慈竹ARF基因的鉴定及虫害胁迫下的表达

植物生长素响应因子(ARF)参与调节了植物的向性运动、子叶发育、胚胎形成、叶片器官衰老、维管束形成等,在植物生长发育过程发挥重要调控作用。为研究慈竹ARF基因家族及虫害胁迫下的表达,通过查询慈竹竹笋转录组数据库,分离出24个ARF基因家族成员。利用生物信息学方法分析,发现慈竹ARF家族序列保守,与毛竹亲缘性较近。通过对慈竹竹笋转录组中ARF基因表达模式分析发现,大部分ARF基因在竹笋中表达,少数ARF基因表达量在受到虫害胁迫后表达量发生显著变化。qRT-PCR结果表明,ARF基因在竹笋的几个部位在虫害胁迫后表达量均显著变化,推测其可能参与了竹笋对虫害胁迫响应,且在笋毛中表达量均升高,推测笋毛在抵御虫害胁迫中发挥了重要作用。     

毛竹生长素反应因子基因的生物信息学分析及差异表达

生长素反应因子(ARF)基因家族在植物的生长发育中起至关重要的作用。关于毛竹Phyllostachys edulis ARF基因家族在花器官中生物信息学分析未见报道。以毛竹花器官为材料,采用生物信息学的方法,对毛竹中ARF基因进行筛选,并对其系统进化关系、保守基序及在花器官中的差异表达模式进行了初步的分析。结果表明:毛竹全基因组中含有44个ARF基因,分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类。与拟南芥Arabidopsis thaliana和水稻Oryza sativa分别比较,发现毛竹与水稻存在11个姐妹同源基因对。此外,Phe ARF13,Phe ARF14和Phe ARF35在花芽、雌蕊和幼胚中高量表达,同时Phe ARF2,Phe ARF30,Phe ARF14,Phe ARF13,Phe ARF35,Phe ARF7,Phe ARF37,Phe ARF38在雌蕊和幼胚中高量表达,推测这些基因可能在花发育和种子发育中发挥重要的作用。     

高粱生长素反应因子(ARF)基因的全基因组分析与进化研究

生长素在植物发育中的各个阶段都起着重要作用,而生长素反应因子(auxin response factors,ARF)特异性的调节生长素反应基因的表达,是植物细胞中重要的一类转录因子家族.在拟南芥、玉米、水稻等模式作物中先后克隆了一些ARF基因,但是高粱作为一种重要的经济作物,这方面的研究未见报道.随着高粱全基因组序列的公布,利用基因组序列分析ARF基因的数目、结构、进化具有重要的意义.利用公布的高粱全基因组数据,利用DNATOOLS、BLAST、MEGA4.0以及Genomepixelizer等生物信息学软件对高粱(Sorghum bicolor)生长素反应因子ARF基因的数量、物理位置、系统进化树、氨基酸序列及保守基序(motif)的保守性等进行分析. 结果表明, 在高粱全基因组中共有26个ARF基因,26个ARF基因根据其进化关系分为A、B、C 3类; 通过对全基因组内ARF基因进行物理位置和基因家族分析,发现高粱基因组中ARF基因存在明显的基因复制现象, 基因的复制对高粱基因组中ARF基因数量扩张起到了重要的作用.     

