UV⁃B处理对大豆异黄酮合成影响及GmUVR8基因克隆与表达分析

为了探究UV?B辐射对大豆异黄酮合成调控的分子机理,本研究以UV?B辐射处理大豆V1期幼苗,采用HPLC和定量PCR方法分别测定处理前后各部位异黄酮含量和基因的表达,并克隆出GmUVR8光受体基因.发现UV?B辐射处理大豆V1期幼苗8 h后,叶中总异黄酮含量提高1.3倍,大豆苷元和染料木素分别提高15.8和16.5倍....     

大豆抗胞囊线虫基因Rhg 1和Rhg 4产物基本性质分析与结构预测

抗胞囊线虫病基因是大豆抗病育种的重要基因资源.目前已经在抗胞囊线虫品种中发现了两个对于抗性具有重要贡献的Rhgl和Rhg4基因,但是关于蛋白质结构和功能的信息还很少.本研究注释了RHGl和RHG4完整的结构域特征,二级结构分析显示两蛋白质均采用α/β折叠,蛋白激酶结构域的空间结构采用与所有真核生物的丝氨酸/苏氨酸及酪氨酸特异性蛋白激酶的核心相同的折叠方式,具有类似结构特点.     

大豆耐胁迫相关蛋白编码基因GmSAMDC1的克隆及表达分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosine methionine decarboxylase,SAMDC)是亚精胺和精胺合成的关键酶,更是多胺生物合成的限速酶之一,在植物耐胁迫反应中发挥重要调控作用。为研究大豆SAMDC编码基因的结构和表达特性,本研究从抗病大豆品种科丰1号中克隆了位于大豆基因组2号染色体上的GmSAMDC1(Glyma. 02G128000)基因,分析结果表明:其完整ORF长度为1 068 bp,编码一个由355个氨基酸组成的包含1个SAM_decarbox结构域的蛋白; GmSAMDC1基因所编码蛋白的理论等电点为4. 86,相对分子质量为38 987. 13 Da,为亲水性蛋白,不含跨膜区;大豆中共有8个GmSAMDC1的同源基因,GmSAMDC1与红车轴草(PNY09439. 1,82. 64%)和拟南芥(At SAMDC3,67. 22%)中的SAMDC蛋白编码基因亲缘关系最近; GmSAMDC1启动子序列包含防卫和胁迫响应元件、植物激素应答元件、光应答元件等许多顺式作用元件; GmSAMDC1在花中的表达量最高,与其大豆同源基因Glyma. 01G071300(序列相似性为94. 6%)、Glyma. 18G278800(66. 8%)和Glyma. 08G25580(66. 5%)的组织特异性表达模式比较相似; Glyma. 02G128000-GFP融合蛋白在细胞膜和细胞质上表达。本研究结果为进一步阐明大豆GmSAMDC1基因在大豆耐胁迫过程中的作用提供了理论依据。     

大豆Argonaute4的生物信息学分析

在RNA介导的DNA甲基化途径(RNA-directed DNA methylation pathway)中,Argonaute4(AGO4)蛋白是DNA被甲基化修饰的关键蛋白。研究大豆中Argonaute4蛋白能够为大豆甲基化研究奠定基础,本研究参考NCBI、Phyto-zome、Uni Prot KB等网站及数据库,对拟南芥的AGO4基因进行同源性分析,确定了大豆中AGO4蛋白及其基因序列,并对其进行分析预测。研究发现,大豆中AGO4包括3个基因Gm AGO4A、Gm AGO4B、Gm AGO4C,它们的一级结构、二级结构及理化性质都很相似,三级结构有差异,大豆AGO4C与拟南芥AGO4结构更相似。在302个野生大豆品系中对Gm AGO4的3个基因的外显子进行核酸及蛋白序列的分析,发现一些大豆品系的蛋白质由于突变三维结构发生了变化。对大豆中AGO4及其参与的甲基化途径的研究具有指导意义。     

