大豆转录因子GmWRKY4分子克隆与表达分析

为研究WRKY家族基因在大豆抵御非生物胁迫中的生物学功能及其作用机制,利用铁丰29,获得了大豆WRKY家族基因GmWRKY4的开放阅读框序列,并对其在不同非生物胁迫处理下的表达模式进行了分析。结果表明,GmWRKY4开放阅读框为1 083 bp、编码360个氨基酸残基;对其编码蛋白GmWRKY4进行保守域及同源性分析发现,属于WRKY转录因子家族第1类,与GsWRKY4高度同源;分析GmWRKY4与拟南芥WRKY转录因子系统进化树发现,与At WRKY3、At WRKY4相似性最高;进一步分析该基因在盐(NaCl处理)、干旱(PEG处理)与低温胁迫处理下的表达模式发现,GmWRKY4可参与对上述3种非生物胁迫的响应;同时分析基因在乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)等激素处理下的表达模式发现,GmWRKY4可通过参与ACC、SA、JA信号通路实现对逆境胁迫的响应,为进一步深入研究该基因生物学功能及其作用机制奠定了基础。     

小麦细胞色素P450(TaP450)基因的克隆与序列分析

细胞色素P450是一种多功能氧化酶,在植物体内担当着生物合成、代谢解毒以及抗逆等重要功能。本研究采用RACE方法从普通小麦中同源克隆到一个新的P450基因,命名为TaP450(Genbank No.KJ541960)。该基因基因组序列全长为2 643bp,含有2个外显子和1个内含子,cDNA全长为2 033bp,含有一个1 557bp的开放读码框,推导蛋白含518个氨基酸;序列分析发现其具有保守的P450结构域,但该蛋白与已报道的小麦P450蛋白序列有较大差异,表明它是小麦P450家族的新成员;蛋白结构特征分析发现,该蛋白的分子量为57.092kD,等电点为8.63,N端具有一个含29个氨基酸的跨膜结构和一个含22个氨基酸的信号肽,亚细胞定位分析表明该蛋白属于分泌蛋白。其在小麦叶片、茎、根与种子中均有表达,但在叶片和茎中表达量最高;在胁迫处理下,该基因的表达量均上调,且在盐胁迫处理下上调尤为显著,表明该基因与盐胁迫密切相关。     

大豆资源抗疫霉根腐病基因分析

采取下胚轴创伤接种法鉴定156份大豆资源对13个不同毒力基因型大豆疫霉菌株的抗性。结果表明,125份资源分别抗1-13个菌株,占鉴定资源总数的80.13%。125份抗性大豆资源对13个大豆疫霉菌株共产生90种反应型。通过与13个鉴别寄主的反应型比较发现,有9份大豆资源产生的5种反应型与含有已知抗病基因的大豆资源的反应型相同;12份大豆资源产生的5种反应型与已知2个抗病基因组合的反应型一致,另外,还有至少抗1个菌株的104份大豆资源产生的80种反应型,既不同于已知单个抗病基因的反应型,也不同于2个已知抗病基因组合的反应型,推测可能含有新的抗病基因或基因组合。     

与耐大豆疫霉根腐病相关的QTL分析

疫霉根腐病是世界范围内的大豆生产上的毁灭性病害。利用470对SSR引物对由耐病品种Conrad×合丰25获得的140个F2：5,重组自交系（RIL）群体的耐大豆疫霉根腐病基因进行QTL分析,为将耐病基因聚合的分子辅助育种提供理论依据。田间耐病性鉴定于2007年在中国黑龙江省佳木斯和加拿大Woodslee两点进行,并分别采用来自两地的混合菌种进行温室鉴定。经过WinQTL 2．0复合区间法计算,共有4个分子标记（Satt428、Satt600、Satt325和Satt233）与大豆疫霉根腐病显著相关。这些分子标记对病害损失率贡献率从5．47％到27．89％不等。Satt428和Satt600定位在MLG D1b＋W上,遗传距离相距10．9cM;Satt325和Satt233分别定位在MLGF和MLG A2上。通过大环境试验在我国大豆品种合丰25找到与耐大豆疫霉根腐病显著相关的QTL,并定位在MLG A2上。     

