花生根部耐盐相关miRNAs的鉴定与功能分析

miRNAs作为一种基因表达调控子在植物应答胁迫的过程中起着重要的作用,当花生受到盐胁迫时,也会有相应的miRNAs参与基因表达调控应答胁迫。本研究对200份花生品种进行萌发期耐盐性鉴定,获得了高耐盐花生品种3份,中耐盐花生品种5份,盐高敏感品种4份。并对不同耐盐性花生品种在盐胁迫处理条件下进行了抗氧化酶活性(SOD,POD,CAT)和MDA含量的测定。结果表明,耐盐性花生品种清除活性氧的能力大于盐敏感型。盐胁迫条件下,耐盐性花生植株MDA含量较少,受到的伤害相对较小,而盐敏感植株的受伤害程度最大,也证明了耐盐性花生品种在受到盐胁迫伤害时植物体内存在更强大的保护作用。通过小RNA测序及对靶基因序列进行功能分析和同源序列功能检索,获得了8条花生耐盐相关保守miRNAs序列,miR159-1,miR159-2,miR159-3,miR164-2,miR167-3,miR319-1,miR319-2,miR2111-1。荧光定量PCR测定结果表明,这些花生保守miRNAs受盐胁迫诱导,并调控其靶基因的应答反应。     

大豆microRNA168调控植物低磷胁迫响应

为研究miR168在大豆响应低磷胁迫中的调控作用,从大豆中克隆了编码大豆miR168的基因MIR168,连接到植物表达载体后转化烟草,获得超量表达阳性转基因株系后鉴定其对低磷胁迫的耐受性。研究结果表明,超量表达MIR168烟草在低磷胁迫时长势强于对照,根长较对照长,地上部和地下部鲜重也显著高于对照,表明MIR168能够提高烟草对低磷的耐受性。MIR168过量表达烟草中miR168表达高于对照,其推定的靶基因AGO1的表达高于或与对照相当,表明miR168和AGO1之间存在相互调控。进一步分析miR168参与的信号调控发现,超量表达MIR168的烟草种子萌发受ABA和JA抑制,对GA3不敏感,表明miR168可能参与了ABA和JA信号调控。本文研究结果将有助于应用大豆miR168调控植物低磷胁迫,为培育磷高效植物提供基因资源。     

玉米自交系苗期冷胁迫miRNA表达谱研究

以冷敏感自交系B73和耐冷自交系W9816为材料,分析供试材料在冷胁迫条件下的miRNA表达谱。冷处理后,有10种miRNA上调表达,包括miR156、miR166b/c/d、miR171d/e、miR398a/b、miR399e和miR408等;有21个miRNA下调表达,包括miR159a、miR166h、miR167a/b/c/d/h/i、miR319b/d、miR393a/c和miR399a/b/c/h等。对部分miRNA的荧光定量检测与测序结果基本一致。基于生物信息学的预测,差异表达的miRNA共有84个靶基因,GO分析表明,这些靶基因参与了基因转录和能量代谢过程,并响应胁迫刺激。结果表明,冷处理差异表达miRNA及其靶基因在玉米冷胁迫响应中具有重要的生理作用。     

工业大麻miR156基因家族在NaHCO3胁迫下的表达模式及生物信息学分析

工业大麻miR156基因家族在碱性盐胁迫响应过程中发挥重要的调控作用,为探究工业大麻miR156基因家族响应NaHCO₃胁迫的分子机制,以盐碱耐受型工业大麻品种火麻一号为供试材料,利用生物信息学和qRT-PCR方法,对miR156基因家族进行分析。结果表明,工业大麻miR156家族基因与芦笋、野草莓、苹果和大豆的亲缘关系较近。2条工业大麻pre-miR156序列,产生一条相同的miR156成熟体,且成熟体的保守性较高。在NaHCO₃胁迫后的24 h内,工业大麻miR156基因表达量随胁迫时间的延长呈先升高后降低再升高的趋势。该结果为进一步研究工业大麻miR156基因家族及其靶基因的调控网络提供理论依据。     

