大豆GmWRKY20基因表达特性研究

Gs WRKY20基因是从野生大豆中挖掘到的非生物胁迫相关基因,该基因可以提高转基因拟南芥与苜蓿的抗旱性,并使拟南芥提前开花。栽培大豆中的Gm WRKY20是Gs WRKY20基因的同源基因,序列相似度达到99%。利用实时荧光定量PCR分析栽培大豆中Gm WRKY20基因表达特性,结果表明:Gm WRKY20基因在不同栽培品种间的表达没有显著差异;仅在大豆发育的特定阶段上调表达,其上调表达与大豆开花的起始相关;主要表达部位在叶片;不受光周期影响,但受到多种非生物胁迫影响。     

大豆GmWRKY35基因的克隆及其增强烟草耐旱能力研究

大豆易遭受干旱、盐、低温等非生物胁迫,严重导致产量下降。利用分子生物学技术提高作物抗性是作物育种的有效途径。锌指蛋白是植物中常见的重要转录因子,能够调控多种胁迫诱导基因的表达,有效提高综合抗性。在这项研究中,利用RT-PCR方法克隆大豆(Glycine max L.)GmWRKY35基因。其cDNA为1 500 bp,编码一个499个氨基酸的蛋白质,预测其分子量为54.89 kD,等电点(p I)为6.74。亚细胞定位分析表明,GmWRKY35定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析显示,GmWRKY35转录能被干旱诱导。把GmWRKY35基因通过农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.)中。在干旱胁迫下,与野生型烟草相比,转基因烟草植株表现出主根较长,叶子萎焉少,POD和SOD活性较高,MDA含量和电解质渗漏率较少。主要功能验证表明,GmWRKY35基因在烟草中表达增强了干旱胁迫耐受性。这项研究表明大豆RING-H2型锌指蛋白在植物逆境中有重要作用,同时也为大豆抗性育种提供一个优良的候选基因。     

大豆GmWRKY52生物信息学分析及与GmNF-YA13互作研究

WRKY转录因子在植物生长发育及逆境调控过程发挥着重要作用。前期通过酵母双杂交筛选干旱处理后的大豆cDNA文库时发现GmWRKY52(NP＿001237726.2)可能与GmNF-YA13蛋白存在互作,为明确二者是否存在互作,本研究克隆GmWRKY52基因并进行生物信息学分析,利用酵母双杂交系统鉴定GmWRKY52和GmNF-YA13之间的互作关系。结果显示：GmWRKY52基因全长1 163 bp,编码1个由265个氨基酸组成的蛋白质,多序列比对和系统发育树分析结果说明GmWRKY52基因与野生大豆GsWRKY69(XP＿028186817.1)亲缘关系较近。酵母双杂交结果表明GmWRKY52和GmNF-YA13蛋白不存在相互作用。研究结果说明GmWRKY52与GmNF-YA13蛋白在酵母细胞内并不发生互作。     

大豆OPR基因家族全基因组鉴定与表达分析

为了揭示大豆12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase, OPR)家族成员GmOPRs在大豆生长发育中和非生物胁迫下发挥的作用,本研究运用生物信息学方法进行大豆OPR基因家族全基因组鉴定及表达分析。结果显示：大豆基因组中共有12个OPR家族基因成员,分布在8条不同染色体上。系统发育进化分析、基因结构分析和保守基序分析结果显示,GmOPRs可分为两个亚组,含有外显子4～5个,内含子3～5个,GmOPR蛋白之间保守基序分布相似。共线性分析鉴定表明共有4对基因存在共线关系,均为片段复制。GmOPRs启动子区域含有响应厌氧、干旱和低温等非生物胁迫以及JA、ABA等多种激素的顺式作用元件。不同的大豆品种及不同的组织中,GmOPRs的表达模式有差异。GmOPR1、GmOPR4和GmOPR9受干旱胁迫影响后表达量下降,GmOPR7、GmOPR8、GmOPR11和GmOPR12随着盐胁迫影响时间的增长表达量增加,表明GmOPRs基因通过多种表达模式响应干旱和盐胁迫。GmOPRs在系统发育进化和基因结构上比较保守,基因家族数量的扩增主要归因于片段重复...     

