珍珠粟WOX家族全基因组鉴定及表达

WOX转录因子作为植物特异性转录因子,在植物生长发育及非生物胁迫响应过程中发挥了重要作用,探究珍珠粟WOX家族基因的详细特征及功能有助于进一步解析其在珍珠粟生长发育各个环节中的调控过程.本研究在珍珠粟基因组中共鉴定得到15个WOX家族基因成员.利用生物信息学方法对蛋白理化性质、亚细胞定位分析表明,珍珠粟WOX家族蛋白成员大部分为不稳定酸性亲水蛋白,大多定位在细胞核中.对基因上游启动子区域分析表明,在WOX家族基因启动子区域存在大量与光响应、植物激素响应、抗逆性、生长发育相关的顺式作用元件.保守基序分析发现了2个构成WOX家族基因成员特有结构域的基序.为探究珍珠粟与其他物种的进化关系,构建珍珠粟、拟南芥、水稻、紫象草物种间系统发育进化树并将其分为古代支、中间支、现代支,同一分支下基因成员基序的个数、次序具有相似性.实时荧光定量PCR检测表明,珍珠粟WOX家族基因成员的表达模式具有明显的组织特异性.本研究为深入探讨珍珠粟WOX家族基因的功能提供了有价值的信息.     

miRNA参与植物耐逆性调控的研究进展

一些miRNA在植物中的功能具有保守性,并受逆境胁迫的调控。对植物中miRNA在胁迫应答中的作用进行介绍,为进一步的miRNA研究以及利用miRNA提高作物耐逆性提供潜在的策略和未来的研究思路。     

水稻WOX家族基因鉴定及其种子在逆境萌发中的表达分析

【目的】开展水稻WOX基因家族成员的鉴定及在种子逆境萌发中的表达分析,可为探究WOX家族基因的功能、作用机制及水稻遗传改良提供理论参考。【方法】对水稻WOX基因家族成员进行鉴定,利用生物信息学软件对其系统进化关系、理化性质、基因结构、保守结构域、保守基序、顺式作用元件和染色体定位等进行分析,并利用实时荧光定量PCR（q...     

柑橘CitCEP基因家族的鉴定及对逆境和激素的响应

【目的】基于全基因组鉴定分析柑橘CEP基因(CitCEPs)家族成员,了解各成员的分类进化关系,研究各基因成员在不同组织中的表达特异性以及对激素和非生物胁迫的响应,为进一步研究CEP基因家族的生物学功能打下基础。【方法】利用BLASTp基于Phytozome数据库鉴定柑橘CEP家族成员,采用GSDS、Prot Scale Tool、EXPASY、CLUSTALX、MEGA6.0、plant CARE、Cello等软件绘制家族成员基因结构图;分析预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质;构建系统进化树及亚细胞定位预测等,利用实时荧光定量PCR技术(q RT-PCR)检测柑橘CEP基因家族各成员在‘资阳香橙’(‘Citrus junos Ziyang’)不同处理下的瞬时表达情况。【结果】柑橘CEP基因家族由11个成员组成,其中CitCEP10和CitCEP11含1个内含子,其余成员均无内含子;该基因家族成员均含有SPGV/IGH保守结构域序列,其预测蛋白均为亲水性蛋白,亲水性最强的氨基酸其值为3.711,亲水性最弱的氨基酸其值为-2.778;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员位于细胞不同位置,其中CitCEP1、CitCEP2、CitCEP4、CitCEP5、CitCEP6、CitCEP8定位于细胞外,CitCEP3和CitCEP7在细胞外和线粒体中均存在,CitCEP9位于细胞核中,CitCEP10在细胞质膜上,而CitCEP11位于线粒体和细胞核中;聚类分析发现,该家族成员分布于不同的分支中,分别与拟南芥CEP不同成员聚在一起,表明柑橘CEP成员间具有不同生物功能。表达分析显示,CitCEP2主要在茎、叶和子叶中表达,CitCEP3主要在根和子叶中表达,而CitCEP10和CitCEP11主要在果皮中表达,其余成员在上述组织中表达极低或不表达,体现了不同成员间组织特异性的差异。在干旱条件下,CitCEP2表达下调,CitCEP3、CitCEP10和CitCEP11的相对表达量均逐渐上调;而在盐胁迫下,CitCEP2、CitCEP10的响应模式与其所对应的干旱胁迫类似,CitCEP3和CitCEP11则呈现先升后降趋势。在乙烯(ETH)、脱落酸(ABA)处理下,CitCEP2的表达量明显受到抑制,而在茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)处理下均表现为先上升、后下降的趋势;在6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)、IAA、GA3、ABA处理下CitCEP3也表现出类似趋势。CitCEP10在ETH处理下表达量显著上升,在6-BA、SA、ABA处理下表达量呈现先下降后上升趋势,而在Me JA、IAA、GA3处理中无明显规律。CitCEP11在ETH、Me JA、SA、IAA、GA3、ABA处理下表达均呈现下调趋势,与CitCEP3在ETH、SA处理下的表达模式类似。在6-BA处理下,CitCEP11表达呈现先下降后上升趋势。【结论】从柑橘全基因组上鉴定出了11个CitCEP基因成员,各成员均为亲水蛋白,并含有SPGV/IGH保守结构域,位于细胞中不同位置。在不同逆境和激素处理下,CitCEP2、CitCEP3、CitCEP10和CitCEP11呈现不同程度的响应,而其余成员响应不明显或未响应。推测CitCEP2、CitCEP3、CitCEP10与CitCEP11在柑橘生长发育和逆境响应过程中可能起着重要作用。     

