MADS-box基因在小麦幼胚脱分化过程中的差异分析

本研究首次在小麦幼胚脱分化过程中利用Affymetrix小麦基因芯片技术对MADS-box基因表达变化进行检测,共检测到20个MADS-box基因,其中14个基因下调表达,6个基因混合表达。这些基因大量下调表达,推测其在小麦幼胚脱分化中具有较强的抑制作用。此外发现,12 h是小麦幼胚脱分化过程中MADS-box基因表达的一个关键时期。选取CA670406、CK213813、CA608865和AB107992四个基因进行半定量RT-PCR验证,检测结果与小麦基因芯片结果基本一致。     

小麦成熟胚脱分化过程中信号转导相关基因的初步分析

 【目的】研究信号转导相关基因在小麦成熟胚脱分化过程中的表达模式以揭示其脱分化的分子机理。【方法】利用Affymetrix小麦基因芯片研究了小麦成熟胚在MS+2,4-D（2 mg•L1）培养基上脱分化过程不同时间点的基因表达变化,通过NCBI、DATF和DRTF等生物信息学相关网站对基因表达信息进行处理,对信号转导相关基因的变化情况进行了分析,用半定量RT-PCR方法对AF161719.1、BE492852、BJ218430、BJ252470、BJ272518、BJ274015、CA616149、CD896892、CK153462、CK207725、CK171662、CD901339和U48692.1基因进行验证。【结果】有46个信号转导相关基因在小麦成熟胚脱分化过程中的2、6、12、24和72 h等不同时间点至少发生了一次有意义的表达变化,其中在整个过程中有32个基因上调,14个基因下调。这些基因包括酪蛋白基因、苏氨酸丝氨酸蛋白激酶基因、14-3-3蛋白基因、钙调素基因和裂原激活蛋白激酶基因,其表达变化与基因芯片的结果基本一致。【结论】CA613597、CA674315、BJ274015、CA654806、CD901339、CK198900、CA697195、CA642143、CA744550和AB011670.1对脱分化的启动和促进可能起重要作用。     

高粱MADS-box家族基因的鉴定与分析

MADS-box家族是一类具有多种生物功能的转录因子,它参与了植物生长发育的各个过程。本研究利用生物信息学方法,从高粱全基因组数据库中筛选并鉴定出98个高粱MADS-box家族成员,并对该家族成员的蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、基因表达模式等特征进行了全面分析。结果表明98个高粱MADS-box基因包含了42个M-type-MADS基因和56个MIKC-MADS基因。高粱MADS-box家族基因的内含子数目为0～10个不等,不同基因的内含子数目相差很大。这些基因位于1～10号染色体,且分布较为均匀。高粱花发育过程中有28个M-type-MADS基因和55个MIKC-MADS基因转录表达。果实发育过程中有32个M-type-MADS基因和54个MIKC-MADS基因转录表达。     

黄瓜不同性型花中差异表达的MADS-box基因

MADS-box基因家族是一类转录调控因子,影响植物各个生长发育的环节,尤其是花器官的发育。随着模式植物MADS-box基因研究的深入,一些该类基因的作用方式已经被阐明。黄瓜的性型直接关系到其产量,黄瓜中MADS-box基因对其性型的影响尚未清楚。本研究对6组不同黄瓜性型的近等基因系材料的花芽以及顶芽进行转录组分析,利用生物信息学方法,获得9个不同性型花芽和顶芽差异表达的MADS-box基因:Cucsa.018420、Cucsa.113420、Cucsa.251170和Cucsa.327970在雄花中特异表达,Cucsa.139620、Cucsa.160640、Cucsa.241990在雌花和两性花中的表达差异显著,Cucsa.212720和Cucsa.392160在雌花中特异表达。通过荧光定量RT-PCR验证了其中两个差异表达基因Cucsa.018420和Cucsa.392160的表达,发现两者在整个花发育过程中的表达规律与转录组结果一致。本研究初步探讨了MADS-box基因对黄瓜花性型的影响,为黄瓜MADS-box基因的深入研究提供参考。     