大豆病程相关蛋白PR-5及其同源蛋白TPLs的生物信息学分析

大豆病程相关蛋白PR-5又称为类甜蛋白TLPs,广泛分布于高等植物体内,各种生物和非生物胁迫诱导(病原微生物、渗透胁迫,机械损伤和植物激素等)均可诱导其表达。本研究以PR-5编码基因Glyma01g42670.1为目的基因,对该基因及其同源蛋白的结构和功能进行了分析;通过生物信息学的方法,共筛选获得42条大豆TLPs蛋白质序列,并用Mega 4.1软件构建其系统进化树;同时对Soy Base中的大豆TLPs相关的表达数据进行分析。结果表明:大豆病程相关蛋白PR-5的编码基因Glyma01g42670.1编码240个氨基酸的多肽链,p I 6.26,是一种酸性蛋白,属于疏水蛋白,该蛋白质具有典型的TLP家族的保守结构域,具有指导PR-5蛋白的跨膜转移(定位)的N端信号肽序列,PR-5蛋白不含有跨膜螺旋结构,主要存在于质外体中,属于分泌蛋白,推测该蛋白具有内切葡聚糖酶的催化活性,进化分析表明:该编码基因与拟南芥的NP_192902.1基因属于直系同源基因,它们是具有相同功能和共同起源的基因,组织表达特异性分析表明该基因主要在根部和花中表达。     

一个调控大豆根瘤数量的GmWUS2基因功能研究

豆科植物的结瘤固氮作用在农业上具有减肥增效、改良土壤等重大意义.WUS基因在植物分生组织中具有重要作用.基于已公布的大豆基因组数据对该基因进行生物信息学分析,表明大豆WUS基因(GmWUS)和模式植物拟南芥WUS基因(AtWUS)的编码蛋白在氨基酸序列上相似度较高,但在酸性区域存在较大差异.从大豆品种天隆1号基因组中扩...     

小麦自主开花基因TaFLD单核苷酸多态性分析

为了给培育具有广泛生态适应性的小麦品种提供参考依据,通过比对拟南芥自主开花基因(FLD基因)与小麦D基因组序列,获得小麦FLD基因的同源序列.分析结果表明,小麦TaFLD基因全长8 392 bp,具有3 087 bp完整ORF,编码1 028个氨基酸,亚细胞定位预测显示,其编码蛋白定位于细胞质.TaFLD基因功能预测表...     

大豆AK基因的克隆与序列多样性分析

基于NCBI网站下载获得的大豆AK基因cDNA序列设计特异引物,以大豆品种东农42总RNA为模板,通过RT-PCR获得约1 690 bp cDNA片段,经序列比对认定为AK基因序列。以19个赖氨酸和蛋氨酸含量特殊的大豆品种为材料,采用相同方法在RNA中进行扩增,并对产物测序,利用软件对所得序列进行分析。结果显示:在不同的大豆品种中AK基因的核酸序列存在两种变异方式,第一种是在336 bp产生1个T碱基突变的基因序列,第二种是在1 369~1 374 bp处出现"CAAGTG"6个碱基插入的序列;在蛋白质水平上,主要是在456~457个氨基酸处存在A和S两个氨基酸插入突变。AK基因结构完整,其编码的蛋白产物具有AA_kinase、Carbamate kinase-like、Aspartate kinase和ACT保守结构域。本研究首次对大豆中AK基因多样性进行了分析,为大豆天冬氨酸代谢途径其它相关酶基因的研究提供了理论依据,也为大豆AK基因在植物基因工程等领域的研究和应用奠定了良好的基础。     

大豆转录因子GmNAC8的克隆及耐旱性功能分析

大豆转录因子GmNAC8在耐旱材料和敏感材料中明显差异表达,该基因CDS序列全长1 092bp,编码363个氨基酸残基。通过软件预测,蛋白质相对分子质量为41.82k D,等电点为8.51,其N-端含有42aa组成的NAC保守结构域,C-端高度变异。进化树分析表明,该蛋白与菜豆、红豆、绿豆同源关系最近。在洋葱表皮细胞中的亚细胞定位分析表明GmNAC8蛋白定位于细胞核。转录水平表达分析表明,GmNAC8基因在转基因株系叶中的表达量要明显高于根中的表达量;GmNAC8基因受0.1mmol/L IAA和ABA诱导表达量显著上升,受GA和SA抑制。GmNAC8基因在拟南芥中超量表达可以使拟南芥叶片更绿,耐旱能力增强。抗旱生理指标检测表明,在干旱处理10d后,转基因拟南芥叶中蛋白质含量、脯氨酸含量、POD活性均高于野生型拟南芥,丙二醛含量明显低于野生型拟南芥,仅为42%。本研究结果为进一步研究GmNAC8在植物耐旱反应中的分子机理奠定基础。     

