木豆响应低温胁迫差异表达基因分析

为探讨木豆[Cajanus cajan (L.) Millsp.]响应低温胁迫的机制,本研究以1份耐低温(MD)和1份低温敏感(QZ)木豆为试验材料,经4℃低温胁迫处理后进行RNA-seq测序分析,结果表明：2份木豆RNA-seq获得了丰富的转录本信息,对转录因子和差异表达基因的基因功能进行注释。木豆响应响应低温胁迫的转录因子主要包括MYB,AP2-EREBP等;在两份材料中,GO分析发现DEGs注释在细胞组成中“膜”和生物学过程中“细胞过程”,KEGG分析均显著富集在“核糖体”通路中,而MD中还显著富集在植物激素信号转导、昼夜节律-植物等通路。通过两份材料对比,在MD材料中发现特有与耐低温相关的150个DEGs,主要为α-1,4-葡萄糖苷酶,参与碳水化合物、脂质代谢等途径。还筛选37个与耐寒相关重要差异表达基因和14条通路,并对10个DEGs进行qRT-PCR验证。本文从分子水平阐述了木豆低温胁迫下的响应机制,为未来木豆的抗寒育种奠定了理论基础。     

紫花苜蓿不同品种低温胁迫下抗寒基因cas18的表达分析

根据Genbank登陆的紫花苜蓿,抗寒基因cas18（L07516）的mRNA序列设计引物,提取低温胁迫下紫花苜蓿叶片中的RNA,以反转录的cDNA为模板,进行PCR反应,扩增产物经回收、连接、转化和酶切鉴定为阳性重组子,其序列长度为755bp。经比较,与Genbank登陆的紫花苜蓿cas18基因序列的同源性达到80%以上,表明所克隆的基因序列为紫花苜蓿cas18基因部分序列。低温胁迫下,紫花苜蓿中cas18基因的表达量在供试的7个品种间存在显著的差异,不同品种cas18基因编码区也存在部分序列上的差异,推测这可能是导致不同品种抗寒能力差异的原因。     

菠萝蜜响应低温胁迫的转录组分析

通过研究抗寒性不同的菠萝蜜品系,筛选菠萝蜜抗寒关键基因,为菠萝蜜抗寒改良和耐寒良种选育提供理论依据。以自然低温胁迫后广西本土的菠萝蜜抗寒品系、泰国引进的低温敏感型菠萝蜜品系为研究材料,结合田间表型持续观测,并运用转录组测序技术从分子水平上对2个不同抗寒特性菠萝蜜进行生物信息学分析。两个品种共得到30585个差异表达基因,上调17083个,下调13502个。GO功能富集分析显示,差异表达基因显著富集在光合作用的光捕获、光反应、光合作用的调节,对光强度的反应、光系统、光系统I、光系统II,叶绿素、NADH、色素结合功能,以及叶绿素、类黄酮、类胡萝卜素、萜类等次生代谢物的代谢过程。KEGG途径富集分析结果显示,光合作用相关途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及MAPK信号通路为菠萝蜜响应低温胁迫的重要代谢途径。差异表达基因注释到WRKY、ERF、bHLH、NAC、MYB等家族转录因子,与植物应答低温胁迫密切相关。光合作用相关途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及MAPK信号通路是菠萝蜜应答低温胁迫的重要代谢途径,WRKY、ERF、bHLH、NAC、MYB等家族转录因子可能参与菠萝蜜应答低温胁迫。     

