木薯ERF转录因子调控的靶基因筛选与表达分析

为解析乙烯响应因子（ERF, Ethylene Response Factor）在木薯（Manihot esculenta）生长发育过程中的调控通路,本研究从木薯全基因组数据库中,筛选出启动子区含有GCC-box顺式作用元件的基因204个,利用生物信息学手段对这些基因进行染色体位置分布分析、病原菌侵染下表达模式分析以及启动子结构预测,部分候选基因的qRT-PCR结果表明:Manes.02G189600,Manes.03G039700,Manes.06G002000,Manes.09G063700,Manes.14G141600,Manes.15G181900可能参与调控植物的抗病途径,同时在乙烯介导的信号传递途径中也起重要作用。     

甜瓜 ERF 转录因子基因 CmERFII-11 cDNA 克隆及表达分析

根据已报道的甜瓜Cm ERFII-11基因c DNA序列设计特异性引物,采用RT-PCR技术从甜瓜果实中克隆得到Cm ERFII-11基因。采用相关分析软件对该基因进行了生物信息学分析,利用荧光实时定量PCR进行表达分析。结果表明,所克隆的c DNA长度为954 bp,编码255个氨基酸,编码蛋白质的分子量为28.33ku,理论等电点为7.62。该基因在根、茎、叶组织以及授粉后不同时期果实中均有表达,在叶片组织中的表达量最高。     

拟南芥ERF转录因子基因应答非生物胁迫表达模式

以122条拟南芥(Arabidopsis thaliana)ERF转录因子家族基因为研究对象,用RT-q PCR检测其应答盐胁迫情况,分析15个盐胁迫敏感基因在盐、干旱和ABA胁迫条件下的表达模式。在盐胁迫条件下,有36个基因上调表达,42个基因下调表达,44个基因无明显变化。其中,15个盐胁迫敏感基因在不同胁迫条件下表现出不同的表达模式。在盐胁迫条件下,15个ERF基因的表达水平随胁迫时间的延长均表现出明显升高,在36和72 h两个时间点达到极显著水平。在ABA胁迫条件下,15个ERF基因中大多数表达水平提高。在干旱胁迫下,15个ERF基因表达水平均随胁迫时间延长有所提高,在48 h达到最高。AT1G06160、AT1G21910、AT2G35700、AT4G17490、AT4G39780和AT5G61890等6个基因在非生物胁迫条件下表达模式相似,表明其可能参与相似的基因调控途径。其他9个ERF基因在非生物胁迫下表现出不同的表达模式,表明其可能参与不同基因调控途径。     

苦荞转录因子基因FtMYC的克隆及其表达与花青素积累的相关性分析

【目的】克隆苦荞FtMYC基因,分析非生物胁迫对FtMYC基因表达及花青素含量的影响。【方法】根据苦荞转录组数据克隆FtMYC基因,对其进行生物信息学分析;通过4℃和UV-B胁迫处理芽期苦荞,分析胁迫后苦荞胚轴和子叶中FtMYC基因表达量与花青素积累之间的相关性。【结果】苦荞FtMYC基因DNA全长1 309 bp,由1个外显子和1个内含子构成,符合GT-AG剪切原则;c DNA序列包括1个1 287 bp的开放阅读框,编码428个氨基酸;在进化树上它与参与花青素调控的其他MYC蛋白聚为一簇;UV-B逆境胁迫处理下,苦荞胚轴中FtMYC基因表达量与花青素含量变化显著性相关(r=0.798,P<0.05),在子叶中则极显著相关(r=0.887,P<0.01);在4℃冷胁迫处理下苦荞胚轴中FtMYC的表达量与花青素积累没有明显的相关性(r=0.744),但在子叶中FtMYC的基因表达与花青素积累显著性相关(r=0.814,P<0.05)。此外,对FtMYC基因启动子的序列分析结果显示,pFTMYC序列包含TATA-Box和CAAT-Box等启动子核心元件以及与光、低温和胁迫应答等相关的功能元件。【结论】FtMYC基因可通过参与花青素代谢调控来参与苦荞对UV-B和寒冷等非生物胁迫的应答和适应。     

7个桑树AP2/ERF转录因子的生物信息学及表达分析

AP2/ERF类转录因子是植物所特有的一类转录因子家族,在植物的生长发育及响应非生物胁迫中发挥着重要作用.为发掘桑树AP2/ERF类转录因子的成员及其功能,从桂桑优12中克隆到7个AP2/ERF转录因子,命名为MnAP2/ERF1～MnAP2/ERF7.生物信息学分析结果表明,这7个AP2/ERF蛋白都属于不稳定蛋白,...     