矮秆大豆SGF14h蛋白结构和功能的生物信息学预测和分析

为了研究本实验室前期质谱分析筛选出的SGF14h蛋白的生物学功能,并为研究SGF14h基因的表达调控提供理论依据,使用一系列生物信息学软件、数据库和在线程序,对大豆SGF14h蛋白序列及核酸序列进行分析和预测。SGF14h基因结构分析显示:该基因位于第4号染色体上,全长1 788bp,其中开放阅读框长780bp,编码259个氨基酸。SGF14h蛋白属性分析显示:序列中富含磷酸化位点(丝氨酸磷酸化位点10个和苏氨酸磷酸化位点3个);此蛋白为非分泌型蛋白、无跨膜结构域;预测其定位于线粒体。SGF14h蛋白结构分析显示:二级结构有153个α螺旋,无β折叠和β转角;为亲水性蛋白质;属于14-3-3蛋白家族成员。SGF14h蛋白进化树分析表明:该蛋白与玉米GF14蛋白亲缘性最近。矮秆大豆中,SGF14h可能在GA信号转导中起重要作用,进而影响株高。因此对SGF14h的研究具有生物学意义,此结果可为进一步验证大豆SGF14h蛋白的生物学功能提供借鉴和理论依据。     

La对UV - B辐射下大豆幼苗 NRA和可溶性蛋白的影响

在温室模拟增强紫外辐射UV - B (280～320nm)环境下,研究镧(La)对UV - B胁迫下大豆幼苗叶片硝 酸还原酶活性(Nitrate reductase activity,NRA) 、可溶性蛋白、淀粉和可溶性糖含量的影响。结果显示,高低两个紫 外强度剂量下,叶片NRA较对照组都有显著下降,处理5d后降幅分别达到40. 9%和42. 0%;而经过适宜浓度 LaCl3 (20mg/L)预处理后,降幅较UV - B单独处理组均有明显升高,分别为39. 2%和38. 9%。蛋白质、淀粉和可溶 性糖含量变化与NRA相似,但是紫外辐射处理组蛋白含量变化较对照组呈现先升高后下降趋势。结果表明适宜 浓度的La3 +能够促进NRA以及UV - B胁迫下NRA活性的提高,缓解UV - B胁迫对植物的伤害。     

不同基因型大豆Fd-GOGAT基因cDNA序列的克隆与分析

克隆了6个不同基因型大豆的Fd-GOGAT基因,序列比对分析结果表明:不同基因型大豆的Fd-GOGAT基因序列相似性很高,可设计出通用Real-time PCR引物,检测Fd-GOGAT基因的表达规律.在东农42 Fd-GOGAT基因序列的编码区内出现了1个8核苷酸的缺失,产生了移码突变,导致其C端缺失了79个氨基酸的...     

CO2倍增和UV-B辐射增强对大豆根际氨氧化细菌数量及土壤酶活的影响

以根瘤超着生大豆突变体0498和完全不结瘤的大豆突变体0701为材料,在人工气候室内模拟大气CO2浓度倍增以及UV-B辐射增强的复合逆境胁迫条件,研究其对大豆根际氨氧化细菌数量和根际土壤酶活的影响。结果表明:与对照相比,CO2浓度倍增能显著提高大豆根际氨氧化细菌的数量,增加土壤中脲酶、转化酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的活性,对完全不结瘤的0701影响更加显著;UV-B辐射增强对氨氧化细菌数量无显著影响,对土壤酶活存在一定的抑制作用。超量根瘤的存在,使CO2倍增和UV-B辐射增强对上述指标的影响得到一定的缓解。     