紫花苜蓿耐盐性相关NAC转录因子的挖掘及表达分析

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)是植物特有的一类转录因子家族,可调控植物响应盐胁迫。本研究基于盐胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)耐盐品种GIB和盐敏感品种LS根和叶的转录组数据,通过生物信息学方法筛选出17个差异表达的MsNAC转录因子家族成员,并对其序列特征、系统进化、顺式作用元件及盐胁迫下的表达模式等进行分析。结果显示,17个MsNACs均具有NAC典型的NAM结构域,且蛋白结构相似。系统进化分析将17个MsNACs分成8个亚族,各亚组成员具有高度相似的保守基序。顺式作用元件分析发现,有15个MsNACs具有ABA响应顺式元件ABRE。转录组数据表达模式分析与RT-qPCR验证结果显示MsNAC1,MsNAC2,MsNAC35,MsJUB1和MsNAC40基因在盐处理下GIB叶中上调表达,在LS叶中下调或者未发生变化,推测这些基因参与调控紫花苜蓿的耐盐反应。本研究为进一步研究紫花苜蓿NAC转录因子响应盐胁迫功能提供参考依据。     

紫花苜蓿MsWRKY33转录因子的分离及遗传转化研究

WRKY转录因子是植物特有的转录因子,广泛参与植物对多种逆境胁迫的反应。但是对紫花苜蓿中WRKY转录因子的研究还较少。本研究从紫花苜蓿中克隆了一个WRKY I类转录因子MsWRKY33。该基因CDS全长1536 bp,编码512个氨基酸,结构分析显示MsWRKY33包括两个WRKY结构域和一个C2H2锌指结构(C-X4-C-X23-H-X-H),表明其属于WRKY I 族WRKY转录因子。亚细胞定位预测MsWRKY33蛋白定位在细胞核。MsWRKY33基因受盐、干旱和冷胁迫诱导,暗示基因可能参与了这些逆境胁迫的调控。构建原核表达载体pET-MsWRKY33, SDS-PAGE分析表明在大肠杆菌中表达了MsWRKY33蛋白。扩增MsWRKY33编码区cDNA,以pBI121为基础载体,构建植物超表达载体pBI121-MsWRKY33。采用农杆菌介导的愈伤组织培养法转化紫花苜蓿。利用nptⅡ基因引物和载体特异引物检测抗性苗呈阳性,表明目的基因已成功导入紫花苜蓿基因组中。qRT-PCR检测发现,MsWRKY33基因在转基因株系中得到增强表达。本研究为进一步探索WRKY转录因子基因在紫花苜蓿抗逆性调控中的作用奠定了基础。     

紫花苜蓿花青苷合成的转录组分析

为探究紫花苜蓿(Medicago sativa)花色形成的分子机制,本试验以紫花苜蓿及其白花突变体为研究材料,进行转录组测序.结果表明:紫花和白花之间共有差异表达基因4857个;代谢通路富集分析中,苯丙氨酸生物合成途径等6条代谢通路显著富集;研究还发现类黄酮合成通路中关键基因二氢黄酮醇4-还原酶(Dihydroflav...     

低温胁迫下不同青海野生草地早熟禾的转录组比较分析

为探究青海野生草地早熟禾（Poa pratensis）低温胁迫下的分子应答机制,本试验以青海省野生草地早熟禾耐寒材料‘10-122’和低温敏感材料‘09-126’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术分析了在低温胁迫与常温对照间的转录组差异。结果表明：‘10-122’共有31 943个差异表达基因,其中,17 088个差异表达基因上调表达,14 855个差异表达基因下调表达;‘09-126’共有25 905个差异表达基因,其中,13 513个差异表达基因上调表达,12 392个差异表达基因下调表达;对2种材料进行差异表达基因富集分析,得出差异表达基因低温胁迫下在光合作用、氧化还原反应过程、碳水化合物代谢、细胞膜系统、转运蛋白以及次生物代谢中富集显著;此外,一些钙信号调节、激素代谢和信号传导、抗氧化系统、碳水化合物代谢等通路的基因仅在耐寒型种质材料‘10-122’上调表达,可作为潜在的抗寒基因,如CML、CPK、CALM、DHAR、GST、NCED、SNRK2、BSK、CKX、BIN2、ARF和PEK等。     

