白芨块根生长发育转录组分析

本研究以1年生、2年生和3年生的白芨根为研究材料,通过BGISEQ-500高通量测序平台进行转录组测序,测序结果共获得76 552条Unigenes序列。与七大数据库相似性比对结果显示,得到注释的Unigenes共有52 219条,占所有Unigenes的68.12%。对3个不同年限的白芨根转录组数据进行比较分析,共发现37 825条差异基因,涉及了47种生物功能,可划分为分子功能、细胞组分和生物学过程三大类。通过KEGG富集分析发现共涉及134条信号通路,主要的信号通路为代谢通路和次生代谢产物合成通路。共有59条关键酶差异基因参与了甘露糖的合成途径,多条途径参与了葡萄糖的合成;12条根膨大相关的差异基因参与了白芨根的膨大生长调控。RT-qPCR分析验证了与根膨大和糖代谢相关的6个具有代表性的基因表达与转录组结果趋于一致。本研究结果为进一步深入研究白芨根生长发育和活性成分的生物合成的分子调控机制提供理论依据。     

白芨钙依赖蛋白激酶基因BsCDPK1克隆及组织表达分析

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)在调节植物生长发育与逆境胁迫响应中发挥了关键作用,研究CDPK基因的序列信息与表达模式,为揭示蛋白结构、基因功能及参与的抗逆信号网络奠定基础.采用RT-PCR、RACE技术获得白芨BsCDPK1基因cDNA全长;利用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化特性和结构域等特征,并对BsCDPK1进行...     

洋甘菊WRKY转录因子的鉴定及表达分析

为了系统分析德国洋甘菊WRKY基因家族,本研究利用生物信息学方法,从德国洋甘菊转录组共鉴定出42个WRKY转录因子,包括12个Ⅰ型基因,1个Ⅱ-a型基因,5个Ⅱ-b型基因,11个Ⅱ-c型基因,5个Ⅱ-d型基因,3个Ⅱ-e型基因和5个Ⅲ型基因。保守基序分析显示,同类型的基因拥有特异性的保守基序。表达谱数据分析表明,德国洋甘菊WRKY基因至少在一个组织中表达,并具有器官特异性。5个MrWRKY基因只在根中表达,1个MrWRKY基因只在茎和根中表达,2个MrWRKY基因只在茎和叶中表达,2个MrWRKY基因只在根和叶中表达。这一研究结果为进一步解析德国洋甘菊WRKY转录因子的功能提供了科学基础。     

辣椒WRKY转录因子候选基因的瞬间表达分析

从辣椒cDNA文库中克隆获得一个推定的WRKY（CaWRKY）转录因子,为分析其功能,分别构建启动子区含有双倍W（2W）盒的报告载体和WRKY置于2x35S启动子控制下的超表达载体,通过基因枪瞬间转化技术将两种载体共转化洋葱表皮。检测共转化细胞中GUS基因的表达情况来分析转录因子与特定顺式作用元件的结合及对其转录的激活效应。结果表明CaWRKY能与W盒结合,表明该基因是WRKY转录因子的编码基因。     

喜树转录因子CaERF1的克隆与生物信息学分析

AP2/ERF (APETALA2/ethylene response factor)家族转录因子在调控植物生长以及次生代谢积累等方面具有重要功能。本研究从喜树叶片中克隆AP2/ERF家族转录因子,并利用生物信息学分析该转录因子序列与结构。结果表明,从喜树叶片中成功克隆了597 bp大小的转录因子,并命名为CaERF1,成功构建重组质粒pGMT-CaERF1;CaERF1蛋白由199个氨基酸组成,与拟南芥中ORA47具有较高同源性,且属于不稳定的亲水性蛋白质;二级结构以无规则卷曲占比最高,为68.84%,并在15～80氨基酸区域存在一个AP2结构功能域。该转录因子的克隆以及结构分析为进一步研究CaERF1的功能奠定基础,同时为研究AP2/ERF类转录因子调控喜树碱等次生代谢产物合成提供数据支持。     

