亚洲棉NF-YA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

NF-YA家族基因在植物生长发育过程中发挥重要作用,如调控种子发育和种子萌发,响应干旱和盐胁迫等。本研究利用生物信息学手段从亚洲棉全基因组鉴定NF-YA家族基因,并从理化性质、基因的内含子和外显子结构、氨基酸序列的功能结构域、系统进化发育特征、在染色体的分布和表达模式等方面分析了该家族基因的特征。结果表明:GaNF-YA包含15个成员,分布在9条染色体上,编码蛋白质长度为160～1 079个氨基酸,相对分子质量为17.92～120.30 kD,包含外显子4～6个,为碱性。亚洲棉NF-YA基因可分为三组,且三组NF-YA基因结构存在差异,保守基序分析其均含有A1和A2结构域。通过对启动子顺式作用元件和表达谱分析,推测GaNF-YA基因可能在棉花种子和纤维形成、种子萌发及环境胁迫等中具有重要作用。本研究为进一步解析亚洲棉NF-YA家族基因的功能提供理论依据。     

参与杉木次生壁合成调控的转录因子ClMYB4的克隆及在大肠杆菌中表达

植物次生壁及木质素生物合成过程在转录水平上受到某些R2R3-MYB基因家族成员的调控,如AtMYB46和PtMYB4。本研究在杉木发育木质部中克隆了一个全长为1453bp的R2R3-MYB基因cDNA序列,编码413个氨基酸残基的预测蛋白。生物信息学分析发现它与火炬松PtMYB4的序列相似性最高,且与AtMYB46、PtMYB4和EgMYB2次生壁合成调控基因在系统进化上聚为一类。因此,命名为ClMYB4。本实验构建了ClMYB4基因的原核表达载体pET-30b-ClMYB4,并在大肠杆菌Rosetta中实现了高效表达和纯化,为进一步研究转录因子ClMYB4在调控杉木次生壁发育过程的下游靶基因及相关顺式作用元件提供基础。     

毛竹种子萌发特性研究

本文研究了环境因素和种子质量对毛竹种子萌发特性的影响。结果表明：影响毛竹种子萌发的环境因素中温度是主要决定因素。种子萌发的最适宜温度范围为20～30℃,低于15℃或超过35℃均不利于萌发,最适萌发温度25℃。变温处理有利于发芽整齐。在自然环境下光照不是毛竹种子萌发的必要条件,但高光强会抑制幼苗生长。种子饱满度是影响种子活力的重要因素之一,明显影响种子萌发进程、发芽整齐度及苗木健壮程度。GA3 处理能显著提高毛竹种子发芽势、发芽指数和活力指数,加快毛竹种子萌发进程,促进萌发后幼苗生长,GA3最适处理浓度范围为100～200mg/L。     

毛竹WUSCHEL-related homeobox(WOX)基因家族鉴定及表达分析

WOX基因家族是植物特有的转录因子家族,在干细胞分裂和分化的维持中发挥着关键作用。虽然在模式植物拟南芥和水稻中,WOX基因家族的功能已有深入的研究,但是毛竹Ph WOX基因家族的表达模式和功能仍属未知。本研究系统地分析毛竹Ph WOX基因家族,首先在毛竹基因组数据库进行检索获取毛竹WOX基因家族,鉴定出毛竹基因组编码5个Ph WOX基因。通过遗传进化和基因结构分析,毛竹Ph WOX基因家族分为现代/WUS进化分支和古老进化分支。有趣的是毛竹Ph WOX基因家族在根、茎、叶和笋中广泛表达,并且在竹笋的发育过程中动态表达。本研究首次分析毛竹Ph WOX基因家族的功能,揭示了毛竹Ph WOX基因家族具有独特的进化模式和多样的表达模式,为后续探索毛竹发育的分子机制奠定基础。     

毛竹PeGRF1基因克隆及初步功能分析

为了探究生长调控因子(GRF)转录因子在竹笋-茎秆生长中的作用,本研究以毛竹(Phyllostachys edulis)为材料,通过RT-PCR方法进行GRF基因的克隆,应用生物信息学方法对其序列进行分析,利用RT-qPCR对其在毛竹竹笋-幼竹的生长过程中的表达模式进行分析,并通过在拟南芥中异位表达初步分析其功能.结果 表明,从毛竹中克隆获得1个1164bp的GRF基因,命名PeGRF1,其编码387个氨基酸;蛋白序列分析表明PeGRF1具有完整的GRF特征结构域WRC和QLQ.进化分析显示,PeGRF1与水稻等单子叶植物的GRFs聚类在较近的分支,亲缘关系较近.在毛竹竹笋生长过程中,PeGRF1主要在幼嫩竹笋中表达,在快速生长阶段的表达量明显高于生长缓慢时期,在竹笋顶端及中部的表达量明显高于基部.过量表达PeGRF1能增加转基因拟南芥的株高.本研究结果可为阐明GRF基因在竹子的生物学功能提供了参考.     

