木薯MYB转录因子MeMYB2特性及功能分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其部分成员在植物非生物胁迫响应过程中发挥着重要的调控作用.通过转录组数据分析,筛选到了多个木薯干旱胁迫相关的MYB类基因,本研究针对其中的1个MYB转录因子MeMYB2展开研究.MeMYB2蛋白N末端与AtMYB60蛋白的N末端氨基酸序列具有95％以上的相似度,但其C末端氨基...     

木薯MePP2CAb基因克隆及表达分析

2C型蛋白磷酸酶（protein phosphatase 2C,PP2C）在ABA核心信号途径中发挥着重要作用。为了研究PP2C基因在木薯响应非生物胁迫过程中的功能,本研究通过RT-PCR技术,从木薯Arg7中克隆得到MePP2CAb基因,并对其进行生物信息学分析、自激活活性分析、启动子活性分析及不同逆境和激素处理下的表达模式分析。结果表明：（1）MePP2CAb基因的长度为1296 bp,包含431个氨基酸残基,蛋白相对分子量和理论等电点分别为47.08 kDa和5.5,具有PP2C家族的结构域特征。蛋白质序列比对结果显示,MePP2CAb与橡胶树和麻风树的PP2C序列最为相似,一致性分别为82.75%和74.01%,在C-端保守。上述结果证明MePP2CAb基因属于PP2C家族。（2）MePP2CAb基因在木薯块根中的表达最高。（3）MePP2CAb具有一定的自激活活性,MePP2CAb基因的全长启动子的活性也较高。（4）MePP2CAb基因属于ABA核心通路,启动子序列分析显示,它包含ABRE(abscisic acid responsiveness)元件、MeJA响应原件、干旱...     

花生AhDREB转录因子对逆境胁迫的响应

DREB(Dehydration Responsive Element Binding Protein)转录因子是AP2/ERF类转录因子的一个亚家族,在植物抗逆过程中发挥关键作用。为更深入地理解花生Ah DREB转录因子的特点与功能,本研究采用生物信息学的方法对Ah DREB基因家族进行了分析。本研究发现花生中共有22个Ah DREB基因,并进一步分析了Ah DREB基因家族成员基因结构特点、遗传进化关系、组织表达情况以及逆境胁迫响应。研究结果表明,Ah DREB转录因子可以分成6类,每一类基因结构具有明显不同的特点。Ah DREB在22个正常不同组织中表达量均较低,但在逆境胁迫条件下,部分Ah DREB基因表达明显提高。本研究为深入分析Ah DREB基因在逆境胁迫中的作用奠定了理论基础。     

二斑叶螨为害前后抗、感木薯转录组分析及水杨酸、茉莉酸途径差异表达基因验证

本研究通过比较二斑叶螨为害前后抗、感螨木薯品种转录组差异,筛选差异表达基因,并采用qPCR验证水杨酸、茉莉酸信号途径基因的差异表达。转录组分析结果表明,与螨害前相比,螨害1、8 d后,抗螨木薯品种C1115的差异表达基因为589、587个,感螨木薯品种BRA900的差异表达基因为1271、930个,C1115相对于BRA900的差异表达基因分别为383、251个。GO和KEGG富集分析发现这些差异表达基因主要显著集中在次生代谢物质合成、苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成和氧化还原反应等过程。qPCR验证结果显示,二斑叶螨为害后,抗螨参照标准木薯品种C1115的水杨酸信号途径基因PAL2、4CL3、WRKY7和NPR3的表达量较为害前呈现先显著提高后降低的趋势,而感螨参照标准木薯品种BRA900中上述4个基因的表达始终维持在显著高于为害前的水平。受螨害后抗螨木薯C1115中茉莉酸信号途径基因JAR1、LOX2和OPR11的表达量也较为害前显著提高,而感螨木薯BRA900中这3个基因的表达量则降低至显著低于螨害前的水平,qPCR验证结果和转录组分析结果相一致。本研究结果表明,抗螨木薯品种C1115受螨害后能够同时激活水杨酸、茉莉酸信号途径以抵御二斑叶螨为害,为深入阐明木薯抗螨分子机理,选育和创制抗螨木薯品种提供了理论参考依据。     

茉莉酸反应基因转录抑制因子JAZ蛋白家族研究进展

茉莉酸类物质在调节植物对逆境的反应和生长发育方面有重要作用.最近,从模式植物拟南芥中分离鉴定了茉莉酸响应基因的转录抑制因子JAZ(茉莉酸ZIM结构域蛋白)蛋白家族的12个成员,这是植物茉莉酸信号途径分子机制研究的重大进展.JAZ蛋白不仅是联系COI1和下游茉莉酸反应基因的环节,而且COI1-JAZ蛋白的相互作用导致发现活性形式的茉莉酸类物质及其受体.笔者综述了JAZ蛋白家族的结构特点、不同成员之间及其与MYC转录因子之间的相互作用,以及JAZ蛋白对茉莉酸响应基因的转录调节机制,并展望其在橡胶生物合成中的调节作用.     