病原诱导的中间偃麦草ERF转录因子基因的克隆及其表达特性

应用RT-PCR、RACE技术，从病原诱导的中间偃麦草叶片cDNA中，分离出1个编码ERF基因的全长cDNA序列，该基因暂命名为TiERF1a，编码由292个氨基酸组成的蛋白质，具有ERF转录因子典型的结构，即保守的AP2/ERF DNA 结合域、核定位位点和酸性激活区。TiERF1a的氨基酸序列与一个水稻ERF蛋白OsBIERF3具有66%的同源性，与拟南芥AtERF1同源性仅39.7%，为植物ERF转录因子家族B3亚群的一个新成员。表达分析结果表明，纹枯病菌、赤霉病菌侵染可诱导TiERF1a基因的上调表达，与防卫相关的激素乙烯、茉莉酸也可诱导该基因上调表达，且TiERF1a对外源乙烯、茉莉酸的响应时期早于对纹枯病菌、赤霉病菌响应时期，说明TiERF1a可能通过乙烯、茉莉酸信号途径参与寄主调控对纹枯病菌、赤霉病菌的防御反应。     

辣椒WRKY转录因子的鉴别及进化分析

为了深入了解WRKY转录因子调节植物生长发育的过程,以辣椒全基因组和辣椒疫病转录组测序数据为材料,利用生物信息学方法分析辣椒WRKY转录因子的数目、种类、系统发生学和保守基序特征。结果表明,辣椒基因组中至少存在40个WRKY基因,包含1~2个WRKY保守结构域,根据WRKY结构域的数量及锌指结构的特征可将其分为Ⅰ、Ⅱ( a)、Ⅱ( b)、Ⅱ( c)、Ⅱ( d)、Ⅱ( e)和Ⅲ类/亚类。辣椒WRKY基因的保守motif共有3个,motif长度最长为50,最短为21,辣椒WRKY编码的蛋白为151~747个氨基酸,平均氨基酸数量为378.1个。该研究对辣椒WRKY基因功能的研究及进化具有重要的意义。     

水稻转录因子基因SUSIRI的过表达及RNA干扰对水稻分子及表型效应的分析

在克隆到水稻转录因子基因SUSIRI的基础上,构建其过表达及RNA干扰载体进行水稻的遗传转化。由潮霉素筛选及分子检测得到的T0代植株经大田栽植,共有34株过表达及46株RNA干扰植株获得T1代转基因种子。继续种植T1植株收获T2代种子,同时用半定量RT-PCR分析苗期及穗期野生型水稻中SUSIRI基因的时空表达谱并比较过表达及RNA干扰植株的SUSIRI基因在叶片及幼穗中的表达状况,发现过表达植株与野生型对照的基因表达基本相同,但RNA干扰植株的表达受到明显抑制。对过表达及RNA干扰植株稻穗性状考察表明:与野生型对照相比,无论是过表达还是RNA干扰,转基因植株的穗粒数、结实率降低,RNA干扰植株表现得尤为严重(P<0.05),但对水稻谷粒粒重的影响并不显著(P>0.05)。SUSIRI基因的过表达未出现使稻穗性状明显改良的株系,而RNA干扰会导致水稻的结实能力严重降低。     

谷子bHLH转录因子家族基因鉴定及生物信息学分析

碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族是动植物及微生物中最大的转录家族之一,参与植物生长发育、代谢调控以及应答逆境胁迫.本研究对谷子进行全基因组搜寻,获得bHLH基因家族并研究其理化性质、系统发育、染色体分布、保守结构域以及表达模式.结果表明,从谷子转录组数据库中共鉴定出151个bHLH基因(命名为SibHLH1～...     

