生姜转录因子基因ZoNAC17 的克隆与表达分析

NAC类转录因子在植物逆境胁迫应答过程中具有极其重要的作用。为进一步探索NAC转录因子的结构与功能,基于生姜转录组数据库,利用RT-PCR法克隆生姜转录因子基因ZoNAC17,采用数字表达谱分析生姜不同组织的ZoNAC17表达图谱。序列分析结果显示,生姜ZoNAC17基因的ORF长度为1 815 bp,编码604个氨基酸残基,分子量为67.52 k D;转录因子ZoNAC17等电点为4.59,不存在信号肽,为跨膜蛋白,亚细胞定位于细胞核。系统进化树分析表明,生姜ZoNAC17与小果野蕉MaNAC17基因亲缘关系最近。数字表达谱结果表明,ZoNAC17在生姜不同组织中均有较强表达,在成熟组织中的表达量为地上茎叶片根茎。在生姜根茎的发育过程中,ZoNAC17表达量先增加,后逐渐减少,且在生长约3个月的发育期表达量最高。     

山葡萄VaCBF1转录因子基因的克隆与表达分析

【目的】克隆山葡萄(Vitis amurensis)CBF1转录因子基因(VaCBF1),为其功能的深入研究及其在植物抗寒基因工程中的应用奠定基础。【方法】根据植物CBF基因AP2/EREBP保守区设计1对简并引物,利用PCR法从山葡萄cDNA中扩增VaCBF1基因的中间片段。再根据中间片段区域设计2对特异引物,采用反向PCR法扩增VaCBF1基因的5′端和3′端序列。将中间片段与5′端和3′端序列拼接后得到山葡萄VaCBF1基因的cDNA全长序列,据此设计1对特异引物,PCR扩增VaCBF1基因编码区的全长序列,并对其进行生物信息学分析。同时,利用荧光定量PCR分析山葡萄VaCBF1基因在不同逆境胁迫(干旱、低温、盐胁迫)下的表达情况。【结果】成功地从山葡萄中克隆得到VaCBF1基因cDNA全长序列,其长度为762bp,编码253个氨基酸,在GenBank注册号为DQ517296。同源性分析证实,VaCBF1属于CBF转录因子家族。荧光定量PCR分析发现,低温胁迫可以诱导山葡萄VaCBF1基因高表达,而该基因的表达不受盐及干旱处理诱导。【结论】首次从山葡萄中克隆了VaCBF1基因,并证实该基因参与了植物对低温胁迫的应答。     

甜瓜 ERF 转录因子基因 CmERFII-11 cDNA 克隆及表达分析

根据已报道的甜瓜Cm ERFII-11基因c DNA序列设计特异性引物,采用RT-PCR技术从甜瓜果实中克隆得到Cm ERFII-11基因。采用相关分析软件对该基因进行了生物信息学分析,利用荧光实时定量PCR进行表达分析。结果表明,所克隆的c DNA长度为954 bp,编码255个氨基酸,编码蛋白质的分子量为28.33ku,理论等电点为7.62。该基因在根、茎、叶组织以及授粉后不同时期果实中均有表达,在叶片组织中的表达量最高。     

草莓FaSig转录因子基因的克隆及序列分析

Sigma因子作为一个转录正调控因子参与微生物糖代谢的调控。为了研究果实中Sigma因子的功能,利用RT-PCR与RACE扩增方法,从草莓果实cDNA中分离出一个草莓Sigma转录因子cDNA全长,进行测序和序列分析。结果表明,克隆的cDNA片段全长为2 008bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,可编码长度为520个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与葡萄(XM002268673)、大豆(XM003544709)、苜蓿(XM003602150)Sigma转录因子基因分别具有78%,77%和77%的氨基酸序列同源性,并含有典型的HTH结构域,表明草莓果实中Sigma属于σ70家族。     

苦荞转录因子基因FtMYB1的克隆及序列分析

采用RACE-PCR技术,从苦荞花蕾克隆得到一个MYB基因(FtMYBl).结果表明,FtMYBl基因DNA序列全长863 bp(GenBank,JF313344),含两个内含子,内含子1长度为78 bp(134～211 bp),内含子2长度为74 bp(342～415 bp);cDNA序列全长711bp(GenBan...     

