向日葵逆境应答转录因子DREB的克隆与表达分析

DREB类转录因子在作物抵御逆境胁迫上起重要作用,利用该类基因改良作物抗逆性具有重要意义。研究利用同源克隆方法在6份向日葵资源中均分离到1个DREB类转录因子基因。该基因序列全长945 bp,推测编码蛋白含314个氨基酸,与NCBI中该基因序列同源性均达到99%以上,不同材料之间该基因序列存在单碱基突变,突变位置不一致,且未发现与耐旱性有明显相关性。表达分析显示,6份向日葵材料根、茎和叶中的DREB基因均受干旱、盐害和低温的诱导,作出表达量上调的应答,胁迫超过一定时间,表达量出现下降的趋势。所有材料叶中DREB基因的上调幅度明显高于根和茎中,低温胁迫后的表达上调量要明显低于干旱和盐害胁迫下的表达上调量。各材料根、茎、叶中DREB的表达量与耐旱性未发现有明显相关性。     

红麻谷胱甘肽还原酶基因(HcGR)的克隆及盐胁迫下表达分析

[目的]克隆红麻谷胱甘肽还原酶基因(HcGR)并分析其组织表达特性及不同盐胁迫下的表达模式,为深入研究HcGR基因在响应盐胁迫的分子调控机制提供理论参考.[方法]基于红麻转录组测序结果,克隆HcGR基因,对其序列进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR检测HcGR基因在红麻不同组织及不同盐度胁迫[CK(0 mmol/L NaCl)、T1(50 mmol/L NaCl)、T2(100 mmol/L NaCl)和T3(200 mmol/L NaCl)]下的表达情况.[结果]克隆获得的HcGR基因开放阅读(ORF)长度为1698 bp,其编码蛋白相对分子量为60 kD,由555个氨基酸残基组成,理论等电点(pI)为8.46,为亲水性蛋白,定位于叶绿体;HcGR蛋白二级结构以无规则卷曲为主,以α-螺旋、延伸链和β-转角为辅,所占比例分别为44.14%、27.75%、22.16%和5.95%,其三级结构由无规则卷曲、α-螺旋和延伸链3种结构元件相互盘绕而成;该蛋白与榴莲GR蛋白亲缘关系较近.HcGR基因在红麻根、茎和叶中均有表达,且相对表达量存在显著差异(P<0.05,下同),相对表达量排序为叶>根>茎,表明HcGR基因具有明显的组织表达特异性.在红麻的根和叶中,HcGR基因相对表达量随NaCl胁迫浓度增加整体上呈先升高后降低的变化趋势,且均在T1处理下达峰值,显著高于CK、T2和T3处理.HcGR基因在茎中的相对表达量随NaCl胁迫浓度增加呈波动变化趋势,但T1、T2和T3处理均高于CK,其中T1和T3处理显著高于CK.[结论]HcGR基因在红麻根、茎和叶中的表达具有明显组织特异性,且可被不同浓度NaCl诱导响应盐胁迫信号,并通过上调各组织中的转录水平以提高抗盐胁迫能力,故推测该基因在红麻抗盐胁迫机制中发挥重要调控作用.     

甜菜M14 品系BvM14-STPK 基因的生物信息学分析及 响应盐胁迫的表达分析

旨在进一步研究BvM14-STPK蛋白激酶对盐胁迫的应答反应。本研究以甜菜M14品系为材料，使用特异性引物通过聚合酶链式反应进行扩增，获得BvM14-STPK基因cDNA全长，并进行生物信息学分析，采用荧光定量PCR探究该基因响应盐胁迫的表达分析。生物信息学分析结果表明，BvM14-STPK基因cDNA全长1668 bp，包含1527 bp的最大ORF，编码508个氨基酸；BvM14-STPK蛋白激酶具有典型的蛋白激酶保守结构域。实时荧光定量PCR结果表明，BvM14-STPK基因在甜菜M14品系叶、根中均有广泛表达，叶中的表达量高于根中。该基因在200、400 mmol/L NaCl处理下，在叶片和根中呈现不同的表达状态，表明该基因可以应答盐胁迫，但在不同组织中应答盐胁迫的表达量存在差异。本项研究对挖掘甜菜M14品系优质基因和提高栽培甜菜抗逆性等方面具有重要指导意义，为后续进一步开展甜菜遗传改良工作奠定基础。     