茶树细胞色素P450基因CYP71A26与CYP71B34的克隆及差异表达特征分析

利用NCBI茶树转录组数据库,以铁观音芽叶为材料,克隆了茶树细胞色素P450基因CYP71A26与CYP71B34的cDNA全长。CYP71A26与CYP71B34的cDNA全长分别为1β879βbp和1β764βbp,分别含有1β539βbp（编码513个氨基酸）和1β533βbp（编码511个氨基酸）的完整开发阅读框。氨基酸序列比对结果显示,CYP71A26与CYP71B34的同源性为42.47%,为2个亚家族基因。氨基酸结构分析表明,2个基因均具有植物P450的螺旋C（Helix C）、螺线I（Helix I）、螺线K（Helix K）、“Meander”区域序列和血红素结合域（Heme binding domain）的典型结构。进化树分析显示,CYP71A26与CYP71B34在分子进化树上分属两大分支,2个基因与其他物种亲缘关系的远近不同。三级结构模拟与功能域分析显示,CYP71A26与CYP71B34主要由N端的β折叠和C端的α螺旋结构组成,且2个基因均具有一个P450蛋白结构域（Pfam domain）。荧光定量PCR结果表明,CYP71A26与CYP71B34基因在不同茶树害虫为害的叶片中,分别表现出上调和下调表达的现象。而在冷热环境下,CYP71A26与CYP71B34基因分别表现出下调和上调表达的现象。表明茶树CYP71A26与CYP71B34基因均参与了生物（害虫）与非生物（温度）的胁迫响应,但两个基因表达相反,参与环节可能相反。     

大豆GmMADS基因的克隆及表达分析

为了探究大豆MADS-box编码基因在生物和非生物胁迫中的调控作用,以SMV抗感大豆品种为试验材料,从大豆中克隆GmMADS基因Glyma.02g121500,进行生物信息学分析和表达特点分析,同时检测不同逆境胁迫下GmMADS基因表达量变化情况。结果表明:GmMADS基因完整ORF长度为735 bp,编码244个氨基酸,pI 6.68,相对分子质量为28.2 kD。抗感品种间基因CDS序列存在1个SNP差异,氨基酸序列无差异。启动子序列包含防卫和胁迫响应元件、植物激素应答元件、光应答元件等许多顺式作用元件。GmMADS与木豆、花生、豇豆、羽扇豆等物种中的同源基因亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示GmMADS在细胞核上表达。组织特异性表达分析显示GmMADS在花中的表达量最高。接种大豆花叶病毒后,抗病品种科丰1号GmMADS在2 h表达最高且显著高于感病品种南农1138-2;低温胁迫时,GmMADS表达在2 h上调;盐胁迫时,GmMADS表达在1 h下调;干旱胁迫时,GmMADS表达在2 h下调。本研究对下一步分析该基因功能、阐明该基因在调控大豆抗病和耐逆的分子机制具有重要意义。     

大豆OPR基因家族全基因组鉴定与表达分析

为了揭示大豆12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase, OPR)家族成员GmOPRs在大豆生长发育中和非生物胁迫下发挥的作用,本研究运用生物信息学方法进行大豆OPR基因家族全基因组鉴定及表达分析。结果显示：大豆基因组中共有12个OPR家族基因成员,分布在8条不同染色体上。系统发育进化分析、基因结构分析和保守基序分析结果显示,GmOPRs可分为两个亚组,含有外显子4～5个,内含子3～5个,GmOPR蛋白之间保守基序分布相似。共线性分析鉴定表明共有4对基因存在共线关系,均为片段复制。GmOPRs启动子区域含有响应厌氧、干旱和低温等非生物胁迫以及JA、ABA等多种激素的顺式作用元件。不同的大豆品种及不同的组织中,GmOPRs的表达模式有差异。GmOPR1、GmOPR4和GmOPR9受干旱胁迫影响后表达量下降,GmOPR7、GmOPR8、GmOPR11和GmOPR12随着盐胁迫影响时间的增长表达量增加,表明GmOPRs基因通过多种表达模式响应干旱和盐胁迫。GmOPRs在系统发育进化和基因结构上比较保守,基因家族数量的扩增主要归因于片段重复...     