白木香 ARF 基因家族的鉴定及结香表达分析

【目的】 生长素响应因子（Auxin response factor, ARF）是生长素信号转导中的重要转录因子,参与 植物花果发育、器官形态形成、激素调节和应激反应等生理生化过程。旨在探究白木香〔Aquilaria sinensis (Lour.) Gilg〕ARF 基因（AsARF）在结香过程中的生物学功能。【方法】利用生物信息学方法对 AsARF 进行全基因组鉴定 和分析,通过转录组数据分析白木香受到机械损伤时 ARF 基因家族成员的表达模式。【结果】从全基因组水平鉴 定了 21 个 AsARF 基因,生物信息学分析结果显示,21 个 AsARF 基因分为 5 个类群,同一类群的 AsARF 基因具有 相似的基因结构和蛋白保守基序,而不同类群的 AsARF 基因在外显子和内含子的数量上存在显著差异。此外,顺 式作用元件分析发现 AsARF 基因启动子区域含有大量与光、厌氧和赤霉素等响应元件有关的序列。基因复制和共 线性分析结果表明,片段复制事件对于白木香 ARF 基因家族的进化和扩张起着重要作用。与水稻 ARF 基因相比, 白木香和拟南芥的 ARF 基因更为密切相关。此外,转录组数据分析表明,白木香在受到机械损伤时,AsARF5、 AsARF6、AsARF19、AsARF20 和 AsARF21 的表达量明显下降。【结论】首次对白木香 ARF 基因家族进行全基因组 鉴定,并对其理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件、基因复制和共线性等进行了详细 分析。通过 RNA-seq 分析探索 AsARF 基因在白木香结香过程中的潜在机制,发现部分 AsARF 基因可能参与白木香 结香的防御和生长的动态平衡过程,可为深入了解白木香结香机制提供重要理论依据。     

小豆AUX/IAA基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】生长素是一种必需的植物激素,而AUX/IAA是生长素原初响应因子在环境胁迫中植物生长和发育中起着至关重要的作用。为了解VaIAAs在小豆生长发育过程中的生物学功能,对VaIAAs基因家族进行全基因组鉴定和分析。【方法】利用生物信息学对小豆的AUX/IAA进行全基因组鉴定和分析,基于RNAseq分析VaAUX/IAA基因家族在各组织的表达模式。【结果】在小豆全基因组共鉴定到41个VaIAAs基因,亚细胞定位显示均为定位为细胞核。系统发育分析显示来自小豆、拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa）的AUX/IAA蛋白聚集成6组。基因结构分析表明,所有基因均含有内含子数目1～8个,VaIAAs基因包含1～21个外显子。顺式作用元件分析发现参与响应生物/非生物胁迫顺式作用元件最多,包括最常识别到的ATTATA.bos、G-box和sp1基序,还发现富集在厌氧诱导响应元件ARE和植物抗逆相关的MYB元件。蛋白-蛋白互作网络分析发现,所有VaIAAs均与ARF相连,此外还有部分基因与AXR3（生长素诱导阻遏因子）、MP（转录因子B3家族蛋白）等基因...     

辣椒ARF基因家族的鉴定与表达分析（英文）

为进一步研究辣椒ARF (Auxin Response Factor)基因家族在其生长发育及逆境胁迫中的作用,利用生物信息学方法从辣椒基因组中鉴定出20个ARF基因,这些基因不均匀地分布在辣椒12条染色体上。进化关系显示辣椒ARF基因可分为Class I和II两大类,进一步可细分为Ia、Ib、Ic、Id、Ie、IIa和IIb等7个亚类。基因结构图表明,该基因家族由1～15个外显子构成,且各基因在不同发育时期不同组织中的表达量不同,具有一定的特异性。qRT-PCR结果表明,高盐胁迫可以明显激活或抑制ARF基因家族的表达。     

毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析

  目的  探究毛竹Phyllostachys edulis GRF基因家族的性质、结构特点以及在不同组织中的表达水平,为进一步研究GRF在毛竹生长发育中的分子作用机制奠定基础。  方法  采用生物信息学方法,对毛竹全基因组和转录组信息进行分析,筛选出13个毛竹GRF基因家族成员,并对GRF基因家族的理化性质、进化、基因结构、保守结构域、启动子、基因家族表达模式及三级结构进行分析。  结果  毛竹GRF基因家族成员按照其在scaffold上分布的位置,分别被命名为PeGRF01~PeGRF13;将含有3个内含子的PeGRF04和PeGRF12归为非ε组,其余为ε组。毛竹各GRF基因家族成员理化性质存在一定的差异,但是其结构域相对保守,均含有14/3/3结构域。毛竹GRF家族启动子区含有大量与光响应、低温响应、激素调控等相关的顺式作用元件。毛竹GRF存在基因复制扩增的现象,与水稻Oryza sativa的共线性关系明显高于拟南芥Arabidopsis thaliana。毛竹GRF在不同组织器官中均有表达,各家族成员的表达量存在差异;在毛竹花和根组织中的表达量略高于叶和鞭,同时家族成员间的表达量也存在一定差异。GRF蛋白质由2个单体构成,每个单体由9个α-螺旋构成,整体结构呈“W”型。  结论  毛竹GRF基因家族具有典型的14/3/3结构域,可能参与根、鞭、叶、花序及笋芽的生长发育过程。图6表1参39     

