLSD1基因正向响应干旱、盐和脱落酸处理,但低温、高温和水杨酸条件下基因的表达受抑制。锌指蛋白基因ZmLSD1在玉米的干旱、盐、高温和低温等非生物胁迫响应中发挥了重要作用。     

番茄GT-1基因组织表达模式及非生物胁迫、植物生长调节剂响应分析

【目的】完善番茄GT-1亚家族基因的相关功能信息，为进一步研究Trihelix转录因子调控植物生长发育过程、提高植物非生物胁迫的抗性能力提供参考。【方法】利用生物信息学方法对GT-1基因进行生物进化分析，利用RT-PCR技术鉴定GT-1基因对非生物胁迫和植物生长调节剂的响应。【结果】（1）番茄中包含3个GT-1基因，即SlGT-21、SlGT-24和SlGT-35，进化分析表明番茄GT-1基因存在功能分化。（2）表达模式分析发现，3个基因于番茄所有组织中均表达，特别是果实发育阶段，推测SlGT-21、SlGT-35有部分类似功能。（3）3个GT-1基因受干旱抑制，但SlGT-24受抑制更明显；3个基因均响应盐胁迫，SlGT-21、SlGT-35基因被较明显抑制。（4）3个基因受植物生长调节剂GA（赤霉素）、 EBR（表油菜素内酯）、 MeJA（茉莉酸甲酯）抑制，但SlGT-24、 SlGT-35受ABA（脱落酸）诱导，而SlGT-24还受ACC(1-氨基环丙烷羧酸)诱导。【结论】番茄GT-1亚家族3个基因受盐、干旱的调控，且对植物生长调节剂的响应明显。该研究为深入探究GT-1亚家族成员...     

番茄Dicer-like蛋白基因家族生物信息学与表达分析

Dicer-like蛋白(DCLs)是RNA沉默机制中的重要参与者,通过miRNA进行基因调控和植物的抗病毒保护,并且还与其他生物和非生物胁迫有关。研究番茄中DCLs的蛋白质基本功能以及SlDCLs对环境的响应,可以为DCLs参与抗逆途径及其在逆境中的作用提供理论依据。为深入了解番茄中RNase Ⅲ核酸内切酶Dicer-like蛋白基因家族的特征,利用生物信息学的方法对番茄DCL蛋白基因家族成员进行染色体定位,分析蛋白质基本理化性质、系统发育进化、启动子顺式作用元件、蛋白质结构域等。并通过qRT-PCR方法检测基因在组织中的表达模式和对激素、低温、盐、干旱等胁迫的响应。结果表明:番茄DCL基因有7个,分为4个家族;主要蛋白结构域有5个,启动子区域有响应各类激素、光信号、干旱等逆境的顺式作用元件,包括SlDCL1启动子区域的响应低温作用元件,SlDCL2a的SA、ABA响应元件,SlDCL2b的光响应元件,SlDCL2c的ABA,Me-JA响应元件,SlDCL2d的赤霉素响应元件,SlDCL3的Me-JA、SA响应元件,SlDCL4的干旱响应元件。结果表明:DCL家族基因在不同组织中具有...     

青蒿中AaWRKY3转录因子的克隆及表达分析

研究克隆得到了青蒿AaWRKY3基因,属Ⅱ类WRKY转录因子,其表达蛋白约为76kD。该基因在植物组织中广泛表达,在根中的表达量最高,且其表达量随叶片生长不断增加。其表达量受到低温、干旱和盐胁迫的强烈诱导,但对于甲基茉莉酸、乙烯、ABA及伤害处理不敏感。该研究结果表明,此基因可能通过ABA非依赖性信号转导途径来调节植物非生物胁迫应答。     