玉米MYB家族转录因子基因ZmMYB002的克隆及表达分析

通过电子克隆技术从玉米中克隆了ZmMYB002转录因子全长cDNA,采用荧光定量PCR方法分析ZmMYB002基因在玉米不同部位和胁迫处理的表达变化。结果表明:ZmMYB002基因在玉米种子、根和叶子中表达量较高;干旱胁迫和盐胁迫能够诱导ZmMYB002基因的显著表达。证明ZmMYB002基因与玉米干旱和盐胁迫路径密切相关。     

橡胶树转录因子HbERF1的克隆与功能分析

【目的】克隆橡胶树转录因子HbERF1,分析其在橡胶树中响应非生物胁迫的表达模式,并通过在拟南芥中过表达鉴定其生物学功能,为橡胶树抗逆育种提供基因储备。【方法】利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆到HbERF1全长序列,通过qRT-PCR技术分析其在非生物胁迫下的时空表达特性;通过农杆菌介导法转化拟南芥,利用Southern杂交和qRT-PCR技术对过表达植株进行鉴定,并分析过表达植株在干旱、高盐和PEG等胁迫条件下的表型及相关基因的表达特性,验证HbERF1的生物学功能。【结果】橡胶树转录因子HbERF1没有内含子,GenBank登录号为JQ914647,cDNA序列全长为1 178 bp,包括62 bp的5'非编码区、474 bp的3'非编码区和642 bp的开放阅读框。开放阅读框编码一条213个氨基酸组成的多肽,该蛋白具有一个保守的AP2结构域和一个EAR基序。系统进化分析表明,HbERF1属于AP2/ERF家族中ERF亚族的B-1类,与蓖麻RcERF、杨树PtERF46、拟南芥AtERF4的一致性最高,分别为72%、62%和61%。qRT-PCR分析表明,HbERF1在橡胶树叶片和树皮中均能响应高盐、干旱和PEG胁迫,基因的表达在叶片中受ABA、MeJA的抑制,而在树皮中则受ABA、MeJA和SA的抑制。在高盐和PEG胁迫下,叶片中的HbERF1在处理前期（≤8 h）表达水平都低于对照,而树皮中的HbERF1在胁迫4 h时就受到强烈诱导。在干旱胁迫下,随着干旱程度的增加,HbERF1在叶片和树皮中表达水平持续增加,且在树皮中的表达要高于叶片中的表达。HbERF1的过表达提高了拟南芥的抗旱性、耐盐性和耐PEG胁迫的能力,并抑制了乙烯受体基因AtETR1和AtERS1的表达。在过表达植株中,AtETR1和AtERS1的表达水平分别比野生型中的降低了19倍和9倍,差异极显著（P＜0.01）。在高盐胁迫下,过表达植株中AtRD22和AtRD29A的表达水平持续上升,且上调幅度高于WT,分别为对照的115倍和100倍;在20% PEG胁迫下,AtRD22和AtRD29A的表达都受到诱导。用300 mmol•L-1NaCl浇灌拟南芥,处理15 d后,野生型拟南芥的叶片几乎全部萎蔫白化,而过表达株系S1仅有少数叶片萎蔫白化。用20% PEG6000水溶液浇灌拟南芥,处理15 d后,过表达株系S1生长正常,已进入生殖生长,而野生型植株仍保持在营养生长阶段,生殖生长被延迟,且部分叶片出现脱水现象。停止浇水2周后,野生型拟南芥植株叶片枯萎程度高于过表达植株,复水1周后野生型植株的存活率仅为35.0%,而过表达植株的存活率则高达95.0%。【结论】HbERF1参与了橡胶树的ABA、JA、SA和ETH信号途径,是ETH信号的正调控因子,对提高橡胶树的耐旱性具有积极作用。     