辣椒转录因子CaNAC23基因的克隆与表达分析

为分析NAC转录因子在辣椒发育及非生物胁迫中的功能,本研究以‘晋尖椒22’为试验材料,克隆获得CaNAC23基因全长,该基因全长1 899 bp,编码632个氨基酸,预测分子量约为72.54 kD,等电点为6.26,无序化区域有7个。二级结构预测和亚细胞定位预测表明CaNAC23含有一个保守的NAC结构域,定位于细胞核。氨基酸序列比对和进化树分析表明CaNAC23和拟南芥AT3G03200 (NAC045)同源性较高,进化上在同一分支。CaNAC23基因的组织表达特异性和非生物胁迫下的表达模式结果表明:CaNAC23在叶片中表达量最高,其次是根,暗示CaNAC23基因可能参与辣椒叶片或根发育相关。CaNAC23能够被干旱和盐胁迫诱导表达,推测其参与调控辣椒的非生物胁迫调控。本研究结果为研究NAC转录因子在辣椒发育及非生物胁迫应答中的功能提供了参考依据。     

大麦HD-Zip Ⅳ基因家族的生物信息学分析

同源异型域-亮氨酸拉链第Ⅳ蛋白家族(Homeodomain-leucine ZipperⅣ,HD-ZipⅣ)是HD-Zip转录因子家族的第四亚族,为植物特有的一类转录因子蛋白,在植物的表皮发育、花色素苷积累、脂质转运以及角质层的生物合成等发挥了重要作用。利用大麦全基因组数据库,获得大麦HD-ZipⅣ基因多肽序列并鉴定了8条HD-ZipⅣ蛋白序列,对这些成员的染色体分布、蛋白质结构、基因结构与进化、转录表达等进行了预测和分析。结果表明,除了第3、4号染色体外,其他5条染色体上均有分布。理化性质和结构分析表明,大麦与其他物种的HD-ZipⅣ序列基本相似,但有细微差别。进化分析表明大麦HD-ZipⅣ基因可能在单、双子叶植物分化后发生多样化并扩大形成了该基因家族。大麦HD-ZipⅣ基因在生殖器官中特异表达,推测与大麦籽粒的生长与发育有关。本研究为研究大麦HD-ZipⅣ基因家族的生物学功能提供理论支持。     

天麻种子共生萌发中SCPL基因的克隆与分析

天麻种子细小,无胚乳,自然条件下需与内生真菌共生才能萌发。近年来,研究发现丝氨酸羧肽酶(serine carboaypeptidase,SCP)及其类蛋白(serine carboaypeptidase-like proteins,SCPL)可以参与种子萌发中储藏蛋白的水解,以及植物激素油菜素内酯和脱落酸的信号传导,在种子萌发的过程中具有重要作用。本研究以共生萌发的天麻(Gastrodia elata Bl.)种子为材料,采用RACE技术获得丝氨酸羧肽酶基因全长cDNA,命名为GeSCPL。该基因全长cDNA为1 665 bp,编码463个氨基酸。亚细胞定位显示该蛋白主要表达于胞外和液泡中,具有S10结构域,属于S10超家族,并存在4种修饰方式,可能属于羧肽酶C,且与其他科属植物的丝氨酸羧肽酶基因相似性较高。qPCR结果表明,在与真菌的共生萌发过程中,天麻原球茎中GeSCPL基因的表达量下降。本研究首次获得了天麻种子GeSCPL全长cDNA序列,为进一步研究天麻种子共生萌发的分子机制提供科学依据。     

水稻(Oryza sativa L.)α-淀粉酶基因的进化及组织表达模式

α-淀粉酶在植物特别是谷类萌发种子淀粉降解中具有重要作用。水稻α-淀粉酶基因的结构、进化和表达研究已有报道,但多集中于OsAmy1和OsAmy3这两个亚族内基因间以及发芽种子中。不同亚族间的基因结构、进化及更多组织和时期的表达特点尚缺乏细致研究。本研究通过TblastN同源性比对及保守结构域分析揭示水稻基因组含有11个α-淀粉酶基因。生物信息学分析、系统进化树构建及半定量RT-PCR分析表明,该家族基因在结构上发生了明显的分化,具有清晰的进化层次,OsAmy5A和OsAmy4A是家族中较原始状态的基因;在表达和功能上也发生了明显分化,进化水平较高的基因发生了明显的时空表达特异性分化。OsAmy1A、OsAmy3A及OsAmy3D和OsAmy3E分别在保证种子植物世代传递、维持种子休眠过程中胚的微弱生命活动及保证种子萌发过程中能量的稳定持续供应上具有重要作用。     