番茄DIR基因家族鉴定及其对非生物胁迫响应的分析

【目的】鉴定番茄DIR基因家族所有成员,并对其基因结构、编码蛋白的理化性质、系统进化、染色体定位、共线性、启动子元件、表达模式、互作转录因子及内源竞争RNA预测等进行了解析,为探究DIR在番茄生长发育和逆境胁迫中的作用提供参考。【方法】采用生物信息学方法,基于全基因组数据对番茄DIR基因家族成员进行鉴定,运用Phytozome、MEME、PlantCARE、opsRNATarget和plantcircnet等在线网站获取染色体位置、保守基序、顺式作用元件、存在互作的转录因子、miRNA和circRNA等信息。利用Mapteace、TBtools、Cytoscape、OmicShare等作图软件及工具绘制染色体定位图、进化树、DIR与转录因子关系图、ceRNA网络等。采用NCBI的基因数据库结合转录组测序及qRT-PCR试验研究DIR基因家族在逆境下的表达情况。【结果】共鉴定到番茄中27个DIR基因,将其命名为SlDIR1—SlDIR27,分别位于12条染色体上,且大部分基因位于染色体末端,其基因结构、基序和结构域相对保守,其中22个SlDIR具有一个外显子的经典结构。番茄DIR基因家族同拟南芥的共线性关系远高于水稻和大豆。基于系统进化关系将27个番茄DIR成员分为3个不同的亚家族。转录组数据表明大部分DIR基因在番茄根部具有较高的表达量。此外,DIR基因的启动子区域含有多个与干旱、低温等非生物胁迫,以及MeJA、ABA、SA等激素诱导相关的顺式作用元件,且预测到与激素、生长发育、非生物胁迫相关的ERF、E2F/DP、MYB等互作转录因子。结合转录组数据分析,分别有5、10、10和13个SlDIR在农药、干旱、盐和冷胁迫后显著上调表达,其中,SlDIR23受到以上4种胁迫的诱导表达,而SlDIR8、SlDIR13和SlDIR20特异性响应冷胁迫的诱导,SlDIR17特异性响应盐胁迫。番茄DIR的ceRNA调控表明,miR-156与靶基因SlDIR8可能共同作用调控番茄的逆境胁迫。【结论】共鉴定出番茄DIR家族基因27个,不均匀地分布在12条染色体上,在根部有较高的表达量。SlDIR1、SlDIR13和SlDIR14等具有MeJA、ABA、SA等激素响应元件,其中,SlDIR6仅具有MeJA元件,SlDIR27仅具有SA响应元件。另外,SlDIR2、SlDIR14、SlDIR23等参与干旱、盐、低温等多种逆境胁迫,其中SlDIR23在不同胁迫处理下均可被激活。此外,DIR基因和转录因子、非编码RNA相互作用,共同参与调控番茄植株的逆境胁迫。     

水稻 OsbHLH109 基因的表达分析

【目的】bHLH 转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。分析水稻（Oryza sativa L.）bHLH 转录因子基因 OsbHLH109（LOC_Os01g67480）对逆境胁迫和激素的响应模式,为进一步研究 OsbHLH109 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】对 OsbHLH109 进行生物信息学分析,同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 OsbHLH109 在水稻品种中花 11 不同组织、不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】OsbHLH109 编码区全长为 1 164 bp,包含 6 个外显子,编码 388 个氨基酸,是一个含有 HLH 保守结构域的 bHLH 转录因子。系统进化分析显示,OsbHLH109 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近,与双子叶植物中的同源蛋白亲缘关系相对较远。顺式作用元件分析表明,OsbHLH109 的启动子区含有 24 个植物激素响应元件和 25 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明,OsbHLH109 在水稻根、茎、叶和幼穗等组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高;激素和非生物胁迫处理结果表明,叶片中 OsbHLH109 对细胞分裂素（6-Benzylaminopurine, 6-BA）、生长素（Indole acetic acid, IAA）、赤霉素（Gibberellic acid, GA3）、脱落酸（Abscisic acid, ABA）等激素处理的响应表达均达到显著差异水平;且叶片中 OsbHLH109 在低温、干旱、高温、盐胁迫等逆境处理的响应表达均达到显著差异水平,表明 OsbHLH109 的表达受 6-BA、IAA、GA3、ABA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导,推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】水稻 OsbHLH109 为 bHLH 转录因子家族成员,主要在叶片中高表达,OsbHLH109 基因的表达受高温、低温、盐害等外界因素调控,同时响应 6-BA、IAA、GA3、ABA 等激素信号,推测其可能通过 ABA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