胡杨PePEX11基因参与调节盐胁迫下拟南芥的抗氧化能力

目的长期非生物逆境胁迫下,植物会产生过量活性氧并造成氧化损伤,过氧化物酶体能够通过清除活性氧来调节氧化还原平衡。PEX基因参与过氧化物酶体的生物发生和增殖,PEX11基因的过表达可促进过氧化物酶体增殖,对植物的抗氧化能力的提升具有重要意义。胡杨是研究木本植物中抗逆机制优良材料,本文旨在探究胡杨PEX11基因对非生物胁迫的响应。方法本研究首先以胡杨叶片cDNA为模板克隆获得PEX11基因,命名为PePEX11,并对PePEX11蛋白进行生物信息学分析,其次采用实时荧光定量PCR分析PePEX11在胡杨中的表达模式,同时构建植物表达pCAMBIA1301-35S::PePEX11转化拟南芥,最后检测盐胁迫条件下转PePEX11拟南芥的抗氧化能力。结果PePEX11基因cDNA全长543 bp,编码180个氨基酸,PePEX11蛋白具有多个跨膜结构域,在膜上发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明,该基因在胡杨体的成熟叶中表达量最高,幼叶次之,茎中最少;胡杨PePEX11基因受盐胁迫上调表达。功能分析显示,在含有100 mmol/L NaCl的培养基上,转PePEX11基因拟南芥株系的根长均显著长于野生型;对盆土中的移栽后12 d的幼苗150 mmol/L NaCl盐处理2周,转基因株系表现为营养生长良好,耐盐性较强。超表达PePEX11基因能显著提高(P＜0.05)拟南芥多种抗氧化酶的活性。DAB组织染色结果表明,转基因株系叶片中H₂O₂的含量明显少于野生型。结论本研究从胡杨中克隆PePEX11基因,并证明PePEX11能够提高拟南芥在盐胁迫下的抗氧化能力,提升耐盐能力。      

NaCl胁迫下甜瓜苗期CmCBL1的表达及生理响应

类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBL作为钙感受器,接收外界刺激传递钙信号给下游的靶蛋白,从而引起一系列生理生化反应,在植物生长和抗逆方面有重要作用。研究以1/2 Hogland营养液水培甜瓜幼苗为材料,对其进行0 mmol/L(CK)和200 mmol/L NaCl处理,分析盐胁迫下0~9 d不同时间点甜瓜幼苗中CmCBL1基因的表达变化与植株生理生化指标变化。结果表明,CmCBL1基因主要在甜瓜的茎和叶表达,并且在NaCl胁迫处理(200 mmol/L)下0~12 h内上调表达后下降。与对照相比,NaCl胁迫处理甜瓜幼苗干质量与鲜质量都下降,根、茎、叶的Na⁺/K⁺均升高,叶片黄化。Spearman相关性分析结果表明,相对于对照植株,在第3~7天时间点内盐胁迫下CmCBL1相对表达与Na⁺/K⁺、Na⁺相对含量呈极显著负相关,与鲜质量呈显著正相关,综上说明CmCBL1基因在甜瓜耐盐生理中具有重要作用。     

