盐胁迫下四个水稻类受体蛋白激酶的功能分析

[目的]盐胁迫是制约水稻生长和产量主要逆境之一,研究盐胁迫响应基因对于了解植物耐盐机理和培育耐盐水稻品种具有重要意义.类受体蛋白激酶RLK(receptor-like protein kinases)广泛参与调控植物细胞信号转导和对逆境胁迫的响应过程.本研究的目的是分析盐胁迫下四个RLK基因的表达模式和生物学功能.[方...     

甘蓝型油菜SERK基因家族的鉴定与系统进化分析

体细胞胚胎发生类受体激酶（somatic embryogenesis receptor-like kinase，SERK）与植物体细胞胚发生，尤其是与植物非生物逆境胁迫响应有关。为鉴定甘蓝型油菜中BnaSERK基因家族成员、揭示其进化关系及其与油菜盐/旱胁迫的响应，利用生物信息学方法对甘蓝型油菜品种中双11的SERK家族成员、基因结构、进化关系、选择压力等进行系统分析，并初步分析了部分BnaSERK基因在盐/旱胁迫下的表达响应模式。结果表明：在甘蓝型油菜基因组共鉴定到24个BnaSERK基因，它们不均等地分布在15条染色体上，可分为3个亚族，具有相对保守的基因结构和保守基序，且含多种与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。共线性分析表明，甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝分别有14对、44对和32对基因表现出共线性。基于比较基因组学研究，甘蓝型油菜BnaSERK基因在经历多倍体化之后，出现了不同程度的丢失现象。分析表明，BnaSERK基因家族在芸薹属物种间的进化相对保守。盐/旱胁迫下的5个BnaSERK基因在叶片中的表达模式分析结果显示，BnaA07g29610D、BnaC01g43240D、BnaCnng07810D基因在盐胁迫下表达量上调，而BnaA01g23070D、BnaA07g23390D基因则表现为下调；BnaA07g23390D、BnaA07g29610D基因在干旱胁迫下表现为上调表达，而BnaC01g43240D、BnaCnng07810D、BnaA01g23070D基因呈下调趋势。表明BnaSERK基因可能在油菜响应盐/旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用。     

甘蓝型油菜GLK基因家族全基因组鉴定及耐盐抗旱功能分析

GLK(GOLDEN2-like)转录因子是GARP转录因子超家族的成员，可直接激活大量光合作用相关蛋白的靶基因，包括叶绿素生物合成、光捕获和电子传输相关的靶基因，在植物生理活动过程和非生物胁迫应激反应中发挥关键作用。为解析甘蓝型油菜GLK基因家族，探究其与油菜响应盐旱胁迫的相关功能，本研究在甘蓝型油菜全基因组水平上鉴定出159个BnaGLK基因，对其进行了基因结构特征、系统进化、启动子顺式作用元件、基因表达模式等分析。结果表明，159个BnaGLK基因不均匀地分布在19条染色体上。它们可被分为9个亚族，每个亚族中BnaGLK基因的外显子和内含子数量和结构都非常相似。启动子分析发现了多种激素和非生物胁迫响应相关的顺式调控元件，特别是干旱响应元件。选择在油菜叶片中高表达的8个BnaGLKs进行了盐旱胁迫下的表达模式分析。结果揭示BnaGLK基因在油菜非生物胁迫响应中发挥重要作用。本研究为进一步解析GLK基因家族在甘蓝型油菜中的生物学功能奠定了基础。     

甘蓝型油菜对盐胁迫的响应及耐盐相关性状QTL研究进展

土壤盐渍化正在成为农业生产的重要非生物胁迫因子，开展甘蓝型油菜耐盐机制研究和QTL分子辅助 育种极为迫切。本文在简述盐胁迫对植物生长的危害及植物缓解盐胁迫机制的基础上，概述了盐胁迫对甘蓝型油 菜不同生长时期的影响以及萌发期和苗期耐盐相关性状QTL研究进展，并对我国耐盐油菜品种选育进行了展望， 期待为进一步开展甘蓝型油菜耐盐机制的研究、选育耐盐新品种提供参考。     

大豆GmFDL06基因抗干旱及耐盐性研究

bZIP转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中起着十分重要的作用,大豆GmFDL06是bZIP转录因子家族A组成员,其表达水平受PEG和高盐胁迫影响。本研究分析了GmFDL06转基因大豆苗期的抗干旱和耐盐性。PEG和盐处理后GmFDL06转基因植株的相对植株高度(RPH)和相对植株干重(RSDW)显著高于非转基因大豆东农50。在盐胁迫下,GmFDL06转基因植株比东农50伤害程度低,并且GmFDL06过表达减少了Na~+离子积累,降低了盐胁迫带来的伤害,且过表达GmFDL06促进了下游逆境胁迫基因的表达。这些研究结果表明GmFDL06参与大豆非生物胁迫反应,并有潜力改善大豆的干旱和盐胁迫耐受性,为大豆抗逆基因的研究及抗逆大豆材料的筛选提供了依据。     

