非生物胁迫下黄瓜(Cucumis sativus)四个自噬基因的表达及生物信息学分析

自噬是一种存在于真核生物中进化保守的分解代谢过程,在植物处于逆境胁迫以及生长发育受阻时起到至关重要的作用。通过水杨酸诱导,从黄瓜中分离出四个自噬基因:ATG8C1、ATG8C2、ATG8F、ATG8C,为揭示这些自噬基因在非生物胁迫下的作用,本研究选取黄瓜幼苗为试材,分别进行以下激素和胁迫处理,并用qRT-PCR检测基因的表达:(1)用10 mmol/L SA和0.2%MeJA滴加叶片进行激素诱导处理,于0 h、6 h、9 h和24 h在滴加的位置取材;(2)用200 mmol/L NaCl进行盐胁迫处理,用20%PEG6000进行干旱胁迫处理,于0 h、6 h和24 h取黄瓜幼苗的根、茎和叶;(3)用黑暗进行碳饥饿处理,于0 h、6 h和24 h取黄瓜幼苗的根、茎和叶。结果表明,在SA和Me JA处理下,黄瓜四个自噬基因都呈现上调表达;在盐和干旱处理下,四个自噬基因的表达有所不同,在黄瓜根和叶中基本呈现上调表达,在茎中多数呈现下调表达。在碳饥饿处理下,四个自噬基因呈现大幅度上调表达。该结果说明在不同的胁迫下,自噬的发生途径有所不同。本研究还利用ExPasy在线工具ProParam和ProtScale分析了四个自噬蛋白的氨基酸、理论分子量和等电点等理化参数,利用MEGA5软件建立了系统进化树,对四个自噬基因进行了初步的生物信息学分析。通过以上试验可以为进一步研究黄瓜自噬基因参与植物抗逆胁迫提供分子生物学的理论基础。     

甜菜ERF转录因子基因克隆及非生物胁迫响应分析

ERF(Ethylene-responsive element binding factors)是调控植物生长发育和响应胁迫的重要转录因子，在植物应对生物及非生物胁迫反应、调控胁迫相关功能基因的表达、提高植物的抗逆性中起着重要的作用。分析甜菜ERF转录因子基因在非生物胁迫下的表达规律，旨在为深入研究ERF转录因子在甜菜逆境胁迫应答中的作用机制提供理论依据。本研究以高糖型甜菜品系‘BS02’为试材，利用RT-PCR方法克隆得到Bv＿ammr基因，并对其进行生物信息学分析。该基因CDS区长906 bp，编码301个氨基酸。蛋白质分子量为33.19 kD，理论等电点为8.61，其二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主，具有一个AP2保守结构域；氨基酸序列的同源性和进化树分析显示其编码蛋白与马兜铃菌毛所编码的蛋白亲缘关系较近。采用实时荧光定量PCR方法观测非生物胁迫下该基因表达模式，结果表明，Bv＿ammr基因对低温、高温、干旱、盐、ABA等非生物胁迫有不同程度响应。     

番茄SlETR6基因的克隆及非生物胁迫下的表达分析

为解析番茄乙烯受体基因SlETR6在非生物胁迫过程中的功能。以番茄为材料,克隆了番茄SlETR6基因,利用MEGA 5. 0软件对SlETR6基因编码的蛋白进行了聚类分析,并利用实时荧光定量PCR分析了SlETR6基因在番茄根、叶、花、果实不同发育时期的组织表达情况及对其在高盐、高温(40℃)、低温(4℃)、干旱胁迫条件下的表达模式。结果表明,SlETR6基因开放阅读框(Open reading frame,ORF)为2 265 bp,编码754个氨基酸,蛋白质分子质量为85. 05 ku,等电点为7. 28,与马铃薯St ETR-like蛋白的同源性最高;启动子分析显示,SlETR6基因含有热胁迫、干旱胁迫、低氧胁迫、光响应、乙烯、水杨酸及赤霉素应答等相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR分析表明,SlETR6在番茄不同组织中均有表达,且在花和转色期果实中有显著高表达。高盐胁迫6 h后,SlETR6基因呈现上调表达,12 h后达到峰值,而后回复正常表达水平;高温胁迫后,SlETR6基因表达量有明显的上升趋势;干旱胁迫早期SlETR6基因应答强烈,在胁迫处理1 h后表达量达到峰值。因此,推测SlETR6基因可能在番茄适应高盐、高温、干旱等逆境胁迫过程中发挥重要作用,可能参与番茄生长发育过程中的逆境调控。为番茄抗逆研究提供了新的候选基因资源。     