毛竹(Phyllostachys edulis)PheGT8和PheGT16基因的克隆与表达分析

三螺旋转录因子在植物响应非生物胁迫过程中具有潜在的作用。本研究通过对毛竹(Phyllostachys edulis)中2个三螺旋转录因子基因进行生物信息学分析,并对其在不同胁迫条件下的表达水平进行研究,初步解析毛竹三螺旋转录因子基因的功能。本研究克隆得到2个毛竹三螺旋转录因子基因PheGT8和PheGT16,发现这两个基因在低温、干旱、盐胁迫以及脱落酸(abscisic acid,ABA)、吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、水杨酸(salicylic acid,SA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理时,表达均呈现了不同程度的上调或下调,表明这两个基因参与了毛竹应对非生物胁迫的应答过程,具有潜在的调控作用。     

MADS-box基因GmAGL15在大豆种子发育过程中的表达

以同源序列法克隆了大豆MADS-box基因GmAGL15, 序列分析表明, 该基因编码的氨基酸与拟南芥AGL15蛋白的同源性为61%, 其中在MADS区的同源性为84.3%, K区的同源性为63.2%。半定量RT-PCR分析表明, GmAGL15在幼胚中高度表达, 而没有检测到在根、茎、叶和花中的表达。荧光定量RT-PCR分析发现, GmAGL15在大豆种子发育的不同时期均有不同程度的表达, 其中在开花后15 d的幼胚中表达量较高, 而在开花后30 d的幼胚中表达量最高。以上结果显示, 基因GmAGL15对于大豆种子发育的调控可能有重要作用。     

毛竹GMD基因家族全基因组鉴定与表达分析

GDP-甘露糖4,6-脱水酶(GDP-mannose 4,6-dehydratase,GMD)是生物体内参与多糖合成代谢的一个重要基因.本研究利用毛竹全基因组和转录组数据信息,对GMD基因家族进行细致分析,共鉴定出39个家族成员.毛竹GMD各家族基因的理化性质有一定差异,但所含甘露糖4,6脱水酶结构域进化相对保守.进化...     

中国东北大豆与日本大豆品种PEPCase基因的多态性

Soybeans in Northeast of China are one of the most importantgenetic resources in the world.In order to use themeffectively insoybean breeding,it is necessary to evaluate the maincharacteristics,especially the quality characteristics such as seedprotein content.It is reported that the PEPCase activity in soybeanseeds is positively correlated with the seed protein content andnegatively correlated with the lipid content[1].PEPCase is alsopresent in seeds of different species[2~4],and may play…     

毛竹β-1,3-葡聚糖酶基因的克隆及序列分析(英文)

β-1,3-葡聚糖酶是一种植物病程相关蛋白,在植物抵御病害中有重要作用。本研究以毛竹为实验材料,利用RACE技术,克隆毛竹β-1,3-葡聚糖酶基因的外显子序列,并在β-1,3-葡聚糖酶基因的编码区两端设计引物,以毛竹基因组DNA为模版扩增该基因的内含子序列。序列结果表明,该基因全长1693bp,包含两个外显子和一个内含子,命名为PheGLU(GenBank登录号GU238236)。该基因包含1个996bp的开放阅读框,编码332个氨基酸,相对分子质量为3.541×104Da,其等电点pI为6.389,是一个酸性蛋白且分泌到胞外;其中,该蛋白的二级结构中包含35.15%的α-螺旋,21.82%的β-转角,43.03%的延伸链和无规则卷曲等;三级结构同源建模预测显示,它与大麦β-1,3-葡聚糖酶(PDB number:1ghsA)具有80.4%的同源性;聚类分析显示,该基因序列与已报道的其它植物具有较的高氨基酸序列同源性。本研究为进一步鉴定毛竹β-1,3-葡聚糖酶基因的抗真菌病害能力奠定了基础。     

杨树PePIF3基因的克隆与表达分析

生物节律基因直接影响植物的生长发育,光敏色素相互作用因子3(phytochrome-interacting factor3,PIF3)属碱性螺旋-环-螺旋转录因子家族,是生物节律中的一个关键因子,在分子水平上对植物所受到的环境变化起协同调控作用。本研究以‘南林895’杨(Populus deltoides×P.euramericana’Nanlin 895’)为材料,通过克隆获得杨树Pe PIF3基因,分别为Pe PIF3-1和Pe PIF3-2序列,长度为1686 bp和2142 bp,编码561个氨基酸和713个氨基酸,且均为亲水性蛋白。对Pe PIF3进行多序列比对分析,发现其与毛果杨和胡杨同源性最高。组织特异性分析显示PePIF3在杨树幼叶中表达量最高,在柄、茎和根组织中表达都较低。对自然条件下的杨树成熟叶中PePIF3的生物节律性变化规律分析发现其在黑暗中不断累积,上午表达量达最高,以后呈下降趋势。在全黑暗条件下,14 h前PePIF3-1和Pe PIF3-2二者的表达量变化趋势相似,但14 h后二者的表达量呈相反变化趋势。     