梅花PmERF4基因的克隆及其表达分析

为阐明梅花(Prunus mume)ERF基因的功能,采用RT-PCR技术从梅花品种‘雪梅’中克隆获得1个PmERF4基因。生物信息学分析表明该基因cDNA全长序列为842 bp,完整开放阅读框(ORF)为690 bp,编码229个氨基酸。氨基酸序列比对发现,PmERF4蛋白包含1个AP2/ERF保守结构域。系统进化分析结果显示,梅花PmERF4蛋白与李亚科李属植物的ERF蛋白高度同源。利用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测PmERF4基因在非生物胁迫和激素处理下的表达,结果表明:PmERF4基因受低温、氧化胁迫的诱导,但响应程度不同,它能够持续且强烈地响应低温胁迫,对甘露醇、MeJA、SA处理不敏感,而高盐和ABA则抑制其表达;PmERF4基因可能在梅花低温胁迫应答中发挥重要作用。     

木薯锌指转录因子MeDi19-1基因克隆及表达分析

【目的】克隆木薯锌指转录因子基因MeDi19-1,分析其编码蛋白特征、亚细胞定位、转录激活活性及在木薯不同组织中的表达水平,为探究MeDi19-1基因在木薯中的作用机制提供理论参考。【方法】从木薯KU50扩增MeDi19-1基因编码区（CDS）序列,利用生物信息学软件对其进行预测分析,并构建pNC-Green-SubC-MeDi19-1融合表达载体,通过农杆菌介导转染烟草表皮细胞,观察荧光信号以确定蛋白的亚细胞定位情况。利用酵母系统确定其转录激活活性,并基于木薯不同组织转录组数据分析其组织表达特性。【结果】MeDi19-1基因CDS序列（OL620080）长度为618bp,共编码205个氨基酸残基,蛋白分子量为22416.79 Da,理论等电点（pI）为6.10,属于不稳定疏水蛋白,含有Di19蛋白家族典型的锌指结构域zf-Di19。MeDi19-1蛋白的二级结构中含有无规则卷曲（53.66%）、α-螺旋（40.49%）、延伸链（4.39%）和β-转角（1.46%）。MeDi19-1蛋白氨基酸序列与橡胶树（Hevea brasiliensis）Di19蛋白氨基酸序列（XP_021655585.1）相似性最高,为83.50%。MeDi19-1基因启动子元件含有脱落酸（ABA）、赤霉素和茉莉酸等激素响应元件及胁迫响应元件和光响应元件。MeDi19-1蛋白亚细胞定位于细胞膜和细胞核中,具有转录激活活性,且活性区域在C端。MeDi19-1基因在叶、叶中脉和储藏根中相对表达量较高。【结论】MeDi19-1基因属于Di19基因家族成员,具有组织表达特异性,主要在叶、叶中脉和储藏根中发挥调控作用,其编码蛋白在木薯组织中作为转录因子参与调节多项生理活动。     

山葡萄VaCBF1转录因子基因的克隆与表达分析

【目的】克隆山葡萄(Vitis amurensis)CBF1转录因子基因(VaCBF1),为其功能的深入研究及其在植物抗寒基因工程中的应用奠定基础。【方法】根据植物CBF基因AP2/EREBP保守区设计1对简并引物,利用PCR法从山葡萄cDNA中扩增VaCBF1基因的中间片段。再根据中间片段区域设计2对特异引物,采用反向PCR法扩增VaCBF1基因的5′端和3′端序列。将中间片段与5′端和3′端序列拼接后得到山葡萄VaCBF1基因的cDNA全长序列,据此设计1对特异引物,PCR扩增VaCBF1基因编码区的全长序列,并对其进行生物信息学分析。同时,利用荧光定量PCR分析山葡萄VaCBF1基因在不同逆境胁迫(干旱、低温、盐胁迫)下的表达情况。【结果】成功地从山葡萄中克隆得到VaCBF1基因cDNA全长序列,其长度为762bp,编码253个氨基酸,在GenBank注册号为DQ517296。同源性分析证实,VaCBF1属于CBF转录因子家族。荧光定量PCR分析发现,低温胁迫可以诱导山葡萄VaCBF1基因高表达,而该基因的表达不受盐及干旱处理诱导。【结论】首次从山葡萄中克隆了VaCBF1基因,并证实该基因参与了植物对低温胁迫的应答。     