紫花苜蓿bZIP转录因子MsbZIP1的克隆、表达特性和遗传转化分析

bZIP（Basic leucine zipper）是植物中一类非常重要的转录因子,参与植物从生长发育到抗性调控的多个生物学过程。为了了解紫花苜蓿（Medicago sativa）中bZIP转录因子的特性,解析紫花苜蓿MsbZIP1基因的生物学功能,从而阐述MsbZIP1基因响应紫花苜蓿抗逆调控机制,本研究利用RACE技术从紫花苜蓿中获得1个MsbZIP1基因的全长cDNA,该序列全长1 176 bp,编码361个氨基酸,预测分子量为42.3 kD,等电点为6.5。分析发现,该蛋白含有bZIP家族典型的BRLZ碱性结构域和亮氨酸拉链,属于bZIP家族蛋白。进化树分析表明,该蛋白属于bZIP转录因子C亚族,与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的AtbZIP63具有很高的同源性,推测可能具有与该类蛋白相似的功能。qRT-PCR分析表明,MsbZIP1基因对干旱、高盐、高温、低温,以及脱落酸（Abscisic acid,ABA）和生长素（Auxin,IAA）处理都有不同程度的响应,推测该基因可能参与调控紫花苜蓿多种非生物胁迫。本试验通过构建表达载体PCAMBIA3301-MsbZIP1,以农杆菌介导的花序浸染法转化拟南芥,经后代筛选、扩繁和分子检测,得到7株超表达的转基因拟南芥。本研究第一次分离了紫花苜蓿C亚族bZIP转录因子,初步确定紫花苜蓿MsbZIP1基因响应多种逆境胁迫的反应,并获得了阳性转基因材料,并为进一步探索该类转录因子在紫花苜蓿抗逆性调控中的作用奠定了基础。     

紫花苜蓿种子吸胀期胚根线粒体AsA-GSH循环对低温胁迫的响应

为探究胚根线粒体抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环响应低温胁迫的抗氧化作用机制,以紫花苜蓿种子为材料,研究了不同温度(10和20℃)处理下发芽特性、不同吸胀时间(6、12和24 h)胚根线粒体AsA-GSH循环酶活性、抗氧化物以及过氧化氢(H₂O₂)含量的变化规律。结果表明,吸胀12和24 h后,10℃处理的胚根线粒体H₂O₂含量高于20℃。吸胀24 h期间,10℃处理的胚根线粒体谷胱甘肽还原酶(GR)活性均低于20℃。吸胀12和24 h后,10℃处理的胚根线粒体抗坏血酸(AsA)含量均低于20℃。10℃条件下吸胀24 h后,与20℃处理相比,胚根线粒体谷胱甘肽(GSH)含量显著降低(P<0.05)。苜蓿种子在10℃条件下吸胀萌发时,主要通过降低AsA-GSH循环中GR、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、过氧化物酶(POD)活性和AsA、GSH含量,使胚根线粒体内的H₂O₂积累,产生氧化损伤,继而影响种子萌发的正常进程。     

紫花苜蓿bZIP基因家族的鉴定、 进化及表达分析

碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子是真核生物转录因子中分布最广泛、最保守的一类蛋白。目前在许多植物中已发现大量的bZIP转录因子,这些bZIP转录因子成员广泛参与种子贮藏基因的表达、植物的生长发育、光信号传导、病害防御、生物和非生物胁迫应答以及ABA的敏感性等各种信号的反应。本研究首次从紫花苜蓿(Medicago sativa)全转录组水平鉴定出bZIP转录因子家族共包含138个基因,根据bZIP蛋白序列进行系统进化分析可以将其分为10类;对MsbZIP基因的系统进化分析表明该基因家族在分类上有很高的保守性。该转录因子家族的基因密码子偏好性分析表明,MsbZIP基因密码子偏好使用A/T碱基。此外,MsbZIP基因GO功能注释分析结果显示,138个MsbZIP基因最终分为23个GO分类,总体包括分子功能和生物学过程两类。相关性分析结果表明,共有372对基因表达相关性极显著(P0.01)。本研究可为紫花苜蓿bZIP转录因子功能特性、进化历程和生物功能的深入研究奠定基础。     