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。     

杨树MYB基因应答非生物胁迫的表达特性

MYB转录因子以其含有的保守MYB结构域为特征,是植物转录因子中数量最多的家族之一,广泛参与植物生长发育和代谢的调节。利用生物信息学分析获得222条杨树MYB基因,用实时定量PCR筛选出8条对盐胁迫有强烈应答的基因,研究其在盐、干旱、ABA等非生物胁迫下的表达模式;结果表明:这8条MYB基因虽然在杨树根、茎、叶组织中均有表达,但是在不同胁迫条件和不同组织中的表达水平明显不同。在盐和干旱胁迫条件下,8个基因在根、茎、叶中均被诱导表达,表现为相似的表达模式。在ABA处理条件下,而多数基因无明显应答。说明杨树MYB基因在应答环境变化与激素调节中具有不同的作用,并且在不同组织中的作用有所差异。     

蔬菜作物应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究进展

蔬菜作为重要的经济作物,近年来的种植面积、产量及需求都在不断增加。蔬菜作物在生长和发育过程中经常受到非生物逆境（包括干旱、盐、极端温度及重金属胁迫等）的侵害,影响其产量及品质。近十年来,国内外关于蔬菜应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究领域取得了一定的进展。在应答干旱胁胁迫方面,DREB、WRKY、NAC、bHLH及bZIP等转录因子受干旱信号诱导,调节下游抗旱基因的表达,从而提高蔬菜作物抗旱能力。同时,水分运输相关功能基因（PIP、TIP）、E3连接酶SIZ1及脱水蛋白DHN也被报道受干旱诱导,并通过调节水势、渗透势及ROS积累抵御干旱胁迫。在抵御盐胁迫方面,SOS途径至关重要。SlSOS2能够通过调节SlSOS1和Na+/H+逆向转运蛋白LeNHX2/4的表达维持离子平衡和调节植物器官中Na+的分配。蔬菜抗盐研究中NAC、ERF、MYB等转录因子响应盐胁迫并激活抗逆相关基因表达,从而提高蔬菜作物抗盐能力。此外蔬菜植物大量合成渗透调节物质是其抵御盐胁迫的常见方式。吡咯啉-5-羧酸合成酶PvP5CS和tomPRO2、脯氨酸脱氢酶BoiProDH等在盐胁迫下能提高脯氨酸的含量;过表达甜菜碱醛脱氢酶SlBADH能提高番茄中甜菜碱含量。在高温胁迫响应过程中,HSFs位于调控网络的核心位置,可调控包括HSPs在内的一系列抗逆基因的表达,番茄中热激转录因子SlHSFs相互之间形成复合体调控下游SlHSPs的表达而应答高温逆境。在低温胁迫中,CBFs/EREBs位于调控网络的核心位置,并受ICE1调控;LEA及HSPs蛋白在低温下能够防止细胞中蛋白质变性并维持细胞膜流动性。蔬菜应答重金属胁迫主要依靠体内隔离和体内外螯合机制。在蔬菜应答非生物逆境的过程中,ABA作为信号受体起到至关重要的作用。蔬菜中NAC、MYB、HSF等转录因子则受ABA信号诱导,应答非生物逆境,进而提高活性氧清除能力,合成更多抗逆物质,从而抵御非生物逆境的侵害。     

谷子SiCBL3对非生物胁迫响应特征分析

钙调磷酸酶Ｂ蛋白 （calcineurin B-like proteins, CBL）在植物逆境应答中起重要作用。前期研究表明谷子SiCBL3受干旱和盐的强烈诱导,因此对其进行系统分析。检索发现SiCBL3位于3号染色体,有2个转录本,均编码226个氨基酸,含3个典型的EF-hand功能域。亚细胞定位显示,SiCBL3蛋白主要位于液泡膜上。荧光实时定量PCR分析表明,SiCBL3广泛参与谷子苗期对PEG、盐、高温、低温和ABA等多种非生物逆境胁迫响应;SiCBL3在正常抽穗和灌浆期表达量较高,且在谷子拔节、抽穗和灌浆期干旱胁迫下被大量诱导。组织表达分析揭示,SiCBL3主要在地上部的倒2叶、茎杆、叶鞘、穗等器官中表达,而在地下部根中表达量较低;不同生育阶段SiCBL3在茎叶中表达量较高,在根中较低;灌浆期SiCBL3主要在倒2叶、茎、穗轴、叶鞘、籽粒等地上部组织中表达,而且在干旱胁迫下被大量诱导。这些结果表明,SiCBL3主要在地上部组织中高效表达,在生长中后期积极地参与植物对干旱等逆境胁迫响应,特别是在灌浆期干旱胁迫应答中起重要作用。研究结果为解析谷子CBL家族基因在逆境应答中的功能奠定基础。     