柑橘U-box基因家族的鉴定及表达分析

目的通过生物信息学分析U-box在柑橘基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性以及对非生物胁迫和激素的响应,解析柑橘U-box基因家族的生物学功能。方法 根据已经报道的拟南芥U-box基因,利用Phytozome数据库中的BLASTp工具鉴定柑橘基因组中的U-box基因。采用MEGA6.0、Cello、SMART、GSDS2.0、ExPASy和MapChart等软件构建系统进化树、亚细胞定位预测、预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质、绘制家族成员Scaffold定位图等,分析U-box基因家族在低温胁迫下表达模式,利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）检测柑橘U-box基因家族部分成员在NaCl、PEG6000和不同激素处理下的表达情况。结果 从柑橘克里曼丁（Citrus clementina）全基因组中鉴定出56个CcPUBs基因家族成员,可将其分为7类,即U-box only、U-box+ARM-1、U-box+WD40-1、TPR+U-box、Kinase+U-box、U-box+ARM-2和U-box+WD40-2。该家族蛋白理论等电点分布在5.19—9.14,编码的氨基酸数目介于281—1 441;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员位于细胞不同位置,主要位于细胞核或叶绿体,少数位于质膜;聚类分析发现,柑橘U-box与单子叶植物水稻的亲缘关系较远,柑橘中具有相同结构域的成员和拟南芥具有相同结构域的成员聚在一起,表明柑橘U-box成员具有不同生物学功能;Scaffold定位分析发现,56个U-box成员分布在1—9 Scafflod上且呈不均分布。在冷胁迫下的RNA-Seq分析结果表明,U-box基因家族参与植物对冷胁迫的应答,并表现出4种不同的应答模式;从柑橘U-box基因家族的5个不同簇上分别选取1个代表基因进行qRT-PCR,分析结果表明,CcPUB48在金柑的各个组织中均有表达,CcPUB9和CcPUB4主要在茎和花中表达,CcPUB10主要在花、茎和幼果中表达,CcPUB41主要在叶和茎中表达,体现了不同U-box成员的组织特异性的表达差异。CcPUB4、CcPUB10和CcPUB41在NaCl胁迫下表达均上调,而CcPUB48在盐胁迫下的表达无明显变化。CcPUB4在Na₂CO₃处理下表达明显上调,与NaCl处理存在一致的表达趋势,而CaCl₂处理下的表达与NaCl处理下的表达趋势却存在差异。在PEG6000的处理条件下,CcPUB4的表达量呈现先上升后下降的趋势,CcPUB9、CcPUB41和CcPUB48在PEG6000的处理下无明显变化。在赤霉素（GA₃）处理下,CcPUB4在3 h时明显上调,在生长素（IAA）和脱落酸（ABA）下呈现无规律变化,CcPUB10在ABA处理下表达量表现出逐渐上升。结论 从柑橘克里曼丁全基因组上鉴定出56个U-box基因成员,各成员均含有U-box保守结构域,并位于细胞的不同位置。U-box基因家族参与植物对冷胁迫的应答并表现出4种不同的应答模式,在NaCl、PEG6000和激素处理下,CcPUB4和CcPUB10有不同程度的响应,而CcPUB9、CcPUB41和CcPUB48响应不明显或未响应。     

