毛果杨多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白家族PtPGIP的生物信息学分析

植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（Polygalacturonase-inhibiting protein,PGIP）可特异性识别病原菌分泌的多聚半乳糖醛酸酶,从而抑制病原菌对植物细胞壁重要成分——果胶的降解,以增强植物病原菌抗性。为探明模式树种杨树PGIP抗病机制,对毛果杨PGIP(PtPGIP)家族成员进行鉴定,以及对蛋白质理化性质和结构、系统进化、基因表达模式进行分析。结果表明,毛果杨基因组中鉴定到4个PtPGIP基因,其中,PtPGIP1和PtPGI2位于6号染色体串联重复,PtPGIP3和PtPGIP4位于16号染色体串联重复;PtPGIP1是假基因,PtPGIP2、PtPGIP3、PtPGIP4具有完整的PGIP蛋白结构域。PtPGIP均为疏水蛋白,具有良好的脂溶性,且具有3～7个N-糖基化位点。亚细胞定位预测表明,其可能定位于细胞外。除PtPGIP1以外,PtPGIP2、PtPGIP3、PtPGIP4蛋白均包含10个LRR片段,LRR中的保守序列xxLxLxx及蛋白质分子对接均表现出差异性。PtPGIP基因的表达具有组织特异性,PtPGIP1基因在各个组织部位的表达水平均较低...     

小麦PR5Ks蛋白家族鉴定与分析

类PR5受体蛋白激酶（PR5 receptor-like protein kinase,PR5Ks）包含病程相关蛋白5(PR5)和激酶结构域,为植物类受体蛋白激酶（Receptor-like protein kinase,RLK）家族的1个亚族,与植物的抗病防御反应相关。本研究从小麦基因组中鉴定了17个PR5Ks基因,对其理化性质、基因结构、保守基序和启动子进行分析。结果表明,17个PR5Ks蛋白家族成员均为疏水性蛋白,氨基酸数目在415～663个,分子量在44.60～73.52 kD,等电点介于5.61～8.4,蛋白结构以无规则卷曲和α螺旋为主。顺式作用元件分析显示,在小麦PR5Ks基因转录起始位点上游2 000 bp序列中存在多种响应元件,包括SA、MeJA、厌氧诱导、低温等响应元件。为了明确17个小麦PR5Ks成员是否具有抗病性,对小麦在赤霉菌（Fusarium graminearum）和条锈菌（Puccinia striiformisf. sp.tritici）侵染过程中PR5Ks基因的表达规律进行分析,发现TaPR5K-3、TaPR5K-5、TaPR5K-9和TaPR5K-11受赤霉菌和条锈菌的共同诱导。利用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)技术检测了接种叶锈菌的小麦中基因的表达模式,结果显示,TaPR5K-3、TaPR5K-5、TaPR5K-9和TaPR5K-11这4个基因均受叶锈菌诱导且在抗病植株中高表达,表明他们在小麦与叶锈菌的互作中发挥正向调控作用。综上所述,本研究初步筛选到4个与小麦抗病相关的PR5Ks基因,为进一步揭示PR5Ks蛋白家族参与小麦生长发育及抗病防御反应提供参考。     

应用cDNA-AFLP技术分离应答BABA诱导的番茄抗病相关基因

应用cDNA-AFLP技术研究番茄根部组织应答BABA(β-Aminobutyric Acid,β-氨基丁酸)诱导后基因转录谱,得到与植物获得性抗性相关的差异表达片段29条,克隆测序后获得10个上调基因片断.经过生物信息学分析和功能预测,其同源基因都是植物体在抗病、抗逆反应中的表达序列标签.根据功能可将其分为5类:第1类是防御反应基因,为病程相关蛋白基因P69家族成员,具有蛋白水解酶功能;第2类是转运蛋白基因,负责细胞内外离子、水和小分子物质的跨膜运输;第3类是信号传导蛋白,是Ca2 信号传导途径上重要的功能蛋白;第4类是分子伴侣蛋白BIF1,协助蛋白质的复性;第5类属功能未知基因.研究表明:BABA诱导植物根部抗病机制涉及植物多方面生理生化反应,由多个功能不同基因共同参与控制.差异表达片段的获得将有助于下一步全长抗病基因的克隆和BABA诱导植物抗性机制的研究.     

