玉米11个ZmbZIP基因的鉴定及表达特征分析

以玉米自交系郑58为试验材料,利用生物信息学方法和qPCR技术,设置200 mmol/L NaCl、20%PEG6000、4 ℃低温和硝态氮或铵态氮缺乏等胁迫试验,对11个ZmbZIP基因进行生物信息学分析,探测这些基因应答低温、干旱、盐害、缺氮等胁迫时的响应表达模式。系统进化树分析结果表明,11个ZmbZIP基因可以细分为2个亚组;qPCR分析结果表明,不同亚组的ZmbZIP基因在玉米不同组织中呈现不同的表达特征,同一亚组的基因呈现类似的表达模式,反映了ZmbZIP基因在玉米生长发育进程中生物学功能的保守性和分化性。人为模拟盐、干旱、低温和氮缺乏等胁迫的结果表明,ZmbZIP基因受到各种逆境因子的广泛调控,亚组I中的ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP13的表达量同时受NaCl溶液胁迫诱导而上调(相对表达量上调2倍),受PEG6000胁迫抑制下调;亚组II中的ZmbZIP38、ZmbZIP77、ZmbZIP112和ZmbZIP124同时受盐、PEG6000和低温胁迫诱导上调,硝态氮缺乏胁迫抑制ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP134基因表达,而铵态氮缺乏胁迫下,这3个基因表达明显上调,推测这些基因广泛参与应答逆境胁迫响应途径。     

玉米转录因子bZIP G亚家族基因的表达模式

为探究不同逆境胁迫(盐、干旱、温度和硝态氮/铵态氮缺乏胁迫)对玉米ZmbZIP基因表达模式的影响,以玉米骨干自交系郑58为实验材料,设置200 mmol·L-1 NaCl、20％PEG6000、4℃低温、硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,探测其对bZIP家族基因G亚家族成员表达模式的影响.进化树分析结果显示,G亚家族成员进一...     

11个玉米DOF基因对逆境胁迫的表达模式分析

研究玉米DOF基因在玉米不同组织和非生物胁迫条件下的响应表达模式,为进一步阐明玉米DOF基因的生物学功能提供有价值的信息.利用qRT-PCR技术探测11个玉米DOF基因在'郑58'自交系不同组织中以及在200 mmol/L NaCl溶液、20％PEG6000溶液和铵态氮、硝态氮缺乏胁迫等条件下的表达模式.进化树分析结果...     

玉米bZIP亚家族基因的表达模式分析

bZIP蛋白是植物转录因子中数目最多、最保守的一类转录因子,参与调控植物生长发育及逆境胁迫响应机制等诸多生命进程。本研究选取玉米bZIP基因亚家族、共计14个ZmbZIP基因为研究对象,系统地研究了ZmbZIP在应答不同逆境胁迫的表达模式。系统进化树分析结果表明,14个ZmbZIP基因可以细分为5个亚组。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果显示,ZmbZIP基因在不同组织器官中有不同的表达模式,其表达模式多样性显示其生物学功能的分化。在人为模拟盐、干旱、低温和硝态氮/铵态氮缺乏等逆境胁迫条件下,ZmbZIP基因呈现不同的表达模式,表明ZmbZIP基因广泛地参与各类逆境胁迫响应途径,并在其中发挥着不同的作用。本研究为将来深入研究这些基因的生物学功能提供科学数据。     