花生NRT1基因对盐胁迫的响应

盐胁迫属于一类重要的非生物胁迫,抑制植物的生长发育,影响植物对营养元素的吸收利用。氮元素是构成生物体核酸和蛋白质的主要元素,在维持植物生命活动以及作物产量和品质等方面有重要作用。设置不同盐胁迫浓度,测定盐胁迫后花生叶片硝酸盐含量,分析NRT1基因家族特征及其对盐胁迫的响应。结果表明,盐胁迫抑制叶片中硝酸盐的积累,并随盐浓度上升叶片中硝酸盐含量下降,推测盐胁迫可能抑制了硝酸盐转运蛋白的表达。硝酸盐转运蛋白1(NRT1)家族是植物中最大的硝酸盐转运蛋白家族。利用生物信息学分析发现,花生基因组中有37个NRT1基因,按亲缘关系的远近可以分成6类。基因结构与表达分析发现,NRT1基因间跨膜区和外显子数目差异较大,在22个不同组织中的表达具有明显的组织特异性。在栽培花生品种Tifrunner中发现了9个对盐胁迫响应的NRT1基因,推测这些基因可能参与盐胁迫条件下氮素的吸收和转运。本研究为深入研究硝酸盐转运蛋白的功能及其在盐胁迫条件下花生氮素吸收转运中的作用奠定了基础。     

参与植物盐胁迫调控的转录因子研究进展

盐胁迫是影响植物生长、发育和作物产量的主要环境因子.在盐胁迫的响应和适应过程中,植物会产生许多生理生化反应,许多基因被激活,导致大量参与盐胁迫的蛋白质的积累.胁迫响应基因的表达主要由特定的转录因子(TF)调控,转录因子通常可以激活或抑制多个靶基因的转录.目前已发现多个胁迫响应的转录因子,对它们调控的基因启动子区的顺式作用元件也有很多研究.转录因子及其顺式作用元件不仅是基因表达的分子开关,而且在信号传导过程中是信号转导通路的终端.在这篇文章中,我们重点总结了参与植物盐胁迫调控的几类转录因子,包括NAC、bZIP和bHLH的研究进展.     

甘蓝型油菜光敏色素(PHY)家族基因的鉴定及表达分析

光敏色素(phytochrome,PHY)作为植物体内感受红光和远红光的受体,在植物的避荫反应及生物、非生物胁迫响应中起重要的调节作用.鉴定甘蓝型油菜中PHY家族基因并解析其分子机理,有助于提高油菜光能利用率,培育抗逆性强、适合密植直播和机收的油菜品种.为了研究PHY基因在甘蓝型油菜(Brassica napus L....     

四种能源植物种子萌芽期的耐盐性研究

通过对盐胁迫下种子发芽率、相对发芽率、发芽势和相对胚根长度指标的测定,分析了4种能源植物的耐盐浓度、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度,并根据各指标隶属函数值,综合评价了各种植物的耐盐性.结果显示:随着处理盐浓度的增加,4种植物的发芽势、发芽率和胚根长度均呈下降趋势.在3～6 g·L-1 NaCl浓度下,亚麻、油菜种子的相对发芽率变化不大,但大豆下降较多.当盐浓度6 g· L-1时,4种植物的相对胚根长度均明显减少;其中减少最多的是油葵,其次是亚麻,再次是大豆;油菜胚根长度减少的最少;在12 g·L-1的盐浓度下4种能源植物的相对胚根长度均降至11%以下.亚麻的耐盐浓度最高,为6%,是大豆、油菜和油葵的耐盐浓度的2倍以上.耐盐半致死浓度最大的为亚麻和油菜(9 g·L-1),大豆次之(6 g·L-1),油葵最低(3 g·L-1).抗盐隶属函数综合分析表明,在各种盐浓度下,4种植物萌芽期的耐盐性最强的是亚麻,其次是油菜,再次是大豆和油葵.     

甘蓝型油菜BnGPAT9基因表达模式及其苗期非生物胁迫表达分析

为揭示油菜BnGPAT9基因的功能及其在非生物胁迫中的表达变化,克隆甘蓝型油菜BnGPAT9基因(GenBank:KX344511.1)并分析表达模式。发现该基因全长1 131bp,编码376个氨基酸残基。序列比对及系统进化树分析表明BnGPAT9与其它植物的GPAT9有很大的相似性,在生物进化过程中具有很高的保守性。实时荧光定量PCR分析表明,BnGPAT9基因在甘蓝型油菜中的表达具有组织特异性,在开花后1~4周幼嫩的种子中表达较强,而在茎、花、叶、根和角果皮中表达较弱;5~6片真叶期盆栽苗的非生物胁迫表达分析显示,短期干旱和高温能够诱导和促进叶片BnGPAT9基因的表达;低温、6-BA、ABA和盐胁迫抑制其表达;水渍对BnGPAT9基因的表达影响呈"Z"字形,12h出现最低值,但24h后又开始回升。     

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。     

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。     

Prediction and Expression Analysis of miRNAs Associated with Heat Stress in Oryza sativa简

Computational prediction of potential microRNAs (miRNAs) and their target genes was performed to identify the miRNAs and genes associated with temperature response in rice. The data of temperature-responsive miRNAs of Arabidopsis, and miRNAs and the whole genome data of rice were used to predict potential miRNAs in Oryza sativa involved in temperature response. A total of 55 miRNAs were common in both the species, and 27 miRNAs were predicted at the first time in rice. Target genes were searched for these 27 miRNAs in rice genome following stringent criteria. Real time PCR based on expression analysis of nine miRNAs showed that majority of the miRNAs were down regulated under heat stress for rice cultivar Nagina 22. Furthermore, miR169, miR1884 and miR160 showed differential expression in root and shoot tissues of rice. Identification and expression studies of miRNAs during heat stress will advance the understanding of gene regulation under stress in rice.     