木薯ERF转录因子基因MeERF5克隆及表达分析

【目的】克隆木薯ERF转录因子基因MeERF5,并分析其在多种逆境胁迫下的表达模式,为深入研究MeERF5基因在木薯逆境胁迫应答中的调控机制提供参考。【方法】PCR扩增木薯品种华南8号的MeERF5基因编码区(CDS)全长序列,对其进行生物信息学分析,并利用根癌农杆菌介导法进行蛋白亚细胞定位。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MeERF5基因在木薯不同组织及多种逆境胁迫处理下的相对表达量。【结果】克隆获得MeERF5基因CDS序列为948 bp,与Phytozome数据库中的参考序列(登录号:Manes.01G085200.1)的核苷酸序列相似性为100.00%,其编码315个氨基酸残基,蛋白分子量为77.84 kD,理论等电点(pI)为5.08,属于酸性蛋白,其二级结构中α-螺旋占16.51%,β-转角占3.81%,无规则卷曲占62.22%,延伸链占17.46%,亚细胞定位于细胞质。通过多序列比对及系统进化分析发现,MeERF5蛋白含有1个AP2/ERF保守结构域,与同属大戟科的橡胶树ERF蛋白氨基酸序列相似性最高(76.8%),亲缘关系最近。MeERF5基因在木薯不同组织中均有表达,其中,在茎中的相对表达量最高,在腋芽中的相对表达量最低。MeERF5基因能快速响应低温胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫、盐胁迫及ABA处理,均出现诱导表达上调的现象,其中,在氧化胁迫下,MeERF5基因的相对表达量持续上升;在干旱胁迫、盐胁迫及ABA处理下,MeERF5基因的表达量先上升后降低;在低温胁迫下,MeERF5基因在处理5 h时的相对表达量达到最大值,之后有所下降,但在处理48 h时再度上升。【结论】克隆获得的MeERF5基因属于AP2/ERF类转录因子,参与木薯多种非生物胁迫应答过程。     

苦荞转录因子FtNAC15基因的克隆及表达分析

为研究NAC转录因子在苦荞中的功能,从苦荞发育种子中克隆了一个NAC家族基因,其开放阅读框全长1 098 bp,编码365个氨基酸,将其命名为FtNAC15。基因结构分析表明:FtNAC15基因由3个外显子和2个内含子组成。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明:FtNAC15蛋白与水稻ONAC003、拟南芥ANAC010和ANAC073亲缘关系较近,属于NAC家族转录因子家族中同一亚组。基因上游启动子序列顺势作用元件分析表明:该基因启动子中的顺式作用元件可以分为5类,即启动子核心元件、节律和光照响应元件、转录因子结合位点、非生物胁迫响应元件和激素响应元件。表达分析表明:FtNAC15基因在种子发育的成熟期和干旱胁迫下上调表达,表明其参与调控荞麦种子发育和响应干旱胁迫。     

草莓MYB类转录因子FaMYB5基因的克隆与表达分析

以丰香草莓（Fragaria ×ananassa cv. Toyonaka）为试材,通过同源克隆技术获得FaMYB5基因全长编码序列,运用生物学软件对该序列进行相关生物信息学分析,同时采用实时荧光定量PCR方法对FaMYB5基因在果实不同发育阶段的表达模式进行研究。FaMYB5基因的cDNA全长为822 bp,编码273个氨基酸,蛋白质分子量为29159 ku,等电点为5709,与森林草莓的FvMYB5同源性达957%。实时荧光定量PCR分析显示,随着果实发育成熟,FaMYB5基因的表达逐渐上升。在果实的小绿期（SG）,FaMYB5基因的表达量最低。但是在白果期（WT）出现1个降低的峰值,其表达量略高于小绿期,草莓果实开始转红时其表达量又逐渐上升,在果实全红期（FR）达到最大。结果获得了丰香草莓MYB类转录因子FaMYB5基因的cDNA全长,其表达存在差异。     