绿豆SOD基因的生物信息学分析及盐胁迫下的表达分析

为了探究盐胁迫下超氧化物歧化酶在绿豆中的作用,本研究对鉴定到的8个绿豆SOD基因进行生物信息学分析,并探究了盐胁迫下绿豆SOD基因的表达模式,结果表明,绿豆SOD蛋白都含有磷酸化位点,但磷酸化位点在数量和种类上都存在差异,说明它们可能被特定的蛋白激酶磷酸化;绿豆SOD蛋白大多定位在叶绿体中,部分存在于细胞质、过氧化物酶体、线粒体,说明它们主要在这些细胞器中清除活性氧;通过对SOD蛋白三级结构预测发现不同蛋白之间三级结构存在差异;通过系统进化分析,将SOD基因分为三个组;通过序列比对发现8个SOD基因可以分为Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD三种类型;研究发现绿豆8条SOD蛋白都可以响应盐胁迫,VrSOD2、VrSOD5、VrSOD6、VrSOD8在胁迫的各时间点表达都明显高于对照。本研究可以为盐胁迫下绿豆SOD基因功能研究提供参考。     

棉花GhCYSTM9基因的克隆及在非生物胁迫下的表达分析

CYSTM是真核生物中广泛存在的一类小分子蛋白,其在细胞信号转导、逆境防御反应中发挥着非常重要的作用。为了研究CYSTM基因在棉花非生物胁迫响应中的功能,本研究利用RT-PCR方法从陆地棉中克隆了GhCYSTM9基因。该基因c DNA全长237 bp,编码78个氨基酸,所编码蛋白具有一个C端保守的富含半胱氨酸的TM螺旋和特异的N端胞质元件。多重比对发现,GhCYSTM9与拟南芥CYSTMs具有较高的相似度,其中与AtCYSTM9 (NP566703.4, AT3G22240.1)序列一致性最高,达68.33%。荧光定量PCR分析其组织表达特性发现,GhCYSTM9基因在雄蕊、花瓣、根和花萼中显著高表达,在叶片、茎和雌蕊中表达量较低。进一步研究发现,GhCYSTM9基因的表达受到低温、干旱和盐胁迫的诱导,在胁迫处理下,其表达水平均呈现显著的上调表达。非生物胁迫下的基因表达分析结果显示,该基因在棉花非生物胁迫响应中有重要作用。本研究为进一步开展GhCYSTM9基因功能研究奠定了理论基础。     

辣椒CaWRKY13基因克隆及非生物胁迫下表达分析

WRKY转录因子是植物界中存在的一类较大的基因家族,参与植物在生物和非生物逆境胁迫中的多种应答。为了研究在低温、高温和盐等非生物胁迫对辣椒CaWRKY13基因表达的影响,以豫椒101为实验材料,在对辣椒CaWRKY13基因克隆的基础上,利用生物软件对其编码蛋白进行分析和构建进化树。结果表明,同源扩增获得的序列含有一个702 bp完整ORF框;对其编码蛋白分析发现,只含有一个WRKY结构域,属于WRKY13家族。亚细胞定位在细胞核中,分子进化树表明与茄属亲缘关系最近,相似性达到92%。荧光定量PCR分析表明,与对照相比,低温、高温和盐等非生物胁迫都能诱导CaWRKY13基因表达,表明CaWRKY13基因在应对低温、高温和盐等非生物胁迫方面具有重要作用。     

非生物胁迫下海马齿SpSOS1基因的表达及响应ABA模式分析

为分析盐生植物海马齿(Sesuvium portulacastrum L.)SpSOS1基因的表达模式,本研究利用实时荧光定量PCR技术分析SpSOS1在海马齿不同组织以及不同胁迫条件下的表达情况.空间表达模式分析表明,SpsOS1在海马齿根中表达量最高,在花中的表达量最低.不同胁迫条件下SpSOS1基因的表达分析表明...     

两个谷子CIPK基因在非生物逆境胁迫下的表达分析

CIPK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫过程中发挥重要作用。本文利用生物信息学方法从谷子基因组中鉴定出2个CIPK基因, 命名为SiCIPK6和SiCIPK16。序列分析表明SiCIPK6基因组序列长1994 bp,编码451个氨基酸;SiCIPK16基因组序列长1885 bp,编码473个氨基酸,2个基因均无内含子和可变剪切。生物信息学分析显示这2个基因在蛋白质序列和结构上与其他物种CIPK基因一样非常保守。实时定量PCR分析表明SiCIPK6和SiCIPK16在ABA、低温、高温、干旱、高盐诱导下表达量均有所上调, SiCIPK6基因在ABA、干旱和盐处理时表达量上调幅度较大,而SiCIPK16基因在低温、干旱和高温处理时表达量上调幅度较大。半定量PCR检测结果表明SiCIPK6和SiCIPK16两个基因在拔节、孕穗、灌浆期时均有表达,在相应生育时期受到干旱胁迫时它们表达量均有所提高。推测SiCIPK6和SiCIPK16基因在谷子的干旱或其他逆境胁迫中起一定作用。     

甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。     

白桦TLP基因家族生物信息学及组织表达特异性分析

为全面了解白桦类甜蛋白(thaumatin-like protein, TLP)基因家族成员的结构、功能和表达特性,本研究采用同源序列比对法,从白桦基因组数据库中筛选并鉴定到41个类甜蛋白基因家族成员,分别命名为BpTLP1～BpTLP41,对其进行生物信息学分析,并通过半定量对白桦TLP家族成员的组织表达特异性进行了分析。结果表明,41个白桦类甜蛋白家族成员分别定位在11条染色体上,其中8号染色体分布最多,包括14个家族成员。该家族成员的氨基酸数量在336～975 aa之间,分子量在28 054.11～81 966.03 kD之间,理论等电点在5.01～5.21之间,偏酸性。基因半定量结果表明,41个白桦TLP家族成员在根、茎、叶中均有不同程度的表达,其中,BpTLP35、BpTLP39在叶片中表达量较高,Bp TLP14、BpTLP35、BpTLP36在茎中表达量较高,BpTLP41、BpTLP3在根中表达量较高。     

砂藓RcRab基因响应非生物胁迫的表达分析及载体构建

为了研究砂藓(Racomitrium canescens)中的小G结合蛋白基因RcRab在非生物胁迫下发挥的作用,以砂藓为材料,利用实时荧光定量PCR,对砂藓的RcRab基因的表达情况进行了分析.结果表明,RcRab在不同的逆境胁迫处理下的表达不相同;与对照相比,RcRab在干旱和高温处理下表达量均升高,在低温和水渍处...     

马铃薯StSnRK2.4基因的序列分析及其在非生物胁迫下的表达分析

SnRK2是植物特有的一种丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,在ABA信号转导和植物抵御逆境中起着重要作用.为探究马铃薯SnRK2在非生物胁迫下的调控作用,本研究以'青薯9号'为试验材料,克隆得到一个SnRK2家族基因StSnRK2.4,利用PlantCARE、ExPASy、 Cell-PLoc 2.0等软件对其进行序列分析,并...     

红麻非生物逆境胁迫响应基因HCWRKY71表达分析及转化拟南芥

WRKY转录因子在植物响应非生物逆境胁迫过程中具有重要的调控作用。本研究根据红麻转录组unigene序列(CL3883.Contig4),设计引物进行PCR扩增,经sanger测序获得全长为957 bp的HcWRKY71基因cDNA序列。该基因开放读码框为957 bp,编码1个含有318个氨基酸的蛋白,具有1个WRKY功能保守结构域,属于II类WRKY转录因子。在盐胁迫下,HcWRKY71基因表达量随NaCl溶液浓度升高而增加;在干旱胁迫下,HcWRKY71基因表达量随干旱胁迫时间的增加呈现先下降再上升然后再下降的趋势;在重金属镉胁迫下,HcWRKY71基因表达量随CdCl2溶液浓度的增加而降低。表明该基因表达受盐、干旱和重金属镉胁迫的诱导。利用农杆菌介导花序浸染法将该基因转化拟南芥发现,HcWRKY71基因提高了转基因拟南芥幼苗的耐盐性,这为进一步研究HcWRKY71基因的耐逆机制奠定了坚实的基础。     

银杏AP2/ERF转录因子鉴定及其ERF家族在逆境胁迫下的表达分析

AP2/ERF转录因子广泛参与银杏的生物学过程,其ERF基因家族存在着通过调控次生代谢来应对环境压力的可能。为探究ERF基因家族在这一过程中的应答机制,本研究分别构建了紫外和干旱处理下银杏叶转录组数据库,利用在线生物信息学工具对银杏AP2/ERF转录因子的保守结构域、理化性质及基因家族同源性进行分析,同时利用转录组测序技术检测了ERF基因家族在这两种逆境胁迫下的表达情况,筛选其中5个与类黄酮等代谢相关的ERF基因进行荧光定量PCR验证分析。结果表明,在银杏中共鉴定到61个AP2/ERF转录因子,根据其保守结构域特点分为4类,即ERF亚家族28个、DREB亚家族23个、AP2和RAV亚家族分别为5个。不同成员之间的氨基酸数目、等电点(pI)等理化性质有较大差别。从与拟南芥、大豆的序列同源性分析结果来看,同一个亚家族的成员之间亲缘关系较近。GbERF亚家族和GbDREB亚家族同属于银杏ERF基因家族,成员数最多。转录组预测分析结果显示,大部分ERF基因家族成员在紫外和干旱胁迫诱导下的基因表达量会增加。经验证,5个基因表达量的变化情况总体与预测结果一致。本实验结果为后期开展银杏ERF基因家族的功能研究提供科学依据。     