植物F-Box蛋白及其生物学功能研究

F-box蛋白是一类含有F-box结构域,在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质家族。这类蛋白质在细胞循环、信号传导、基因转录、雄性不育和细胞程序化死亡等多种生理过程中发挥重要作用。介绍了已知的植物F-box蛋白质的生物学功能并对F-box基因的系统进化进行了分析。     

植物F-Box蛋白及其生物学功能研究

F-box蛋白是一类含有F-box结构域,在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质家族。这类蛋白质在细胞循环、信号传导、基因转录、雄性不育和细胞程序化死亡等多种生理过程中发挥重要作用。介绍了已知的植物F-box蛋白质的生物学功能并对F-box基因的系统进化进行了分析。     

普通菜豆生长素调节蛋白基因PvARP1的隆及表达分析

生长素调节蛋白(Auxin-regulating protein,ARP)是参与植物生长和发育调控的重要因子,也是植物抗病反应中具有重要作用的蛋白质分子。为了解该蛋白质基因表达特性,利用普通菜豆(Phaseolus vulgaris L.)表达序列标签(EST)克隆了编码普通菜豆ARP蛋白的cDNA序列并进行相关分析。序列分析表明,cDNA片段长2 428 bp,具有1个1 818 bp的开放阅读框,GenBank登录号为MK301448,将其命名为PvARP1。该基因编码605个氨基酸,预测蛋白质分子质量为68.26 ku,编码的蛋白质不含跨膜区、无信号肽。同源分析结果显示,PvARP1基因编码蛋白质与小豆(Vigna angularis)ARP蛋白亲缘关系最近,达到94%。荧光定量PCR分析结果表明,PvARP1基因受镰孢菌菜豆专化型FOP-DM01菌株诱导表达,接种病原菌24 h抗病材料260205根中PvARP1基因的表达量达到最高,提升至其接种0 h表达量的111倍,不同接种时间260205根中PvARP1基因的表达量均高于感病材料BRB130,而且PvARP1基因受吲哚-3-乙酸诱导表达量显著或极显著提高。此外,菜豆花和荚中PvARP1基因表达量明显高于根、茎和叶。PvARP1基因在大肠杆菌中可诱导表达为68 ku的重组蛋白,体外具有酰胺合成酶活性,可能参与调节植物细胞内吲哚-3-乙酸水平。表明PvARP1基因可能通过吲哚-3-乙酸介导的信号途径参与菜豆对FOP-DM01菌株的防御反应,推测菜豆PvARP1基因与镰孢菌枯萎病的抗病性有关。     

植物F-Box蛋白及其生物学功能研究(英文)

F-box蛋白是一类含有F-box结构域,在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质家族。这类蛋白质在细胞循环、信号传导、基因转录、雄性不育和细胞程序化死亡等多种生理过程中发挥重要作用。介绍了已知的植物F-box蛋白质的生物学功能并对F-box基因的系统进化进行了分析。     

谷子硒结合蛋白基因及其与抗旱性的关系

[目的]土壤与肥料中的硒元素进入植物体后,与植物中的蛋白质和活性有机成分结合成为植物有机硒,即植物硒结合蛋白。本研究以硒结合蛋白结构和功能为基础,探索其与谷子抗旱的关系。[方法]以谷子耐旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为试材,以转录组中硒结合蛋白基因家族中10个基因为对象,利用生物信息学分析其基因组基本信息、基因间亲缘关系及启动子顺式元件,并对Seita.4G100300基因进行表达水平分析。[结果]发现谷子硒结合蛋白基因家族中基因启动子上游1 500bp的调控元件具有响应胁迫的多种功能(ABA、Ethylene、GA、MeJA、Light、MYB、SA、热和低温等);经过干旱处理,Seita.4G100300基因在GG和JF16中表达水平均增加,且其在耐干旱品种GG中表达水平的增幅显著大于干旱敏感品种JF16。[结论]谷子硒结合蛋白基因家族在氨基酸序列和表达模式方面具有较为丰富的多样性。本研究有助于我们理解硒结合蛋白的结构和功能,为进一步研究硒结合蛋白与植物抗逆性关系提供理论依据。     

