苹果光响应转录因子MdHY5表达及蛋白互作分析

【目的】克隆苹果光响应过程中关键的bZIP（basic-leucine zipper）转录因子MdHY5,并进行表达分析及蛋白互作检测,为阐述苹果中MdHY5在光信号过程中的功能及作用机制奠定基础。【方法】对苹果中具有bZIP保守结构的基因设计半定量引物进行表达分析,筛选具有光响应的bZIP转录因子。对光响应的bZIP家族基因进行BLAST比对,根据同源比对分析将目的蛋白命名为MdHY5,同时对cDNA序列设计引物进行克隆;利用MEGA5软件将MdHY5蛋白与拟南芥基因组中所有的bZIP转录因子家族成员进行聚类分析,同时对蛋白进行保守结构域分析;取苹果各组织材料进行MdHY5时空表达分析;通过对MdHY5启动子序列进行预测分析,并结合拟南芥同源基因芯片数据,进一步利用RT-PCR与半定量PCR检测MdHY5对不同光质的表达响应。将MdHY5连接到原核表达载体PGEX-4T-1上,利用IPTG对转化的大肠杆菌BL21融合蛋白进行诱导表达、蛋白杂交检测,并进行蛋白纯化;利用pull down试验验证MdHY5与MdCOP1蛋白的互作。【结果】通过光响应分析,在苹果中筛选到一个bZip转录因子家族成员,聚类分析显示MdHY5基因与拟南芥AtHY5同源性最高,该基因位于苹果基因组12号染色体上,基因编号为MDP0000586302,与拟南芥AtHY5结构相似,MdHY5也含有4个外显子,3个内含子。该基因cDNA序列长度为1 112 bp,其中5′非编码区长度为214 bp,3′非编码区长度为403 bp,开放阅读框长度为495 bp,编码一个含有164个氨基酸残基的蛋白。蛋白保守域分析显示,MdHY5蛋白C端含有一个典型的亮氨酸拉链结构（bZIP domain）,其中在bZIP结构域的N端含有一个核定位信号区域（NLS domain）。时空表达分析显示MdHY5在各组织中均表达,其中叶片中表达水平最高,花和种子中表达水平较低。利用PLACE对启动子进行了顺式作用元件分析发现,MdHY5启动子上含有G-box、GT-1-box、I-box等多个光响应的作用元件,而定量表达分析显示MdHY5能够被白光、蓝光、紫外光诱导,而红光对MdHY5表达没有明显影响。将构建好的融合蛋白表达载体转化BL21并进行蛋白诱导,菌体经超声波破碎后显示,融合蛋白主要在上清中存在。将诱导的MdHY5-GST蛋白分别与MdCOP1-HIS及pET-HIS蛋白孵育进行pull down试验,结果显示,MdHY5在体外能够与MdCOP1蛋白互作。【结论】MdHY5为光诱导的bZIP转录因子,是拟南芥光形态建成关键转录因子AtHY5的同源基因,与AtHY5具有类似的基因与蛋白结构,在叶中表达量最高,同时对多种光质具有表达响应,能够与MdCOP1互作。     

苹果黑腐皮壳菌侵染苹果枝干过程的转录组分析

苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali var. mali)引起的苹果树腐烂病是我国苹果产区发生严重的病害之一,了解病原菌侵染寄主不同时期的基因表达有助于揭示病菌的致病机制和苹果抗病机制。本实验应用Illumina平台对苹果黑腐皮壳菌侵染不同时期的寄主枝干发病过程进行转录组测序,同时通过与未侵染的病原菌和寄主组织进行比较。在病原菌侵染过程中,病原菌中发现4092个差异表达基因,寄主中发现16966个差异基因,通过对三个时期的上调差异表达基因进行GO和KEGG分析,结果表明病原菌侵染导致了寄主细胞壁降解、毒素物质合成、寄主抗毒物质分解和自身营养调节等过程;寄主主要通过膜脂过氧化作用、活性氧清除酶和防御酶抵抗病原菌的入侵。上述研究明确了苹果黑腐皮壳菌与寄主互作的生物学过程,为探讨病菌与寄主的分子互作机制奠定基础。     

硒处理下冰菜的转录组响应及相关基因功能分析

[目的]探索外源硒对冰菜转录组相应机制影响及相关功能基因挖掘.[方法]利用高通量测序技术,构建冰菜硒响应转录组数据库.[结果]硒处理对冰菜植物激素信号转导途径影响:除油菜素类固醇外,其它7个激素代谢途径均产生重要影响.硒处理浓度的增加,能够促进生长素信号转导,激活下游基因表达;细胞分裂素信号转导途径中,AHP对硒处理敏...     