茄子 TCP 转录因子的鉴定及胁迫处理下的表达分析

【目的】鉴定茄子 TCP 基因并对茄子 TCP 转录因子家族成员分析。确定其在胁迫、激素处理下的表达情况,为深入研究茄子 TCP 基因的功能奠定基础。【方法】从茄子基因组鉴定 SmTCP 基因家族成员,利用生物信息学方法对茄子 TCP 转录因子家族成员的理化性质、分布情况进行分析。以高温（42 ℃）、低温（4 ℃）、盐胁迫（200 μmol/L NaCl 溶液）、重金属（100 μmol/L CdCl2 溶液）、青枯菌、水杨酸及脱落酸处理茄子幼苗,利用 qRT-PCR 技术分析茄子 TCP 基因在 7 种处理及不同器官的表达情况。【结果】共鉴定到 32 个茄子 TCP 成员,并进行生物信息学分析。qRT-PCR 分析结果显示,茄子 SmTCP 基因受生物及环境胁迫响应上调,激素处理中,ABA 处理后茄子 TCP 整体出现上调,SA 处理后茄子 SmTCP 整体出现下调,茄子 TCP 在叶跟果中的的含量较高。【结论】茄子 TCP 基因受胁迫响应表达,SmTCP 成员响应胁迫表达情况及各器官中的表达量不同,Class Ⅰ类TCP 大多成员在热胁迫下存在明显上调响应。推测茄子 TCP 基因可能参与抵御逆境胁迫。     

光对激素调控水稻幼苗主根生长的影响

本研究利用日本晴水稻作为研究材料,分析了黑暗和光照条件下不同植物生长调节剂对植物主根生长的影响。结果表明,IAA、JA、ACC、KT和2,4-EBL均抑制水稻幼苗主根的生长,抑制效果与浓度呈正相关;黑暗和光照条件下生长的水稻幼苗对植物生长调节剂的敏感性不同,IAA、JA、KT和2,4-EBL对黑暗条件下生长的水稻幼苗主根的抑制效果更为明显,而ACC对光下生长的水稻幼苗主根的抑制效果更明显,据此推测,光影响水稻幼苗对植物激素的敏感性。     

盐胁迫下茉莉酸甲酯调控紫花苜蓿幼苗生长机制研究

以紫花苜蓿幼苗为试验材料,对其进行NaCl胁迫处理,同时施加外源茉莉酸甲酯,研究NaCl胁迫处理下茉莉酸甲酯调控紫花苜蓿幼苗生长机制。结果表明：不同处理下紫花苜蓿表现不同,其叶片表现与根系表现也不相同,经NaCl处理后的植株,其生长受到抑制,但是施加外源茉莉酸甲酯可以有效缓解NaCl胁迫对植株造成的影响,在一定程度上提高了脯氨酸、可溶性糖以及抗氧化酶的含量。茉莉酸甲酯可以通过调节植株的抗氧化系统和激素含量来综合调控紫花苜蓿植株生长。     