黄瓜生长素反应因子(ARF)家族鉴定及表达特异性分析

【目的】鉴定黄瓜生长素反应因子（ARF）,预测small RNAs并验证ARF与small RNAs和生长素的关系;分析ARF在种子萌发过程中的表达模式,推断ARF在黄瓜单性结实和种子萌发过程中是否起到关键作用。【方法】利用拟南芥和水稻ARF蛋白质序列检索黄瓜基因组数据库,对检索到的黄瓜ARF家族进行结构分析和small RNAs预测;将预测到的gma-MIR160o precursur构建到pCAMBIA2301植物表达载体上,利用农杆菌介导法将其导入到单性结实黄瓜品种中,并对PCR检测为阳性的转基因植株进行RT-PCR验证;利用real-time RT-PCR方法分析ARF家族成员在生长素诱导后、开花时期及种子萌发阶段的表达模式。【结果】通过与拟南芥和水稻ARF蛋白序列的比对,共得到18个黄瓜ARF蛋白质序列。将其连同拟南芥和水稻的ARF蛋白质序列共分为4大类。从结构上看,外显子数目2-18不等,但同一类之间基因结构较为相似。进化树分析显示,18个基因之间的相似性不高;18个黄瓜ARF基因均有相对应的small RNA。其中, Csa010564、Csa011935、Csa015176、Csa020560和Csa022361可能都是miR160的靶基因。转基因试验进一步说明Csa010564、Csa011935和Csa015176在表达量上出现下降趋势,而Csa020560和Csa022361的表达量与对照相比略有上升,说明Csa010564、Csa011935和Csa015176是miR160的靶基因;在生长素诱导表达的试验中,Csa007296、Csa011935和Csa015176在根、茎和叶中的表达量均高于对照,说明ARF的表达受IAA的正调控;同时,以上3个基因在叶片和雌花花冠中的表达量均是开花第2 d低于开花当天,而在子房中的表达量确是第2天高于开花当天,尤其是Csa011935和Csa015176上调显著,说明ARF在子房发育过程中起到至关重要的作用;ARF在种子萌发过程中的表达分析显示：大部分基因在吸涨后12 h和48 h处于表达最高峰。【结论】ARF受生长素和相应的small RNAs调控。在黄瓜单性结实和种子萌发过程中,ARF可能起到了关键性作用。     

毛竹IDD基因家族启动子分析

IDD基因家族编码一种混合型的转录因子,多数参与植物的生长发育.真核基因的表达受多种因素的调控,其中启动子在转录水平上的调节作用至关重要.本研究截取毛竹IDD家族8个基因(Ph IDD1-2,Ph IDD4-8和Ph ID1)起始密码子前2 000 bp序列,顺式作用元件分析显示,这些基因启动子中均存在TATA框和CAAT框,除此之外,上游调控区域还存在光响应元件、激素响应元件、逆境胁迫元件以及其他响应元件,其中有些元件是某个基因所特有的,表现出该基因家族各基因独特的表达模式,也表明该家族基因的功能分化,参与植物发育的各个阶段.     