文心兰 PAD4 基因克隆及表达分析

为了研究文心兰（Oncidium hybridum）抗病相关基因 PAD4 在文心兰抗病种质资源培育中的功能,采用 RT-PCR 结合 RACE 法,从巧克力文心兰(Oncidium Sharry Baby ‘Sweet Fragrance’)中克隆得到一条全长 2 214 bp 的基因的 cDNA 序列,开放阅读框长 1 894 bp,预测可编码 647 个氨基酸,5′UTR 长度为 65 bp,3′UTR 长度为 255 bp。生物信息学分 析表明：PAD4 编码的蛋白属于水解酶超家族,有 6 个跨膜螺旋,无信号肽,亚细胞定位预测其主要定位于细胞质膜上。 系统进化树表明,文心兰 PAD4 与同为兰科植物的小兰屿蝴蝶兰（Phalaenopsis equestris）、铁皮石斛（Dendrobium catenatum）、深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）亲缘关系最近。同源分析结果显示,与铁皮石斛的 PAD4 蛋白同源性最 高（78.08%）。实时荧光定量 PCR 分析显示,PAD4 在文心兰不同组织部位中都有表达,在假鳞茎中的表达量最高,其 次是下端叶,在根中的表达量最低。接种软腐病病原菌显示,PAD4 在感病文心兰中表达量上调,侵染后 4 h 时快速响 应并达到最高值。SA（salicylic acid）和 CaCl2 都能够诱导 PAD4 的表达,都在 24 h 时达到最高峰。研究表明,PAD4 基因可能在文心兰抗病过程中有重要作用。     

大豆RNA依赖的RNA聚合酶基因GmRDR1的克隆与表达特性分析

为了寻找大豆抗病新基因,培育大豆新型抗性品种,利用同源克隆的方法从大豆品种科丰1号中分离出1个新的GmRDR1基因,并对其进行序列分析,组织表达、抗逆境胁迫表达分析及该基因的亚细胞定位研究。结果表明:GmRDR1基因位于大豆基因组的第2号染色体,基因全长为3 956 bp,其中ORF为3 378 bp,编码1 125个氨基酸,相对分子量和等电点分别为279.72×103和4.63;GmRDR1含有RDRs家族的保守序列"DLDGD";该基因在所有被检测组织中均表达,并且在叶中的表达量最高;荧光定量结果发现:在大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)处理下,GmRDR1在抗病材料科丰1号中的表达量显著高于感病材料南农1138-2。盐及干旱胁迫下,48 h之内,该基因的表达量明显升高,SA诱导条件下该基因在6 h出现了早期响应,冷害处理下24 h表达量出现了突然的升高。GmRDR1基因的亚细胞定位结果表明:该基因所编码的蛋白定位在细胞核里。根据以上结果判定GmRDR1基因参与了大豆对SMV的抗性反应,并且能够强烈响应盐和干旱的胁迫,因此该基因在大豆抗逆分子育种中具有较好的应用价值。     

油棕C2H2基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

C2H2型锌指蛋白是最常见的锌指蛋白之一,广泛存在于真核生物中,在植物的生长发育、盐、低温、干旱胁迫等非生物胁迫响应中扮演重要作用。本研究以拟南芥C2H2氨基酸序列作为探针,在油棕基因组数据库中进行本地BLASTP比对和保守结构域预测分析,筛选出油棕C2H2型锌指蛋白家族成员,利用生物信息学手段对基因家族成员的理化性质、进化关系、染色体位置、基因结构、保守基序和启动子顺式元件进行分析,并利用转录组数据和荧光定量PCR方法分析EgC2H2基因家族成员在低温胁迫下的表达情况。结果显示：从油棕基因组中共鉴定出73个C2H2型锌指蛋白家族成员,EgC2H2家族成员氨基酸的数目为128～556个,分子量为14176.73～58983.30Da,等电点为4.99～9.62,不稳定系数为38.84～86.01,亲水性为–1.154～-0.226,亚细胞定位显示C2H2基因家族所有成员均定位于细胞核;系统进化树分析显示EgC2H2家族成员可以分为4个亚家族,EgC2H2家族成员多数归类于第Ⅰ亚家族和第Ⅱ亚家族,且同一亚家族成员的结构域具有较高的一致性;染色体定位结果显示,EgC2H2家族成员不均匀地分...     

