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。     

植物ABC转运蛋白功能研究进展

植物ABC转运蛋白家族通过转运各种底物而参与植物一系列生命活动,其拥有众多家族成员,分类众多、结构复杂、功能多样。本文详细梳理了植物ABC转运蛋白的结构、分类及功能后发现,植物类转运蛋白共有8大亚族(ABCA～ABCG和ABCI),其中ABCG属于功能最多的一类亚族,主要参与代谢产物和激素转运、器官形成和物质合成,在重金属/逆境胁迫、以及次级代谢产物分泌等方面发挥着重要作用;ABCB主要参与生长素及重金属转运,刺激细胞生长,加强非生物胁迫的耐受能力;ABCC除参与次生代谢产物的转运外,还具有重金属解毒功能;ABCA类很可能与动植物的脂质代谢关系密切。对于目前功能未知的其他亚族建议开展蛋白互作研究,注重实践应用及多学科联合,更加准确具体解析其功能。全面深入研究植物ABC转运蛋白家族将为其他类转运蛋白的研究提供借鉴方法,同时为植物源/库的高效调控提供基础理论。     

谷子扩展蛋白与品种抗旱性关系的研究

[目的]扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,普遍存在于植物中,除了具有增加细胞壁柔韧性的作用外,在植物的生长发育及抵御生物和非生物胁迫等方面都起着重要的作用。为发掘谷子抗旱基因。[方法]本文采用生物信息学手段结合表达验证,分析了谷子扩展蛋白基因家族中的16个成员。[结果]发现它们分属于EXPA、EXPB、EXPLA和EXPLB 4个亚家族;对谷子扩展蛋白基因进行启动子分析,发现了与干旱胁迫相关的响应元件,包括干旱响应MYB结合位点MBS、脱落酸响应元件ABRE等;通过对两个谷子品种勾勾母鸡咀(GG,耐干旱品种)和晋汾16(JF16,干旱敏感品种)扩展蛋白基因表达的分析比较,发现干旱胁迫下不同谷子品种中同一基因的表达水平存在显著差异。[结论]结合亲缘关系图及启动子顺式调控元件的预测结果,并未发现基因亲缘关系与扩展蛋白基因表达间的规律;也未发现胁迫相关的调控元件与扩展蛋白表达之间的关联,初步了解了扩展蛋白基因与谷子抗旱的关系,为发掘谷子抗旱基因提供基础。     

植物ABC转运蛋白与次生代谢产物的跨膜转运

ABC（ATP-Binding Cassette）转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白家族，参与生物体内多种物质的转运，因其在生物体内与肿瘤细胞耐药性等一些重要的生理过程密切相关而引起了人们的广泛关注。研究发现，在已完成全基因组测序的生物中，ABC转运蛋白在拟南芥和水稻中数量最多，推测与植物次生代谢产物的跨膜转运相关。植物产生生物碱、萜类化合物、酚类等大量次生代谢产物，保护植物体免受环境中生物和非生物胁迫的损伤。这些化合物的累积和排泌被高度调节，ABC转运蛋白在其中起着重要的作用。本综述介绍了植物ABC转运蛋白及其在植物次生代谢产物累积和跨膜转运中的研究进展。     

杜仲ABC转运蛋白基因家族成员鉴定与分析

ABC转运蛋白(ATP—binding cassette transpoter)是一类庞大而古老的跨膜运输蛋白家族,在生物体内参与多种物质的转运积累、有害物质解毒、气孔调节、植物防御等生理活动。杜仲(Eucommia ulmoides Oliv)作为重要的中药材,其药用成分主要为次生代谢产物,次生代谢物转运与积累过程需要ABC转运蛋白的参与。利用生物信息学手段对杜仲ABC转运蛋白基因家族进行鉴定,并分析该家族蛋白质性质和结构、跨膜结构、亚细胞定位、系统进化关系。研究表明,EuABC家族生物信息学预测有76个成员,含有1~7个保守基序;编码蛋白多为稳定蛋白,主要分布于细胞质膜上,二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主要构成元件;进化树分析表明,杜仲ABC转运蛋白家族可分为8个亚家族(A~G;I),每组成员数量分别为3、19、14、1、1、1、29、8。研究结果可为进一步研究杜仲次生代谢物质转运与积累奠定基础,也为其他植物ABC转运蛋白家族的研究提供了参考依据。     

ABC转运蛋白与巴西橡胶树产胶代谢

ABC转运蛋白（ATPBindingCassettetransporter）是目前已知最大、功能最广泛的蛋白家族之一。大多数ABC转运蛋白都能利用水解ATP释放的能量直接转运底物。许多研究结果显示,植物ABC转运蛋白在各种代谢产物的跨膜转运中起着重要作用。橡胶的产胶代谢是一种典型的植物类异戊二烯次生代谢．是影响橡胶产量的首要因素。相关实验结果显示,ABC转运蛋白可能参与橡胶树产胶代谢。本文介绍了模式植物拟南芥中的ABC转运蛋白研究进展,并对ABC转运蛋白与橡胶树产胶代谢的关系进行讨论。     