大豆转录因子基因GmDof3的克隆及非生物胁迫诱导表达分析

植物Dof (DNA binding with one finger)转录因子在植物应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。为了探索大豆Dof转录因子与非生物胁迫的关系,本研究利用RT-PCR技术克隆了一个大豆中Dof转录因子基因GmDof3。GmDof3编码含有483个氨基酸残基的蛋白质,分子量为52.91 kD,等电点为8.11。蛋白结构预测发现,该蛋白含有一个典型Dof结合域,定位于细胞核中且含有大量磷酸化位点。进化分析表明大豆GmDof3蛋白与木豆CcDof3蛋白的同源性最高。顺式作用元件预测结果显示,GmDof3启动子序列中含多种逆境响应元件。实时荧光定量PCR表明,高盐、干旱、低温和高温均可诱导GmDof3的表达。本研究结果可以为大豆Dof转录因子在植物抗逆基因工程中的应用提供理论依据。     

香菇疏水蛋白hyd1基因高温胁迫下表达与生物信息学分析

为了探讨香菇中疏水蛋白hyd1基因在高温胁迫下的变化情况,进而研究提高香菇对高温的耐受性。本研究首先找出香菇中疏水蛋白hyd1基因序列,筛选出耐高温的香菇菌株18N44和高温敏感型的菌株18为研究对象,比较了高温胁迫下疏水蛋白hyd1基因在香菇两菌株中的相对表达量差异,最后对hyd1基因所编码的氨基酸序列进行了生物信息学分析。实时荧光定量PCR结果显示,在整个高温胁迫期间(4 h除外),香菇菌株18N44的hyd1基因表达量显著高于18;生物信息学分析结果显示,香菇hyd1基因所编码的蛋白质由127个氨基酸组成,属分泌型蛋白,含多个功能位点,与平菇的亲缘关系较近。hyd1基因高温胁迫下表达与生物信息学分析可为香菇耐高温相关机制的进一步研究提供理论参考。     

黄毛草莓FnFIT基因克隆及非生物胁迫下表达模式分析

为分析非生物胁迫下黄毛草莓FnFIT基因的表达模式,探讨FnFIT参与铁吸收的作用机制。本研究提取黄毛草莓根系总RNA,通过克隆获得基因FnFIT,并分析FnFIT的基因结构、保守基序和启动子顺式作用元件。此外,对黄毛草莓进行缺铁、铁过量、高p H值、干旱、碱、盐碱、盐七种胁迫处理,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测FnFIT的表达模式,并测定新叶铁含量、叶绿素含量和根系铁还原酶(FCR)活性。结果表明,FnFIT编码区全长984 bp,编码327个氨基酸,属于bHLH家族。FnFIT启动子区具有脱落酸、茉莉酸等激素调控元件、光响应元件、干旱、低温等逆境诱导元件,以及DNA结合蛋白结合位点、G-box元件。RT-qPCR结果显示FnFIT主要在根系中表达,且在缺铁、高pH值、干旱、碱、盐碱、盐等胁迫下基因表达量提高,铁过量诱导FnFIT表达量下降。FCR活性变化与FnFIT表达模式基本一致。缺铁和高pH值处理导致新叶叶绿素含量和Fe²⁺含量显著降低。盐碱和盐胁迫会导致叶片叶缘焦枯,而缺铁处理表现出黄化症状。铁过量处理对草莓产生毒害症状,导致草莓根系发黑,...     

非生物胁迫激活ABA途径ACO3基因的表达

DNA甲基化在植物生长发育和应答非生物胁迫过程中起重要作用。本研究揭示了ABA途径相关基因ACO3应答非生物胁迫的分子机制。定量PCR (quantitative PCR, qPCR)的检测结果表明用野生型拟南芥(Col-0)作对照,被干旱、低温和盐处理的拟南芥植物中ACO3基因表达水平显著增加。重亚硫酸盐测序的数据分析表明非生物胁迫能够诱导ACO3启动子DNA去甲基化并激活该基因的表达。RNA介导的DNA甲基化(RNA directed DNA methylation, RdDM)途径突变体ago4和dcl3中ACO3基因表达水平明显增加,暗示RdDM途径在调控ACO3基因应答非生物胁迫过程中起重要作用。