大豆胞囊线虫病抗性候选基因GmRSCN-6 克隆与表达分析

大豆胞囊线虫病（Heterodera glycines,Soybean cyst nematode,SCN）是世界性大豆病害之一,具有致病力强、传播范围广、休眠体（胞囊）存活时间长等特点。因此,大豆胞囊线虫病极难防治。筛选并利用抗病基因是加快大豆抗线育种进程的有效途径之一。本文以东农L-10为材料,克隆GmRSCN-6 基因并分析GmRSCN-6蛋白的性质,同时对该基因在抗感病品种进行表达分析。结果表明GmRSCN-6 在SCN3号生理小种侵染10 d内逐渐上调表达。3 d时表达量出现小高峰,推测GmRSCN-6 基因响应SCN3号生理小种入侵信号,10 d时GmRSCN-6 基因的表达量达到最大,且抗病品种中的表达量远高于感病品种,表明GmRSCN-6 基因参与大豆胞囊线虫病3号生理小种抗性反应。     

矮化大豆GmEXPA5基因的克隆与表达分析

以矮化大豆HK808的顶芽cDNA为模板,根据植物α-膨胀素基因保守区设计简并引物,并克隆保守区片段,结合RACE 技术克隆得到一个新的膨胀素全长基因,将其命名为GmEXPA5（登录号为JN207916.1）,该基因全长1 233bp,其中开放阅读框636bp,编码211个氨基酸;推导的氨基酸序列经分析发现,该序列含有两个膨胀素保守域domain1（expansin EG45）和domain2（expansin CBD）,无明显的信号肽序列,属于α膨胀素亚家族。构建pEASY-Blunt E1-GmEXPA5重组质粒,获得稳定的原核表达体系,IPTG 诱导后SDS-PAGE 结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。实时荧光定量PCR（real-time PCR）表达分析表明GmEXPA5基因在矮化大豆HK808与野生型大豆东农42两种材料的不同器官中均有表达,而在野生型茎尖及茎部的表达量显著高于矮化大豆,推测该基因与大豆矮化性状的形成可能有一定的关系。     

大豆膨胀素GmEXPA4基因的克隆及表达分析

根据其他植物膨胀素基因保守区设计简并引物,以大豆矮化突变体HK808幼芽的cDNA为模板,克隆到530bp的膨胀素基因保守区片段,并结合RACE 技术克隆得到expansin基因全长序列,将其命名为GmEXPA4基因。生物信息学分析结果表明,该基因属于膨胀素中的α-expansin亚家族。GmEXPA4基因的实时荧光定量相对表达分析表明,该基因在东农42及其矮化突变体HK808中的各个时期都有表达,且与植物的生长量密切相关。     

大豆GmWRI1a基因启动子克隆及其功能分析

为了探究大豆种子油脂合成与储存基因GmWRI1a的调节,分析其启动子功能,从大豆品种东农50基因组中扩增获得GmWRI1a基因转录起始位点上游1669bp的启动子序列,转化拟南芥。GUS染色确定了启动子的有效性,继而根据顺式作用元件的分布,分别扩增得到4个启动子5'端缺失片段1138bp,1087bp,690bp和437bp。4个启动子缺失片段分别转化拟南芥后,通过GUS组织染色结果发现,这些启动子片段能够驱动下游GUS基因表达。GUS酶活表明,启动子存在乙烯、茉莉酸、赤霉素3种激素响应元件,其中乙烯、茉莉酸和赤霉素的响应元件分别分布在-1138^-1087bp、-1087^-690bp和-690^-437bp。     

外施硫酸根和蛋氨酸对大豆胱硫醚-γ-合成酶基因GmCGS表达的影响

大豆蛋白中蛋氨酸等含硫氨基酸含量偏低,探究蛋氨酸合成过程关键酶胱硫醚-γ-合成酶编码基因Gm CGS表达规律,对于改善这一缺陷具有十分重要的意义。本研究以过表达At D-CGS转基因大豆株系及其受体品种Jack为材料,从上游物质硫酸根和下游产物蛋氨酸两方面入手,探究硫酸根和蛋氨酸对Gm CGS在转录水平上的影响。结果显示,较高浓度的硫酸根会促进野生型材料中该基因的表达,抑制转基因材料中该基因的表达;蛋氨酸处理之后,对Gm CGS的表达没有显著影响;转基因株系中,Gm CGS表达量显著低于野生型材料中该基因表达量。以上结果说明通过外界硫肥等栽培措施的改变只可以小幅度改变Gm CGS表达量,难以有效改善大豆蛋氨酸含量偏低的缺陷,这为提高大豆蛋氨酸含量提供了一定的理论参考。     