柳属植物花发育相关的MADS-box基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】利用基因组和转录组数据鉴定分析花发育相关的MADS-box基因家族成员的结构特征及表达模式,为柳属花被缺失的分子机制研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法鉴定柳属的长梗柳(Salix dunnii)、欧蒿柳(S.viminalis)、红皮柳(S.purpurea)的MADS-box基因家族成员,并对3种柳树花发育相关的MADS-box基因系统发育关系、基因复制和丢失、基因结构和理化性质进行分析。根据雌雄花芽的转录组数据分析长梗柳花发育相关基因在花芽不同发育阶段的表达模式。【结果】在长梗柳、欧蒿柳和红皮柳中分别鉴定出82、82和98个MADS-box家族基因。3种柳树的花发育相关基因经历了基因复制和丢失,相同亚类基因结构和保守结构域相似,但部分A、B、C和E亚类基因的K-box结构域缺失。长梗柳花发育相关基因的表达结果显示,在雌花和雄花中具有不同的表达模式。其中,B亚类SdMADS26和SdMADS4基因表达量均偏低。【结论】柳属植物花发育相关基因中部分成员的基因结构和表达模式发生了变化,推测这些变化可能与柳属花被缺失相关。     

紫薇LiCMB1基因的克隆及表达特性分析

【目的】克隆紫薇Lagerstroemia indica LiCMB1基因并分析其在紫薇花芽分化的不同时期及不同组织和器官中的表达,探讨LiCMB1基因的表达特性。【方法】利用简单克隆技术从紫薇中克隆得到LiCMB1的基因序列,通过ExPasy等在线工具对其进行蛋白质理化性质分析,使用MEGA 6.0构建系统进化树,结合紫薇花芽分化的表型观察和石蜡切片,采用实时荧光定量PCR分析花芽分化的不同时期及不同组织和器官中LiCMB1基因的表达。【结果】LiCMB1基因属于MADS-box家族SEP类基因,除了具有典型的MADS＿MEF2＿like和K-box结构域外,靠近C端处还含有一个SEP motif保守基序;LiCMB1在紫薇花芽分化过程中呈现先上升后下降的表达趋势,在各组织和器官中均有表达,表达量从高到低依次为雌蕊、萼片、芽、长雄蕊、短雄蕊、花瓣、叶、茎、根,说明LiCMB1可能对紫薇的花芽分化起到重要作用,且参与调控花器官发育。【结论】LiCMB1基因属于MADS-box家族的SEP基因,在紫薇花芽分化的前期发挥重要作用,尤其是在花萼分化期表达量最高,组织特异性分析表明该基因很可能...     

水稻AP2/EREBP转录因子响应非生物胁迫的表达谱分析

 【目的】了解AP2/EREBP家族基因参与逆境反应分子机理,为水稻抗逆相关基因的克隆及揭示水稻抗逆分子调控机理奠定基础。【方法】采用基因芯片技术分析AP2/EREBP家族基因在水稻幼苗受PEG、低温、高盐、ABA、GA等处理下的表达谱变化,并通过实时定量PCR技术对部分具有明显表达特点基因的胁迫表达谱进行验证。【结果】点制了水稻AP2/EREBP转录因子家族的基因芯片,检测到42个胁迫差异表达的AP2/EREBP基因。实时定量PCR所得结果与基因芯片结果基本吻合,说明芯片结果可靠。两个AP2/EREBP基因对所有胁迫反应相同,其它差异表达的AP2/EREBP基因对不同胁迫反应各不相同。【结论】研究发现两个AP2/EREBP基因在水稻应对外界胁迫反应中起核心分子调控作用;不同差异表达AP2/EREBP基因在水稻响应不同胁迫反应过程中具有相同或者不同的分子应答机理。     

MADS-box基因与雌雄异株植物性别决定及分化的关系

MADS-box基因的功能涉及植物多个发育过程的调控,尤其是在植物花发育过程中具有重要的调控作用。雌雄同株植物花发育的ABC(DE)模型中已知的大多数基因都属于MADS-box基因,但在雌雄异株植物中对MADS-box基因的研究较少。对已经报道的与雌雄异株植物花发育的MADS-box基因进行详细的介绍,并对MADS-box基因与雌雄异株植物的性别决定及分化间的关系进行了分析探讨。     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

【目的】克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础。【方法】以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析。【结果】分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异。系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因。【结论】薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

[目的]克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础.[方法]以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析.[结果]分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异.系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因.[结论]薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因.     