NaCl胁迫对胡杨幼苗叶主要渗透调节物质的影响

以胡杨幼苗抗盐能力为研究目标,采用盆栽沙培,以2年生胡杨实生苗为试验材料,设置5个NaCl浓度0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和2.0%进行盐胁迫试验,在盐处理后的1、5、10 d和20 d采叶样测定胡杨幼苗叶片中脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶（SOD）、Na⁺、K⁺和Cl^-的含量。通过不同NaCl浓度胁迫下胡杨幼苗叶生理生化指标变化,探讨胡杨幼苗的耐盐生理机制,为胡杨造林与资源的合理利用提供理论依据。结果表明:1）盐胁迫下,胡杨幼苗叶片中Pro含量逐渐增加,在2%盐浓度胁迫下迅速积累,同时,胡杨幼苗叶Pro含量受盐浓度与胁迫时间影响非常显著。2）胡杨幼苗在中、低NaCl盐浓度处理下,SOD活性基本趋于降低的趋势,但2%NaCl盐浓度处理,SOD活性增加显著,胁迫时间对胡杨幼苗叶SOD活性的影响大于盐浓度。3）胡杨幼苗叶片中可溶性蛋白含量在不同胁迫时间下总体随盐浓度的增加呈先降低后增加的趋势。4）盐胁迫下,胡杨幼苗叶片中K⁺含量降低,Na⁺和Cl^-含量增加。从浓度与胁迫时间效应分析,胡杨叶片中K⁺含量随着胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长呈降低趋势,总体K⁺含量的降低幅度不大。 Na⁺含量在NaCl低浓度胁迫下,随时间效应不显著,在高浓度胁迫下,胁迫时间累积效应显著。盐胁迫下,胡杨叶片中的Cl^-含量随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而增加,0.3%、0.6%NaCl低盐浓度胁迫时Cl^-含量增加幅度较小,2%NaCl盐浓度处理下增加幅度较大。表明胡杨幼苗叶片生理生化过程对盐分具有一定的适应性,通过增加Pro、可溶性蛋白、SOD活性含量,保持较高的K⁺的吸收水平,增强了胡杨幼苗抵御盐胁迫的能力;在盐胁迫下,胁迫时间的延长会加重盐胁迫程度,具有累积效应。     

盐胁迫对线辣椒根系生长及基因表达的影响

为研究线辣椒耐盐机理,以线辣椒耐盐品种‘强丰7301’和盐敏感品种‘GX7’为材料,用50、100、150、200、250mmol·L~(-1)的NaCl溶液对其幼苗进行胁迫处理,研究盐胁迫对线辣椒幼苗根系形态、根系生长参数的影响,用250mmol·L~(-1)的NaCl溶液对其幼苗进行胁迫处理研究对根系基因表达的影响。结果表明,随着盐浓度的升高,根系的颜色从乳白色逐步变为褐色;低浓度盐胁迫(50和100 mmol·L~(-1)的NaCl溶液)可以促进‘强丰7301’幼苗根系的生长,150mmol·L~(-1)及其以上的高浓度盐胁迫则对‘强丰7301’幼苗根系的生长具有抑制作用;而5个浓度的盐胁迫处理对‘GX7’幼苗根系的生长均具有明显的抑制作用。在盐胁迫3 h、6 h和12 h后2个品种都有大量的基因差异表达,‘GX7’和‘强丰7301’在盐胁迫后差异表达基因的数量随时间的延长而增加,在12 h达到最大,上调基因和下调基因几乎各占一半。通过GO注释分析,‘强丰7301’与根系耐盐有关的差异表达基因在细胞成分、分子功能和生物学过程3个GO分支中均有分布,涉及到根形态发生、渗透胁迫反应、细胞生长、细胞内膜结合细胞器及谷胱甘肽转移酶活性等过程,说明这些基因的差异表达与其耐盐性有关;将‘强丰7301’在3个时间点筛选出的与根系生长发育有关的基因注释到KEGG数据库,有11个基因在所有时间点均发生了差异表达,且集中在胞吞作用、谷胱甘肽代谢、真核生物中的核糖体生物合成、吞噬体、苯丙氨酸代谢、苯丙素生物合成和植物激素信号转导等方面,说明‘强丰7301’的耐盐与上述代谢过程有关。     