植物蔗糖转运基因家族功能分化的生物信息学分析

［目的］用生物信息学方法分析植物蔗糖转运基因家族的功能分化,并明确具有正选择作用的点突变在植物蔗糖转运基因进化过程中的作用。［方法］在基因组水平上对植物的蔗糖转运基因进行鉴别和分类,并利用DIVERGE和PAML软件分别进行功能分化和正选择替代分析。［结果］经基因组检测,发现蔗糖转运基因家族除在单细胞藻类植物中不存在外,在其他植物中均普遍存在;系统发育分析将植物中蔗糖转运基因分成了5个亚群,并发现亚群间存在Ⅰ型功能分化现象;此外,在3个亚群内检测出了显著的正选择效应。［结论］植物蔗糖转运基因家族在长期进化过程中形成了亚群间的功能分化,同时,具有正选择作用的点突变在该基因家族进化过程中起到重要作用。     

毛竹AUX1/LAX候选基因家族鉴定与表达分析

AUX1/LAX家族是一类生长素输入载体，在植物生长发育和形态建成过程中起着重要的调控作用。利用同源比对的方法从毛竹基因组中鉴定出8个PheAUX1/LAX候选基因，进行系统进化树、基因结构、基序分析。结果表明，PheAUX1/LAX候选基因分为Class Ⅰ和Class Ⅱ 2个亚组，其中classⅠ的候选基因包含6~7个外显子，而ClassⅡ的候选基因包含8~10个外显子。不同组织器官转录组数据分析表明多数Class Ⅰ候选成员在毛竹冬笋中高丰度表达，而Class Ⅱ中的PH02Gene38722.t在跳鞭中高丰度表达。通过qRT-PCR对AUX1/LAX候选基因在不同生长发育时期笋中的表达量分析表明，有6个候选基因与对照相比呈现出不同程度的上调表达，表明PheAUX1/LAX候选基因广泛参与毛竹笋的生长发育。本研究将为进一步研究毛竹AUX1/LAX基因的功能和调控机制奠定理论基础。     

毛竹叶片衰老特性及衰老相关基因的筛选和鉴定

收集野外定植3年的毛竹秆上具有明显衰老渐进特征的叶片簇,测量这些叶片的光合代谢效率(Fv/Fm)及叶绿素含量,建立毛竹不同衰老阶段叶片形态与其光合效率之间的关系.在此基础上,通过生物信息学方法(BLASTn)筛选出113个毛竹基因组中与水稻叶片衰老调控相关的同源基因,并检测这些基因在毛竹叶片发育和衰老过程中的表达趋势,鉴定一些与毛竹叶片衰老相关的标志基因.结果显示,毛竹叶片在衰老过程中其叶片的光合效率和叶绿素含量均出现显著下降;在筛选的113个基因中有86个基因在叶片中表达,其中32个基因在叶片衰老过程中没有变化,41个基因随着叶片衰老出现显著下调,13个基因出现明显上调.这些表达变化的基因与水稻中鉴定的同源基因在旗叶衰老过程中的表达模式基本一致,因此这些基因很可能在毛竹叶片衰老过程中也发挥同样的功能.     

浙江省台州市黄岩区毛竹经营的社会因素分析

应用发展经济学的调查方法，对浙江省台州市黄岩区几个毛竹Phyllostachys pubescens主产区的123个农户进行了走访与问卷调查，并以自然村为基本单元，采用因子分析法，对黄岩区毛竹经营的社会因素作了初步的分析和讨论。结果表明，农民对发展竹产业抱着积极的态度，并表现出对技术信息的期盼。同时由于受竹林经营的生产条件等因素的限制，对未来开展竹林的高效经营，还有待于当地林业部门给予资金和政策的扶持，进一步改善生产条件，完善技术的传播网络；农户也要积极配合当地有关部门作好竹林的低产林改造工作，改善立地条件，改造立竹结构。表3参11     

毛竹PheDof4-1基因克隆及表达分析

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,由多基因共同编码,参与植物转录调控、生长发育及胁迫响应等生物学过程。以毛竹为研究对象,克隆了1个Dof基因,命名为Phe Dof4-1,基因长度为1 473 bp,推测其蛋白质产物的分子量是53.2 kDa,等电点为8.05。qRT–PCR结果显示,Phe Dof4-1在低温和250 mmol·L~(-1) Na Cl处理的幼茎中诱导表达,而在20%PEG8000处理的根中表达则受到强烈抑制,在叶片中不同处理条件下呈现不同的表达趋势。研究结果为Phe Dof4-1在非生物胁迫中的作用提供理论依据,为竹子分子育种提供参考。     

