枳Rboh基因家族全基因组鉴定及表达分析

植物呼吸爆发氧化酶(Rboh)可调控活性氧的产生,在植物生长发育和胁迫响应中起着重要作用。基于已公布的枳全基因组数据,利用生物信息学方法对枳Rboh基因家族成员进行鉴定,并分析其理化特征、基因结构、保守域信息、系统进化关系、启动子顺式作用元件和组织表达模式。结果表明：枳基因组中共有7个Rboh家族成员,分布在4条染色体和未知染色体上,被预测定位到细胞膜上;共有12～15个外显子,4～5个保守结构域,8～10个motif;系统进化分析分成5个亚组,与拟南芥Rboh基因之间存在更多的共线性关系;枳Rboh基因启动子区域共有38种顺式作用元件,包括生长发育元件、激素响应元件和逆境响应元件3大类型;枳Rboh基因表达具有组织特异性。这一研究为进一步研究枳Rboh基因功能提供了重要参考信息。     

栀子WRKY基因家族鉴定及其响应盐胁迫的表达模式

【目的】为进一步研究WRKY基因家族在调控栀子盐胁迫中的功能作用、培育栀子抗盐新品种。【方法】利用生物信息学方法对栀子WRKY基因家族成员(GjWRKY)进行全基因组鉴定和相关分析。【结果】共鉴定出47个WRKY基因,非均匀地分布在10条染色体上,通过系统发育树将其分为3大组：GroupⅠ、Ⅱ和Ⅲ。GjWRKY基因以串联重复为主要扩增方式,且多数基因成员含有3个外显子。GjWRKY基因家族启动子2000 bp区域含有大量激素类和胁迫类响应顺式作用元件。46个GjWRKY基因在中度(MS)和重度盐胁迫(SS)下具有不同程度的高表达,部分GjWRKY基因产生特异性表达,17个GjWRKY基因表现为上调表达,推测这部分GjWRKY基因可能起正调控作用。【结论】GjWRKY基因在栀子抗盐胁迫中发挥了重要作用。     

菠菜NHX家族基因鉴定及其响应盐胁迫的表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白(NHX)在植物响应盐胁迫和生长发育过程中发挥着重要的调控作用.本研究对菠菜NHX家族基因进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达.结果显示,从菠菜基因组中共鉴定出6个SpoNHXs基因,系统进化树分析发现其分属3个亚家族——Vac、Endo和PM...     

小黑杨PsnWRKY14基因应答盐胁迫表达模式

为了探究小黑杨(Populus simonii×P.nigra)PsnWRKY14基因应答盐胁迫的表达模式,从小黑杨中克隆得到全长为687 bp的PsnWRKY14基因cDNA编码序列。生物信息学分析表明：该蛋白不含信号肽和跨膜结构域,属于较不稳定的亲水性蛋白质;亚细胞定位分析发现PsnWRKY14蛋白为核定位蛋白。PsnWRKY14基因具有组织特异性,在茎中的表达量最高,盐胁迫条件下在根、茎、叶等组织中的表达量均呈现先上升后下降的趋势,在24 h达到峰值。将pGBKT7-PsnWRKY14重组质粒导入Y2HGold酵母感受态细胞,验证了PsnWRKY14转录因子不具备自激活活性。该基因启动子含有可以响应茉莉酸甲酯、脱落酸、水杨酸、赤霉素等激素应答元件,此外还含有响应低温以及对厌氧诱导等与抗逆相关的顺式作用元件,推断该基因可能参与小黑杨的抗逆防御调控过程。     