玉米ZmWRKY53-like与ZmWRKY67-like基因在非生物胁迫下的表达

为探明WRKY家族基因ZmWRKY53-like与ZmWRKY67-like在非生物胁迫下的表达情况,通过生物信息方法从玉米基因组中得到ZmWRKY53-like与ZmWRKY67-like 2个WRKY家族基因,利用荧光定量PCR技术分析其在玉米自交系B73不同组织中及在盐、干旱和低温胁迫下的表达水平。结果表明:2个基因在玉米根、茎、叶、穗、幼果和穗丝中均有表达,具有组织表达特异性,在幼果中表达量显著高于其他组织,在穗丝中表达量最低。在盐胁迫下,ZmWRKY67-like基因呈上调表达;在低温胁迫下,ZmWRKY53-like基因呈上调表达;在干旱胁迫下,2个基因都呈下调表达模式。ZmWRKY67-like基因参与了植物对盐和干旱胁迫的响应,ZmWRKY53-like参与了植物对干旱和低温胁迫的响应。     

柽柳cDNA文库的构建及ThAQP基因的表达

【目的】构建NaCl胁迫下柽柳根部cDNA文库,在盐胁迫下检测柽柳水通道蛋白(Aquaporins,AQPs)基因的表达,探讨AQPs与柽柳耐盐性的关系。【方法】以0.4mol/LNaCl胁迫处理的刚毛柽柳(Tamarix hispida)根部组织为试材,分别构建未经盐胁迫及胁迫24,48h的cDNA文库,并测定文库滴度。对从文库中获得的EST序列进行拼接,获得刚毛柽柳AQP(ThAQP)的单一序列,对其进行生物信息学分析。采用实时荧光定量PCR方法,研究ThAQP基因在盐胁迫后的刚毛柽柳根和叶中的表达情况。【结果】构建的NaCl胁迫0,24,48h3个文库的初始滴度分别为1.0×106,1.4×106和1.2×106pfu/mL,插入片段的平均长度分别为0.8,0.9和0.85kb,平均重组率为98.2%。文库克隆随机测序获得了刚毛柽柳的7条ThAQP基因单一序列,这7条ThAQP基因分别与水通道蛋白的4个亚家族成员基因具有很高的同源性。在根和叶中,这7条ThAQP基因表达对盐胁迫的响应不同,在根部ThAQP1～ThAQP4相对表达量增多,而其他基因的相对表达量变化不明显;在叶部,ThAQP7在胁迫24h时相对表达量出现小幅度上升,而其他6条ThAQP的相对表达量则明显下降。【结论】ThAQP基因可能与柽柳抵御盐胁迫有关。     

胡杨(Populus euphratica)盐相关基因的克隆

以2年生胡杨实生苗为研究材料，通过用119mmol／L的NaCl溶液浇灌处理1h，分别收集NaCl处理前后的细嫩白根设立对照样品与处理样品，分离rnRNA。用抑制性扣除杂交技术建立胡杨盐处理的cDNA扣除文库，并以cDNA阵列杂交技术用。。P标记探针进行杂交，共筛选672个有效克隆，从中确认3个探针进行了序列分析，其中1个为盐抑制表达基因片段，2个为盐诱导表达基因片段。分析表明，1个盐诱导表达基因片段为1含188氨基酸开放阅读框的EST，该EST具有1079个核苷酸。该结果与我们早先检测到的1个胡杨盐诱导表达蛋白大小相符。     

基于高通量转录组测序初步揭示丹参根和叶中丹参酮和丹酚酸含量差异的分子机制

丹参的药用部位为干燥根及茎,叶片不作为药用部位。为了解析丹参不同组织部位药效的差异,本研究使用Illumina高通量测序平台完成丹参药用部位根和非药用部位叶的转录组测序和功能注释,分析比较了根和叶中的差异表达基因,并进行基因的深度挖掘。本研究共获得54.17 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到8.29 Gb以上,Q30碱基百分比在94.37%以上。共检测到表达基因32700个,其中已知基因25607个,新基因7093个;表达转录本共56230个,其中已知转录本24627个,新转录本31603个。根和叶中差异表达基因有6959个,其中3265个基因上调表达,3694个基因下调表达。对丹参酮生物合成通路(二萜代谢通路map00904)和丹酚酸生物合成通路(苯丙烷代谢通路map00940)上差异基因分析,分别获得2个差异表达的PAL基因和2个差异表达的CPS基因,这些差异表达基因可能与丹参酮、丹酚酸主要在丹参根中积累有关。本研究结果为参与丹参酮和丹酚酸生物合成功能基因的挖掘、药效物质次生代谢途径解析提供了丰富的信息。     