不同植物生长调节剂对绯花玉开花效应研究

【目的】鉴定、克隆冬瓜 BhiOXR 基因,明确其在非生物胁迫下的表达特征,为深入研究冬瓜 BhiOXR 基因的功能奠定基础。【方法】从冬瓜基因组鉴定 BhiOXR 基因家族成员,设计扩增 BhiOXR 基因 CDS 的全长引物,通过 RT-PCR 克隆 BhiOXR 基因。以低温（4℃）、高温（40℃）、盐胁迫（150 mmol/L NaCl 溶液） 和干旱胁迫（10%PEG6000 溶液）处理冬瓜高代自交系 B227 幼苗,利用 qRT-PCR 技术分析冬瓜 BhiOXR 基因 分别在上述 4 种非生物胁迫处理下（处理 0、4、8、12、24 h）的表达特征。【结果】鉴定到 6 个冬瓜 BhiOXR 成员,并进行全长基因克隆和生物信息学分析。qRT-PCR 分析结果表明,BhiOXR1 响应低温、高温和干旱胁 迫,不响应盐胁迫;BhiOXR2a、BhiOXR2b 和 BhiOXR4 响应低温、盐和干旱胁迫,不响应高温胁迫;BhiOXR3 和 BhiOXR5 响应低温、高温和盐胁迫,不响应干旱胁迫。【结论】明确了冬瓜 BhiOXR 基因受低温、高温、盐 和干旱等非生物胁迫诱导表达,并且不同 BhiOXR 基因响应的非生物胁迫有差异,由此推测 6 个 BhiOXR 成员可 能在抵御不同非生物胁迫过程中所表现的抗氧化作用不尽相同,为进一步探究冬瓜 BhiOXR 基因的生物学功能 奠定基础。     

8个玉米DOF家族基因对非生物胁迫的响应模式分析

以8个玉米DOF基因为研究对象,研究这8个基因在玉米生长发育中的器官表达模式及应答4种逆境胁迫(200 mmol·L~(-1) NaCl, 20%PEG,铵态氮胁迫和硝态氮胁迫)的响应表达模式。结果表明,7个基因具有明显的组织表达特异性,5个基因主要在玉米1种器官中表达,2个基因主要在2种器官中表达,而ZmDOF37呈组成性表达。这些数据表明,这8个基因参与玉米器官的发育进程。在200 mmol·L~(-1) NaCl胁迫处理和20%PEG6000胁迫处理1 h后,分别有8个基因和4个基因表现上调,表明这些基因是NaCl和PEG胁迫响应信号途径中的早期响应基因。在20%PEG6000胁迫处理24 h后,有4个基因被明显的诱导(ZmDOF29,ZmDOF32,ZmDOF37和ZmDOF45),表明这4个基因属于晚期响应基因。在铵态氮和硝态氮胁迫处理1 h后,分别有7个基因被明显诱导,属于早期响应基因,表明这7个基因可能参与玉米应答氮胁迫的早期响应机制。     

11个玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达分析

bZIP基因家族是一类广泛存在于植物中的重要转录因子,在植物生长发育及应答逆境胁迫响应途径中发挥重要作用。选取11个玉米bZIP基因作为研究对象,系统地研究了ZmbZIP基因应答各类逆境胁迫时的表达模式。进化树分析结果显示11个ZmbZIP基因聚合为一个大家族,并可以进一步细分为3个亚组。qPCR分析结果显示8个ZmbZIP基因表达模式在玉米不同组织中呈现明显差异,预示着在玉米生长发育进程中功能多样化。 人为模拟盐、干旱、低温和硝态氮或铵态氮缺乏胁迫等研究结果表明,8个ZmbZIP呈现不同的表达模式,ZmbZIP71和ZmbZIP129同时受200 mmol·L^-1 NaCl溶液、20% PEG6000和4 ℃低温胁迫的诱导（>2倍）,而其他ZmbZIP在应答3种非生物胁迫时呈现不同的表达模式。叶片和根系中ZmbZIP基因受不同氮形态缺乏胁迫的调控,叶片中有6个ZmbZIP基因受铵态氮缺乏胁迫的诱导,有2个ZmbZIP受硝态氮缺乏胁迫明显抑制,根系中ZmbZIP9、ZmbZIP69和ZmbZIP71同时受2种胁迫因子的影响,而有5个ZmbZIP基因受2种不同胁迫处理的影响不同,显示叶片或根系ZmbZIP基因在调控氮缺乏胁迫响应机制中具有不同的生物学功能。结果可为将来深入研究这些基因的生物学功能提供科学数据。     