大豆SERK基因家族生物信息学及盐胁迫下的表达分析

体细胞胚胎发生类受体激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERK)属于富含亮氨酸重复序列类受体激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)家族的第二亚家族,在进化上高度保守。SERK基因除了参与体细胞胚胎形成过程外,在植物的整个生长周期发挥多种生物学功能,如参与植物对病原菌和真菌的防御反应、响应非生物胁迫以及调控植物衰老过程。为了探究大豆SERK家族基因在盐胁迫中的功能,利用生物信息学手段对大豆SERK家族基因的染色体定位、进化关系、基因结构等进行分析,并对基因在不同组织和盐胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:大豆SERK家族相对保守,具有类似的基因结构且同时具有相同的保守基序,此外, GmSERK1/3、GmSERK4、 GmSERK16基因的表达水平在盐处理后上调。说明大豆SERK家族基因可参与植物对盐胁迫的响应过程,为进一步研究SERK基因在大豆生长发育和环境适应性过程中的功能奠定了基础。     

普通白菜C3H类锌指蛋白基因家族鉴定及表达分析

植物CCCH (C3H)锌指蛋白是一种可识别并结合RNA的蛋白,在植物生长发育、胁迫响应中发挥重要作用。为了了解普通白菜C3H类锌指蛋白家族的特性,通过比对拟南芥C3H类锌指蛋白成员和普通白菜数据库,鉴定普通白菜中C3H类锌指蛋白家族成员,并分析其蛋白质理化性质、系统进化、染色体分布以及在花芽分化阶段不同时期的表达模式。结果显示,共鉴定到84个普通白菜C3H类锌指蛋白家族成员,根据在染色体上的顺序分别命名为BrcC3H1～84,这些成员不均匀地分布在10条染色体上,其中在3号染色体上分布最多,有15名成员;蛋白质理化性质分析表明,该家族成员编码蛋白质氨基酸数量为156～1 542个,理论等电点为4.96～10.84。通过构建系统进化树可将其分为3个亚族,各亚族间基因结构及保守基序差异明显,不同的C3H模型可能是导致差异的重要因素。基因结构分析表明,BrcC3H成员多数含有1个或7个CDS。通过转录组数据对BrcC3H成员在白菜花芽分化不同阶段的表达模式进行分析,发现有21个BrcC3H基因在花芽分化临界期高表达,而在后期表达逐渐降低,其可能参与帮助启动花芽分化。这为进一步研究BrcC3...     

NBS-LRR Proteins and Their Partners:Molecular Switches of Plant Defense

Specificity of the plant innate immune system is often conferred by resistance（R）proteins.Most plant disease resistance （R）proteins contain a series of leucine-rich repeats（LRRs）,a nucleotide-binding site（NBS）,and a putative amino-terminal signaling domain.They are termed NBS-LRR proteins.The LRRs are mainly involved in recognition,and the amino-terminal domain determines signaling specificity,whereas the NBS domain presumably functions as a molecular switch.During the past years,the most important discoveries are the role of partners in NBS-LRR gene mediated defenses,mounting support for the so-called＂guard hypothesis＂of R gene function,and providing evidence for intramolecular interactions and intermolecular interactions within NBS- LRR proteins as a mode of signaling regulation.The outcome of these interactions determines whether a plant activates its defense responses.     

小麦与叶锈菌互作过程中LRRs类基因在转录水平的表达分析

本试验以小麦近等基因系TcLr26和Thatcher分别与叶锈菌生理小种260组成不亲和及亲和组合,基于RNA-Seq高通量测序数据库,通过基因表达差异分析,筛选了6个在接种后较0h表达明显变化的属于LRRs类基因的Unigenes,利用实时定量PCR(RT-qPCR)技术对这6个LRRs类基因在接种叶锈菌后的表达进行了分析,为深入研究这些LRRs类蛋白在小麦抗叶锈菌侵染过程中的作用机制奠定了重要试验基础。     

水稻中富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点(LRR-NBS)基因家族的生物信息学分析

 采用HMM(HiddenMarkovModel) ,对源于日本晴的粳稻 (国际水稻测序计划 ,IRGSP)基因组和 9311的籼稻基因组 (北京华大 ,BGI)的蛋白质数据库进行了搜索 ,分别获得了 32 5和 344个富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点 (leucinerichrepeat-nucleotidebindingsite ,LRR -NBS)类的抗病基因的蛋白序列 ,并得到了与这些蛋白相应的cDNA序列。对粳稻蛋白功能结构域的分析表明 ,多个蛋白具有与植物防卫反应相关的结构域 ,还发现多个蛋     

Cloning and Characterization of a PGIP-Encoding Gene from Solanum torvum

Verticillium wilt is a severe disease in eggplant caused by Verticillium dahliae.Polygalacturonase-inhibiting proteins （PGIPs） have been shown to be involved in preventing the invasion of fungus including V.dahliae.Cloning genes encoding PGIPs is quite valuable for plant resistance breeding to Verticillium wilt.In this study,a cDNA encoding the polygalacturonase-inhibiting protein was isolated from Solanum torvum by RT-PCR and RACE,designated StPGIP （accession no.FJ943498）.The cDNA sequence of StPGIP was 1 097 bp long and contained an open reading frame of 990 bp.The predicted amino acid sequence of the gene consisted of 329 amino acids and had conserved LRRs.The StPGIP protein had a high identity with PGIPs from other species.Analysis of StPGIP expression at the mRNA level by RT-PCR showed that the gene was expressed in all organs and could be induced to increase expression by V.erticillium dahliae infection.     