葡萄风信子转录因子MaMYB2的克隆及表达模式分析

试验从葡萄风信子"亚美尼亚"中利用RACE技术克隆了一个MYB类转录因子,命名为MaMYB2,Genebank登陆号为KJ744038。克隆到的MaMYB2全长711bp,开放阅读框为600bp,编码199个氨基酸,推测的蛋白分子量约为22.34ku,理论等电点为5.46,保守域具有DNA结合位点;与矮牵牛(AAF66730.1)关系最近;核定位试验表明MaMYB2蛋白定位在细胞核中;实时定量PCR分析了MaMYB2在葡萄风信子"亚美尼亚"不同组织部位中的表达模式,结果不同组织中均有表达,在花中表达量最高,且随着花色变深表达量逐渐升高。结果表明,MaMYB2有可能参与了葡萄风信子中花青素积累的转录调控。     

元宝枫MYB转录因子基因的克隆

[目的]克隆元宝枫转录因子MYB基因,为进一步研究元宝枫MYB基因功能和对其花青苷结构靶基因的调控研究奠定基础.[方法]以元宝枫‘鲁红1号’为材料,采用RT-PCR和RACE-PCR方法,克隆元宝枫‘鲁红1号’中MYB基因.[结果]测序结果显示该基因全长831 bp,编码276个氨基酸,该蛋白分子量为32.17 kDa,分子式为C1430H14052N2247O406S14,原子总数为4 510个,等电点为9.44,GenBank登录号为1825712,命名为AtrMYB.该蛋白具有R2R3MYB结构域,该蛋白偏疏水性,没有信号肽,具有核定位信号.氨基酸序列比对发现与其它物种的MYB有较高的同源性,进化树分析表明,AtrMYB与调控橙子花青苷合成的转录因子MYB亲缘关系最近,处在同一进化枝.[结论]从元宝枫‘鲁红1号’中成功获得了元宝枫转录因子MYB基因.     

假禾谷镰孢细胞凋亡基因FpTatD的鉴定与表达分析

【目的】鉴定和克隆假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)细胞凋亡相关基因FpTatD,分析FpTatD在假禾谷镰孢菌丝、分生孢子和侵染不同时期的表达,为探索细胞凋亡在假禾谷镰孢侵染过程中的功能提供理论依据。【方法】从GenBank获得模式物种已知的TatD氨基酸序列,利用BLASTP的方法在镰孢中鉴定TatD同源蛋白,并构建进化树;分别以假禾谷镰孢的基因组DNA和cDNA为模板,通过PCR方法克隆假禾谷镰孢FpTatD的基因序列和开放阅读框（ORF）序列;利用实时荧光定量PCR方法分析FpTatD在假禾谷镰孢生长、产孢及侵染不同时期的表达;利用转录组测序方法分析FpTatD在假禾谷镰孢与感病小麦和抗病小麦互作中的表达差异。【结果】镰刀菌中有4个保守的TatD同源蛋白,与其他物种的TatD蛋白构建系统进化树,发现TatD在进化上分成两个大的分支,第一个分支的TatD在所有物种中都非常保守,包括镰刀菌的TatD1和TatD2,第二个分支的TatD蛋白属于植物和真菌特有的,包括镰刀菌的TatD3和TatD4;克隆假禾谷镰孢的FpTatD1、FpTatD2、FpTatD3、FpTatD4基因长度分别为993、1 331、1 227、1 176 bp,ORF区长度为993、1 182、1 227、1 176 bp。FpTatD2 5′端包含两段长度为94和55 bp的非编码序列,FpTatD1、FpTatD3和FpTatD4均不含非编码序列。4个FpTatD编码蛋白质的分子量大小分别为36.37、43.13、45.59、44.25 kD。蛋白结构和序列分析显示FpTatD蛋白均具有明显的DNase结构域以及大部分保守的氨基酸位点;实时荧光定量PCR分析显示,FpTatD1和FpTatD2在假禾谷镰孢中的表达量高,且在侵染初期阶段明显诱导表达,尤其是FpTatD1在侵染36 h和3 d时分别上调表达8.8倍和7.6倍;而FpTatD3和FpTatD4表达量非常低,且在不同阶段的表达量无明显变化,说明FpTatD1和FpTatD2在假禾谷镰孢中起主要作用;通过分析假禾谷镰孢与感病小麦国麦301和抗病小麦周麦24互作的转录组数据,与实时荧光定量PCR结果一致,FpTatD1和FpTatD2表达量高,并在侵染阶段上调表达,而且相对于假禾谷镰孢与感病小麦的亲和互作中,其与抗病小麦的非亲和互作中,FpTatD诱导表达倍数更高。【结论】假禾谷镰孢细胞凋亡相关基因FpTatD可能参与病原菌与寄主的互作过程。     