水稻幼苗响应氰化物胁迫的基因表达谱差异分析

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因,采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片,分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下,从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因,从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因;氰化钾处理下,细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达;铁氰化钾处理下,水稻叶中解毒相关基因显著上调表达,说明氰化物能诱导水稻基因差异表达;与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径相关的基因以及转录因子类基因的表达均显著上调,表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫,积极诱导与防御相关的基因,并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒,以降低对植物的伤害。     

外源CaCl2缓解NaCl胁迫下酸枣幼苗叶和根转录组测序分析

【目的】研究CaCl₂缓解酸枣盐胁迫的分子机制。通过转录组测序分析,为研究CaCl₂缓解酸枣盐害分子机制提供参考。【方法】研究以水培酸枣幼苗为材料,150 mmol/L NaCl和150 mmol/L NaCl + 10 mmol/L CaCl₂分别处理6 h,利用高通量测序技术对酸枣幼苗叶片和根系进行了转录组测序与组装,对获得的所有Unigene在GO、KEGG数据库中进行功能注释。【结果】 与对照组相比,在外源CaCl₂处理下酸枣幼苗叶片上调和下调的差异表达基因分别7 365个和1 247个,根系分别有762个和4 861个。【结论】GO数据库比对,酸枣幼苗叶片富集了43个GO条件,根系富集了42个GO条件,叶片和根系均是催化活性被富集到差异基因最多;KEGG数据库比对,差异基因主要涉及植物病原互作、MAPK信号通路-植物、植物激素信号转导、苯丙醇生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等。     

转录组分析二马牙和长脖类型林下参表型差异

为分析二马牙和长脖类型林下参不同组织中人参皂苷含量存在差异的分子机制，测量同一环境下14年生两种林下参表型及人参皂苷含量，利用高通量测序技术对两种类型林下参的叶片、芦头及主根进行转录组测序，筛选差异表达基因，并对芦头的7个差异基因进行了qRT-PCR验证。表型分析结果表明，与长脖相比，二马牙芦头短粗、须根发达、根部及地上部分均更粗壮、产量高。转录组分析结果显示，2种类型林下参叶片、芦头、主根中分别有124、604、89个差异基因，上调基因分别有48、283、31个，下调基因分别有76、321、58个；通过KEGG代谢通路富集分析，差异基因分别富集到16、70、17个通路中，主要注释到淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导通路以及苯乙醇苷生物合成通路中。研究结果为林下参的品种选择以及揭示林下参表型差异的分子机制提供理论参考。     

盐胁迫下水稻体内miRNA表达谱分析

miRNA是生物体内起重要调控作用的一类非编码小RNA分子,在转录后水平调控基因表达,参与生长发育、抗逆等生物学过程。高通量测序法是鉴定植物中miRNA最有效的方法之一。提取盐胁迫处理不同时间的水稻根、茎和叶部的总RNA,从中分离18~30 nt小分子RNA构建文库,进行高通量测序,对miRNA表达谱特性进行了分析。结果表明,所有样品共检测到248个已知的miRNA,来源于132个不同的家族,根、茎、叶中分别有31、11、9个差异表达miRNA,分属于29个家族,靶向592个功能基因,并对其中5个差异显著且与非生物胁迫相关的重要miRNA进行了qPCR分析检测,结果显示Osa-miR166h、Osa-miR166k上调表达,Osa-miR169h、Osa-miR530下调表达,针对Osa-miR169h的4个靶基因进一步定量检测,其中的3个靶基因上调表达,这与Osa-miR169h的下调表达结果相一致,以上结果说明miRNA在植物抵御非生物逆境胁迫的过程中扮演重要角色。     