假俭草低温胁迫的伤害与适应

假俭草经低温4、8、12℃处理12h，叶片的电解质渗透率和丙二醛含量缓慢增加。随温度的降低，叶片的过氧化酶活性快速升高、游离脯氨酸大量积、可溶性糖含量急剧增加。试验结果表明：假俭草具强的抗寒能力，能通过一系列保护性的生理生化反应来适应低温胁迫，以减轻低温伤害。     

高温胁迫下紫花苜蓿抑制消减文库的构建

为分离和获得紫花苜蓿高温胁迫诱导相关基因片段的EST序列.以秋眠6级的紫花苜蓿品种(ABI 700)为材料,以45℃高温胁迫下的紫花苜蓿幼嫩茎叶cDNA为试验方(tester),以正常生长(22℃)的紫花苜蓿幼嫩茎叶cDNA为驱动方(driver),利用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive...     

PEG胁迫下紫花苜蓿幼苗内源激素对NO的响应

以紫花苜蓿幼苗为材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)为渗透调节物质模拟干旱胁迫,通过外源喷施NO释放剂硝普钠(SNP)和清除剂(cPTIO),用液相色谱/质谱联用(LC/MS)法分析研究PEG胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片和根系中4种内源激素脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、水杨酸(SA)和赤霉素(GA3)对NO的响应.结...     

一氧化氮对干旱胁迫下紫花苜蓿氮代谢的影响

为揭示NO对渗透胁迫下紫花苜蓿含氮化合物及氮代谢过程的调控机制,以紫花苜蓿为材料,通过外源施加NO供体硝普钠(SNP)和NO清除剂(c-PTIO)对紫花苜蓿种子及幼苗进行处理,研究NO在PEG模拟的渗透胁迫下紫花苜蓿氮类化合物含量及氮代谢关键酶活性变化规律中的影响.结果表明:与PEG处理相比,外施0.1 mmol·L-...     

低温胁迫对狗牙根生理及基因表达的影响

以耐寒性差异较大的杂交狗牙根品种运动百慕大、天堂419和普通狗牙根品种保定狗牙根为试验材料,分析了昼夜温度为适温(30 ℃/25 ℃)、亚适温(18 ℃/12 ℃)、冷害(8 ℃/4 ℃)和冻害(4 ℃/-4 ℃)4种温度处理下,低温对狗牙根生长速率和草坪质量、MDA含量、叶绿素荧光(F_v/F_m)、光合作用(P_n、G_s、C_i、T_r)、H₂O₂和O2·-含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX)、抗氧化酶及耐寒相关基因(CBF1、COR、LEA)表达的影响。结果表明,随着温度的降低,狗牙根草坪质量、生长速率、F_v/F_m和光合作用显著下降,但在耐寒性强的运动百慕大中下降幅度较小;低温下叶片MDA和H₂O₂含量及O2·-产生速率显著升高,其中在耐寒性弱的保定狗牙根中升高程度更大;狗牙根叶片抗氧化酶活性及抗氧化酶基因的表达水平随着处理温度的下降而显著升高,其中在运动百慕大中更为明显;狗牙根CBF1、COR和LEA基因表达量随着温度的下降而显著升高,尤其是在耐寒狗牙根运动百慕大中更为显著。低温诱导的抗氧化酶和耐寒相关基因上调表达,增强了细胞内的抗氧化防御,有助于狗牙根植株维持较高的光合作用和细胞膜稳定性,延缓叶片的衰老,从而提高了狗牙根的抗寒能力。     