毛竹种群空间格局的地统计学分析

为了增加对竹林生态系统认识,应用地统计学中的半方差、半方差理论模型模拟、分形维数及其与竹林结构部分因子相关分析,研究毛竹种群空间格局特征。研究结果:(1)毛竹种群半方差总体均值为0.818,林地之间变异较大,属中等强度变异。半方差的标准差较小,占半方差均值的1.293%～7.241%。不同类型毛竹林半方差均值比较两两之间差异不显著。半方差的理论模型模拟多为线性模型,而球状模型和指数模型较少,毛竹林空间自相关性较弱。(2)毛竹林分形维数均趋近于2,表明毛竹林具有较好的均质性。(3)基台值与立竹度、均匀度呈显著相关关系,而分形维数与立竹度和均匀度相关不显著,表明了基台值与分形维数是刻画种群空间格局两方面指标。结论:毛竹林是趋于同质性植被,空间自相关性较弱,毛竹种群半方差在不同类型竹林之间差异不显著;竹林经营时采用竹阔混交林为宜,同时使毛竹在空间分布上趋于均匀,减小半方差,减弱毛竹之间的空间资源竞争强度。     

水分逆境下PEG诱导引发种子对糯玉米芽苗的生理调控

应用种子引发技术在不同土壤水分逆境条件下对糯玉米的出苗和幼苗生理调节进行了研究。结果表明,采用PEG诱导引发种子技术可拓宽糯玉米种子对水分逆境的适应范围,显著提高水分逆境下种子的发芽率和种子活力指数,并增强幼苗的根系活力,根尖更为明显。种子引发可增强幼苗抗氧化系统中APX、CAT、POD和SOD活性,尤其是APX和CAT变化更为活跃;另外,种子引发可改善游离氨基酸、还原糖、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量等渗透调节物质,较未引发处理减少膜质过氧化。PEG引发种子技术是应对土壤水分逆境下糯玉米种子发芽受阻和出苗困难的有效措施,可提高种子对水分逆境的耐受能力。     

甜菜ARF基因家族生信分析及种子萌发期差异表达

本研究旨在了解甜菜种子在萌发期,干旱环境条件下,ARF基因家族的表达差异。对处理组（15%PEG模拟干旱胁迫）和对照组（蒸馏水）萌发期3个阶段（干种子、种壳开裂、露白）甜菜样品进行了转录组测序。采用生物信息学方法对甜菜ARF基因系统进化、蛋白保守结构域、染色体分布、干旱下差异表达量进行了分析。氨基酸序列分析表明,甜菜萌发期ARF转录因子含有8个保守元件,8个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量不一致,推测与相应的DNA分子进行结合和行使功能有关,在染色体上呈不均匀分布。转录组测序结果表明,干种子,种壳开裂和露白这3个时期,对照条件下和干旱条件下,EntrezID-104886784,104903260,104908672三种基因表达均量逐渐升高,且升高趋势明显。干旱胁迫条件下种壳开裂时,EntrezID-104886784表达量升高最为明显,其次是EntrezID-104903260,EntrezID-104908672表达量升高较少;对照中EntrezID-104908672,EntrezID-104886784表达量升高明显。而到了露白的时候,仅EntrezID-104903260表达量升高最为明显。甜菜基因组共有14个ARF转录因子,其中3个转录因子在干旱胁迫下差异表达,且预测干旱条件对EntrezID-104908672,EntrezID-104903260两个基因影响显著。     

烟草种子萌发期间可溶性蛋白质含量与游离氨基酸含量的相关性研究

为了解烟草种子萌发时可溶性蛋白质含量与游离氨基酸含量之间的关系,研究以烤烟K326种子和白肋烟TN86种子为材料,采用紫外分光光度法,探索了烤烟K326种子和白肋烟TN86种子从萌发时第0小时至第336小时共十六个时期的萌发过程中,可溶性蛋白质含量及游离氨基酸含量的变化规律。结果表明：烤烟K326种子可溶性蛋白质含量高峰,在第96小时达最大值,而白肋烟TN86种子可溶性蛋白质含量高峰,则在168小时达最大值;烤烟K326种子和白肋烟TN86种子游离氨基酸含量最大值,均在第336小时;两种类型烟草种子萌发期间种子中可溶性蛋白质含量与游离氨基酸含量之间均呈极显著正相关。