利用基因芯片研究小麦耐盐突变体盐胁迫条件下基因的表达图谱

 【目的】研究小麦在不同盐胁迫时间下根部基因的应答反应。【方法】利用基因芯片技术，分析盐胁迫下耐盐小麦RH8706－49的小麦根部基因的表达情况。【结果】获得了61 215个小麦基因的差异表达图谱。在不同盐胁迫时间下大量根部基因的表达发生很大变化，即有盐诱导表达的基因，也有盐抑制表达的基因，同时对杂交数据进行多种聚类分析，并对基因表达差异的原因进行了初步分析。【结论】小麦耐盐机理非常复杂，是大量基因协调表达的结果，其中盐诱导表达基因的作用非常重要。     

小麦全基因组中YABBY基因家族的筛选与特征分析

YABBY家族是植物特有的转录因子,在植物侧生器官极性建立和发育过程中起重要的调控作用。从全基因组水平鉴定小麦YABBY家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究小麦YABBY家族基因的功能奠定基础。根据已经报道的拟南芥和水稻YABBY基因,在小麦基因组数据库中执行本地BLAST程序鉴定小麦基因组中的YABBY基因,采用MEGA、GSDS、MEME和PlantCARE等软件进行生物信息学分析,并利用已公开的RNA-seq数据绘制不同发育时期和不同组织的表达谱。结果表明,在小麦基因组范围内鉴定得到18个YABBY基因家族成员,分成5个亚家族。Motif分析表明小麦YABBY蛋白均具有C2C2锌指结构域及YABBY结构域; Ta YABBY启动子区检测到与植物生长发育、激素诱导和逆境胁迫有关的顺式作用元件。RNA-Seq表达谱发现小麦YABBY基因具有明显的组织表达特异性。     

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。     

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。     

小麦3种锈菌PCWDEs家族基因鉴定及表达分析

为挖掘小麦锈菌侵染过程中发挥关键作用的植物细胞壁降解酶（Plant cell wall-degrading enzymes,PCWDEs）基因,通过生物信息学方法对小麦3种锈菌（叶锈菌、条锈菌和秆锈菌）基因组中的碳水化合物活性酶（Carbohydrate-active enzymes, CAZymes）进行预测分析,在此基础上对其中的PCWDEs基因家族进行全基因组范围的筛选鉴定,并利用qRT-PCR方法对叶锈菌PCWDEs家族成员在侵染过程中的转录水平进行了检测分析。结果表明：1）小麦叶锈菌、条锈菌和秆锈菌基因组分别编码355、322和345个CAZymes家族成员基因以及160、153和158个PCWDEs基因;小麦3种锈菌共含75个保守CAZymes基因亚家族和94个PCWDEs直系同源基因簇。2)16个叶锈菌特异性PCWDEs基因在亲和（Pt15-‘中国春’）/非亲和（Pt15-‘云麦34’）互作过程中均受到不同程度的诱导表达,但非亲和互作中在侵染更早期就已受到诱导上调表达。3）叶锈菌特异性PCWDEs基因簇中有4个PCWDEs被鉴定为类扩展蛋白,其在侵染过程中受到诱导表达,说...     

胡萝卜MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box基因家族基因编码高度保守的转录因子,参与包括花发育在内的多种发育进程。为进一步研究胡萝卜花器官的发育,根据MADS-box基因保守区序列,设计简并引物,并利用3’-RACE法从胡萝卜(Daucus carrot)中克隆两个MADS-box基因家族的cDNA片段,根据克隆出的片段设计引物进行5’-RACE扩增以获得cDNA全长序列。序列分析和系统进化分析表明,这两个基因分别与金鱼草的DEFH49和拟南芥的AGL6序列有很高同源性。从而将两个基因分别命名为DcSEP1和DcAGL6。序列比对分析表明这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域,同时每个基因均有其比较保守的C-末端功能域。基因表达分析结果显示,DcSEP1和DcAGL6在营养器官根、茎、叶和萼片中均无表达,而在心皮和雄蕊中有微量表达。     