小麦超氧化物歧化酶基因家族鉴定及盐胁迫下响应锌钾的表达分析

超氧化物歧化酶(SOD)是抗氧化系统的关键酶,在保护植物免受各种生物和非生物胁迫方面发挥着至关重要的作用。然而关于小麦(Triticum aestivum L.)SOD基因家族对盐胁迫的表达模式及响应锌(Zn)和钾(K)的功能知之甚少。本研究以‘西农979’为试验材料,基于全基因组分析,对小麦SOD家族成员进行鉴定和生物信息学分析,并分析相关基因在盐胁迫下响应Zn、K的表达情况。结果表明,在小麦中共鉴定出10个SOD基因(TaSDs),包括4个Cu/Zn-SOD基因(TaCSD1～TaCSD4)、4个Fe-SOD基因(TaFSD1～TaFSD4)和2个Mn-SOD基因(TaMSD1、TaMSD2)。系统发育分析表明,TaSDs可分为Cu/Zn-SODs、Fe/Mn-SODs两大类,共7个亚组。基因结构、序列基序及启动子分析表明,所有TaSDs都具有1～7个内含子和2～7个外显子,不同TaSDs具有不同的氨基酸序列组成和高度保守的活性位点残基,且每个TaSDs的启动子中存在许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件。转录组表达谱分析表明,不同TaSDs对盐分表现出不同的表达模式,TaCS...     

红树植物秋茄查尔酮合酶基因克隆及其在盐胁迫下的表达分析

以秋茄(Kandelia candel)叶片为试验材料,采用RT-PCR的方法获得秋茄查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)基因的cDNA序列,命名为KcCHS,GenBank登录号为KX673194.1.序列分析结果表明,KcCHS基因的cDNA序列长度为1170bp,编码389个氨基酸,属于CHS超家族.序列比对结果显示,秋茄与其他物种的CHS基因核苷酸序列具有较高的相似性,平均达到80%以上.系统进化分析显示,KcCHS基因与余甘子CHS基因亲缘关系最近.实时荧光定量PCR分析表明,秋茄叶片KcCHS基因的转录水平随着NaCl浓度的升高而上升.此外,随着NaCl浓度的升高,黄酮类化合物的含量显著增加,羟自由基清除率也明显提高.     

枳对逆境胁迫的生理响应

[目的]研究枳在几种胁迫下的生理响应。[方法]以1年生枳实生苗为材料,测定低温、干旱、盐胁迫下枳叶的生理指标。[结果]枳叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性在低温胁迫10 d后显著增强,干旱、盐胁迫过程变化趋势一致,先小幅增强,后下降;过氧化物酶（POD）活性3种处理过程中均呈先上升后下降趋势,且比对照高;过氧化氢酶（CAT）活性变化与POD活性类似,只是低温、干旱胁迫中应答迟缓;游离脯氨酸（Pro）的含量在3种胁迫下均比对照高,且随着胁迫时间的延长,Pro的含量逐渐增加;可溶性蛋白含量在低温胁迫过程中快速大幅度上升,在干旱、盐胁迫过程中变化不明显。[结论]明晰了胁迫下枳叶片相关几种酶和成分的变化规律,为枳栽培和抗性育种提供了理论基础。     

小麦过氧化氢酶基因家族的鉴定及其在逆境胁迫下的表达模式分析

植物过氧化氢酶(catalase)基因(CAT)在分解过氧化氢以及应对各种环境胁迫中发挥着重要作用。为了进一步了解过氧化氢酶基因家族成员的功能,利用生物信息学方法从普通六倍体小麦(Triticum aestivum L.)中鉴定到10个过氧化氢酶基因(TaCATs),对其系统发育关系、蛋白质特征、染色体分布、基因结构、顺式元件和转录组进行了初步分析。采用qRT-PCR技术分析了小麦CAT基因在激素类胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等胁迫下的的表达模式,并采用马铃薯晚疫病致病疫霉(Phytophthora infestans)对瞬时过表达的TaCAT3和TaCAT4烟草叶片进行抗疫霉侵染能力分析。结果表明,激素类顺式元件中数量最多的是参与脱落酸反应的顺式元件,其中TaCAT4所包含的顺式作用元件中参与激素类反应的元件最多。转录组数据表明,在小麦的不同生长发育时期、生物胁迫和非生物胁迫中,TaCATs在生物胁迫下的表达水平要高于其他2类,其中TaCAT4在白粉菌和禾谷镰刀菌胁迫下的表达量均高于对照。qRT-PCR结果表明,TaCATs在激素类胁迫中的表达量最高,其次是PEG胁迫。其中TaCAT8在A...     