谷子MYB转录因子家族与抗旱关系的研究

[目的]MYB蛋白家族是一类含有MYB保守结构域的转录因子,广泛参与调控植物生长发育及抗逆等多种生理反应。为探究抗旱作物谷子的抗旱性与MYB转录因子家族基因关系,从而为谷子特有抗旱基因资源的发掘及谷子抗旱分子机制的研究提供参考。[方法]本研究以抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF)为研究对象,在苗期PEG处理条件下,取叶片进行转录组测序,进而对有差异表达的MYB转录因子家族基因进行生物信息学分析。[结果]研究表明,26个MYB转录因子基因在GG和JF两个谷子品种中表现出较为明显的表达差异;且对应启动子区域的抗旱相关调控元件也呈现出差异的组成与分布;抗旱品种GG中明显上调的3个MYB调控基因(Si034363m、Si003539m、Si030711m)与拟南芥中主要参与抗逆的MYB转录因子存在较近亲缘关系。[结论]基于对谷子MYB转录因子的研究,推测26个表达差异的MYB类转录因子基因可作为谷子抗旱的重要候选基因,可为后续谷子抗旱分子机制的研究提供理论依据。     

苹果蔗糖转运蛋白基因的生物信息学分析

蔗糖是绿色植物光合作用产物储存、转运的重要形式,而蔗糖转运蛋白在蔗糖的长距离运输过程中起关键作用。以苹果蔗糖转运蛋白为研究对象,首先从苹果基因组中筛选获得苹果蔗糖转运蛋白的基因序列,利用生物信息学软件预测其蛋白相对分子质量、结构域、跨膜区和糖基化修饰位点等分子特征,并对其进行系统发育分析。结果表明,苹果基因组中含有6条cDNA全长序列,cDNA长度范围是1 667～2 635 bp,包含11～12个跨膜结构域,分别属于SUT1,SUT2和SUT4家族。研究结果将为利用蔗糖转运蛋白基因进行苹果分子育种和优良品种选育提供有益信息。     

ABC转运蛋白介导离子跨膜运输的研究进展

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白）是一类大量存在于原核生物及真核生物的跨膜转运蛋白,其种类繁多、家族庞大且功能多样,主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度跨膜运输,同时还参与抗原传递、信号传导和细胞解毒等很多重要的生物生理过程。综述了ABC转运蛋白的结构特点、跨膜吸收机制及影响因素,为研究ABC转运蛋白跨膜吸收转运养分离子及其抵抗非生物逆境胁迫提供理论支撑和研究思路。     

植物ATP结合盒（ABC）转运蛋白研究进展

ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白家族庞大,种类繁多,包括全转运子和半转运子等2种类型。全转运子的核心单元包括2个核苷酸结构域（NBD）和2个跨膜结构域（TMD）,而半转运子只含有1个膜结构域（MSD）和1个NBD。植物ABC转运蛋白不仅参与植物体内激素、脂质、金属离子、次生代谢物和外源物质的运输,并且有利于植物与病原体间的相互作用和植物体内离子通道调控等重要的生理过程的进行,是一类重要的跨膜运输蛋白家族。HUGO系统中ABC家族分为A~H 8个亚族,模式植物基因组测序的完成极大促进了ABC转运蛋白的研究与发现,近几年已从多种植物中克隆了不同亚族的基因并研究其表达与功能,但目前的研究主要集中在ABCB,ABCC,ABCG等三大亚族。植物ABC转运蛋白各亚族的结构与功能截然不同,在不同植物中的表达部位也千差万别。综述了植物ABC转运蛋白家族的研究进展,根据ABC家族中已知的重要成员,系统阐述植物中各亚族ABC转运蛋白的结构特征、在植物中的表达及其生物学功能,并为今后可能的研究提出展望。表1参49     

硝酸盐诱导蛋白与谷子抗旱性的关系研究

[目的]硝酸盐诱导蛋白(NOI)是一类重要的抗逆蛋白,在多种植物中发挥作用。谷子作为重要的旱作植物,在农作物生产中占有重要地位,探究谷子中NOI与抗旱性的关系,对发掘谷子抗旱相关基因具有重要意义。[方法]运用生物信息学方法,对谷子中编码NOI的基因进行分析,并在PEG干旱胁迫下,探究抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)中编码硝酸盐诱导蛋白(NOI)的基因的相对表达情况。[结果]编码NOI的基因的启动子中存在与干旱相关的响应元件。在PEG干旱胁迫处理与非胁迫处理条件下,勾勾母鸡咀(GG)和晋汾16(JF16)中编码NOI的基因的表达模式差异显著。[结论]基于上述分析,推测硝酸盐诱导蛋白(NOI)可能参与谷子的抗旱调节,为深入研究谷子抗旱机理提供了理论基础和依据。     