菠萝NAC转录因子基因AcoNAC1生物信息学及表达分析

NAC转录因子作为植物中数量最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及各种逆境胁迫中发挥非常重要的调控作用。本研究以菠萝为试验材料,采用RT-PCR技术克隆得到基因AcoNAC1(GenBank登录号:XM₀20225830),对其进行生物信息学及表达分析。生物信息学分析表明,该基因cDNA序列全长1723 bp,ORF为1062 bp,编码353个氨基酸,相对分子量为38.34kDa,理论等电点为8.88;其编码蛋白的二级结构由20.40%的α-螺旋(H)和15.30%的β-折叠(E)以及59.21%的无规则卷曲(C)组成,具有NAC典型结构保守域。基因表达分析表明,AcoNAC1基因的表达受低温和干旱胁迫诱导,低温胁迫24 h和干旱胁迫12 h时的表达量最高;在不同成熟期品种中表现出持续的诱导表达,但诱导强度逐渐下降,其中早熟品种谢花后20～50 d及晚熟品种谢花后20～60 d基因表达量均处于较高水平。因此,推测AcoNAC1基因可能参与菠萝逆境胁迫响应以及果实发育与成熟的调控。     

木薯中lncRNA-CRR5在低温胁迫下的功能分析

低温胁迫严重影响木薯的生长、产量以及块根品质。长链非编码RNAs（lncRNAs）作为关键的调节因子,在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的功能。然而,lncRNAs在木薯中的功能和调控机制尚无报道。因此,为了研究木薯lncRNAs在低温胁迫应答中的功能,本研究以木薯主栽品种‘60444’为材料,利用低温处理前后的叶片转录组数据,鉴定到一个受低温胁迫调控的lncRNA（cold-responsive lncRNA5,CRR5）。通过对其序列比对进行同源性分析, RNA二级结构预测和共表达分析鉴定来分析lncRNA-CRR5响应低温胁迫的分子功能。并根据基因的共表达分析推测CRR5的顺式作用和反式作用靶基因。这些结果为更进一步研究CRR5的功能提供了理论依据。     

低温胁迫下2种木薯幼苗形态及抗渗透差异

为探究木薯的耐寒性及其在低温胁迫下抗渗透响应,对耐寒'F200'木薯和低温敏感品种'华南8号'('SC8')木薯幼苗在人工低温条件下进行4℃低温处理,分别观测处理前和处理3、6、12、24 h下不同木薯品种生长表型情况以及渗透性物质含量变化情况.结果表明:随着胁迫时间的增加,'F200'木薯幼苗上部和下部叶片出现轻度萎...     

木薯DBE和SBE基因的序列分析及其茉莉酸甲酯诱导表达特性

为研究木薯中调控支链淀粉合成的DBE和SBE基因如何被茉莉酸信号调控,首先对木薯基因组数据库中的MeDBE和MeSBE2.1基因进行序列分析,二者都具有α淀粉酶催化结构域且启动子区都具有茉莉酸响应元件等多种响应元件。以木薯品种‘华南八号’悬浮培养细胞为材料,利用qRT-PCR检测木薯MeDBE和MeSBE2.1基因在茉莉酸甲酯处理后的表达特性。结果显示：MeDBE基因的表达在最初短暂上调后持续下调,而MeSBE2.1则持续上调后又恢复最初水平,说明MeDBE和MeSBE2.1基因可被茉莉酸信号调控,进一步推测表明,其受到不同激素信号整合后的综合调控,以影响支链淀粉的生物合成。     

木薯MADS-box基因克隆及其响应乙烯信号的表达模式分析

利用电子克隆技术从木薯基因组DNA中获得1个MADS-box基因,对其理化性质进行分析,并对该蛋白响应激素信号进行研究。结果表明：该基因含有全长为687 bp的ORF,编码229个氨基酸。通过对该蛋白进行ProtScale程序预测表明,该蛋白可能为亲水性蛋白;理化性质分析表明,该蛋白相对分子量为26.103 7 ku,等电点为6.87;跨膜结构域预测表明,该蛋白为非分泌型蛋白;亚细胞定位分析该蛋白可能定位于细胞核;磷酸化位点分析表明该蛋白能被丝氨酸激酶所磷酸化。运用定量PCR对该基因响应乙烯信号的表达模式进行分析,结果表明,该基因能够响应乙烯信号,并在外施乙烯12 h时具有最高的表达量。本研究为进一步研究该基因响应乙烯信号影响木薯叶片的生长发育提供研究基础。     