乌拉尔图小麦WRKY转录因子的筛选与分析

WRKY转录因子广泛参与植物抗逆胁迫反应,全面分析挖掘小麦A染色体组供体物种乌拉尔图小麦中的WRKY转录因子,对进一步挖掘分析六倍体小麦WRKY转录因子的分子功能具有重要意义。本研究通过生物信息学分析,在乌拉尔图小麦基因组数据中鉴定得到62条全长WRKY转录因子,其中14条能被准确定位在染色体上,并发现2对WRKY转录因子发生了复制;通过进化树分析,发现62条WRKY转录因子被分为8个小亚族,且小亚族内部的基因结构相对保守。通过荧光定量分析所选基因在非生物胁迫下的表达模式,筛选到2条在不同非生物胁迫下均上调表达的WRKY转录因子,为进一步分析其功能打下基础。     

WRKY转录因子与脱落酸在调控低温中的作用

为了探索WRKY转录因子与脱落酸在调控植物抵御低温的作用。本研究总结了低温对植物的影响,介绍了ABA作为低温信号通路载体的研究进展,归纳了ABA调控WRKY转录因子以及其他转录因子抵抗低温的研究以及调控低温中受ABA响应的转录因子,概括了WRKY在低温中的作用。最后指出低温胁迫对植物影响的分子机制及调控网络的研究是未来研究的方向。     

水稻中一个SUSIBA2相似基因的克隆与表达分析

大麦SUSIBA2是一个WRKY转录因子,它能够识别糖响应元件,激活异淀粉酶基因iso1和淀粉分支酶基因sbeIIb的表达,从而影响胚乳中淀粉的合成。我们根据SUSIBA2的序列,从水稻基因组序列中搜索到一个与其相似的WRKY基因（称为SUSIRI）,含6个外显子。采用RT-PCR技术,我们从水稻的幼穗中克隆到该基因的cDNA,全长为1921bp,其中ORF长1755bp,可编码584个氨基酸,并具有典型的双WRKY结构域,与大麦的SUSIBA2相似度达81%。Northernblot分析结果显示,该基因在水稻抽穗至种子成熟的发育过程中,在稻穗中的表达活性是逐渐减弱的。     

条锈菌诱导的小麦bZIP转录因子基因的克隆及表达分析

采用电子克隆和RT-PCR方法,从条锈菌诱导的小麦品种水源11的cDNA中分离到一个编码bZIP转录因子基因的cDNA序列,暂被命名为TabZIP。TabZIP包含一个完整的1 071 bp的开放阅读框,编码356个氨基酸,具有典型的bZIP保守结构域;与水稻、玉米、拟南芥等植物bZIP蛋白的氨基酸序列相似性较高;TabZIP基因在小麦根中的表达量丰富,而在茎和叶中表达量很小;在小麦与条锈菌非亲和组合中,TabZIP基因高水平表达,而在亲和组合中没有明显的变化;防卫相关激素乙烯、茉莉酸也可诱导该基因的快速上调表达,表明TabZIP可能通过乙烯、茉莉酸信号途径介导小麦对条锈病的防御反应。     

茶树bZIP转录因子基因CsbZIP1的克隆与表达定位

碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)作为真核生物中分布最广、最保守的一类转录因子,参与多种生物学过程,尤其在植物抵御各种逆境胁迫中有重要作用。采用RACE和RT-PCR技术克隆到茶树bZIP转录因子基因全长cDNA序列,命名为CsbZIP1(GenBank登录号为JX050148.1)。该基因cDNA全长1515 bp,包含813 bp的完整开放阅读框(ORF),编码270个氨基酸,预测分子量29.484 kD;含有bZIP家族典型的BRLZ结构域碱性结构域和亮氨酸拉链,属于B_-zip1家族;系统发育树分析显示CsbZIP1属于bZIP转录因子F亚家族;亚细胞定位结果表明CsbZIP1主要定位于细胞核;qRT-PCR分析表明,4℃低温和NaCl盐胁迫处理均能诱导CsbZIP1的表达,表达量变化趋势都是随着胁迫时间先逐渐升高,到24 h时降低,ABA胁迫处理24 h抑制CsbZIP1的表达。推测CsbZIP1与茶树低温、盐等逆境胁迫密切相关。     