玉米致病菌新月弯孢漆酶基因家族鉴定与分子结构特征分析

漆酶在真菌的孢子分裂、子实体分化、黑色素生成、木质素降解酶和病菌致病中均起重要作用。采用生物信息学的方法,在玉米致病菌新月弯孢基因组基础上对漆酶基因家族成员进行了鉴定和序列特征分析,结果表明玉米致病菌新月弯孢共有8个漆酶基因,分布在6个不同的scaffolds上,其漆酶基因结构显示外显子和内含子大小与位置都不一样,表现出复杂的基因结构。序列比对和系统发育分析发现,8个漆酶氨基酸序列与其他真菌来源漆酶一样具有4个特征保守序列区,位于系统发育树的2个不同分支上,表明玉米致病菌新月弯孢漆酶可能与其他真菌的漆酶具有相似的进化关系和功能。     

枳NLP转录因子响应干旱胁迫并与NRE顺式作用元件互作

【目的】探讨枳氮素含量在干旱条件下的变化,以及氮代谢途径枳亚硝酸还原酶基因(NiR)和NLP转录因子的响应表达,分析确定枳NLP转录因子与NiR启动子区域硝酸盐响应顺式作用元件(nitrate-responsive cis-element,NRE)位点绑定互作。【方法】以一年生的砧木枳为试验材料,进行干旱处理直至植株叶片开始萎蔫,并设置对照。利用凯氏定氮仪检测干旱条件下枳叶片和侧根的全氮含量,并同步利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和2-ΔΔCT法分析PtNiR、PtNLP2、PtNLP4、PtNLP7及PtNLP8在枳叶片和侧根的表达情况。通过基因克隆并检索与比对分析,获取PtNiR启动子区域的硝酸盐响应顺式作用元件序列,之后利用同源克隆方法构建用于酵母单杂交的pHIS2-4×NRE和p GADT7-Rec-NLP载体,将构建的pHIS2-4×NRE和p GADT7-Rec-NLP载体质粒共同转化到酵母菌株Y187中,在氨基酸缺失培养基(SD/-Trp/-Leu,以及SD/-His/-Trp/-Leu/+120 mmol·L~(-1) 3-氨基三唑)上30℃恒温培养3—5 d,观察酵母的生长情况,以确定枳NLP转录因子(PtNLP2、PtNLP4、PtNLP7及PtNLP8)与NRE的互作关系。【结果】受干旱的影响,枳叶片全氮含量表现出先升高再下降的趋势,而侧根中全氮含量则显著下降;在对照中,枳叶片和侧根全氮含量均显著上升。RT-qPCR分析表明,PtNiR的表达水平在叶片中先上调然后再显著下调,而在侧根中则随着干旱程度的增加显著下调;PtNLP2、PtNLP4及PtNLP7在枳叶片和侧根中的表达也均呈现不同程度的先上调然后再受到抑制的规律,而PtNLP8在枳叶片和侧根中的表达则在一定程度上受到干旱抑制。通过克隆测序分析,在枳NiR启动子区域-196至-154的位置发现了疑似NRE。酵母单杂交分析表明,转化pHIS2-4×NRE-HIS3载体和p GADT7-Rec-NLP载体的Y187酵母在对照培养基(-Trp/-Leu)和含有120 mmol·L~(-1) 3-氨基三唑的三缺培养基(-His/-Trp/-Leu)上均能正常生长。【结论】枳侧根中的全氮含量受干旱的影响而显著下降,以对照为参比,枳侧根和叶片中的全氮含量均随着干旱时间的延长而相对减少。氮代谢途径的枳NiR和NLP转录因子在叶片和侧根中的表达对干旱有不同程度的响应。PtNLP2、PtNLP4、PtNLP7及PtNLP8转录因子均能与PtNiR启动子中的硝酸盐响应顺式作用元件(NRE)位点绑定互作,从而激活下游基因的表达。     