大豆BBX基因家族的鉴定及表达

【目的】对大豆（Glycine max）全基因组BBX（B-box）蛋白基因进行鉴定和生物信息学分析,探究其对非生物逆境胁迫的响应模式,为大豆BBX基因的应用提供参考。【方法】利用生物信息学方法鉴定大豆BBX基因家族成员,分析其保守结构域、系统进化树、基因复制关系、顺式作用元件、组织特异性表达和非生物逆境胁迫（干旱和100 mmol/L NaCl胁迫,均处理0,1,6,12 h）响应模式。【结果】大豆BBX基因家族（GmBBXs）有42个成员,分布在除2和16号染色体外的18条染色体上。保守结构域分析表明,GmBBXs在N端有一个或两个B-box结构域（B-box1和B-box2）,B-box1较B-box2保守;部分成员在C端存在一个CCT结构域。系统发育分析表明,GmBBXs家族成员分为5个亚家族,分别为B1+B2+CCT（Ⅰ型和Ⅱ型）、B1+CCT（Ⅲ型）、B1+B2（Ⅳ型）和B1（Ⅴ型）类型,其成员数量分别为3,8,6,18和7。共线性分析发现,在GmBBXs基因的扩展中存在串联复制和片段复制事件,且片段复制事件比例较串联复制大。GmBBXs基因启动子上含有多种顺式作用元件,如光应答元件、逆境胁迫应答元件和激素响应元件等。GmBBXs基因表达分析结果显示,GmBBXs在大豆根、茎、叶、花、荚果和种子中的表达存在差异,不同GmBBXs响应干旱和盐胁迫的方式不同,获得的36个GmBBXs基因表达数据可分为6种表达模式。【结论】在大豆中共鉴定得到42个GmBBXs基因,分布于18条染色体上,其结构域较为保守;GmBBXs的表达具有组织特异性,参与干旱和盐胁迫响应。     

Na2SO4胁迫对小麦萌发及幼苗生长的影响

包头沿黄河地区小麦种植受盐碱地含盐量的影响较大，小麦发芽和幼苗的生长速率缓慢，生长量低；当Na2SO4的浓度小于O．2％时，对小麦的生长影响并不显著，当Na2SO4的浓度超过0．2％时，对小麦有显著影响，随着Na2SO4浓度的增加，小麦的发芽率、发芽势、株高，苗、根的鲜重和干重都随之下降。     

苦荞WOX家族全基因组鉴定及响应愈伤诱导率表达分析

【目的】全基因组鉴定苦荞WOX(WUSCHEL-related homeobox)基因,揭示其基因家族成员序列特征、基因表达模式及与出愈率的相关性,为突破苦荞再生及遗传转化难题提供理论基础。【方法】基于同源性搜索策略,以拟南芥WOX基因蛋白为参考序列,进行苦荞全基因组比对,获得苦荞WOX基因家族成员蛋白及核酸序列。基于蛋白同源性及保守结构域分析,鉴定出苦荞WOX基因家族所有成员。同时使用TBtools软件展示FtWOXs家族成员基因结构、保守结构域及启动子顺式作用元件特征。比较分析WOX基因家族成员在苦荞与拟南芥之间的基因组共线性。基于邻近法,利用MEGA X软件构建苦荞、拟南芥和水稻WOX基因家族成员蛋白序列系统进化树。以MS+2,4-D 3.0 mg·L^-1+6-BA 1.0 mg·L^-1为愈伤诱导培养基,下胚轴为外植体,选取70份苦荞品种诱导愈伤组织,评价不同基因型的出愈率。qRT-PCR比较分析高、低出愈率苦荞品种间FtWOXs基因表达水平。基于Pearson相关系数分析出愈率与FtWOXs基因家族成员表达相关性。【结果】共鉴定出30...     

陆地棉GELP家族基因鉴定及其响应胁迫的表达分析

GELP型脂肪酶(GDSL-type esterase/lipase proteins,GELPs)是一类N端含有GDSL-motif的脂质水解酶,在植物生长发育、应激反应及病原菌防御中均发挥非常重要的作用.基于最新发布的陆地棉基因组数据,从全基因组水平上鉴定出210个陆地棉GELP基因,根据系统发育关系将其分为10个...     

ABA对Cd胁迫水稻根系生长发育的调节研究

[目的]研究ABA对Cd胁迫下水稻根系生长发育的调节。[方法]以中花11号水稻为材料,分析在Cd、Cd＋ABA和Cd＋ABA抑制剂复合处理条件下,水稻根系生长发育的变化。[结果]外源ABA缩短了水稻初生根以及不定根的长度,且明显抑制了初生根和不定根上侧根的形成,ABA也明显缩短了根毛到根尖的距离,但对不定根的数量影响不大。[结论]ABA参与了Cd胁迫下水稻根系生长发育的调节。     