陆地棉trihelix转录因子基因响应非生物胁迫表达谱分析

【目的】对陆地棉trihelix转录因子基因在多种胁迫下的应答表达模式进行研究分析,为棉花抗逆相关基因克隆及阐明棉花抗逆分子机制奠定基础。【方法】根据已知24个trihelix转录因子EST序列设计引物,通过RT-PCR和qRT-PCR的方法分析棉花（Gossypium hirsutum L.）GhGT在高盐（200 mmol.L-1NaCl）、干旱、低温（4℃）等非生物胁迫和外源激素ABA（100 μmol.L-1）处理下的表达模式。【结果】12个基因响应高盐和干旱胁迫应答,7个基因响应冷胁迫应答,应答ABA处理的基因9个。此外,有3个基因（GhGT2、GhGT18和GhGT23）在4种处理下均有应答。【结论】GhGTs在陆地棉的非生物胁迫适应过程中可能具有重要的作用。     

碱胁迫应答GsGASA1及GsGASA2基因表达特性研究

野生大豆具有很强的抗逆性和适应能力,是利用基因工程手段进行作物抗逆分子育种的重要基因来源供体材料.为了获得具有自主知识产权、在植物渗透胁反应中起关键作用的功能基因,利用前期构建的野生大豆碱胁迫基因芯片表达谱,从中选取两个碱胁迫处理下显著上调表达,经分析预测属于GASA基因家族的基因(probesets分别为Gma.15...     

细叶百合LpNAC13基因的克隆及其表达

以细叶百合(Lilium pumilum)鳞茎为试验材料,采用RT-PCR方法,克隆得到1个新的NAC转录因子基因,命名为LpNAC13(GenBank登录号MF398204),并用qRT-PCR技术检测该基因在ABA、干旱、低温和高盐胁迫处理下的时空表达。序列分析表明,LpNAC13的开放阅读框为627 bp,编码208个氨基酸,蛋白相对分子质量为20.423 ku,理论等电点为9.58。序列同源性和系统进化树分析表明LpNAC13属于NAC基因家族,与海枣(Phoenix dactylifera)NAC蛋白具有最高同源性,同源性达到56.32%,属于SENU5亚族。实时定量qRT-PCR分析显示,LpNAC13基因能被ABA、干旱、低温和高盐胁迫诱导表达,且在不同植物组织器官中存在表达差异。该研究为深入了解LpNAC13基因的功能奠定了基础。     

茶树胆碱单加氧酶CsCMO的克隆及甜菜碱合成关键基因的表达分析

【目的】从茶树中克隆甜菜碱（GB）合成途径中的关键酶——胆碱单加氧酶CsCMO,研究不同逆境胁迫和不同抗寒茶树品种间GB合成中关键基因的表达模式,并分析茶树体内GB的含量,为茶树抗性育种奠定基础。【方法】采用反转录PCR结合RACE技术,从茶树中克隆CsCMO的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,结合前期克隆得到的茶树甜菜碱醛脱氢酶CsBADH,用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析这2个基因的表达模式,紫外分光光度计测定GB含量。【结果】克隆得到茶树CsCMO（GenBank登录号：JX050146）的cDNA全长1 558 bp,包含1 305 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码434个氨基酸,并被定位在叶绿体上。氨基酸序列分析表明,CsCMO含有CMO中保守的Rieske型2Fe-2S结构域和单分子非血红素Fe结合位点,与其它植物CMO序列相似性在50%以上;进化树分析显示,它与枸杞的关系最近。qRT-PCR分析表明,4℃低温、NaCl盐和ABA处理均能诱导CsCMO和CsBADH表达,96 h内随着处理时间的增加,表达量呈增加趋势,但2个基因的表达模式有差异,盐胁迫诱导基因表达更显著;在不同抗寒品种中,2个基因的表达在抗性强的品种中表达量总体要高于抗性弱的品种,且CsBADH的变化比CsCMO的显著。3种胁迫处理48 h后,叶片中的GB含量均增加;低温处理后抗寒性强的品种中GB含量比抗寒性弱的高。【结论】克隆了茶树CsCMO,在低温、NaCl盐以及ABA处理下,GB积累,CsBADH和CsCMO上调表达,且盐胁迫下的表达更明显,表明GB与茶树抵御这3种胁迫关系密切。     