干旱胁迫下33份木薯种质表型性状的初步分析

以33份木薯种质为材料,采用盆栽方法对其进行反复干旱-复水处理,测定株高、茎径、叶片数量和主根数量,并通过方差、相关性和聚类分析,对其耐旱性进行归类。结果表明：33份木薯种质株高、茎径、叶片数量、主根数量的变幅分别为19.5～52.3 cm、3.46～5.90 mm、10.0～17.7片/株、14.0～56.0条/株,试验材料遗传背景丰富,代表性强;土壤含水量与株高、茎径、叶片数量、主根数量相关性均不显著;通过聚类分析可将33份种质分为4类,Ⅳ类仅ZM8316一份种质,其各项表型性状指标均处于较高水平;其次是Ⅲ类,包括CMR35-22-196、A234、SC5、D346、F709、C381、C322。     

木薯UDP依赖型糖基转移酶14基因在木薯抗病性中的功能研究

木薯是热带和亚热带地区重要的经济作物和粮食作物,它不仅是近10亿人消费的第三大碳水化合物来源,也是工业淀粉和生物乙醇的主要资源之一。糖基化是一种广泛存在的修饰方式,它通过糖基转移酶（glycosyltransferase, GTs）来催化修饰反应。GTs以糖苷键的形式在底物分子上添加糖基来形成更加稳定的天然糖苷或糖酯,糖基主要包括葡萄糖、鼠李糖、木糖、半乳糖等。UDP依赖型糖基转移酶（UDP-glycosyltransferases, UGTs）基因家族属于糖基化转移酶中的一类。UGTs基因在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用,其中最普遍的功能是转移反应,如植物中次生代谢产物（植物激素）的激活和影响相关物质的溶解度从而响应生物和非生物胁迫。为分析UGTs基因在木薯中的功能,本研究采用RT-PCR技术从木薯叶片（SC124）中克隆得到MeUGT14基因。MeUGT14基因的表达显著受到病菌（Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, Xam）的诱导。因此,构建MeUGT14基因的病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）载体,沉默片段为285 bp。通过对木薯叶片进行基因沉默,qRT-PCR检测结果显示木薯叶片中MeUGT14基因的表达量显著下降。不同干扰植株中MeUGT14基因的表达量被不同程度地降低,分别降低了69%,45%和68%。随后对干扰植株和对照植株进行Xam侵染实验,接种Xam 6 d后,MeUGT14基因表达量的降低导致叶片上细菌数量显著增加,叶片表型也显示MeUGT14基因表达量的降低会导致叶片上菌斑更明显。研究结果表明干扰MeUGT14基因表达使得植株对Xam病菌侵染的抵抗能力显著降低。根据MeUGT14基因和UGT76B1/UGT74F1基因有较近的进化关系及UGT76B1/UGT74F1的功能研究,推测MeUGT14基因可能通过影响水杨酸和茉莉酸的合成来响应Xam病菌侵染。研究结果表明MeUGT14基因在木薯抵抗病菌侵染中发挥了作用,为进一步研究MeUGT14基因在木薯抗生物胁迫中的机制提供了线索。     

干旱胁迫下水杨酸和油菜素内酯对木薯苗生理特性的影响

采用盆栽试验,以木薯品种华南205(SC205)和华南8号(SC8)为试材,研究干旱胁迫下叶片分别喷施清水,40、60、100 mg/L的水杨酸(SA),0.1、0.2、0.5 mg/L的油菜素内酯(BR)对木薯苗生长和生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫下木薯苗的电解质渗透率和丙二醛(MDA)含量升高,可溶性蛋白含量先升高后降低;复水后,木薯苗电解质渗透率和MDA基本恢复正常;与对照相比,干旱胁迫下喷施SA或BR能显著促进木薯苗的生长,显著降低细胞膜透性和质膜伤害程度,并显著提高可溶性蛋白含量;不同浓度处理中,以喷施100 mg/L SA或0.2 mg/L BR效果最好。     