海岛棉枯萎病抗性相关基因 RGBCH 的克隆、原核表达及抑菌活性分析

为明确海岛棉抗枯萎病相关基因（RGBCH ）是否抑制海岛棉重要土传真菌枯萎菌的生长,克隆了海岛棉抗枯萎病基因相关基因 RGBCH 的全长编码序列,将该基因编码序列亚克隆到原核表达载体 pET-30a 上,构建成pET-30a-RGBCH 融合蛋白表达载体。经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导,获得了以包涵体形式表达的pET-30a-RGBCH 重组蛋白。经过裂解、洗涤、溶解、复性等处理,获得了纯化的 pET-30a-RGBCH 融合蛋白。体外抑菌试验表明,RGBCH 蛋白显著抑制枯萎病病原菌的生长。     

受青枯菌诱导表达的马铃薯转录因子类StWRKY8的克隆与表达分析

【目的】从接种青枯菌（Ralstonia solanacearum）的马铃薯中薯3号（Solanum tuberosum）中克隆类StWRKY8部分序列,分析其序列结构特征,研究该基因在感、抗病基因型马铃薯中受诱导的差异表达模式及其不同的组织表达定位。【方法】分别培养抗病基因型马铃薯ED13、感病基因型中薯3号至9-10叶期,以伤根浸菌法接种青枯菌菌株PO41。提取叶片总RNA,反转录为cDNA,使用PCR筛选cDNA差减试剂盒构建消减文库,筛选出384个阳性克隆作为原始SMART cDNA文库,采用5'-RACE法根据SMART-RACE cDNA扩增试剂盒说明克隆全长类StWRKY8。并分别应用生物信息学软件BioEdit、BLAST、MEGA 5.0分析类StWRKY8的基因序列、序列相似性比对以及建立系统进化树。利用ProtParam、ProtScale、SWISS-MODEL、NetPhos2.0 Server、WOLF PSORT、TargetP1.1 Server等在线服务器预测类StWRKY8的理化特性、三级结构、磷酸化位点以及亚细胞定位。提取马铃薯ED13、中薯3号接种青枯菌后的叶片总RNA,采样时间点分别为处理后6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、4 d和6 d,运用反转录PCR和荧光定量PCR检测类StWRKY8的表达情况。以类StWRKY特异PCR产物制备地高辛标记探针,取材料茎、叶组织制作石蜡切片,并与标记探针进行原位杂交,定位其组织表达。【结果】获得了类StWRKY8 cDNA部分序列,长563 bp,包括一个完整开放阅读框258 bp,编码85个氨基酸。类StWRKY8属于第二类WRKY,锌指结构类型为C₂H₂,具有一个典型的WRKY保守结构域。其氨基酸序列与茄科（Solanaceae）其他成员具有高度同源性,与马铃薯转录因子StWRKY8相似性高达98%。预测类StWRKY8等电点约为9.1,半衰期大于5.5 h,为水溶性蛋白,其三维结构为非球状分子,含有3个磷酸化位点,亚细胞定位于细胞内。类StWRKY8受青枯菌诱导后表达上调,且在感、抗病基因型马铃薯中表达有差异。类StWRKY8在感病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内表达量较低,而在抗病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内高强度表达。该基因主要在茎叶维管束系统的韧皮部表达,具有组织特异性。【结论】类StWRKY8具有转录因子的一般结构特征,受青枯菌等病菌的诱导表达,同时受寄主植物固有抗性的影响,在感、抗病基因型中表达模式不同。推测其在植物防御反应中发挥作用并参与机体调控。     