大豆TPS基因家族全基因组鉴定、分类与表达分析

本研究利用大豆基因组数据库,通过生物信息学分析,鉴定并获得大豆TPS 家族基因所有成员的全序列、基因结构和定位信息。研究还利用序列比对对大豆TPS 家族基因进行进化和分类分析,同时通过soybase大豆发育表达芯片数据库相关信息,对该家族基因成员的组织表达谱进行了检测。研究结果表明,大豆基因组中含有20个TPS家族基因成员。系统发育分析将这些TPS基因分成了两个亚家族。基因定位分析表明,这些成员基因分别分布于大豆的14条染色体上。启动子分析表明,全部大豆TPS 家族基因的启动子区都含有逆境反应顺式作用元件。转录水平芯片数据分析同时显示,大豆TPS家族基因大多在花、根、根瘤等组织中存在优势表达。该研究结果将促进大豆TPS家族基因的功能研究与利用。     

豆科MIKC型MADS-box基因家族生物信息学分析

MIKC型MADS-box是一类生物功能丰富的转录因子家族,参与调控植物的生长发育。为深入研究豆科MIKC型MADS-box基因家族生物学特性,利用生物信息学方法在大豆和蒺藜苜蓿中分别鉴定出92和45个MIKC型基因,并将其分为15个亚类。蛋白基序分析发现,大豆与蒺藜苜蓿不同亚类的共同基序不同,基因结构发生变化;共线性分析及KS分析表明,大豆90.5%的基因对和蒺藜苜蓿87.1%的基因对产生于双子叶植物共同经历的三倍化事件之前;大豆基因表达模式分析表明,大豆幼苗期总体表达量高于其他时期,其中SVP、SOC1、AGL12亚类表达量较高;蛋白互作网络分析表明,大豆SVP蛋白与CO、FT和TFL1蛋白相互作用,一起调控植物开花发育。本研究为进一步揭示MADS-box家族基因的生物学功能奠定基础。     

大豆Abhydrolase_3基因家族进化分析

异黄酮是大豆的重要次生代谢物,参与植物与微生物互作。2-羟基异黄酮脱水酶(hydroxyisoflavanone dehydratase,HID)催化2-羟基异黄酮形成稳定的异黄酮。HID属于Abhydrolase_3基因家族,该基因家族具有多种功能,但该基因家族在大豆中的进化模式尚待研究。为了研究Abhydrolase_3基因家族在大豆中的进化模式,本文在大豆基因组中鉴定了62个Abhydrolase_3基因,串联和片段复制是该基因家族主要扩增方式。根据系统进化关系,将大豆Abhydrolase_3基因家族划分为8个亚家族,其中HID所在的亚家族I基因数量最多,并发生多次基因扩增事件。对大豆Abhydrolase_3基因家族结构分析表明,不同亚家族具有不同的基序。多态性分析表明,亚家族Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ具有较高的核苷酸差异,并受到放松的自然选择。基因表达分析表明,除了亚家族II和IV外,其它亚家族的基因在大豆不同组织中有较高表达;亚家族Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ基因受病原菌诱导表达。结果说明HID所在的亚家族I存在基因扩增和功能分化,与病原菌互作相关的基因具有较高的遗传多样性并受病原菌诱导表达。     

大豆Whirly基因家族的鉴定和表达分析

Whirly家族是一类植物特异的转录因子,它们能与单链DNA分子结合,无论在细胞核还是在细胞器内都有着广泛而复杂的生物学功能。然而,目前还没有关于大豆Whirly基因的研究报道。本研究首次在全基因组水平鉴定和综合描述大豆Whirly基因家族成员,以期为它们的后续功能研究提供理论基础。该研究在大豆基因组中鉴定到了7个Whirly基因,并对其理化性质、亚细胞定位、进化关系、基因结构、蛋白基序组成、三维结构和基因表达模式等进行综合分析。根据它们的进化关系、基因结构和蛋白基序组成,将其分为两大类。蛋白三维结构分析结果表明,GmWHY5蛋白由于N端的缺失,缺少了β1-4和α1,与其它大豆Whirly蛋白结构差异很大。利用已公布的转录组数据进一步研究了大豆Whirly基因的表达谱,结果显示其组织和胁迫表达模式差异很大。例如GmWHY1、GmWHY2、GmWHY6和GmWHY7的表达水平明显高于GmWHY3、GmWHY4和GmWHY5。总之,这些发现将为大豆Whirly基因家族的研究提供重要的资源,并为进一步阐明其分子机制奠定基础。     