盐胁迫下水稻体内miRNA表达谱分析

miRNA是生物体内起重要调控作用的一类非编码小RNA分子，在转录后水平调控基因表达，参与生长发育、抗逆等生物学过程。高通量测序法是鉴定植物中miRNA最有效的方法之一。提取盐胁迫处理不同时间的水稻根、茎和叶部的总RNA，从中分离18~30 nt小分子RNA构建文库，进行高通量测序，对miRNA表达谱特性进行了分析。结果表明，所有样品共检测到248个已知的miRNA，来源于132个不同的家族，根、茎、叶中分别有31、11、9个差异表达miRNA，分属于29个家族，靶向592个功能基因，并对其中5个差异显著且与非生物胁迫相关的重要miRNA进行了qPCR分析检测，结果显示Osa-miR166h、Osa-miR166k上调表达，Osa-miR169h、Osa-miR530下调表达，针对Osa-miR169h的4个靶基因进一步定量检测，其中的3个靶基因上调表达，这与Osa-miR169h的下调表达结果相一致，以上结果说明miRNA在植物抵御非生物逆境胁迫的过程中扮演重要角色。     

基于全基因组和转录组的绿豆谷胱甘肽转移酶基因及其对镉胁迫的响应

以绿豆为材料,运用生物信息学、转录组学和酶学等分析方法,对绿豆GST家族基因结构及其表达蛋白的特征进行分析,并检测镉（Cd）胁迫下GST基因表达谱和酶活性变化。结果表明,绿豆基因组中包含有93个GST基因,分为Tau、Phi、Lambda、Theta、Zeta、DHAR、EF1Bg、GHRs、mPGES2和TCHQD等10类,以Phi和Tau类基因数最多;不同类基因结构存在较大差异,Tau类和TCHQD类含有2个外显子,Phi类和GHRs类分别含3和5个外显子,其余基因外显子数目在6~10个。其中只有40个基因在绿豆中表达,31个基因在根、茎、叶中都有表达,6个基因选择性表达。Cd胁迫上调大多数基因的表达量,根、茎、叶中被显著上调的GST基因分别为10、8和4个,平均上调倍数为2.17、2.25和3.26;Cd胁迫显著升高根和茎中GST酶活分别达2.14和1.27倍,与基因表达量的变化一致。表明绿豆根中GST基因及其酶活在Cd胁迫响应中起最主要作用。研究结果为植物GST基因的进一步研究和在植物抗逆中生物技术应用提供了科学资料。     

水稻干旱胁迫的small RNA转录组分析

small RNA在植物环境胁迫过程中起重要的调节作用.然而,参与干旱逆境响应复杂过程中的miRNAs及其调控机制仍有待于深入挖掘.对干旱胁迫处理不同时间的水稻根、茎和叶组织进行small RNA文库构建和转录组测序.所有样品共检测到403个miRNAs,其中已知miRNAs 352个,新预测miRNAs 51个.干旱...     

类番茄茄和多毛番茄CBF1基因转化烟草的表达调控分析

利用农杆菌介导的叶盘法将类番茄茄(Solanum lycopersicoides)和多毛番茄(Lycopersicon habrochaites)的CBF1基因转入普通烟草(Nicotiana tabacum L.),通过分析转基因烟草在低温胁迫条件下目的基因的表达水平并结合转录组数据分析差异表达的基因,揭示CBF1基因在烟草中发挥抗冷作用的机制与相关性。结果显示:低温胁迫下,转基因烟草的抗低温能力高于非转基因的野生型;SlCBF1和LhCBF1基因在普通烟草中过量表达后,转录组测序分析表明SlCBF1基因转化的烟草植株与野生型烟草植株相比,差异表达基因为53个,其中33个表达上调,20个表达下调;LhCBF1基因转化的烟草和野生型烟草植株相比,差异表达的基因为106个,表达上调的有62个,表达下调的有44个。表明在烟草中过表达SlCBF1和LhCBF1会影响转基因烟草中受其调控的下游基因的表达水平,进而提高烟草的抗冷能力。