黄瓜耐镉相关基因CsNAC019的克隆及表达分析

【目的】研究黄瓜耐镉(Cd)分子机制,结合生物信息学分析获得一个NAC转录因子家族基因CsNAC019,对其进行克隆和表达分析,为进一步将该基因用于黄瓜耐Cd品种的改良与选育提供试验基础。【方法】通过PCR技术扩增CsNAC019全长;利用NCBI和DNAMAN进行序列比对和保守结构域分析;利用Expasy、TMHMM等在线软件进行氨基酸组成、稳定系数、亲水系数分析;通过Plant CARE在线工具进行启动子序列分析;采用MEGA 6.0软件根据NJ方法,构建系统进化树;采用q RT-PCR技术检测Cd胁迫后黄瓜CsNAC019在叶中的表达情况,并用DPS 7.05数据处理系统软件进行方差及显著性分析。【结果】CsNAC019含有典型的NAC保守结构域。通过BLAST分析比对,该基因在氨基酸序列上与拟南芥NAC019存在60%的同源性,两者在从N端到C端有A、B、C、D、E 5个氨基酸相对保守区的序列高度一致。该基因CDS序列全长为960 bp,编码319个氨基酸,编码蛋白质分子量为35.66 k D,理论等电点为8.72,不稳定系数为68.18,平均亲水系数为-0.483。启动子分析表明,除含有真核生物启动子固有的TATA和CAAT元件外,CsNAC019的启动子序列还存在G-box、ABRE、W-box、P-box、TCA-element、TC-richrepeats、HSE等多种响应逆境胁迫的顺式元件。系统进化分析表明,CsNAC019与甜瓜、桃、苹果、柑桔、葡萄、大豆等15种植物NAC转录因子有64%—96%的同源性,其中与甜瓜的NAC蛋白同源性最高,为96%。通过q RT-PCR分析发现,与对照相比,CsNAC019在Cd胁迫条件下表达量明显上调(8.2倍)。【结论】CsNAC019为黄瓜Cd胁迫诱导表达基因,推测其可能通过调节下游基因的表达调控黄瓜对Cd胁迫的应答。     

小麦逆境胁迫相关基因TaC2DP1的克隆及表达分析

【目的】克隆与逆境胁迫相关的基因,并对其序列特征、进化关系和表达特性进行分析,探讨该基因在小麦抗逆调控过程中的生物学功能,为进一步解析植物的抗逆机制提供候选基因和理论依据。【方法】以cDNA芯片数据获得的水分胁迫诱导上调表达基因EST序列为探针,对小麦EST数据库进行搜索,筛选与探针同源性在97％以上的EST序列,通过电子克隆结合RT-PCR获得该基因cDNA全长,采用生物信息学软件分析比较克隆基因的保守结构域及序列特征;采用MEGA6.0软件构建该基因的系统进化树;将测序正确的该基因片段通过EcoRⅠ和HindⅢ限制性内切酶酶切连接至原核表达载体pMAL-c2X,重组质粒转化大肠杆菌BL21,经终浓度为0.3 mmol·L^-1 IPTG诱导1-5 h后,用SDS-PAGE分析融合蛋白的表达;采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析该基因在小麦不同组织间的表达差异及其在低温、干旱、高温和ABA处理下的表达模式。【结果】成功获得小麦cDNA全长序列,命名为TaC2DP1。该基因序列全长为1 356 bp,包含一个1 209 bp的开放阅读框（ORF）,5′端非编码区50 bp,3′端非编码区97 bp,编码402个氨基酸,推导编码蛋白质的预测分子量为43.41 kD,等电点为4.30,属于酸性蛋白,BLAST分析表明,该蛋白含有一个与钙离子结合的结构域,称为C2结构域（C2-domain）。多序列比对及进化树分析表明,TaC2DP1与乌拉尔图小麦TuC2亲缘关系最近,二者具有高度的同源性,其编码的氨基酸一致性达到91%;蛋白质结构预测分析显示TaC2DP1无跨膜螺旋和双硫键,亚细胞定位于细胞质中;成功构建了该基因的原核表达载体pMAL-c2X-TaC2DP1,在IPTG诱导下得到90 kD左右的蛋白,与理论值一致。通过实时荧光定量PCR进行TaC2DP1表达分析,显示该基因在小麦的根、茎、叶、幼穗、未成熟籽粒、胚及胚乳中均有表达,其中在幼穗中表达量最高,在花后5 d籽粒中表达量最低。TaC2DP1可被植物激素ABA诱导而上调表达;干旱胁迫过程中,TaC2DP1受胁迫诱导呈稳定上调表达趋势;高温和低温胁迫过程中,TaC2DP1均在胁迫后的0.5 h迅速诱导上调表达,分别为对照的21和17倍。推测该基因可能参与小麦ABA 信号通路中对逆境胁迫的抗性反应。【结论】获得小麦TaC2DP1的全长序列,其编码蛋白含有与钙离子结合的C2结构域;在低温、干旱、高温和ABA逆境胁迫下,TaC2DP1属于依赖于ABA胁迫响应基因调控网络,可能在干旱、低温和热胁迫中发挥重要作用。     