大豆转录因子GmDof1.5的克隆与非生物胁迫诱导表达

Dof转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起重要的调控作用。利用RT-PCR技术从大豆中克隆了一个功能未知的Dof转录因子基因GmDof1.5,该基因位于大豆基因组15号染色体上,ORF全长540 bp,编码含有179个氨基酸的蛋白质,相对分子质量为20.15 ku,等电点为9.82。蛋白序列预测发现,GmDof1.5蛋白含有一个典型Zf-Dof结合域,且含有大量磷酸化位点。蛋白系统进化分析表明,大豆GmDof1.5与豆科植物鸡血藤SsDof4的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,ABA、干旱、高盐、高温和低温胁迫均可不同程度地诱导GmDof1.5的表达,且GmDof1.5对高温胁迫的响应最为显著。     

大豆转录因子基因GmMYB111的克隆及功能分析

【目的】克隆大豆MYB转录因子基因,进行序列分析和表达模式分析,并对其功能进行鉴定。【方法】通过对盐胁迫相关的数字表达谱（DGEP）数据分析,获得一个MYB转录因子GmMYB111;以盐胁迫处理的cDNA为模板,利用RT-PCR法分离克隆MYB基因cDNA编码序列;根据GmMYB111蛋白序列进行同源性搜索,得到与GmMYB111蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用 MEGA5.05对GmMYB111蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用实时荧光定量PCR方法检测目的基因在大豆中受非生物胁迫诱导表达情况及组织特异性表达情况;利用拟南芥原生质体转化体系分析GmMYB111的亚细胞定位情况;通过酵母杂交系统检测其转录激活活性以及体外结合活性。【结果】根据前期江苏省农业科学院农业生物技术研究所盐土农业研究室盐胁迫相关的数字表达谱（DGEP）数据获得盐胁迫响应显著上调（27倍）的GmMYB111,利用RT-PCR方法从栽培大豆根组织中克隆该基因片段,序列比对发现其与已公布的Williams82基因组数据库序列一致,生物信息学分析表明,其编码的氨基酸序列具有MYB类转录因子的共同特征,其N端具有R2、R3两个MYB结构域,同时其C-端还存在一个富含酸性氨基酸的转录激活区;系统进化树分析表明,该基因编码的蛋白与GmMYB76、GmMYB12a以及苜蓿MtMYB61的亲缘关系最近; GmMYB111在大豆中的表达受高盐、干旱、冷害和ABA诱导表达,实时荧光定量PCR检测结果显示,在高盐和冷害胁迫下,GmMYB111呈上调表达,在干旱胁迫诱导后呈先上调后下调的表达模式,在ABA诱导下其表达量呈现波动式上调和下调表达;时空表达分析表明,GmMYB111为组成型表达,在大豆幼苗期和成熟期的表达量相对较强,成熟期的表达量相对较低,从不同组织来看,GmMYB111在茎、叶和花中表达量最高,在根中表达量相对较低,在豆荚中不表达;亚细胞定位结果显示GmMYB111定位于细胞核中,为典型的转录因子;酵母杂交系统检测表明,GmMYB111具有转录激活功能,并且能够与顺式作用元件TAACTG基序相结合。【结论】GmMYB111为典型的R2R3-MYB转录因子基因,具有转录激活活性及DNA结合活性,在大豆中的表达可能与大豆的非生物胁迫和ABA信号转导途径有关,推测其可能通过调节下游基因的表达来调控大豆对非生物胁迫的应答。