玉米ZmbZIP基因的克隆及表达模式分析

根据玉米碱性亮氨酸拉链(bZIP)基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术从玉米中克隆了一个ZmbZIP基因。研究结果表明:ZmbZIP基因cDNA全长1 300 bp,5′-非编码区长180 bp,3′-非编码区长226 bp,编码区长894 bp,编码297个氨基酸,预测分子量为32.4 KDa,等电点为9.39。氨基酸同源性分析发现,ZmbZIP与谷子的bZIP同源性较高。实时定量PCR检测表明,ZmbZIP基因的表达受脱落酸,干旱和高盐胁迫的诱导,不受低温诱导,说明玉米ZmbZIP基因可能参与玉米对逆境胁迫的应答。     

玉米转录因子ZmbZIP77基因克隆及表达分析

碱性亮氨酸拉链蛋白(Basic Leucine Zipper,bZIP)是广泛存在于真核生物中的一类转录因子,广泛参与植物多种生理进程.从玉米(Zea mays L.)中克隆出1个碱性亮氨酸拉链蛋白家族成员ZmbZIP 77,对该基因进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR技术分析了其在玉米不同组织部位及不同胁迫处理下的表达谱.结果表明,ZmbZIP77与其他bZIP家族成员一样,均含有1个保守的GBF1(Plant G-box binding factor 1)结构域,暗示它和该家族中其他成员具有相同或相似的功能;根据bZIP序列的同源性,植物bZIP序列可以分为3类,ZmbZIP77位于第Ⅱ类,与小麦Wlip9a和拟南芥AtbZIP10亲缘关系最近;玉米ZmbZIP77基因在根中表达量最高,胚芽鞘次之,在叶中表达量最低;高温、干旱和脱落酸均能显著诱导玉米根中ZmbZIP 77的表达,提示Zm-bZIP 77可能在玉米组织发育及逆境胁迫响应中起到重要作用.     

玉米自交系JH089种子萌发及幼苗生长的抗逆性

【目的】研究玉米优良自交系JH089在不同胁迫下种子萌发特性及幼苗生长情况,分析其对各种胁迫的耐受性,研究自交系JH089的抗逆性,为选育抗逆杂交种提供理论依据。【方法】以玉米自交系JH089为材料,在萌发期及2叶期进行不同浓度NaCl(100、200、250、300、400、500 mmol/L)、PEG 6000(10%、20%、30%)及4℃胁迫处理,测定萌发率、抗旱指数、株高、叶形等指标。【结果】玉米自交系JH089在萌发期随着NaCl或PEG处理浓度的增加,萌发所需时间延长,活力指数及抗旱耐盐指数下降。在幼苗期盐浓度高于200 mmol/L 或者PEG高于20%时株高、叶长和叶宽显著降低,出苗率大幅下降,植株生长显著减缓,叶片受胁迫程度明显,较长时间低温处理幼苗生长受到抑制。【结论】玉米自交系JH089能耐受低浓度的盐或旱胁迫,短时间低温对幼苗生长无显著影响,但较高强度或较长时间胁迫则造成明显伤害。     

玉米干旱诱导表达基因ZmBTF3b的克隆与表达分析

【目的】克隆玉米ZmBTF3b并研究其参与逆境反应的分子机制,为揭示玉米抗逆分子机制奠定基础。【方法】应用生物信息学方法分析ZmBTF3b启动子序列特点;应用酵母单杂交方法验证该基因编码转录因子的转录激活活性;应用实时荧光定量PCR方法分析ZmBTF3b在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式。【结果】从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到干旱诱导表达基因ZmBTF3b,该基因编码蛋白含有169个氨基酸,具有新生多肽复合体(nascent polypeptide-associated complex,NAC)保守结构域;酵母单杂交试验证明ZmBTF3b具有转录激活功能;实时荧光定量PCR结果表明,ZmBTF3b在玉米花丝、幼穗、幼胚中表达量较高。ZmBTF3b受脱水干旱胁迫和PEG模拟干旱胁迫诱导根上调表达,而受冷、NaCl、ABA和SA诱导下调表达。【结论】ZmBTF3b编码蛋白具有转录因子的基本特性,在应答逆境胁迫特别是干旱胁迫时起重要作用。     