甜菜WRKY转录因子全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】WRKY转录因子是一类植物响应生物、非生物胁迫,对生长发育都起重要调控作用的转录因子。在甜菜全基因组信息分析的基础上,鉴定WRKY家族基因(Bv WRKYs),解析其组织特异性及盐、热胁迫下的表达情况,为该类基因的功能研究提供参考,为观赏甜菜和石竹目其他观赏植物的基因工程打下基础。【方法】以75条拟南芥WRKY蛋白为参考,根据WRKY保守蛋白序列(PF03106)利用hmm和BLAST同源性搜索对甜菜WRKY家族基因进行鉴定。利用Map Inspect、GSDS2.0、MEGA5.0、DNAMAN5.0、Web Logo 3、MEME生物信息学工具对甜菜WRKY家族基因染色体定位、系统发生关系、基因结构、蛋白质保守结构域、保守元件进行预测和分析。利用RNA-seq和q RT-PCR分析甜菜WRKY组织表达特异性,盐胁迫、热胁迫条件下WRKY表达情况。【结果】甜菜WRKY家族基因包含40个成员,其中39条不均匀地分布在9条染色体上,另外1条定位到随机片段上。根据WRKY保守域特征并与拟南芥WRKY蛋白进化分析,可将40个成员分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3类,Ⅰ类有9个成员,Ⅱ类有26个成员,Ⅲ类有5个成员。根据进化关系Ⅱ类可进一步分为Ⅱa(1个)、Ⅱb(4个)、Ⅱc(9个)、Ⅱd(5个)和Ⅱe(7个)5个亚类。基因结构分析发现,甜菜WRKY外显子和内含子数目具有高变异性(2—7个外显子),即使同一亚类内也都差异较大。保守元件分析显示同一类或亚类内成员具有相同的保守元件。WRKY保守域分析发现2个WRKY七肽域变型:WRKYGKK和WRKYGEK。每个WRKY至少在2个组织中表达,30个WRKY在叶中表达,40个WRKY在花序中均有表达,36个WRKY在幼叶中有表达,38个WRKY在直根中有表达,39个WRKY在幼苗中有表达,36个WRKY在种子中有表达。各WRKY表达量差异较大,可分为低表达、高表达基因两类,如Bv WRKY23、Bv WRKY3、Bv WRKY11、Bv WRKY7、Bv WRKY6、Bv WRKY26、Bv WRKY4、Bv WRKY40、Bv WRKY24、Bv WRKY2和Bv WRKY28在各组织中均有较高表达,而Bv WRKY38、Bv WRKY13、Bv WRKY36、Bv WRKY35、Bv WRKY5和Bv WRKY34在各组织中均表达较低。热胁迫条件下Bv WRKY16、Bv WRKY21、Bv WRKY20、Bv WRKY22、Bv WRKY32、Bv WRKY33和Bv WRKY34上调表达;盐胁迫条件下Bv WRKY1、Bv WRKY6、Bv WRKY19、Bv WRKY31和Bv WRKY33呈现不同程度上调表达;Bv WRKY33对热、盐2种胁迫均有明显响应。【结论】甜菜WRKY蛋白结构高度保守,基因序列长度和内含子数量变化很大,在不同组织中呈现出多种表达模式,部分WRKY响应热或盐胁迫,对甜菜逆境生理调控起重要作用。     