苹果转录因子MdWRKY40b抗白粉病的机理

[目的]探究苹果白粉病相关基因MdWRKY40b调控苹果抗白粉病的机理,为苹果白粉病的抗性育种提供理论依据.[方法]以苹果品种'嘎拉'叶片为材料提取总RNA,并以cDNA为模板克隆MdWRKY40b552 bp特异性片段,采用Gateway技术将该基因片段的正反向序列构建入RNAi表达载体pB7GWIWG2(Ⅱ)中,然...     

基于大豆叶枕响应叶柄角变化转录组的MYB基因分析

【目的】阐明MYB基因家族成员是否参与大豆叶柄角（leaf petioles angle,LPA）变化的调控过程,为大豆理想株型育种研究奠定基础。【方法】以郑196为材料,利用大豆叶枕响应叶片向光运动转录组挖掘差异表达大豆MYB基因（GmMYB）;利用ProtComp 9.0进行亚细胞定位预测;以拟南芥MYB蛋白序列为参考,采用MEGA v5.0软件进行系统进化分析;分别利用在线程序MEME和PlantPAN3.0分析差异表达MYB基因保守基序（motif）和启动子序列的顺式作用元件;以NCBI数据库中大豆转录组数据及RNA-seq数据为基础,采用TBtools进行表达模式分析,并在此基础上进行候选基因的精准定量检测。【结果】①鉴定出13个差异表达GmMYB,其中上调表达9个,下调表达4个;亚细胞定位结果表明,11个MYB蛋白位于细胞核,2个位于细胞外基质。②基于MYB蛋白序列构建系统进化树,可将13个差异表达GmMYB分为6组。③对13个差异表达GmMYB基因结构进行分析,结果共鉴定到10个基序,其中基序1和基序2是MYB保守结构域的一部分。④在启动子区域鉴定获得脱落酸响应元件、参与干旱响应元件、响应光照的顺式作用元件、分生组织表达和生长素响应等多个响应逆境胁迫及光照的顺式作用元件。⑤表达模式分析结果表明,13个差异表达GmMYB基因在大豆不同组织器官中存在表达差异,其中Glyma.01G190100和Glyma.08G042100在叶枕处表达。⑥对Glyma.01G190100和Glyma.08G042100进行精准定量检测,结果显示其相对表达量在叶片向光运动前后变化剧烈,可作为大豆叶柄角调控候选基因用于进一步研究。【结论】鉴定出13个与大豆叶柄角调控相关的MYB基因,其中Glyma.01G190100和Glyma.08G042100可作为大豆叶柄角调控候选基因用于大豆理想株型育种研究。     

大豆PP2C家族基因鉴定与响应盐胁迫的转录组分析

植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)能够通过影响植物体内多种生物学过程在环境胁迫响应中发挥重要作用.为研究栽培大豆PP2C家族成员在盐胁迫中的功能,通过生物信息学手段结合转录组学分析对栽培大豆PP2C家族进行了系统探究.在栽培大豆中共鉴定出126个PP2C家族成员,并将其在进化树上分为11个亚家族,同一亚家族的成员具有类似的...     

基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

苹果果实HD-ZipⅠ转录因子亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子在调控苹果果实成熟衰老过程中起到至关重要的作用。利用生物信息学方法从苹果基因组数据库筛选出22个HD-ZipⅠ转录因子家族成员并进行分类。通过对不同组织基因表达特异性分析,筛选出6个在成熟果实中表达的基因,进一步分析其在果实成熟贮藏过程中的表达差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,在‘富士’果实采后贮藏过程中,有3个家族成员的表达与乙烯存在不同程度的联系,其中MdHZ 6在果实常温贮藏中的表达与内源乙烯含量变化有较高的相关性,且均在35d达到峰值;MdHZ 15和MdHZ 17在内源乙烯高峰之前有显著上调,预测三者与苹果的成熟衰老相关。     

基于三色堇全长转录组的MYB基因家族鉴定

在全长转录组水平鉴定三色堇(Viola×wittrockiana Gams.)梦蝶品种MYB转录因子家族成员,对其序列特征、进化关系、蛋白质保守基序等生物信息学特征进行鉴定,为三色堇MYB基因功能研究提供参考。鉴定结果表明,三色堇含有121个MYB,包含61个1R-MYB、57个R2R3-MYB与3个3R-MYB类转录因子;保守基序预测得到20个motif,其中motif2分布频次最高(15.2%),motif20分布频次最低(0.3%);利用WebLogo分析鉴定出三色堇R2R3-MYB类转录因子保守结构域含有W型R2R3保守基序;通过三色堇与拟南芥的同源性与进化关系对三色堇基因功能进行预测,得到30个亚群,其中22个亚组能聚集到拟南芥亚群中,可推测这些VwMYB基因具有相似的功能。本研究结果可为三色堇MYB基因的功能挖掘提供理论基础。     