枣树MYB基因家族鉴定、果实表达和盐胁迫响应研究

MYB是植物基因组中最大的转录因子基因家族之一,广泛参与到植物发育与形态建成、次生代谢物合成逆境胁迫等过程。基于骏枣基因组和果实发育与成熟的5个阶段（花后20、40、60、80、100 d）转录组数据,鉴定和分析ZjMYB转录因子家族成员,分析其在枣果实成熟过程中的表达规律,并进一步研究NaCl胁迫下酸枣幼苗ZjMYB基因的响应。结果表明,共筛选到210个ZjMYB转录因子,依据MYB保守域的特点将其分为3类:72个1R-MYB亚类,127个R2R3-MYB亚类、9个3R-MYB亚类和2个4R-MYB,分布于12条染色体上。在骏枣果实成熟过程中,分别有49、15、6、13、12个基因在花后20、40、60、80、100 d表达量最高。进化分析发现ZjMYB14、ZjMYB110与苹果、紫薯参与花青苷的合成基因MdMYB9、MdMYB11和IBMYB1关系较近。100 mmol/L NaCl胁迫下,ZjMYB基因在酸枣幼苗的根茎叶中具有明显的组织表达特异性。盐胁迫8 d时,MYB基因在叶、茎和根中分别有9、3、7个基因显著上调表达。进化分析发现ZjMYB176、ZjMYB112、ZjMYB2、ZjMYB205与盐胁迫调控有关的苹果MdSIMYB1、小麦TaMYB33关系较近。本研究结果为阐明MYB转录因子在果实成熟调控以及枣树适应盐胁迫中机制提供重要基础。     

铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族鉴定及生物信息学分析

[目的]鉴定铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并进行生物信息学分析,为深入研究该家族在铁皮石斛热应激响应中的调控机制提供理论参考.[方法]以拟南芥和水稻Hsf蛋白氨基酸序列为参考序列,在铁皮石斛蛋白数据中搜索其同源蛋白序列,利用SMART和Pfam数据库鉴定出其Hsf基因家族成员.利用生物信息学方法对铁皮石斛Hsf基因家族组成、基因结构、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白结构域和进化关系等进行分析.[结果]共鉴定获得23个铁皮石斛Hsf基因家族成员,编码氨基酸数量为132~514个,平均343个,多数属于酸性蛋白和亲水性蛋白,可分为HsfA、HsfB和HsfC组,其中HsfA组成员13个、HsfB组成员9个、HsfC组成员1个.除DoHsfA3仅包含motif 1和motif 2外,其他HsfA组蛋白均含有motif 1~motif 5,HsfB和HsfC组蛋白均缺少motif 5.铁皮石斛Hsf蛋白缺少A9、B3、B5和C1亚类成员,与同属于单子叶兰科植物的小兰屿蝴蝶兰Hsf蛋白亲缘关系最近.HsfA组成员包含完整的HSF功能域和卷曲螺旋(CC)功能域,HsfB和HsfC组成员缺少或含不完整的CC功能域.DoHsfA1A蛋白具有保守的丝氨酸—苯丙氨酸—缬氨酸—精氨酸—谷氨酰胺序列.铁皮石斛Hsf基因启动子区含有大量激素响应、胁迫响应和生长相关元件.[结论]铁皮石斛Hsf基因家族成员进化较保守,其生物学功能存在明显物种特异性,进化关系较复杂,推测其在不同的非生物胁迫和植物激素信号途径中发挥潜在"节点"作用.     