过量表达大豆MIR319基因提高烟草的低磷耐受性

MicroRNA是一类非编码小RNA分子,在植物磷信号通路中发挥重要的调控作用,前期研究中发现microRNA319(miR319)在低磷胁迫的大豆根中上调表达。为了进一步验证miR319的功能,本文从大豆中克隆了编码大豆miR319b的基因Gm MIR319并将其转化到烟草中,获得阳性转基因植株后鉴定其对低磷的耐受性。过量表达Gm MIR319的转基因烟草在低磷胁迫时根长明显较对照长,地上部和地下部鲜重也显著高于对照,表明GmMIR319能够提高烟草对低磷的耐受性。通过荧光定量PCR分析烟草中miR319推定的靶基因的表达,其中一个靶基因TC18729的表达量随着miR319表达的上升而下降,表明miR319可能通过调控TC18729而调节烟草对低磷胁迫的反应。本文的研究结果将有助于应用大豆miR319调控植物对低磷的胁迫反应,为通过基因工程手段培育磷高效植物提供基因源。     

冬小麦miR398前体的克隆及其在低温条件下对靶基因CSD1表达的调控

miR398是受逆境胁迫负调控的miRNA,其靶基因CSD编码超氧化物歧化酶(SOD),使植物抵御活性氧(ROS)的毒害。为进一步了解低温胁迫下miR398的调控机制,从东农冬麦1号中克隆小麦miR398前体,构建过表达载体并转化拟南芥,用Real-time PCR检测T0代植株中小麦miR398及其靶基因CSD1在低温胁迫下的表达量。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,miR398表达下调、CSD1基因表达上调,认为小麦miR398能响应低温胁迫、负调控CSD1基因表达,间接提高了拟南芥的抗寒性。     

蓖麻WRKY转录因子的全基因组鉴定及其进化分析

 为探讨WRKY转录因子在蓖麻耐胁迫中可能的生物学功能,研究基于已公布的基因组和ESTs数据对蓖麻WRKY转录因子家族进行全面鉴定和系统命名,并在此基础上分析了其基因结构和进化特征。结果显示,蓖麻基因组中至少存在56个WRKY基因,它们散布于39条scaffolds上,所含内含子数目在1-5个;RcWRKYs包含1~2个WRKY结构域,根据WRKY结构域的数量及其锌指结构的特征,这些蛋白可分为I、IIa、IIb、IIc、IId、IIe 和III类/亚类。与拟南芥相比,蓖麻的WRKY基因在物种分化后并未明显进化,它们中的大部分在拟南芥中都有同源基因;相对而言,在不同类基因中,I类的WRKY基因得到了较快的进化。       

蓖麻SnRK2基因家族的鉴定和特征分析

SnRK2是一类植物特有的Ser/Thr类蛋白激酶。为研究其在蓖麻抗逆过程中的作用,基于蓖麻的基因组序列信息,利用生物信息学方法鉴定了6个蓖麻SnRK2蛋白激酶成员。分析发现这些蛋白具有亲水性属性,基因结构分析表明,植物SnRK2基因在进化过程中具有很高的保守性;系统与进化分析发现植物SnRK2蛋白在单、双子叶植物中分化显著,可能是独立演化的结果。高通量RNA-seq测序结果显示,大部分SnRK2基因在检测的各个组织中均有表达,且在不同组织间或种子发育的不同阶段没有明显的组织特异性;外源ABA处理种子后,Group 2的基因表达显著上调。进一步利用半定量RT-PCR技术检测外源(100μmol/L)ABA、(250mmol/L)Na Cl和(4℃)冷胁迫处理的幼苗,发现Group 2中的基因29908.m006067被这3种胁迫强烈激活,基因29772.m000313对ABA和冷胁迫有较强的响应。     