棉花MYB转录因子基因GbMYB5的克隆及表达分析

在对陆地棉Maxxa BAC文库所获得的一个BAC克隆进行测序分析过程中,发现一个新的MYB类转录因子,为探明其在棉花中的表达模式,采用RT-PCR技术从海岛棉品种H7124中克隆出该基因,命名为GbMYB5(GenBank登录号为:JF820389)。GbMYB5基因全长1 105 bp,编码277个氨基酸。RT-PCR结果表明GbMYB5基因在棉花的茎、叶、蕾、絮和未成熟的种子中均有表达,尤以叶片中的表达水平最高。重金属胁迫可短暂抑制GbMYB5基因表达,但表达量在处理48 h后回升到正常水平。PEG、脱落酸和赤霉酸诱导均可增强GbMYB5基因的表达。另外,构建了含有GbMYB5基因全长的植物过量表达载体,转化烟草。经PCR检测获得目的基因正常表达的转基因烟草9株,为研究该基因的抗逆作用奠定了基础。     

毛白杨AP2/ERF 类转录因子PtoSHN 的克隆及分析

AP2/ERFs是一个庞大的转录因子家族,在植物的生长发育过程中发挥着重要作用.以毛白杨(Populus tomentosa)为材料,克隆了毛白杨AP2/ERF类转录因子PtoSHN的编码区序列.组织表达特异性结果显示,PtoSHN基因在毛白杨茎中高水平表达.系统进化分析表明,PtoSHN与拟南芥AtSHN2和AtSHN3相似度较高,其中AtSHN2已被证明参与了植物次生壁的合成调控.通过亚细胞定位预测,PtoSHN定位于细胞核内.亚细胞定位结果表明,PtoSHN定位在核内.表明已成功克隆到毛白杨SHN基因,该基因可能在林木次生生长过程中起调控作用.     

草莓MYB类转录因子FaMYB5基因的克隆与表达分析

以丰香草莓（Fragaria ×ananassa cv. Toyonaka）为试材,通过同源克隆技术获得FaMYB5基因全长编码序列,运用生物学软件对该序列进行相关生物信息学分析,同时采用实时荧光定量PCR方法对FaMYB5基因在果实不同发育阶段的表达模式进行研究。FaMYB5基因的cDNA全长为822 bp,编码273个氨基酸,蛋白质分子量为29159 ku,等电点为5709,与森林草莓的FvMYB5同源性达957%。实时荧光定量PCR分析显示,随着果实发育成熟,FaMYB5基因的表达逐渐上升。在果实的小绿期（SG）,FaMYB5基因的表达量最低。但是在白果期（WT）出现1个降低的峰值,其表达量略高于小绿期,草莓果实开始转红时其表达量又逐渐上升,在果实全红期（FR）达到最大。结果获得了丰香草莓MYB类转录因子FaMYB5基因的cDNA全长,其表达存在差异。     

毛白杨AP2/ERF 类转录因子PtoSHN 的克隆及分析

AP2/ERFs 是一个庞大的转录因子家族,在植物的生长发育过程中发挥着重要作用。以毛白杨(Populustomentosa)为材料,克隆了毛白杨AP2/ERF 类转录因子PtoSHN 的编码区序列。组织表达特异性结果显示,PtoSHN 基因在毛白杨茎中高水平表达。系统进化分析表明,PtoSHN 与拟南芥AtSHN2 和AtSHN3 相似度较高,其中AtSHN2 已被证明参与了植物次生壁的合成调控。通过亚细胞定位预测,PtoSHN 定位于细胞核内。亚细胞定位结果表明,PtoSHN 定位在核内。表明已成功克隆到毛白杨SHN 基因,该基因可能在林木次生生长过程中起调控作用。     

岷江百合中黄瓜花叶病毒诱导LrNAC转录因子基因的克隆及表达

【目的】探索岷江百合(Lilium regale)的抗病毒病机制,为开展百合抗病毒育种工作奠定基础。【方法】对岷江百合叶片接种黄瓜花叶病毒(CMV),采用RACE技术克隆岷江百合NAC转录因子基因(LrNAC),对其全长cDNA序列进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR对LrNAC转录因子基因的器官特异性及CMV侵染后该基因的表达模式进行分析。【结果】LrNAC转录因子基因全长827bp,可编码由208个氨基酸组成的蛋白质,该蛋白具有NAC家族保守结构域;该蛋白为碱性、亲水性、非分泌、不具跨膜区蛋白;分子质量为23.4ku,等电点为9.48。LrNAC转录因子基因在岷江百合嫩叶中相对表达量最高,在嫩茎中最低;该基因可以被CMV诱导上调表达,CMV处理后岷江百合、卷丹(L.lancifolium)和宜昌百合(L.leucanthum)中,LrNAC转录因子基因的相对表达量分别在处理后4d、3d和4d达到最大值,分别为处理前的38倍、3倍和13倍。【结论】LrNAC转录因子基因在岷江百合抗黄瓜花叶病毒防御反应过程中发挥作用。     