毛竹受雨雪冰冻危害的受损特点

通过对浙江省遂昌县受雨雪冰冻危害的毛竹Phyllostachys pubescens林受损特点分析,旨在为今后的毛竹科学经营提供依据。结果显示：①海拔为400～750m时,毛竹受损率达50%以上,受损最严重。②坡度与受损率成正比关系,y=1.3011x-1.0714,坡度〈30°可减少雨雪冰冻的危害;③经营措施为全面土壤深挖20cm以上的毛竹林的爆裂率极显著低于药剂除草的毛竹林,t=16.251〉t（5）0.01（4.032）;④不同龄级毛竹间受损率存在极显著差异,进一步进行Q检验发现,Ⅰ度竹（1～2年生）受损率极显著低于Ⅲ度（5～6年生）竹,D=18.64〉D0.01（15.7215）,显著低于Ⅱ度（3～4年生）竹,D=13.43〉D0.05（11.6307）;⑤立竹结构比例以Ⅰ度∶Ⅱ度∶Ⅲ度∶Ⅳ度（7～8年生）=3∶3∶3∶1对抗雨雪冰冻灾害最有利。图2表6参8     

毛竹早期光诱导蛋白基因克隆及功能分析

  目的  探究早期光诱导蛋白(ELIP)基因在竹子光保护中的作用,为进一步阐述竹子光保护机制提供参考依据。  方法  以毛竹Phyllostachys edulis实生苗为材料,在前期研究的基础上克隆毛竹ELIP基因,利用qRT-PCR技术研究其在不同光照诱导下的表达谱,同时通过在拟南芥Arabidopsis thaliana中异位表达对1个基因的功能进行初步鉴定。  结果  克隆获得了3个毛竹ELIP基因(PeELIP1、PeELIP2和PeELIP3),分别编码165、179和182个氨基酸。蛋白结构分析表明:3个PeELIPs蛋白均具有典型的捕光叶绿素a/b结合蛋白功能域,含3个α-螺旋跨膜结构,属于叶绿素a/b结合蛋白超家族。序列比对及进化分析表明:PeELIPs与水稻Oryza sativa、玉米Zea mays等单子叶植物的ELIPs相似性较高,同源性达72%以上,聚类在同一分支。qRT-PCR分析表明:3个PeELIPs基因在毛竹黄化苗中仅检测到微弱表达,光照处理使3个基因的表达量均显著上调;同时在正常毛竹实生苗叶片中,随着光照强度的增强和强光胁迫处理时间的延长,3个PeELIPs基因的表达量都显著上调。过表达PeELIP3可减缓转基因拟南芥在强光下F_v/F_m的下降幅度,但未影响转基因植株的非光化学猝灭系数。  结论  毛竹中至少存在3个PeELIPs,且其表达均受光照的诱导。过量表达PeELIP3能够减缓转基因拟南芥受光抑制的程度,具有一定的光保护作用。图8表1参40     

毛竹林地上生物量与胸径的分形关系

竹林是中国亚热带地区的特殊林分,具有巨大的生物量和碳储量,在区域生态系统中占有重要的地位。以毛竹Phyllostachys edulis为例,利用分形理论研究了毛竹地上生物量与胸径的分形关系。研究结果表明:毛竹地上生物量与胸径存在分形特征,在生物量空间分布和累积上符合自相似特性,分形维数越大,生物量空间增加越快,且按指数函数规律增长,空间增长率为1.047 9;在年龄动态方面,分形维数定量描述了不同度数毛竹生物量在空间上动态平衡关系,1度、2度和3度毛竹地上生物量在空间分布和累积上没有差异,基本上遵循分形维数为1.93的规律,接近按2维数方式的变化。图3表1参19     