梨Shaker基因家族的鉴定及其响应低钾和盐胁迫的表达分析

[目的]Shaker基因家族在植物应对低钾环境胁迫和盐胁迫过程中发挥重要作用.杜梨是我国梨生产中应用较广的砧木,鉴定梨Shaker基因家族并研究其在杜梨低钾和盐胁迫下的响应,为提高杜梨耐低钾和盐胁迫提供理论依据.[方法]结合已公布的梨全基因组及拟南芥基因组相关数据,鉴定梨Shaker基因家族成员并分析其进化特征,通过R...     

黄瓜DnaJ基因家族鉴定及对高温胁迫的表达响应

[目的]本文旨在研究黄瓜热激蛋白DnaJ(CsDnaJ)的家族基因鉴定,并分析其在高温胁迫环境下的响应模式.[方法]利用生物信息学软件及黄瓜的全基因组测序数据库、公共数据库对CsDnaJ进行基因家族成员、染色体位置、蛋白特性、结构特征、进化及复制模式和组织表达特性分析,同时通过实时定量PCR技术分析其在高温胁迫环境下的...     

盐芥CAS基因的生物信息学分析及在盐胁迫下的表达

盐芥(Thellungiella salsuginea)是一种新型的模式植物,具耐盐特性,但盐芥的抗盐机理仍不清楚。本研究对盐芥氰丙氨酸合酶(cyanoalanine synthase,CAS)基因进行了生物信息学分析,并检测了盐胁迫条件下CAS基因的表达变化。生物信息学分析表明,编码盐芥CAS合酶的基因含有9个外显子和8个内含子,CAS合酶偏酸性,主要定位于细胞质中起作用。启动子分析表明,盐芥CAS基因启动子上有多个盐胁迫响应元件。进一步的盐胁迫试验表明,盐芥植株在200 mmol/L Na Cl胁迫条件下表现出较强的抗性,CAS基因受胁迫诱导上升。盐胁迫处理后9 h,CAS基因表达高出对照组材料2倍,氰化氢(HCN)含量被降低到较低水平。这些结果表明,CAS基因在盐芥胁迫应答反应中起重要作用。     

核桃JrOFP基因家族鉴定及其响应冷胁迫基因的转录表达分析

OFP(OVATE Family Protein)在植物调控响应逆境过程有重要作用。本研究基于核桃全基因组数据对其OPF基因家族成员进行筛选鉴定,并对其成员结构进行生物信息分析,同时对该家族成员进行时空转录水平分析。结果表明,核桃OFP基因家族包含21个成员,编码21条蛋白,均为亲水性蛋白;均含有典型的DUF623结构域;系统进化发现,该基因家族成员分为4个亚组。冷胁迫后经转录组分析,21个成员对冷胁迫均具有不同程度的响应,并在不同组织中存在特异性表达。本研究为进一步解析核桃OPF基因家族成员在响应冷胁迫过程中的分子机制提供了理论支撑。     

海马齿 NHX 基因家族的鉴定及表达分析

【目的】海马齿（Sesuvium portulacastrum L.）是典型的海岸植物和红树林伴生植物,能够固沙护岸,在海水中可以正常生长,具有极强的耐盐性。Na+/H+ 逆向转运蛋白（Na+/H+ exchange,NHX）在植物耐盐和生长发育中起关键作用,为了解 NHX 在海马齿耐盐过程中的作用,对海马齿 NHX 基因家族进行鉴定和分析。【方法】采用生物信息学方法从海马齿全长转录组数据中鉴定 NHXs 成员,对其蛋白理化性质、保守基序和进化关系进行分析,并利用荧光定量 PCR 技术研究盐胁迫下 NHXs 成员的表达模式。【结果】从海马齿中共鉴定出 12 个SpNHX 基因,命名为 SpNHX1~SpNHX12。SpNHXs 基因编码的氨基酸长度为 276~554 aa,分子量为 31.22~61.21 kD,等电点为 5.55~8.64,不稳定指数为 32.14~50.54,均为疏水性蛋白。系统发育分析表明,SpNHX 蛋白可分为 2 个亚组,同一亚组具有相似的保守基序。多序列比对结果发现,SpNHX 均具有 Na+/H+ exchange 保守结构域。转录组数据和荧光定量 PCR 结果显示,SpNHXs 基因在盐胁迫下均受到不同程度的诱导,其中 SpNHX1、SpNHX9、SpNHX10、SpNHX11 和 SpNHX12 在盐胁迫下显著上调表达。【结论】本研究明确了海马齿 NHX 基因家族在高盐胁迫下的表达模式,表明 SpNHX1、SpNHX9、SpNHX10、SpNHX11 和 SpNHX12 可能参与海马齿盐胁迫响应,为进一步研究 NHX 在海马齿耐盐过程中的作用提供理论基础。     