番木瓜WRKY转录因子CpWRKY11的克隆和表达

【目的】克隆番木瓜炭疽菌诱导的WRKY转录因子CpWRKY11,研究其在生物胁迫、外源激素处理及非生物胁迫条件下的表达特征,为CpWRKY11基因在后续番木瓜分子育种中的应用提供理论支持。【方法】从自主选育的炭疽病抗性品种中克隆WRKY转录因子CpWRKY11,采用SMART、ExPaSy、NetPhos 和DNAMAN软件对该基因及其编码的蛋白序列进行生物信息学分析,利用MEGA-X软件进行系统进化树构建和分析;构建亚细胞定位载体CpWRKY11-GFP,通过转化水稻原生质体,确定CpWRKY11的亚细胞定位情况;利用酵母单杂交试验验证CpWRKY11是否具有转录激活活性;采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析CpWRKY11在番木瓜不同组织 (根、茎、叶、花和果实)及生物胁迫(短孢炭疽菌和番木瓜畸形花叶病毒侵染)、外源激素 (水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯利（ETH）)和非生物胁迫 (高盐、干旱和机械损伤) 处理下的表达情况。【结果】CpWRKY11基因编码序列全长1 719 bp,编码572个氨基酸;CpWRKY11含有60个磷酸化位点,理论分子量为62.31 ku,理论等电点为6.75,不稳定指数为 51.17,亲水性为-0.792,是一个亲水不稳定蛋白。CpWRKY11有2个典型的WRKY结构域,同源氨基酸比对及进化树分析结果显示,CpWRKY11与拟南芥AtWRKY20的同源性最高,属于WRKY家族Ⅰ类。亚细胞定位结果显示,CpWRKY11只定位在细胞核上。酵母转录激活验证试验结果显示,CpWRKY11蛋白不具有转录激活活性。CpWRKY11在番木瓜中为组成型表达,在茎中表达量最高,其次为根、果实和花,在叶中的表达量最低。CpWRKY11受短孢炭疽菌和PLDMV的诱导上调表达,在短孢炭疽菌诱导48 h 内持续上调,与 0 h对照相比其表达量均显著上调,且在反应后期(24和48 h)表达量更高。在PLDMV处理条件下,除接种第3天外,CpWRKY11也均呈现出明显的上调趋势。外源激素处理结果显示,CpWRKY11受SA、ETH和MeJA的诱导上调表达,尤其是在MeJA处理下,CpWRKY11被强烈诱导而显著上调表达,处理48 h内的表达量较对照上调1.9倍以上。CpWRKY11受机械损伤的强烈诱导,表达量显著上调。【结论】CpWRKY11是调控番木瓜逆境胁迫响应,尤其是病原菌侵染及机械损伤响应的重要因子。CpWRKY11可能主要通过JA信号途径参与病原菌应答反应,是具有潜在利用价值的重要候选基因。     

斜带石斑鱼BAG-1基因克隆及表达分析

【目的】明确斜带石斑鱼（Epinephelu coioides）BAG-1基因（EcBAG-1）的结构特征、组织表达分布及在脂多糖（LPS）和聚肌胞苷酸（PolyI:C）刺激后的表达变化,进一步揭示鱼类BAG-1在病原感染中的作用机制,也为了解鱼类的抗病免疫提供参考依据。【方法】依据EcBAG-1基因EST序列设计特异...     

马铃薯转录因子StNAC043基因的克隆及其生理功能分析

为探究马铃薯转录因子StNAC043基因的功能,克隆马铃薯转录因子StNAC043基因,利用农杆菌介导法将其转入马铃薯‘东农310’基因组,使其过量表达。转基因植株经无性系扩繁后,测定转基因株系的根和茎的生长指标、叶绿素相对含量(SPAD)以及荧光参数(F_v/F_m、ETR_max),并以转录组测序结合qRT-PCR验证分析其下游调控基因。结果表明:StNAC043基因过量表达可以显著促进转基因马铃薯根系和茎的生长、显著提高转基因植株叶片SPAD、F_v/F_m、ETR_max;并且转录因子StNAC043可以调控捕光色素结合蛋白基因StCAB1和StCAB2的表达。综上,马铃薯转录因子StNAC043基因对马铃薯幼苗的生长和光合生理调控具有重要作用。