毛竹林立地与结构的关系及其对生物量的影响

  目的  研究立地因子和结构因子中影响毛竹Phyllostachys edulis林生物量的主导因子,并解析主导因子之间的关系及其对毛竹林生物量的影响。  方法  在浙江省10个县(市)选择少受人为干扰的毛竹林,设置52个样地,通过随机森林筛选出影响毛竹林生物量的主导因子,在此基础上构造结构方程模型,分析各主导因子对毛竹林生物量的直接、间接和总影响。  结果  立竹度、林分平均胸径和竞争指数是林分结构因子中影响毛竹林生物量的主导因子。土层厚度和海拔高度是立地因子中影响毛竹林生物量的主导因子。结构方程模型分析结果表明:模型中所预设的路径能够被接受,也能较好体现所采集的数据。立竹度、林分平均胸径、竞争指数和土层厚度的总影响为正,对毛竹林生物量有正影响。海拔的总影响为负,对毛竹林生物量有负影响。林分平均胸径对毛竹林生物量的总影响最大,为0.739。立竹度对毛竹林生物量的直接影响大于间接影响。土层厚度对毛竹林生物量的间接影响最大,达0.492。立地因子中,土层厚度对毛竹林生物量的总影响大于海拔高度。海拔高度、土层厚度和竞争指数对毛竹林的间接影响大于直接影响。  结论  毛竹林的主要构件因子立竹度和林分平均胸径与毛竹林生物量的关系最为密切。海拔高度、土层厚度和竞争指数主要通过影响毛竹林的构件因子,间接影响毛竹林生物量。在毛竹林经营中,应当综合考虑立地因子、非空间结构和空间结构及其相互关系对毛竹林生物量的影响,在充分利用立地潜力的基础上,调控毛竹林结构,提高毛竹林生产力。图3表3参40     

毛竹碳汇造林初期净碳汇量监测与不确定性分析

竹林是热带和亚热带地区一种分布广泛的森林资源类型。由于其优良的固碳功能,在林业应对气候变化的背景下,以积累碳汇和实现碳汇交易为目的的毛竹Phyllostachys edulis林营造活动日益增多。跟踪调查整个毛竹造林过程,连年监测毛竹碳储量变化和土壤有机碳变化,结合基线碳储量和造林活动过程排放泄漏估测,探究净碳汇量变化积累特征。结果表明:①项目区毛竹碳汇造林初期（1~5 a）净碳汇量二氧化碳当量（CO₂-e）为443.77 t,累计净碳汇量二氧化碳当量为9.30 t·hm-2;②项目区在组成净碳汇量的多个分量中,只有毛竹碳储量变化起正面影响,而土壤有机碳变化、施肥排放和运输泄漏均对净碳汇量积累造成负面影响,5 a二氧化碳当量分别为-292.90,-18.99和-8.27 t;③毛竹造林初期（1~5 a）,毛竹碳储量（地上、地下）变化和净碳汇量变化速率并不均匀;④毛竹造林过程中的土壤扰动,对净碳汇量会带来显著影响,造林初期甚至会出现净排放。     

浙江省近自然毛竹林空间结构特征

  目的  研究浙江省不同地区毛竹Phyllostachys edulis林空间结构特征及其差异性。  方法  以浙江省不同地区近自然生长的毛竹林为研究对象，共设置54个样地，采用聚集指数、竞争指数和年龄隔离度3个空间结构指数。  结果  浙江省不同地区毛竹林竞争指数为2.88~8.81，其中余姚地区最大，庆元地区最小；年龄隔离度为0.30~0.84，其中黄岩地区最大，武义地区最小；聚集指数为0.73~1.24，其中宁海地区最大，余姚地区最小。浙江省不同地区毛竹林年龄隔离度和聚集指数没有显著差异，而不同地区间竞争指数存在显著差异（P < 0.05）。  结论  浙江省毛竹林空间分布格局以聚集分布为主。空间结构指数存在一定的区域变化趋势，从北到南竞争指数逐渐减小。