巴西橡胶树抗坏血酸过氧化酶基因HbAPX的克隆及其对水杨酸的应答

在对橡胶树转录组进行测序的基础上,利用模式植物中抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)基因的氨基酸序列进行比对并设计引物,通过RT-PCR方法扩增巴西橡胶树APX基因的cDNA片段,命名为HbAPX.该片段包含1个858核苷酸的开放阅读框,编码285个氨基酸的多肽.生物信息学分析结果表明...     

拟南芥电压依赖型阴离子通道参与水杨酸信号应答

电压依赖型阴离子通道蛋白(voltage-dependent anion channels, VDAC)是线粒体外膜分布的重要蛋白,参与形成线粒体通透性转换孔,控制线粒体内外的物质进出。以RLD拟南芥为材料,构建VDAC过量表达和抑制表达的转基因株系,初步探索VDAC在水杨酸(Salicylic acid, SA)信号传递途径中的作用。对转基因拟南芥种子进行SA处理的萌发实验,发现VDAC影响拟南芥种子对SA的敏感性：过量表达株系种子对SA敏感,萌发率较低,而抑制表达株系种子敏感性较低,萌发率高。用实时荧光定量PCR检测SA信号传递的Marker基因PR1,发现在过量表达株系中,伴随VDAC水平升高,PR1上调;同样在抑制表达株系中,VDAC降低,PR1下降。由此说明,VDAC参与了拟南芥SA信号传递。     

枯草芽孢杆菌NCD-2对棉花根系分泌物L-脯氨酸响应的转录-蛋白质组学联合分析

【目的】棉花根系分泌物L-脯氨酸是影响生防菌株定殖的关键因素之一,前期研究发现L-脯氨酸能够提高枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2生物膜形成能力。通过高通量测序技术分析L-脯氨酸调控枯草芽孢杆菌NCD-2生物膜形成和生防潜力相关的基因,为深入认识棉花根系分泌物与生防菌株的分子互作关系打下基础。【方法】以枯草芽孢杆菌NCD-2菌株为供试材料,外源添加浓度为10 mg·mL^-1的L-脯氨酸共培养24 h后,分别进行转录组（RNA-seq）和同位素标记相对定量蛋白质组技术（iTRAQ）分析,对所获得的转录组和蛋白质组数据进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证不同代谢通路中部分差异基因的表达情况。 【结果】转录组分析发现,L-脯氨酸和NCD-2菌株共培养后,获得1 071个差异表达基因（DEG）,其中602个基因上调,469个基因下调。GO分析发现在生物过程、细胞组分和分子功能方面分别有49、14和30个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在化合物代谢、鞭毛组装、细菌运动和趋化作用。蛋白质组学分析发现,筛选到211个差异表达蛋白（DEP）,其中118个蛋白上调,93个蛋白下调。GO分析发现在生物过程和分子功能方面分别有13和8个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在氨基酸代谢、碳水化合物类代谢、鞭毛组装和ABC转运蛋白。进一步转录-蛋白质组学联合分析发现,在L-脯氨酸作用下,检测到共有的显著差异表达基因（或蛋白）112个,其中38个基因（或蛋白）下调,74个基因（或蛋白）上调。GO功能显著富集主要集中在营养库活性、催化活性、细胞膜、定位、细胞脂质代谢过程、氧化还原过程、sigma因子活性、转运活性、芽孢形成9个方面。KEGG代谢通路主要富集在能量代谢、ABC转运蛋白、抗生素生物合成、鞭毛组装、运动或趋化作用和双组分系统方面。RT­qPCR验证了26个差异表达显著基因,结果发现在表达量上存在一定的差异,但表达趋势与RNA­seq和iTRAQ组学分析结果基本一致。【结论】棉花根系分泌物L-脯氨酸与枯草芽孢杆菌NCD-2之间的互作存在一个复杂的生物过程,依赖于不同代谢通路网络中的多个基因。双组分系统、抗生素生物合成、能量代谢、运动或趋化作用、鞭毛组装和ABC转运蛋白通路中的差异基因（或蛋白）可能在棉花根系分泌物与枯草芽孢杆菌互作过程方面发挥着重要作用。     