陆地棉trihelix转录因子基因响应非生物胁迫表达谱分析

【目的】对陆地棉trihelix转录因子基因在多种胁迫下的应答表达模式进行研究分析,为棉花抗逆相关基因克隆及阐明棉花抗逆分子机制奠定基础。【方法】根据已知24个trihelix转录因子EST序列设计引物,通过RT-PCR和qRT-PCR的方法分析棉花（Gossypium hirsutum L.）GhGT在高盐（200 mmol.L-1NaCl）、干旱、低温（4℃）等非生物胁迫和外源激素ABA（100 μmol.L-1）处理下的表达模式。【结果】12个基因响应高盐和干旱胁迫应答,7个基因响应冷胁迫应答,应答ABA处理的基因9个。此外,有3个基因（GhGT2、GhGT18和GhGT23）在4种处理下均有应答。【结论】GhGTs在陆地棉的非生物胁迫适应过程中可能具有重要的作用。     

非生物胁迫对不同玉米杂交种苗期生长的影响

【目的】研究非生物胁迫对不同玉米杂交种苗期生长的影响,比较其适应非生物胁迫的能力,为玉米杂交种的生产提供参考依据。【方法】以3种玉米杂交种新玉47号、九玉J03、九圣禾2468为材料,分别用PEG 6000、NaCl、低温、强光胁迫处理一周后,测定3种杂交种幼苗株高、茎粗、叶面积等各种生长指标。【结果】不同非生物胁迫对玉米幼苗株高、茎粗、叶面积、相对含水量等均有不同程度的抑制作用,3种玉米品种的抗逆性表现各不相同。九玉J03适应盐和低温的能力较强;九圣禾2468适应旱、强光的能力较强;而新玉47号在这些非生物胁迫下均表现一般。【结论】3个不同地区种植的玉米杂交种对环境的适应能力各不相同。     

水稻小分子热激蛋白基因 Os02g0782500对逆境胁迫和激素的响应分析

【 目 的】 分 析 水 稻（Oryza sativa） 小 分 子 热 激 蛋 白（Small heat shock protein，sHSP） 基 因Os02g0782500 对逆境胁迫和激素的响应模式，为进一步研究 Os02g0782500 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】在水稻‘中花 11’中克隆获得 Os02g0782500，并对其进行生物信息学分析；同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 Os02g0782500 在水稻不同组织及不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】Os02g0782500 编码区全长为 519 bp，编码一个含有 HSP20 保守结构域的 sHSP。系统进化分析显示，Os02g0782500 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近。顺式作用元件分析表明，Os02g0782500 的启动子区含有 28 个植物激素响应元件和 35 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明，Os02g0782500 在水稻叶片中的表达量最高；且 Os02g0782500 的表达受 6-BA、GA3、IAA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导，推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】明确了 Os02g0782500 的表达受高温、低温、6-BA、GA3和 IAA 等外界因素调控，推测 Os02g0782500 可能通过 IAA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