大豆GmMADS基因的克隆及表达分析

为了探究大豆MADS-box编码基因在生物和非生物胁迫中的调控作用,以SMV抗感大豆品种为试验材料,从大豆中克隆GmMADS基因Glyma.02g121500,进行生物信息学分析和表达特点分析,同时检测不同逆境胁迫下GmMADS基因表达量变化情况。结果表明:GmMADS基因完整ORF长度为735 bp,编码244个氨基酸,pI 6.68,相对分子质量为28.2 kD。抗感品种间基因CDS序列存在1个SNP差异,氨基酸序列无差异。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。GmMADS与木豆、花生、豇豆、羽扇豆等物种中的同源基因亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示GmMADS在细胞核上表达。组织特异性表达分析显示GmMADS在花中的表达量最高。接种大豆花叶病毒后,抗病品种科丰1号GmMADS在2 h表达最高且显著高于感病品种南农1138-2;低温胁迫时,GmMADS表达在2 h上调;盐胁迫时,GmMADS表达在1 h下调;干旱胁迫时,GmMADS表达在2 h下调。本研究对下一步分析该基因功能、阐明该基因在调控大豆抗病和耐逆的分子机制具有重要意义。     

大豆转录因子GmbZIP60对非生物胁迫的表达模式分析

bZIP基因在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的调控作用。前期试验已经从大豆中克隆到一个bZIP基因GmbZIO60(Genebank Accession No:DQ787038),并成功转化到拟南芥中。本研究在此基础上,利用qRT-PCR和GUS组织化学染色法研究了高温(37℃)、低温(4℃)、干旱(PEG6000)、NaCl(200 mmol·L~(-1))和ABA(100 mg·L~(-1))处理对GmbZIP60卻表达的影响。结果表明:髙温、低温、干旱和NaCl胁迫处理下,CznbZIP60表达量显著降低,分别变为对照组的0.07,0.25,0.36和0.13倍,而ABA处理对GmbZIP60表达量影响不显著,GUS染色结果与荧光定量PCR结果一致。研究认为,GmbZIP60可能以负调控的方式参与大豆抗高盐、干旱、高温、低温等非生物胁迫的应答反应。本研究为进一步鉴定和克隆大豆逆境应答关键基因、揭示大豆抗逆分子机制和大豆抗逆性基因工程改良提供了有益借鉴。     

大豆GAPDH家族基因生物信息学及其逆境组织表达分析

为探究大豆GAPDH家族基因应答非生物胁迫的机制,本研究采用同源分析、保守结构分析等方法对大豆GAPDH基因家族进行全基因组搜索,并对筛选出基因的系统发育关系、基因结构和保守基序、染色体分布、启动子区域的顺式作用元件进行分析,并研究了大豆GAPDH家族基因在不同组织中和非生物胁迫诱导后的表达模式.结果 显示:在全基因组...     

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RNA依赖的RNA聚合酶基因GmRDR1的克隆与表达特性分析

为了寻找大豆抗病新基因,培育大豆新型抗性品种,利用同源克隆的方法从大豆品种科丰1号中分离出1个新的GmRDR1基因,并对其进行序列分析,组织表达、抗逆境胁迫表达分析及该基因的亚细胞定位研究。结果表明:GmRDR1基因位于大豆基因组的第2号染色体,基因全长为3 956 bp,其中ORF为3 378 bp,编码1 125个氨基酸,相对分子量和等电点分别为279.72×103和4.63;GmRDR1含有RDRs家族的保守序列"DLDGD";该基因在所有被检测组织中均表达,并且在叶中的表达量最高;荧光定量结果发现:在大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)处理下,GmRDR1在抗病材料科丰1号中的表达量显著高于感病材料南农1138-2。盐及干旱胁迫下,48 h之内,该基因的表达量明显升高,SA诱导条件下该基因在6 h出现了早期响应,冷害处理下24 h表达量出现了突然的升高。GmRDR1基因的亚细胞定位结果表明:该基因所编码的蛋白定位在细胞核里。根据以上结果判定GmRDR1基因参与了大豆对SMV的抗性反应,并且能够强烈响应盐和干旱的胁迫,因此该基因在大豆抗逆分子育种中具有较好的应用价值。     