大豆SERK基因家族生物信息学及盐胁迫下的表达分析

体细胞胚胎发生类受体激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERK)属于富含亮氨酸重复序列类受体激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)家族的第二亚家族,在进化上高度保守。SERK基因除了参与体细胞胚胎形成过程外,在植物的整个生长周期发挥多种生物学功能,如参与植物对病原菌和真菌的防御反应、响应非生物胁迫以及调控植物衰老过程。为了探究大豆SERK家族基因在盐胁迫中的功能,利用生物信息学手段对大豆SERK家族基因的染色体定位、进化关系、基因结构等进行分析,并对基因在不同组织和盐胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:大豆SERK家族相对保守,具有类似的基因结构且同时具有相同的保守基序,此外, GmSERK1/3、GmSERK4、 GmSERK16基因的表达水平在盐处理后上调。说明大豆SERK家族基因可参与植物对盐胁迫的响应过程,为进一步研究SERK基因在大豆生长发育和环境适应性过程中的功能奠定了基础。     

谷子KCS基因家族鉴定及其对干旱胁迫的响应

酮脂酰辅酶A合酶（β-ketoacyl-CoA synthase,KCS）是超长链脂肪酸合成过程中的限速酶,主要负责调控脂肪酸和蜡质的合成与积累。为了为谷子抗旱品种的选育提供新的线索,研究利用隐马尔可夫模型对谷子KSC基因家族进行鉴定,并利用生物信息学技术对谷子KCS基因家族进行系统分析与鉴定,并对其理化特征、进化关系、保守基序、基因结构、顺式调控元件、亚细胞定位、共线性进行分析和表达模式分析。结果表明,从谷子基因组中共鉴定到33个KCS基因;系统进化和共线性分析结果显示,谷子KCS基因与高粱、玉米进化关系更近;启动子区包含许多激素响应、逆境响应和生长发育相关元件,暗示KCS基因可能参与多个生物学过程;谷子KCS基因在穗部表达量最高,其次为叶片,早晚表达量均高于中午。此外,干旱胁迫下谷子Seita.9G470700和Seita.9G487500基因的表达量显著高于对照,表明这2个KCS基因在谷子干旱响应中发挥重要作用。     

杨树干旱胁迫响应转录因子的研究进展

转录因子是杨树干旱胁迫应答分子调控网络中的重要组成部分之一,通过特异性结合干旱响应相关基因启动子区的顺式作用元件,调控下游靶基因的转录表达,从而参与杨树干旱胁迫响应过程。杨树WRKY、NAC、bZIP、MYB和AP2/ERF是干旱胁迫响应分子机制研究中最主要的五大转录因子家族,每个家族拥有超过80个成员。本文简要介绍了杨树干旱胁迫转录组学研究进展,系统总结和概括了杨树这五类转录因子的结构特征与亚家族分类、调控下游靶基因表达的方式及其在参与调控干旱信号转导网络中的作用等方面的研究进展,并对存在的问题与未来研究进行展望,旨在深入了解杨树耐旱分子机理,为培育抗旱型杨树新品种提供参考。