水稻组蛋白去甲基化酶基因 OsJMJ719 的克隆及表达分析

【目的】克隆水稻组蛋白去甲基化酶 OsJMJ719 基因，分析其在非生物胁迫下的表达模式，为 探究 OsJMJ719 在非生物胁迫响应中的功能提供理论依据。【方法】以水稻品种中花 11 为材料，克隆获得 完整的 OsJMJ719 基因，对其进行生物信息学分析，构建 OsJMJ719 与绿色荧光蛋白（GFP）融合表达载体 35S:: OsJMJ719-GFP，利用烟草瞬时转化体系和水稻原生质体转化的方法来观察蛋白的亚细胞定位，并应用实时 荧光定量 PCR 技术分析 OsJMJ719 基因在水稻不同组织中的表达情况以及在非生物胁迫处理下的表达模式。【结 果】OsJMJ719 基因（LOC_Os02g01940）编码区长度为 2 994 bp，编码 997 个氨基酸，OsJMJ719 启动子区域含 有 10 个植物激素响应元件和 3 个环境胁迫调控相关元件。系统进化分析结果显示，OsJMJ719 与沼生菰、粗山羊草、 小麦和大麦中的 JMJ 蛋白有较高的同源性。亚细胞定位结果显示，OsJMJ719 蛋白定位于细胞核内。荧光定量结 果显示，OsJMJ719 在种子中表达量较高，且该基因的表达受 ABA、NaCl 和 PEG6000 的诱导，推测其在非生物 胁迫过程中起重要作用。【结论】本研究展示了 OsJMJ719 基因的表达蛋白在进化树中的位置及其同源性物种， 揭示了其表达蛋白定位于细胞中的具体位置、蛋白的结构及特征，以及该基因主要受到哪些外界因素调控，为 进一步研究 OsJMJ719 基因的功能提供基础资料。     

3个玉米WRKY转录因子在非生物胁迫下的表达分析

为进一步研究WRKY转录因子在玉米生长发育及逆境胁迫过程中的作用,通过生物信息方法,从玉米基因组中得到3个同源性较高的WRKY家族基因:ZmWRKY1-like、ZmWRKY4-like、ZmWRKY21-like。同时,采用荧光定量PCR技术分析这3个基因在玉米不同组织及不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。200mol/L NaCl胁迫处理后,ZmWRKY21-like基因呈上调表达;200g/L PEG6000胁迫处理后,ZmWRKY1-like基因出现下调表达;4℃低温胁迫下,3个基因的表达都没有出现显著变化。上述结果表明,ZmWRKY1-like和ZmWRKY21-like基因可能分别参与玉米植株对干旱和盐胁迫的响应。     

芒果bZIP转录因子基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子在调控植物生长发育及抵抗非生物胁迫过程中具有重要作用。本研究通过RACE技术，获得了全长1 317 bp的芒果bZIP转录因子基因(MibZIP46)。系统进化树分析结果表明，MibZIP46与同样是漆树科的阿月浑子的bZIP亲缘关系最为接近，同源性最高，与甜橙的同源性次之。构建了原核表达重组质粒pCZN 1-MibZIP46,经0.2 mmol/L IPTG诱导，目的蛋白以包涵体的形式表达，经镍柱纯化，获得高纯度(90%)的目的蛋白并成功进行Western blotting鉴定；MibZIP46蛋白的亚细胞定位分析结果表明，融合的目的蛋白在烟草叶片细胞中定位于细胞核；实时荧光定量PCR分析结果表明，200 mmol/L NaCl、15%PEG和0.1 mmol/L ABA胁迫处理，均能不同程度诱导MibZIP46的表达。本研究为进一步挖掘利用芒果的抗逆相关基因提供了理论依据。     