小麦幼苗根系pH对酸、碱逆境的应答

为探讨小麦幼苗根系pH在酸、碱逆境中的变化及其对生长的影响,选用3个pH 水平(4.0、6.5 和9.0)的营养液对4个品种(系)小麦幼苗进行了处理.结果显示:处理1 d 的小麦根系pH 在不同品种之间的变化趋势相同,在pH 6.5 的营养液中最大(平均5.82),比在pH 4.0 和9.0 的培养液中平均高0.18 个单位;处理10 d 时,百农3217和百麦06的根系pH值的变化趋势为pH 4.0处理＜pH 9.0处理＜pH 6.5处理,而扬麦01-88 和矮抗58 的变化趋势为pH 4.0处理＜pH 6.5处理＜pH 9.0处理;地上部干重增长量和根长增长量的变化趋势一致,且品种之间的变化趋势与根系pH值的变化趋势相似.推测在碱性条件下根系pH值越接近中性条件下的根系pH值的品种较耐碱性,相反则较耐酸性.     

OsCtBP-A基因过量表达和RNAi沉默对水稻根系生长和抗性的影响

为了阐明己克隆的水稻C端结合蛋白家族基因OsCtBP-A的功能,构建了该基因的过量表达和RNAi沉默载体,通过农杆菌介导转化水稻品种日本晴愈伤组织,分别获得了45个过量表达和75个RNAi 沉默T0代转基因植株,并进行了PCR和GUS染色鉴定。T1代过量表达株OsCtBP-A基因表达量明显增加,苗期根系生长增加,对水稻白叶枯病抗性无明显变化;而基因沉默株OsCtBP-A基因表达量显著下降,苗期根系发育迟缓,抗旱性明显降低,抗病性减弱。表明OsCtBP-A基因的表达可能对水稻苗期根系发育、抗旱性和抗病性具有不同程度的调控作用。     

陆地棉COI家族基因鉴定及在干旱和盐胁迫下的表达分析

COI1(COR-insensitive 1)与Skp1-Cullin-F-box蛋白组成茉莉素信号转导的核心组分SCFCOI1复合物,在植物生长发育和响应逆境胁迫中发挥重要作用.从全基因组水平上鉴定出48个陆地棉COI家族基因,其不均匀地分布在21条染色体上,主要定位于细胞核和细胞质中.根据系统发育关系将其分为3个亚...     

不同水·氮条件对水稻根系生长的影响

[目的]研究苗期水分胁迫对水稻根系生长的影响。[方法]通过温室水培试验,采用α-萘胺法,测定水分胁迫下水稻的根系活力和吸收面积。[结果]正常水分条件下,NH4+-N使水稻根系平均直径增大,NO3--N使水稻根系总吸收面积增大,大量供应NO3--N处理的水稻根系活力最大。水分胁迫后,NO3--N营养促进根系平均直径增大,大量供应NO3--N处理的水稻根系活力最低,水稻的根系总吸收面积和活跃吸收面积均随NO3--N供应比例的增加呈上升趋势。[结论]无论是否水分胁迫,NO3--N营养均可使水稻根系总根长、根表面积、根体积增大,这为旱作水稻的水分控制、氮肥施用提供了理论依据。     

热激等逆境处理对棉花幼苗根系生长的影响

采用转基因抗虫棉(DP、BG)、彩色棉(ZH、LV)和普通白色棉(HK)5个棉花(Gossypium hirsutum L.)品种,在光照培养室,研究了棉花幼苗根系生长特性.结果表明:①剪根显著抑制棉花幼苗根系生长,发芽后第2天剪根抑制程度最大,DP、BG对剪根时间敏感,而HK、LV对剪根程度敏感.②适度水分亏缺可刺激棉花幼苗根系生长,HK对水分亏缺十分敏感,其他品种具有一定耐受能力,但耐受机理不同:DP、BG以增加根系长度为主,ZH、LV以增加根系干物质为主.(③短时间热激处理显著抑制棉花幼苗根系生长,但抑制程度随热激处理时期、温度、时间不同而异.④激素IAA浸种可促进棉花幼苗根系生长,表现为根面积、长度、干重增加,ZH、DP、LV反应敏感,BG、HK比较钝感,浸种最佳浓度是:4-Cl-IAA和5,6-C12-IAA 1mg·kg-1,IAA20mg·kg-1.