Intraspecific responses in crop growth and yield of 20 soybean cultivars to enhanced ultraviolet-B radiation under field conditions

Field studies were conducted to determine the potential for intraspecific responses in crop growth and grain yield of 20 soybean cultivars to enhanced ultraviolet-B (UV-B, 280–315 nm) radiation. The supplemental UV-B radiation was 5.00 kJ m⁻², simulating a depletion of 20% stratospheric ozone at Kunming (25°N, 1950 m). Out of the 20 soybean cultivars tested, 17 and 15 showed significant change in plant height at 80 DAP (days after planting) and ripening stages, respectively. Sensitivity in plant height was greater at 80 DAP than at ripening. The plant height of 3 cultivars increased, and that of 17 cultivars decreased. Under UV-B radiation, LAI (leaf area index), biomass and grain yield decreased, respectively. The greatest percent decrease was 95.7, 93.9 and 92.8, respectively. RI (response index) was the sum of percent change in plant height at ripening, LAI, biomass and grain yield. The results showed that all 20 soybean cultivars had a negative RI, indicating inhibition by UV-B radiation on soybean growth. The RI of 6 tolerant cultivars was higher than −163.1 and 5 out of 6 originated from south China (low latitude). The RI of the most tolerant cultivars, Yunnan 97801, was −72.4. Meanwhile, the RI of 5 sensitive cultivars was lower than −256.9 and 4 out of the 5 originated from north China (high latitude). The RI of the most sensitive cultivar, Huanxianhuangdou, was −295.7. These UV-B tolerant cultivars identified in this study might be useful in breeding programs.     

不同大豆品种籽粒维生素E含量积累比较分析

采用高效液相色谱技术法(HPLC)以东北三省及内蒙古大豆产区的180份种质资源为研究材料,检测其籽粒总维生素E含量及各组分含量,进而分析维生素E总含量及各组分含量间的相关性,选用代表性大豆品种在不同生育时期维生素E积累动态进行分析。结果表明:大豆种质资源籽粒维生素E积累是从R5期开始,初期积累量呈上升趋势,R6期积累量开始大幅度减少,但从R6至R8期积累量又呈现大幅度上升趋势,在R8期积累量趋于稳定。经筛选合丰50和L-21为高维生素E含量品种,黑秣食豆和茶秣食豆为低维生素E含量品种,代表性大豆品种籽粒维生素E含量差异主要体现在R6~R7时期,该时期最终决定代表性大豆品种最终维生素E含量,这为研究高维生素E大豆新品种选育提供了理论基础,同时为高维生素E相关基因位点和候选基因的挖掘奠定了表型鉴定基础。     

大豆结瘤相关QTL优化和候选基因挖掘

氮是植物生长必须的大量元素之一,大豆根瘤菌共生可以为大豆提供充足的氮元素。研究大豆根瘤菌共生机理,挖掘控制共生结瘤候选基因具有重要意义。鉴于现阶段关于调控大豆共生结瘤QTL区间大,无法直接应用到实际中,本实验整理了68个控制大豆结瘤的QTLs,通过Overview和共线性分析对其进行优化,在Gm06染色体上得到一个高置信QTLs区间对该区间进行了基因注释得到43个基因,其中包括一个控制C2钙/脂质结合和含GRAM结构域的蛋白质,一个侧根形成蛋白和一个E3泛素连接酶相关蛋白,并在CSSLs群体中查找该位置存在插入片段的株系进行结瘤性状鉴定。结果表明C2连锁群上的15-15.5Mb对于大豆根瘤菌共生结瘤有着至关重要的作用。