低温弱光对苗期紫花苜蓿根颈生理特性的影响

以秋眠级不同的2个紫花苜蓿Medicago sativa品种(巨人201和WL414)为试验材料,研究了其在低温(0~5℃和5~10℃)与弱光[50和100μmol/(m2.s)]互作处理条件下的生理响应。结果表明:紫花苜蓿根颈在低温弱光胁迫下启动了自身应激机制,对逆境胁迫做出了适应性反应,相同弱光条件下,低温0~5℃比5~10℃对根颈的影响显著,过氧化物酶活性上升幅度较小,而超氧化物歧化酶活性的下降和丙二醛含量的增加幅度均较大;相同低温处理,弱光50μmol/(m2.s)处理对根颈生理指标影响更为显著,过氧化物酶活性上升、超氧化物歧化酶活性下降和丙二醛含量增加幅度大于弱光100μmol/(m2.s)处理;巨人201各项指标的变化都优于WL414,表明巨人201抗寒耐弱光能力都可能优于WL414。     

不同紫花苜蓿品种在均匀与不均匀盐胁迫下的耐盐性评价

土壤中的盐分分布通常存在空间异质性,单株植物的根系区域土壤盐分变化较大。而目前关于植物品种耐盐性的评价都是在均匀的盐胁迫下进行的,研究不均匀盐胁迫下植物品种的耐盐性更接近自然盐分状况,可以为耐盐品种的选育提供重要的参考依据。选取6个紫花苜蓿品种作为研究对象,通过分根装置在均匀(100/100、200/200 mmol·L^-1 NaCl)盐胁迫和不均匀(0/200 mmol·L^-1 NaCl)盐胁迫下分别测定植株生长速率、地上生物量、地下生物量、水分吸收、电导率、丙二醛(MDA)、叶绿素(Chl)、脯氨酸(Pro)含量等指标,对各紫花苜蓿品种进行耐盐性比较;并通过隶属函数法对6个紫花苜蓿品种各盐分浓度下的耐盐性进行综合评价。结果表明,不论在哪种盐胁迫(均匀、不均匀)处理下,各紫花苜蓿品种均表现为生长速率下降,地上、地下生物量降低,水分吸收和叶绿素含量减少,膜透性、MDA和Pro含量增加,盐胁迫抑制了植物生长,且各指标存在品种差异。通过综合评价,均匀和不均匀盐胁迫下各品种的耐盐性不同,在均匀盐胁迫(100/100和200/200 mmol·L^-1 NaCl)处理下各品种的耐盐性为中苜一号>WL354HQ>WL343HQ>WL353LH>阿尔冈金>WL298HQ,而在不均匀盐胁迫(0/200 mmol·L^-1 NaCl)处理下则为中苜一号>WL354HQ>WL298HQ>WL343HQ>WL353LH>阿尔冈金。中苜一号在不同盐胁迫处理下均表现出较高的耐盐性,而阿尔冈金耐盐性较差,WL298HQ在均匀与不均匀盐胁迫下的耐盐性差异较大,其他品种的耐盐性居中。     

NO对低温胁迫下草地早熟禾抗氧化系统的调控

以草地早熟禾为材料,人工室内模拟低温逆境环境,研究了NO对低温胁迫下草地早熟禾抗氧化系统的影响。结果表明,SNP处理降低了低温胁迫下草地早熟禾MDA、H_2O_2、OH含量及O_2~-产生速率,提高了SOD、POD、APX和GR活性,NO供体SNP的类似物亚铁氰化钠对低温胁迫下草地早熟禾自由基和保护酶活性无明显影响。施用NO清除剂Hb、硝酸还原酶抑制剂钨酸钠和一氧化氮合酶抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲脂具有逆转NO供体SNP的效应。说明NO可以通过促进低温胁迫下草地早熟禾抗氧化酶活性的提高,来降低膜脂过氧化水平,维持膜稳定性,增强草地早熟禾对低温胁迫的适应性。