谷子抗旱机制研究进展

谷子是起源于我国的重要杂粮作物,尽管其抗旱性强,但干旱仍是制约其产量和品质的主要因素之一。为了更好的了解谷子抗旱机制,本文对谷子的抗旱生理、分子机制的研究进展进行了概述。文中总结了谷子不同时期不同生理指标对干旱胁迫的响应;概述了从单基因和转录组水平对抗旱分子机制的探索结果;鉴于在其他植物上已有证据表明根际微生物与抗旱有关,还介绍了谷子根际微生物的最新进展。最后展望了谷子抗旱研究前景。     

谷子XTH基因家族与抗旱相关基因的分析

[目的]木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)属于糖苷水解酶GH16家族,其家族成员可能在植物响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用,为深入挖掘谷子抗旱基因,进而选育谷子抗逆新品种,[方法]本研究利用生物信息学手段,对谷子XTH基因家族进行了分析。[结果]从谷子基因组数据库中鉴定出16个XTH基因。结构分析表明:SiXTH家族成员在基因结构及编码区序列上较为保守,含1~3个内含子;谷子XTH蛋白含有XTH家族典型的保守基序DEIDFEFLG;预测SiXTH基因家族成员在启动子区域含有响应逆境胁迫的顺式作用元件。在干旱胁迫下,通过比较两个谷子品种勾勾母鸡咀及晋汾16在干旱胁迫下基因的相对表达水平,我们发现了3个上调表达和1个下调表达的SiXTH基因。[结论]因此推测,同一类基因其基因结构及蛋白结构域相似,且XTH基因家族在谷子应答干旱胁迫的过程中起一定的作用,同时本研究也为深入探究XTH基因家族成员的功能奠定了一定的基础。     

谷子Oleosin基因家族及其对干旱响应的分析

[目的]了解Oleosin基因功能,初步探索Oleosin基因家族与谷子耐旱性的关系,挖掘谷子抗旱基因。[方法]以抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为试验材料,在苗期进行PEG模拟干旱胁迫处理后,对其表达谱进行分析。进而对谷子Oleosin基因家族进行生物信息学分析。[结果]在干旱胁迫下,Oleosin基因Seita.9G579700在GG和JF16两个品种中均显著上调表达;谷子Oleosin基因家族较小,只有6个成员,分子量在15~18kDa;系统发育树分析结果为,谷子Oleosin基因家族与单子叶植物玉米、高粱、水稻聚为一类,而与双子叶拟南芥则亲缘关系较远;启动子元件分析表明,谷子6个Oleosin基因均含有光响应、ABA响应、MeJA响应以及MYB结合位点等与抗旱相关的顺式作用元件。[结论]初步确定Oleosin基因是调控谷子干旱胁迫的候选基因,可能受干旱或ABA、MeJA诱导表达,这为进一步深入研究Oleosin基因功能及其与谷子耐旱性的关系提供理论参考。     

谷子生育期与茎秆以及穗部性状的关系

谷子的茎秆性状和穗部性状与谷子产量有着密切关系,但对生育期与这些性状的关系缺乏研究。本文基于中国作物种质资源网数据库中谷子资源生育期及主要性状信息,统计740份谷子资源的茎秆和穗部的主要性状指标。利用单因素方差分析,发现主茎长度、主茎直径、单株穗重、单株粒重等性状指标随着生育期的增加而增加,千粒重随着生育期的增加呈现出正态分布,生育期较短的资源在穗部性状上多表现为短刺毛和紧穗的特征。这些结果可为谷子资源的充分利用和相关研究提供依据。     

腐植酸对干旱胁迫下谷子萌发的影响

[目的]探讨腐植酸(HA)对干旱胁迫下谷子萌发及幼苗生长的影响。[方法]本研究通过腐植酸(HA)浸种晋谷21号和张杂10号,用18%的PEG-6000模拟干旱胁迫,研究不同浓度的腐植酸(50、100、200、300、400mg·L~(-1))对干旱胁迫下谷子种子萌发期萌发指标及幼苗生长指标的影响。[结果]干旱胁迫对谷子种子萌发、幼苗生长具有明显的抑制作用。而50～300mg·L~(-1)的HA可显著提高干旱胁迫下2个品种谷子的发芽势、活力指数、芽长及根长,对张杂10号的抗旱指数具有较为明显的促进作用,采用隶属函数值法,进行多指标的综合评价分析表明,腐植酸作用于谷子的最佳浸种浓度为100mg·L~(-1)。[结论]干旱胁迫下,适宜浓度的腐植酸浸种对谷子萌发及幼苗生长具有明显的促进作用,有效缓解了干旱胁迫对谷子的伤害,增强了谷子的抗旱性。     

小米油脂成分含量与小米粥感官品质的相关性

为探究谷子油脂成分含量对小米粥感官品质的影响,以米色有显著差异的11个谷子品种为试验材料,测定油脂成分含量,并熬制成小米粥进行感官指标评价鉴定.对其中3个品种籽粒灌浆S2和S4时期油脂成分合成的上游基因转录组表达量数据及小米粥感官品质、米色和油脂成分含量进行相关性分析.结果 表明:1)有5个基因通过控制油脂成分的合成可...