猴樟叶片转录组测序及盐碱胁迫响应基因表达模式研究

为了解猴樟响应盐碱胁迫机制,以2个耐盐碱猴樟品系和1个盐碱敏感型猴樟品系3年生种苗叶片为材料,利用Illumina Hiseq^TM平台对其进行转录组测序,对6个精氨酸和脯氨酸通路相关基因进行qRT−PCR分析。结果表明：研究共获得72369条Unigenes,其中39156条Unigenes在NR、NT、KEGG、SwissProt、PFAM、GO、KOG数据库中获得注释;HDHZ vs. HJHZ 组有5415个DEGs,其中4003个得到GO注释;YYHZ vs. HJHZ 组有4665个DEGs,其中331个得到GO注释。此外,KEGG通路分析发现,HDHZ vs. HJHZ组上调基因主要富集在氨基酸代谢和生物碱合成相关通路,下调基因主要富集在倍半萜和三萜的生物合成,以及光合作用相关通路;YYHZ vs. HJHZ组上调基因主要富集在倍半萜和三萜的生物合成及类黄酮生物合成通路;下调基因主要富集在色素代谢和酚类物质代谢相关通路。结合6个差异表达基因的qRT−PCR结果,生物碱类、精氨酸和脯氨酸代谢可能在猴樟响应碱胁迫过程中起主要作用,所得基因的表达模式与RNA−Seq数据结果一致,证实RNA−Seq数据准确。     

HPLC法分析玉米自交系水杨酸含量

[目的]建立玉米自交系自由态水杨酸（SA）和结合态水杨酸（SAG）含量测定的HPLC法。[方法]用高效液相色谱仪以邻甲氧基苯甲酸作为内部标准品测定玉米自交系中自由态水杨酸和结合态水杨酸的含量。[结果]5种玉米自交系中自由态水杨酸和结合态水杨酸的含量大致相同,说明水杨酸含量在不同玉米自交系中具有稳定性。[结论]该研究建立了一种基于HPLC法测定玉米自交系中水杨酸含量的新方法,灵敏度高,分析时间短,同样适用于其他植物材料。     

水杨酸对废电池污染下玉米幼苗抗氧化系统的影响

采用不同质量浓度水杨酸(SA)处理玉米幼苗,研究了SA对废电池溶液胁迫下玉米幼苗抗氧化系统的影响。结果表明,废电池胁迫下,SOD和POD活性比对照分别降低了47.05%和59.38%,丙二醛(MDA)含量、电导率和脯氨酸含量升高,分别较对照高17.62%、17.62%、32.58%,显示出毒害效应;25~100 mg/L的外源SA处理,能使废电池溶液胁迫下玉米幼苗SOD及POD活性升高,MDA、电导率及脯氨酸含量下降,说明在一定浓度范围内,外施SA可以缓解废电池对玉米幼苗生长所造成的胁迫,且以SA质量浓度为100 mg/L效果最佳。     

基于转录组测序解析甜玉米耐低温发芽的相关基因

[目的]通过转录组测序分析低温下萌发能力不同的甜玉米自交系,鉴定甜玉米耐低温萌发的相关基因.[方法]利用低温萌发能力强的甜玉米自交系Scil-H7th为供体构建近等基因系,获得不同低温萌发能力的材料,通过生理指标测定、转录组分析和qRT-PCR,筛选分析与低温萌发相关的基因.[结果]对自交系在不同萌发时期和同一萌发时期...     

氮胁迫下小麦叶片转录组分析

氮素是小麦生长发育过程中重要的营养元素,利用转录组技术鉴定参与小麦低氮胁迫分子调控网络的基因,对揭示小麦耐低氮分子机理、开展耐低氮育种具有重要参考意义。采用Illumina HiseqTM 2500高通量测序技术,对小麦品种晋麦47正常生长和低氮胁迫下的叶片进行转录组测序,筛选差异表达基因并在GO、KEGG 数据库中进行比对注释,分析小麦低氮胁迫响应相关基因。结果显示,对照组与低氮组分别获得高质量序列52 383 726和52 192 061条,检测到差异表达基因1 267个,其中上调表达基因179个,下调表达基因1 088个。差异基因GO功能注释到3个大类的44个功能组。差异表达基因被注释到178个途径上,主要富集于氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂类代谢和信号传导等途径。转录因子分析发现,在低氮条件下变化明显的转录因子家族包括WRKY、MYB和NAC等。