玉米大斑病菌Homeobox转录因子家族全基因组鉴定及其表达规律分析

【目的】从全基因组水平上鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Homeobox转录因子家族及其分布,阐明该家族的序列及进化特征,分析该家族基因在病菌不同生长发育时期的表达规律。【方法】利用生物信息学手段搜索玉米大斑病菌全基因组数据库,鉴定Homeobox转录因子家族;采用MEGA 5.0软件进行系统进化树分析;利用在线工具GSDS(gene structure display server)(http://gsds1.cbi.pku.edu.cn/index.php)绘制基因结构图;利用Clustal X 1.83软件分析Homeobox保守结构域(HOX保守结构域)的氨基酸序列特征;利用SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.plpage=npsa_sopma.html)对Homeobox蛋白的二级结构进行在线预测;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术分析Homeobox转录因子家族在病菌不同发育时期的表达模式。【结果】在玉米大斑病菌中鉴定了8个Homeobox转录因子家族成员(St HTF1-8),根据基因结构及系统进化特征将其分为4类;亚细胞定位预测分析表明,这8个蛋白全部定位在细胞核中;该家族成员均含有HOX保守结构域,其二级结构具有特征性的"螺旋-转角-螺旋"(helix-turn-helix)结构;利用q RT-PCR技术对该家族成员在菌丝、分生孢子形成、芽管形成、附着胞及侵入丝形成等5个时期的表达规律分析,发现不同基因在病菌不同发育时期具有不同的表达水平,其中St HTF1在菌丝发育、分生孢子及附着胞形成等3个时期的表达水平相对较高,St HTF3、St HTF4在分生孢子形成时期表达水平最高,St HTF6在芽管形成时期的表达水平最高,St HTF2、St HTF5、St HTF7和St HTF8在附着胞形成时期的表达水平均较高。【结论】玉米大斑病菌包括Homeobox转录因子家族包含8个成员,在进化上分为4大类,全部成员均分布在细胞核内,其编码蛋白质均含有保守的HOX结构域及"螺旋-转角-螺旋"空间结构;该基因家族成员在病菌不同发育时期呈现不同的表达规律。     

紫花苜蓿NAC类转录因子基因MsNAC2的克隆及其功能分析

【目的】NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,N端含有一段高度保守、约150个氨基酸组成的NAC结构域,而C端为高度变异的转录调控区。NAC转录因子不仅参与植物生长发育的调控,而且在植物抗逆反应中具有重要的调控作用。作者从紫花苜蓿中克隆了一个NAC类转录因子基因MsNAC2,期望通过分析其DNA和氨基酸序列特征,阐明其在紫花苜蓿中响应非生物胁迫的表达模式,通过在烟草中过量表达鉴定其生物学功能,为进一步了解MsNAC2在紫花苜蓿中的耐逆调控机理提供试验基础,并为通过转基因技术改善紫花苜蓿抗逆力和提高其品质奠定研究基础。【方法】应用RT-PCR和RACE技术获得紫花苜蓿MsNAC2全长序列,并进行生物信息学分析。应用real-time PCR技术分析该基因在非生物胁迫下的时空表达特征。构建MsNAC2-GFP融合表达载体,进行基因表达的亚细胞定位分析。同时构建pBI121-MsNAC2植物超表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草叶盘,比较逆境胁迫条件下野生型烟草和转基因株系的表型和生理指标,鉴定超表达MsNAC2对烟草耐逆能力的调控效应。【结果】MsNAC2全长1 358 bp,开放阅读框长度为1 023 bp,编码340个氨基酸,编码蛋白质分子量为39.4 kD,其N端含有典型的NAC保守结构域,C端高度变异。进化树聚类分析表明,该基因与脐橙CsNAC亲缘关系较近,属于NAC蛋白的ATAF亚家族。洋葱亚细胞定位分析表明MsNAC2定位于细胞核。转录水平表达分析表明MsNAC2受250 mmol·L^-1 NaCl、20% PEG6000、0.1 mmol·L^-1 ABA和4℃胁迫诱导而显著升高,并且MsNAC2在根中的表达量要明显高于在叶中的表达量。抗性试验结果显示,在NaCl、PEG和4℃冷害胁迫下,转基因烟草苗高、根长、鲜重和干重等生长指标均高于野生型。生理指标检测结果表明,在250 mmol·L^-1 NaCl、20% PEG6000和4℃处理24 h后,转基因烟草叶片丙二醛含量明显低于野生型烟草,分别为野生型的82.6%、73.2%和77.8%。脯氨酸含量高于野生型烟草,分别达1.52倍、1.72倍和2.24倍,且SOD和POD的活性均高于野生型烟草,分别为野生型的1.101倍、1.105倍、1.33倍和1.12倍、1.08倍及1.19倍。【结论】从紫花苜蓿中克隆了一个新的NAC转录因子基因MsNAC2,该基因能够对盐、冷害和干旱胁迫产生响应,与野生型烟草相比,过量表达MsNAC₂烟草具有较强的耐盐、抗旱和抵御寒冷的能力,说明该基因可能参与调控非生物逆境胁迫的生理响应。