冬小麦东农冬麦1号miR5049-3p和miR1120a前体与靶基因的克隆及低温和ABA作用下的表达调控

为研究外源ABA对miRNA响应低温胁迫的影响,利用实验室已有的冬小麦品种东农冬麦1号miRNA库,通过生物信息学手段筛选出了与糖代谢相关差异表达的miR5049-3p和miR1120a,预测出其靶基因分别为 6PGL（6-磷酸葡糖酸内酯酶基因）和FBA（果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因）。生物信息学分析表明,两种miRNA的前体序列均能形成稳定的茎环结构,但其成熟体的碱基保守性较差,它们的启动子序列包含多种响应环境因子的顺式作用元件。经qRT-PCR分析,随着温度的降低,miR5049-3p和miR1120a分别与其靶基因呈负相关调控;外源ABA处理后,随着温度的降低,miR5049-3p和miR1120a的表达量皆呈“升-降-升”的趋势,其靶基因表达则相应明显降低,表明mi5049-3p和miR1120a可能分别负向调控靶基因 6PGL和FBA,进而介导糖代谢途径来响应低温胁迫。     

蓖麻内生细菌生物效应分析

从健康的野生蓖麻及栽培蓖麻茎、叶中分离出36个内生细菌菌株.研究结果表明蓖麻内存在具有多种生物效应的内生菌,烟草过敏性反应和半叶接种法测定结果表明有6个菌株具有潜在致病性;有12个菌株对试验的6个病原真菌存在不同程度的拮抗作用;3个菌株可刺激蓖麻生长,但有2个菌株抑制蓖麻种子发芽,5个菌株抑制蓖麻生长.试验筛选出对蓖麻幼苗具有防病促生作用的内生菌株Y33.     

4条小麦保守MicroRNAs的表达谱分析及其靶基因预测

为鉴定与小麦发育相关的MicroRNA(miRNA)及了解其调控作用,在前期构建小麦5叶期幼苗、抽穗期旗叶及花后5、10和20 d籽粒的小RNA库并进行高通量测序的基础上,从小麦样品间有差异表达的miRNAs中选取4条丰度较高且差异表达明显的保守miRNAs序列(miR168、miR167、miR396和miR159),进行表达模式的半定量和实时定量RT-PCR验证及靶基因的预测分析。结果表明,4条miRNAs的表达量在旗叶中最高,在幼苗中次之,在正在发育的籽粒中较低,与测序数据大致相符。预测得到的靶基因都是可能参与小麦生长发育的基因。     

苎麻纤维发育相关的3个miRNA鉴定与表达分析

研究以苎麻品种中苎1号为材料,开展其茎皮小RNA(miRNA)测序.结果显示,在苎麻茎皮中,共检测到378个miRNA,分析了4个管家基因在苎麻6个部位中的表达水平,发现18s在各组织中稳定表达.以18s基因作为内参基因,分析了3个候选miRNA(miR156、miR166和miR828)在苎麻6个部位中的表达谱,发现...     

外源ABA对东农冬麦1号miRNA表达模式的影响

为鉴定ABA与小麦发育及抗寒性相关的MicroRNA(miRNA)表达和调控作用之间的关系,以东农冬麦1号为试材,对三叶期小麦幼苗喷施10-5 mol·L-1 ABA(剂量为1L·4m-2),分别于大田自然降温至4℃、0℃、-10℃和-25℃附近时取分蘖节,并对本室前期所获小RNA库中挑选的6条丰度较高且差异表达明显的miRNAs序列(miR165、miR166、miR319、miR5070、miR5139、miR3704)进行荧光定量PCR分析。结果表明,随着温度的降低,未经ABA处理的对照组样品中miR165、miR166、miR319、miR5139呈先升后降的变化趋势,miR5070呈升降升的趋势,miR3704呈上升趋势;而ABA处理的样品中miR165、miR166、miR5070、miR5139和miR3704表达量都呈降升降趋势,只有miR319呈先降后升的趋势,说明ABA改变了每条miRNA的表达模式。经ABA处理后的小麦样品中,各miRNA表达量与对照相比表现为4℃和-10℃时上调,0℃时下调,-25℃时除miR5070下调外其余miRNA上调,极低温度下的这种不同改变可能与miRNA靶基因的功能相关。     

蓖麻杂交种淄蓖麻7号

蓖麻是一种经济价值很高的世界十大油料作物之一,具有十分广阔的发展前景。我国主要在山坡、丘陵和盐碱地种植。淄博市农科院率先在国内开展蓖麻杂交育种研究,育成了杂交种淄蓖麻1-9号。蓖麻新品种推广到吉林、内蒙、新疆等20余个省市自治区和老挝、印尼、马来西亚等10余个国家,     