植物抗逆相关miRNA的研究及其在木薯中的应用

MicroRNA(miRNA)是一类广泛存在于真核生物中,不编码蛋白质的短序列RNA,长度为20～24nt,它通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对靶基因的转录后表达的调控。介绍miRNA的特点、在植物中的分布,着重阐述植物microRNA在响应营养胁迫、病毒侵害、低温、干旱和盐害等逆境过程中的生物学功能;并介绍木薯miRNA的研究进展,展望其在木薯遗传改良中的应用前景。     

盐胁迫条件下花生转录因子表达分析

花生是重要的油料与经济作物,花生耐盐机制的研究对于盐碱地的开发有潜在重要意义。本研究以花生耐盐品种A025为研究对象,利用转录组测序技术分析了盐胁迫条件下,花生转录因子的表达情况,共计发现33个转录因子家族,包括102个上调表达与38个下调表达转录因子,大量差异表达转录因子集中在MYB,NAC与WRKY三个家族。本研究结果可为筛选新的耐盐花生种质提供理论依据。     

干旱胁迫下木薯叶片和离层内源乙烯含量变化

利用木薯光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)量化木薯受到干旱胁迫的程度,并测量木薯叶片与离层的内源乙烯在不同程度干旱胁迫下的量,以探讨内源乙烯的产生、Fv/Fm的下降速度与木薯抗旱性之间的关系。结果表明,抗旱性越强的品种,Fv/Fm下降速度越慢,内源乙烯上升的时间也越靠后。     

蝴蝶兰PhPP2Aa基因作为低温胁迫内参基因的研究

实时荧光定量PCR（qPCR）技术因其具有简单灵敏、准确高效等诸多优点,成为目的基因表达水平研究最常用的技术手段。而结果的可靠性取决于很多因素,其中使用合适的内参基因是qPCR技术最基本的应用前提。许多研究表明没有一种内参基因可以在任何条件下都能稳定地表达。目前尚未见到关于蝴蝶兰低温生长条件下最佳内参基因选择的有关报道。蛋白磷酸酶2A（PP2A）是真核生物体内一种主要的细胞内源丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶。本研究根据蝴蝶兰低温转录组测序结果克隆得到1个PP2A的A亚基基因,其cDNA开放阅读框（ORF）长度为1764 bp,编码1个含有587个氨基酸的蛋白,将该基因命名为PhPP2Aa,GenBank登录号为MW847782。序列分析结果表明,该基因与其他植物PP2A核苷酸序列相似性均在80%以上,氨基酸序列与小兰屿蝴蝶兰PP2A序列相似性为99.66%。基于氨基酸序列进化分析结果表明,蝴蝶兰PhPP2Aa与小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛的亲缘关系最近。将蝴蝶兰PP2A与其他7种候选内参基因（TUA、TUB、ACTIN、F-box、RPL19、RPL36及RPL41）进行实时荧光定量PCR,用3种常用内参基因分析软件对各个基因Ct值进行稳定性分析,结果表明蝴蝶兰8个候选内参基因在低温胁迫条件下表达水平最稳定的内参基因为PP2A,其次为ACTIN;最不稳定的基因为F-box,其次为TUA。以蝴蝶兰PP2A作为内参基因探讨低温胁迫响应基因PhNAC1的表达情况,结果显示蝴蝶兰PhNAC1的表达模式符合低温胁迫条件下的表达特性。该结果表明蝴蝶兰PhPP2Aa基因可作为低温胁迫条件下目的基因转录水平研究的内参基因。     

朱砂叶螨转录因子TcNrf2对抗氧化酶基因表达的调控功能初步研究

转录因子Nrf2对模式生物抗氧化酶的调控起关键作用,但迄今为止尚未见Nrf2具有对害螨抗氧化酶调控功能相关报道。本研究将模式生物研究中已知的Nrf2基因抑制剂、激活剂处理朱砂叶螨,通过抑制、激活其转录因子TcNrf2的表达,研究其对下游调控的抗氧化酶基因TcSOD和TcCAT表达的影响。结果表明,采用抑制剂护鸦胆子苦醇处理时,朱砂叶螨取食抗、感木薯品种1、4、8d后,TcNrf2、TcSOD和TcCAT的基因表达量均显著降低,而采用抑制剂视黄酸处理时上述基因表达不受影响;采用激活剂特丁基对苯二酚和二噻环戊二烯硫酮分别处理后,朱砂叶螨TcNrf2、TcSOD和TcCAT的基因表达量均显著提高,说明TcNrf2及其调控的TcSOD和TcCAT基因表达量变化趋势具有一致性。本研究从分子水平直接证明TcNrf2基因在木薯抗螨中具有重要作用,为木薯抗螨分子机理研究奠定理论基础。