光皮桦成花相关MADS-box基因BlMADS1的克隆与表达

MADS-box家族基因广泛分布于植物中,在花发育过程中起着重要调控作用。采用同源克隆结合c DNA末端快速扩增技术(RACE)在光皮桦Betula luminifera中克隆到1个MADS-box基因,命名为Bl MADS1。该基因可能存在2个不同的转录本Bl MADS1S和Bl MADS1L:前者为1 150 bp,编码254个氨基酸,具有MADS-box基因的典型结构,与欧洲白桦Betula pendula的同源基因相似性最高(97%);后者长1 312 bp,但仅含有690 bp的开放阅读框(ORF),编码229个氨基酸,缺失MADS-box蛋白的C端。这种缺失可能由内含子可变剪切造成。同源比对和系统进化分析表明:Bl MADS1属于AP1/SQUA亚家族的AGL79这一分支。定量聚合酶链式反应(PCR)表达分析表明:Bl MADS1基因在根、茎、叶和花器官中均有表达,但Bl MADS1S和Bl MADS1L这2个转录本表达模式存在差异。雄花序发育过程中,Bl MADS1的2个转录本的表达峰值均在萌动雄花序时期;而在雌花序发育过程中,Bl MADS1L和Bl MADS1S表达水平的峰值分别出现在初生雌花芽和萌动雌花序。图6表1参27     

442份小麦苗期抗条锈病鉴定

为了解442份小麦材料苗期的抗病性，利用当前条锈菌优势流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34对其进行苗期抗性鉴定，并利用基因芯片检测了其中241份春小麦所携带的抗条锈基因。结合苗期抗条锈病鉴定和基因芯片检测结果，共筛选出151个抗性品种，其中四川材料和CIMMYT材料中的抗条锈病基因较为丰富，且分布频率高。研究结果为筛选国内抗病性小麦种质资源以及国外优异种质的引进提供了参考，也为挖掘小麦抗条锈病基因及后续小麦抗条锈病分子育种研究奠定基础。     

基于转录组信息的叶用莴苣MADS-box转录因子家族分析

[目的]基于转录组数据鉴定分析叶用莴苣MADS-box基因家族,筛选高温促进叶用莴苣抽薹过程中MADS-box家族特异性表达的基因,以期为叶用莴苣高温诱导抽薹的分子机制鉴定提供理论依据.[方法]从叶用莴苣转录组数据中鉴定获得MADS-box家族转录因子并进行生物信息学分析,利用qRT-PCR技术分析叶用莴苣易抽薹品种'S39'在高温处理下MADS-box基因的表达模式.[结果]在叶用莴苣转录组中共鉴定到14个MADS-box转录因子,其编码的蛋白质含有212～253个氨基酸,蛋白质大小为24026.50～29380.16 Da,理论等电点范围为5.27～9.44,其中2个为稳定蛋白,12个属于不稳定蛋白,均为亲水性蛋白.亚细胞定位预测结果显示所有蛋白质均定位于细胞核.qRT-PCR结果表明,在高温处理下,LsMADS32表达量无显著规律;Ls-MADS16和LsMADS37表达总体呈下降趋势;LsMADS5,LsMADS14,LsMADS15,LsMADS29,LsMADS35,LsMADS39,LsMADS43,LsMADS45,LsMADS48,LsMADS54和LsMADS56表达趋势基本相同,呈先上升后下降趋势,LsMADS15在高温处理7d后达到峰值,其他基因在高温处理5d后达到峰值,其中LsMADS54在高温处理5d后骤升1000倍,LsMADS56在高温处理5d后骤升70倍.[结论]MADS-box家族中的部分成员可能与高温诱导抽薹密切相关,LsMADS54和LsMADS56是叶用莴苣响应高温诱导后抽薹开花调控网络中的潜在的重要转录因子.     

玉米JAZ家族基因的表达规律分析

为阐明玉米JAZ家族基因的功能及其调控机制,本研究利用生物信息学方法,对玉米JAZ家族基因进行系统进化分析、保守结构域分析、组织特异性分析以及在玉米抵抗生物和非生物胁迫过程中的表达规律分析。利用Real-time PCR技术,检测玉米JAZ家族基因在玉米抗感禾谷镰孢的自交系Mo17和B73中的表达规律。结果发现,玉米JAZ家族基因与拟南芥家族基因具有一定同源性,23个成员都含有TIFY和Jas(CCT_2)结构域且具有组织特异性;在生物(黄曲霉和拟轮枝镰孢)和非生物胁迫(高温、低温、高盐和紫外损伤)下,表达水平呈现明显的变化;部分JAZ家族基因在玉米抗感禾谷镰孢自交系Mo17和B73中的表达规律呈现明显的差别,说明JAZ家族基因在玉米抵抗生物和非生物胁迫以及玉米抵抗禾谷镰孢侵染过程中发挥重要的作用。