外源海藻糖提高甘蔗幼苗抗旱能力并促进植株生长

【目的】研究海藻糖处理能否通过增强甘蔗的防御反应来降低干旱胁迫的不利影响，为干旱条件下甘蔗高产、稳产提供理论依据。【方法】以甘蔗品种ROC22和YZ05-51组培苗为试验材料，以30%PEG6000和12%PEG6000模拟干旱胁迫，设置0、10、100和200 mg·L^-1 4个海藻糖处理浓度。处理9 d后测定组培苗鲜重、干重及不定根数目，明确干旱胁迫下海藻糖促进甘蔗生长的最优浓度。然后，以正常条件为对照，检测在30%PEG6000、12%PEG6000、30%PEG6000+最优浓度海藻糖以及12%PEG6000+最优浓度海藻糖等处理下组培苗丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性。最后，在30%PEG6000和30%PEG6000+最优浓度海藻糖处理后0、12、24和48 h 4个时间点，通过qRT-PCR方法检测YZ05-51组培苗抗旱相关基因ScTPS1、ScSnRK2.3、ScSnRK2.4和ScDREB2b-1的表达水平。【结果】海藻糖处理可缓解30%PEG6000和12%PEG6000干旱胁迫导致的植株鲜重和干重的下...     

水稻 OsbHLH109 基因的表达分析

【目的】bHLH 转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。分析水稻（Oryza sativa L.）bHLH 转录因子基因 OsbHLH109（LOC_Os01g67480）对逆境胁迫和激素的响应模式,为进一步研究 OsbHLH109 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】对 OsbHLH109 进行生物信息学分析,同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 OsbHLH109 在水稻品种中花 11 不同组织、不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】OsbHLH109 编码区全长为 1 164 bp,包含 6 个外显子,编码 388 个氨基酸,是一个含有 HLH 保守结构域的 bHLH 转录因子。系统进化分析显示,OsbHLH109 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近,与双子叶植物中的同源蛋白亲缘关系相对较远。顺式作用元件分析表明,OsbHLH109 的启动子区含有 24 个植物激素响应元件和 25 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明,OsbHLH109 在水稻根、茎、叶和幼穗等组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高;激素和非生物胁迫处理结果表明,叶片中 OsbHLH109 对细胞分裂素（6-Benzylaminopurine, 6-BA）、生长素（Indole acetic acid, IAA）、赤霉素（Gibberellic acid, GA3）、脱落酸（Abscisic acid, ABA）等激素处理的响应表达均达到显著差异水平;且叶片中 OsbHLH109 在低温、干旱、高温、盐胁迫等逆境处理的响应表达均达到显著差异水平,表明 OsbHLH109 的表达受 6-BA、IAA、GA3、ABA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导,推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】水稻 OsbHLH109 为 bHLH 转录因子家族成员,主要在叶片中高表达,OsbHLH109 基因的表达受高温、低温、盐害等外界因素调控,同时响应 6-BA、IAA、GA3、ABA 等激素信号,推测其可能通过 ABA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

棉花GhSPS1的克隆及表达模式分析

【目的】克隆棉花蔗糖磷酸合成酶基因（sucrose-phosphate synthase,SPS）,并分析该基因在组织和纤维发育不同阶段及不同非生物胁迫下的表达模式。【方法】采用genome-walking及over-lap PCR方法,获得了棉花中一个蔗糖磷酸合成酶基因--GhSPS1,通过半定量PCR法检测GhSPS1在不同非生物胁迫条件下的表达模式,采用实时荧光定量PCR法对GhSPS1及GhSUS3、GhINV、GhCESA4进行组织和纤维发育特异性表达分析。【结果】克隆得到的GhSPS1全长4 545 bp,包含10个内含子、11个外显子,其开放读码框为3 108 bp,编码1 035个氨基酸,且该基因在ABA、低温处理条件下表达量增加,在高温胁迫下,表达量先升高后降低。实时荧光定量PCR结果显示,GhSPS1及GhSUS3在各种组织中都有表达,其中,在0 DAF、3 DAF的胚珠及18 DAF的纤维中表达量最高,而GhINV、GhCESA4则分别在3-15 DAF的纤维、18 DAF的纤维中表达量最高。【结论】克隆得到的GhSPS1属于SPSA基因家族,能参与ABA、低温、高温等非生物胁迫应答,且可能在纤维发育的起始期及次生壁增厚初期发挥作用。