缺磷对茶树磷吸收及miR399a表达量的影响

磷素缺乏是我国及世界农业的普遍问题.本研究通过不同磷浓度胁迫处理茶树,发现根、新叶、老叶中磷含量都随着处理浓度的下降而降低,其中老叶中磷含量变化急剧,而新叶变化较缓慢.在缺磷条件下(100μmol·Lˉ1、10μmol·Lˉ1),老叶中的磷元素会重新转运到新生组织,实现磷元素的再次利用,而在过量磷浓度供应条件下(3000μmol·Lˉ1),磷元素则大量存储于老叶中,以维持体内磷平衡.茶树根部提取的总RNA量普遍比叶片低,但根部和叶片提取的RNA质量都符合反转录要求.试验通过荧光定量PCR方法,检测正常(1000μmol·Lˉ1)和低磷(10μmol·Lˉ1)胁迫下叶片和根中miR399a的表达量,发现在低磷胁迫下,miR399a在叶片和根中的表达量都显著提高,其中叶片提高约2.77倍,根提高约3.82倍,该结果与拟南芥、水稻等植物研究结果相一致.     

抗旱性不同的春小麦品种籽粒萌发期α-淀粉酶活性及其同工酶分析

为了解春小麦萌发期生理生化变化对干旱胁迫的响应及为早期抗旱筛选鉴定提供科学依据,选用抗旱性不同的9个春小麦品种为材料,在20%聚乙二醇(PEG6000)干旱胁迫下和非干旱胁迫下进行萌发试验,研究了α-淀粉酶活性及其同工酶的表达.结果表明:1)在两种胁迫处理下,α-淀粉酶活性在品种间都存在着差异,但干旱胁迫下抗旱品种α-淀粉酶活性显著高于干旱敏感品种;2)α-淀粉酶活性与胚芽鞘长度之间呈显著正相关;3)在20%PEG6000胁迫下,抗旱品种α-淀粉酶同工酶受抑制较小,条带较多,胚芽鞘长度与主胚根长度受抑制较小.因此认为,抗旱品种在干旱胁迫下有着较高的萌发势,可能与具有表达α-淀粉酶同工酶的强势基因型有关;干旱胁迫下α-淀粉酶活性和r淀粉酶同工酶可以作为春小麦抗旱性筛选和鉴定的指标.     

无霜期较短地区蓖麻生长发育特点的研究

本项研究通过田间试验、定株观察,并配合气象观测,揭示了蓖麻生长发育和温度的关系,蓖麻在无霜期较短地区的生长发育特点.平均气温20℃是蓖麻正常生长发育的临界温度.在中、后期要求有足够的有效积温,否则将导致蓖麻不能成熟或成熟不好而减产。     

小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定,并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因,其中27个是miR156的靶基因;系统进化分析发现,56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析,发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关,响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个,其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT PCR验证结果与转录组数据基本一致。     

亚麻类萌发素蛋白基因LuGLP1-13的克隆及表达分析

类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是一类防御应答蛋白,在植物抗病过程中发挥重要作用。前期研究工作发现一个类萌发素蛋白基因(Lus10003267)在亚麻盐碱胁迫下数字基因表达谱(DGE)数据中显著上调,推测该基因可能与亚麻盐碱应答胁迫有关。本研究利用亚麻Lus10003267基因序列和RT-PCR方法克隆了亚麻类萌发素蛋白基因,命名为LuGLP1-13,其CDS长687bp,编码228个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白质分子量为24.3ku,等电点为5.77,不稳定系数为23.64,是一种较稳定的酸性蛋白。该蛋白具有信号肽序列,是一种胞外分泌蛋白。多序列比对及进化分析表明,该蛋白具有典型的GLPs家族特征,与蓖麻、毛果杨及胡杨的GLPs家族蛋白亲缘关系相对最近。荧光定量PCR结果表明,亚麻Lu GLP1-13基因在盐碱胁迫下被显著诱导表达(尤其在碱性盐胁迫下),推测该基因可能参与亚麻应答盐碱胁迫的过程,这一结果为进一步研究亚麻LuGLP1-13基因的功能和耐盐碱分子机制提供了理论依据。