大豆GmCYP82C4基因克隆与表达分析

细胞色素P450 CYP82家族基因为双子叶植物特有,参与生长代谢和逆境生理调控。为了探究大豆P450 CYP82的基因功能,克隆大豆P450同源基因GmCYP82C4,得到该基因编码区1584bp,它编码527个氨基酸,编码的蛋白质具有保守的血红素结合域。生物信息学分析表明,GmCYP82C4蛋白与大豆中GmCYP82A3同源性最高,其次为豌豆的PsCYP82A1。亚细胞定位结果显示,GmCYP82C4定位于细胞质膜。实时荧光定量结果表明,GmCYP82C4在大豆幼苗根中表达量最高,能够响应低温、伤害和大豆疫霉胁迫,并受到脱落酸、茉莉酸甲酯、乙烯和水杨酸信号调控。由此推测GmCYP82C4可能通过激素信号途径调控大豆对胁迫的响应。     

大豆GmGST12基因的克隆及表达分析

植物中的活性氧(ROS)作为细胞内或细胞间的信号起重要作用,但其浓度过高可能会导致植物出现雄性不育,而谷胱甘肽S-转移酶类(GSTs)对于解除ROS对细胞的毒害具有重要作用。前期在大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的比较转录组学研究中发现一个差异表达基因Gm GST12。本研究通过同源克隆法从NJCMS1A和NJCMS1B花蕾中克隆了Gm GST12基因,其编码区序列(CDS)全长均为708 bp,且核苷酸序列相同,编码含235个氨基酸的谷胱甘肽S-转移酶;系统发生分析表明,Gm GST12与拟南芥At GSTU9的同源性最高,二者氨基酸序列相似度为52%;组织表达分析表明,Gm GST12在NJCMS1A花蕾中的表达水平极显著地高于NJCMS1B花蕾中的表达水平,而在根、茎和叶中的表达水平差异不显著;亚细胞定位结果显示Gm GST12定位于细胞核和细胞质中;此外,还构建了植物过表达载体p CAMBIA3301-Gm GST12,以用于下一步转基因功能验证研究。以上结果为进一步研究大豆质核互作雄性不育的分子机理提供了基础。     

椰子CnRADIALIS-like转录因子的克隆与表达分析

本研究依据前期已经完成的4个品种椰子外果皮转录组测序数据结果,筛选获得在4个品种椰子外果皮中表达水平显著差异的MYB类基因CnRADIALIS-like。从椰子（Cocos nucifera L.）外果皮中克隆获得CnRADIALIS-like,序列分析显示,CnRADIALIS-like基因的开放阅读框（ORF）长288 bp,编码95个氨基酸。结构域分析显示,CnRADIALIS-like含有1个典型的SANT/MYB结构域,属于MYB转录因子家族中的I-box-binding-MYB型。多序列比对发现,CnRADIALIS-like氨基酸序列与油棕MYB-RADIALIS（RAD）氨基酸序列相似度最高。理化性质、亲/疏水性和无序化分析显示,CnRADIALIS-like转录因子是亲水性蛋白且偏碱性,存在无序化区域。信号肽和跨膜结构域分析表明,其不存在信号肽和跨膜结构域。空间结构分析显示,CnRADIALIS-like有典型的α-螺旋结构。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）显示,CnRADIALIS-like基因在4个品种椰子外果皮中的表达量存在显著差异,在红矮椰子中表达量最高,红矮椰子不同组织中在外果皮表达量最高。该基因的表达在红矮椰果从幼果至成熟果的3个发育阶段依次降低,套袋条件下表达量低于正常光照条件下,表明该基因可能与光形态下细胞发育及代谢产物合成存在相关作用。通过对该基因的生物信息功能进行分析,为深入研究其功能及作用机制提供参考,同时以期为深入剖析椰子的外果皮颜色形成机制提供重要的理论依据。     

香蕉中 8 个 WRKY 转录因子的克隆及表达分析

WRKY 转录因子在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用。为了解香蕉 WRKY 转录因子的功能,本研究 在香蕉根系中克隆了 8 个 WRKY 家族基因,与香蕉基因组数据库比对后,将其分别命名为 MaWRKY2、MaWRKY21、 MaWRKY44、MaWRKY47、MaWRKY125、MaWRKY136、MaWRKY139 和 MaWRKY147。序列分析和遗传进化树结果表 明,MaWRKY2 和 MaWRKY47 属于第 I 类家族,其余 6 个属于第 II 类家族。对 8 个基因在香蕉的根、球茎、假茎、 叶、花和果中的表达进行分析,结果表明,这 8 个基因在所有的器官中均表达,说明这些基因在香蕉的生长发育过程 中起作用。对 8 个基因在盐、低温、干旱、水杨酸、茉莉酸、ABA、乙烯和香蕉尖孢镰刀菌生理 4 号小种胁迫处理的 香蕉苗根系中的表达进行分析,结果表明 8 个基因对这些胁迫均有响应,说明香蕉中的这 8 个 WRKY 基因参与了生物 胁迫、非生物胁迫和激素信号途径。     