甘蔗ScWRKY4基因的克隆与表达特性分析

WRKY是植物中特有的转录因子家族之一, 在植物对生物和非生物逆境胁迫的应答反应中起重要调控作用。本研究基于课题组前期构建的甘蔗(Saccharum spp.)转录组数据库, 从新台糖22 (ROC22)中成功克隆到1个WRKY基因, 命名为ScWRKY4 (GenBank登录号为MG852087)。序列分析发现, ScWRKY4基因cDNA全长1265 bp, 包含1个741 bp的完整开放读码框, 编码246个氨基酸, 该蛋白具有1个WRKYGQK保守结构域和C₂H₂锌指结构域, 属于IIc类WRKY转录因子。生物信息学预测分析发现, ScWRKY4蛋白为碱性的不稳定亲水性蛋白, 不存在信号肽和跨膜结构域, 蛋白二级结构元件缺少β螺旋。在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片瞬时表达中, ScWRKY4蛋白定位于细胞核。酵母杂交实验结果显示, ScWRKY4不具有转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明, ScWRKY4基因在甘蔗的根、叶、芽和皮中的表达量无明显差异, 在蔗肉中的表达量最高, 为对照蔗根的18.38倍; 黑穗病菌侵染0~72 h, ScWRKY4在抗病品种崖城05-179中下调表达, 在感病品种ROC22中表达较稳定; 受到外源激素脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯以及非生物胁迫因子氯化钠和聚乙二醇胁迫后, ScWRKY4基因均被诱导上调表达。上述研究结果表明, ScWRKY4基因可能不参与甘蔗对黑穗病的抗性反应或在该防御方面起负调控作用, 但积极响应甘蔗对盐和干旱胁迫的应答。     

甜杨抗冻转录因子ICE1基因的in silico克隆及其分析

ICEl基因编码类似MYC的bHLH转录因子,可特异地结合到CBF3启动子的MYC作用元件并诱导CBF/DREB1下游基因的转录表达.本文采用电子克隆的方法,以拟南芥ICE1蛋白序列为信息探针,利用杨树EST数据库和毛果杨基因组序列拼接的结果,设计引物并通过RT-PCR从甜杨克隆了杨树的第一个ICE1基因.其cDNA长1 706 bp,含有完整的开放阅读框,可编码543个氨基酸的MYC类蛋白.编码蛋白序列含有bHLH区,核定位信号(NLS)区,富S区和转膜区各1个.Blast分析表明,cDNA序列及其推导的氨基酸序列均与拟南芥和芥菜的ICE1存在着较高的同源性,说明所获得的cDNA可能是甜杨ICE1基因(PsICE1,DQ481236).通过网络服务器平台进行PsICE1的功能预测,结果显示PsICE1含有bHLH保守功能域,具有多个磷酸化位点和跨膜区域.另外,ICE1的电子表达谱分析结果发现,ICE1几乎可在植物中整株表达,在多种组织和不同发育过程均表达,这也在一定程度上说明了ICE1是组成型表达,以及ICE1可能在植物的生长发育中也起着重要作用.     

苦瓜转录因子McEIL2的克隆及其表达分析

本研究从已构建的苦瓜果实均一化文库筛选得到一个EIN3-like同源EST序列,结合RACE技术,克隆得到EIN3基因c DNA全长序列,命名为Mc EIL2(Gen Bank登录号:KF595122)。该基因全长2 122 bp,开放阅读框1 890 bp,编码629个氨基酸,预测该蛋白的分子量为71.58 k D,与黄瓜Cus EIN3、甜瓜Cm EIL1、苜蓿Mt EIL1、绿豆Vr EIL1和番茄Le EIL1的蛋白同源性分别为89.61%、78.37%、71.23%、69.09%和65.66%。Mc EIL2基因的编码蛋白亚细胞定位于细胞核,荧光定量分析表明Mc EIL2基因表达量在幼果期先强后弱,绿熟期最低,破色期表达量大幅增加至最高随后下降,推测该基因参与苦瓜果实成熟软化调控过程。本研究初步明确了Mc EIL2基因在苦瓜成熟过程表达模式,可为今后进一步揭示苦瓜果实成熟软化的分子机制奠定基础。