甘蓝型油菜AnnBn1基因的克隆和表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术从甘蓝型油菜抗旱品系Q2中克隆了膜联蛋白(annexin)基因,命名为AnnBn1（GenBank登录号HM244482）,并对其进行了表达分析。AnnBn1的开放阅读框长度为954bp,编码317个氨基酸。序列分析显示,推测AnnBn1基因编码的氨基酸序列含有4个重复的结构域及钙离子结合位点,与拟南芥、番茄、棉花和玉米等物种的膜联蛋白具有较高的同源性。荧光定量PCR结果发现AnnBn1基因在Q2的根、茎、叶、芽等组织中均有表达,而且表达量基本相同。对3叶期幼苗进行10%PEG（聚乙二醇）溶液模拟干旱时发现,干旱胁迫后30h内,AnnBn1基因在茎、芽中的表达量升高了2～4倍,而在叶、根中显著升高了10倍以上。AnnBn1基因表达峰值也具有时空特点,干旱胁迫后20h茎和芽中表达量高,而在30h之后叶和根中表达量高。     

转录组测序筛选野生大豆糖代谢途径干旱相关基因及其表达差异分析

野生大豆较栽培大豆有更广的遗传多样性,在组学水平整体分析其基因表达模式对筛选抗旱关键基因、 解析干旱胁迫响应调控网络和促进分子育种具有重要意义。本研究采用高通量测序技术对PEG6000模拟干旱胁 迫处理第0 h、6 h、12 h、24 h和48 h的30d苗龄野生大豆RNA进行转录组测序,获得了1796条糖代谢途径相关序 列。淀粉和蔗糖代谢途径通路注释的差异基因最多,半乳糖代谢途径次之;在获得的109个差异表达基因中,干旱 胁迫处理第12 h差异表达基因最多;对以上109个差异表达基因构建蛋白质相互作用网络,以节点度>10为标准筛 选中心节点,共获得8个关键基因。为进一步研究野生大豆干旱胁迫下的糖代谢相关基因奠定了基础。     

芝麻细胞色素P450超家族的成员鉴定及SiCYP703A2的功能验证

细胞色素P450(CYP450)超家族广泛参与初生和次生代谢物质的生物合成,其中CYP703家族基因参与拟南芥、水稻等的花药发育.本研究利用生物信息学方法,从芝麻基因组中鉴定出303个CYP450基因,发现它们分为9个家族簇(clan),43个基因家族,随机分布于16个连锁群中.CYP703家族是71 Clan的成员之...     

hrpZ_(Psta)在转基因大豆中定量表达与疫霉根腐病和灰斑病抗性相关研究

以T5转hrpZPsta基因大豆JN29-705-15和JL30-187为材料,利用实时荧光定量PCR技术(Quantitative Real Time PCR,qRT-PCR)检测了目标基因在转基因大豆不同组织中的表达量,分别利用下胚轴侵染法和叶面喷施法鉴定疫霉根腐病抗性和灰斑病抗性,并分析目的基因表达量与疫霉根腐病和灰斑病抗性的相关性。结果表明:hrpZPsta基因在大豆的叶、茎、根、籽粒中均有表达,二个株系平均相对表达量分别为8.2/6.1、0.9/0.7、6.5/4.6和0.8/0.7;T5转hrpZPsta基因大豆抗疫霉根腐病和灰斑病能力与野生型相比均有所提高,JN29-705-15对疫霉根腐病抗性从感病提高到中抗,而JL30-187从中抗提高到抗病;hrpZPsta基因在叶中的表达量也与抗灰斑病能力呈正相关,与病情级别呈极显著负相关。试验结果初步证明了外源基因hrp ZPsta在大豆植株中的表达量与受体植株对疫霉根腐病和灰斑病抗性存在一定的相关性。