大豆TCP转录因子家族结构域分析及功能预测

利用已知的拟南芥TCP基因和大豆基因组数据库,通过生物信息学方法,鉴定并获得了大豆TCP家族基因序列,基因定位信息。共鉴定大豆TCP基因54个,分布在大豆除14号染色体外的其他19条染色体上。对54个基因进行进化和聚类分析及功能结构域的分析,发现全部具有高度保守的TCP结构域。根据结构域差异和系统发育分析的结果,将大豆TCP转录因子家族分成2个TCP亚家族。以生物信息学手段和已有的其他物种的TCP基因进行了比较分析,大豆TCP基因占总数的3.5%,与拟南芥同源基因比较,序列长度存在相似性。对启动子元件分析显示,TCP基因含有大量与在子叶、根、茎处大量表达有关的元件及对分生组织有作用的元件。     

大豆MYB转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。MYB转录因子在其N端含有其特有的DNA结合基序(MYB-binding domain),能够与DNA分子大沟结合而调控基因表达。本研究通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选鉴定出了304个大豆MYB类转录因子,并对其进行了分类和保守结构域分析;通过与拟南芥的MYB基因进行系统发生分析,将304个大豆MYB转录因子分为了22个亚类;染色体定位分析表明大豆MYB转录因子在所有染色体上都有分布,部分染色体间的MYB蛋白序列高度相似,表明此类基因在进化上具有相同的来源;利用野生大豆盐、碱胁迫下转录组数据,分析MYB基因的表达模式,发现部分MYB转录因子能够响应盐、碱胁迫的诱导,且在盐、碱胁迫下具有不同的表达模式。     

茶树WRKY转录因子CsWRKY17的克隆与表达分析

WRKY转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调节植物的抗虫防御反应中发挥关键作用.然而,目前抗虫相关WRKY转录因子的研究还主要集中于草本植物中,木本植物中的研究还十分滞后,仍有大量WRKY未被发掘与鉴定.以茶树龙井43为试验材料,克隆了1个WRKY转录因子基因,命名为CsWRKY17.研究发现,CsWRKY17...     

大豆Usp1基因的克隆和表达分析

在对大豆根系盐胁迫抑制差减杂交文库EST序列分析的基础上,利用RT-PCR技术克隆得到了一个大豆Us-pA基因,命名为GmUsp1,其编码一个包含164个氨基酸残基的多肽链。多序列比对和编码蛋白结构分析表明,GmUsp1属于泛应激蛋白(Universal Stress Protein)家族成员之一。其氨基酸序列与蚕豆Vf_enod18序列相似度最高,属于MJ-0577类中含有ATP结合位点的UspA亚族,与MJ-0577有相似的蛋白二级结构。分别采用250 mmol.L-1NaCl、100μmol.L-1ABA和30%PEG 6000进行胁迫处理,耐盐品种文丰7号和盐敏感品种Union的GmUsp1均被诱导表达,二者对胁迫诱导响应时间和表达量存在差异,说明GmUsp1可能参与大豆对非生物逆境胁迫的应答调控。     

转录调控基因GmLEC1转化大豆及转化方法的比较

以高油大豆中豆30开花后30 d的发育种子为材料,根据已报道的拟南芥脂肪酸合成相关转录因子LEC1序列设计简并引物,采用同源序列法从大豆种子中分离了大小为850 bp的cDNA片段;采用Gateway技术构建RNAi表达载体pHGlec;分别利用大豆子叶节和胚尖为外植体进行农杆菌介导的遗传转化;以抗性芽获得率,PCR检测阳性率为指标,对转化系统进行优化。确定了6.0 mg.L-1的6-BA为胚尖转化法最佳激素配比;经PCR鉴定,优化后的胚尖转化法阳性苗获得率为7.58%,子叶节转化法转化率为1.86%。