植物LRR类受体蛋白激酶的研究进展

植物中富亮氨酸重复片断类受体蛋白激酶(LRR RLK)属于跨膜类受体蛋白激酶,由胞外LRR结构域、单次跨膜区以及胞内激酶结构域三部分组成。在不同植物中,LRR RLK作为信号识别受体参与CLV、BR、Ax21等信号转导过程,在植物生长发育、激素调节以及逆境应答反应等方面中发挥重要的作用。综述了近年来LRR RLK的相关调控功能及其作用机制的研究进展,并为进一步探索LRR RLK的功能及应用提供参考。     

番茄糖转运蛋白SlSTP2在防御细菌性叶斑病中的功能

【背景】近年来,我国番茄生产中面临的不良气候环境导致露地和设施栽培中番茄病害日益严重。由丁香假单胞菌番茄致病变种（Pseudomonas syringae pv. tomato,Pst）所引发的番茄细菌性叶斑病频发,严重影响了番茄的产量、品质。糖是植物体内重要的信号分子与营养物质,在植物遭受病原菌侵染时,糖既可以作为信号参与调控植物抗病性,也可以作为主要碳源为免疫反应提供能量。STP（sugar transport protein）家族是一类糖转运蛋白家族,在植物生长发育过程与病原防御中起着重要作用。【目的】明确番茄中STP家族是否参与调控植株对细菌性叶斑病的抗性。【方法】以番茄CR品种（Solanum lycopersicum cv. Condine Red）为材料,通过接种Pst DC3000,明确STP基因家族对Pst DC3000的响应。构建SlSTP2的突变材料与过表达材料,并进行鉴定、繁种。在野生型和SlSTP2基因突变体、过表达植株上接种Pst DC3000,观察比较叶片发病情况、台盼蓝染色显示的死细胞数量,检测叶片菌落数（colony-forming units,CFU）和光系统II实际光化学效率,明确SlSTP2在植株防御细菌性叶斑病中的作用。为探究SlSTP2防御Pst DC3000的内在分子机制,通过双分子荧光互补（bimolecular fluorescent complimentary,BiFC）试验筛选互作蛋白,构建编码该蛋白的基因突变与过表达材料,并接种Pst DC3000明确其在植株防御细菌性叶斑病中的作用。【结果】在番茄植株上接种Pst DC3000后,SlSTP1和SlSTP2表达上调,选取上调最显著的SlSTP2作为后续研究对象,构建其突变材料与过表达材料。在番茄野生型和Slstp2突变植株、OE:SlSTP2过表达植株上接种Pst DC3000,相比野生型植株,Slstp2植株细菌性叶斑病的发病情况更严重,叶片CFU与台盼蓝染色显示出的死细胞数均更多,光系统II实际光化学效率下降,OE:SlSTP2植株则相反。通过BiFC试验发现,SlSTP2与G蛋白β亚基SlAGB1互作。接种Pst DC3000后,Slagb1突变体发病较野生型重,呈现与Slstp2突变体一致的发病表型;OE:SlAGB1则与OE:SlSTP2植株同样表现出更强的抗性。【结论】SlSTP2受Pst DC3000诱导,并正调控番茄对细菌性叶斑病的抗性,且SlSTP2与正调控因子SlAGB1互作,推测SlSTP2调控番茄细菌性叶斑病抗性与SlAGB1有关。     

Construction of biological control strain of Trichoderma viride and study of their ability to induce plant disease resistance

Plant diseases heavily affct plant growth and crop yield even in modern agriculture. Control its difficult because pathogens mutate frequently, and this leads in frequent breaking of disease resistance in commercial cultivars. The excessive application of chemical pesticides is not only producing pesticide-resistant pathogens, but it is harming the environment threatening the health of human beings. Therefore, the use of biological control agents (BCA) may provide an environmental friendly al…