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。     

Identification and Characterization of Drought Stress- Responsive Novel microRNAs in Dongxiang Wild Rice

MicroRNAs(miRNAs) are non-coding small RNAs, which play important regulatory roles in response to biotic and abiotic stresses. Dongxiang wild rice(Oryza rufipogon, DXWR) can survive in extreme drought environment, but its molecular mechanism of drought resistance is still largely unknown. To further explore miRNA regulatory mechanisms involved in drought resistance, we identified 138 novel miRNAs in DXWR using small RNA sequencing and bioinformatics approaches, and found that the expression levels of 67 novel miRNAs were significantly affected by drought stress. In total, 200 candidate target genes were predicted and annotated for the drought stress-responsive novel miRNAs. Gene Ontology(GO) analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) pathways suggested that most of the target genes were related to metabolism. Stem-loop quantitative real-time PCR(qRT-PCR) results exhibited high concordance with sequencing data, which confirmed that miRNA expression patterns based on small RNA sequencing in the present study were reliable. Meanwhile, qRT-PCR validated the inverse expression patterns between several miRNAs and their target genes. These results will enhance our understanding of miRNA regulatory mechanisms in response to drought stress in DXWR, and can serve as an important reference for the protection and utilization of this valuable genetic resource.     

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...     

运用新方法鉴定木薯抗旱相关miRNA表达差异

为更加灵敏、高效地发现新miRNA并改进其表达差异鉴定方法,对木薯（Manihot esculenta Crantz）SC124和KU50这2个品种进行了驯化和非驯化2种干旱处理方式,利用Multiplexed RT-PCR法对2个木薯品种的8个 miRNA 进行了表达差异研究。结果表明,8个miRNA具有明显的品种、组织和时序表达特异性,较为客观真实地反映了miRNA的表达模式对胁迫信号的响应。因此,Multiplexed RT-PCR法是一种快速、高效的分析miRNA表达差异的方法,在未来miRNA的研究中有着很好的应用前景。     

野生蕉不同颜色果皮miRNA表达谱及靶基因分析

本文以闽侯野生蕉（阿宽蕉,Musa itinerans）果皮为研究对象,对不同颜色（绿色和紫色）果皮进行转录组测序,旨在探讨miRNA在野生蕉不同颜色果皮转录后水平中发挥的作用及其可能参与的调控通路,为芭蕉属植物果皮颜色分子调控机制的研究奠定基础。取野生蕉同一果梳上不同颜色（紫色和绿色）的果皮为材料,利用高通量测序和生物信息学分析,获得野生蕉不同颜色果皮组织的miRNA表达谱,筛选不同颜色果皮差异表达的miRNA并预测相关靶基因,通过靶基因分析,获得与调控野生蕉果皮颜色可能相关的信号通路。结果从不同颜色野生蕉果皮中共获得34.11兆条原始读长,经过滤后得到28.73兆条clean reads,从中鉴定出132个已知的miRNA序列和122个新的miRNA;筛选出36个差异表达miRNA,其中10个在紫色果皮中上调表达,26个在绿色果皮中上调表达。表达量最高的miRNA为mit-miR167,而差异倍数最大的为mit-miR172a-3p-2。差异表达miRNA共预测出1164个靶基因可能参与野生蕉果皮颜色调控,并主要在DNA结合、离子跨膜运输活动等功能和植物病原互作等途径富集。其中,有7个基因直接与苯丙烷生物合成途径相关,主要受到miR156和miR482家族的调控。同时,选取6个差异表达miRNA进行定量验证,结果表明,3个miRNA在绿色果皮中上调表达,3个miRNA在紫色果皮中上调表达,定量结果与高通量测序的结果一致。本文通过高通量测序获得了野生蕉果皮miRNA表达谱,并通过生物信息学分析得到可能和调控野生蕉果皮颜色性状相关的miRNA和代谢通路。综上所述,野生蕉果皮颜色可能受到多种miRNA的调控,并涉及多个代谢通路,这有助于进一步了解果皮花青素转录后水平的调控过程,并对进一步的功能验证奠定基础。     

Comprehensive Characteristics of MicroRNA Expression Profile Conferring to Rhizoctonia solani in Rice

MicroRNAs(miRNAs) are about 22 nucleotides regulatory non-coding RNAs that play versatile roles in reprogramming plant responses to biotic and abiotic stresses. However, it remains unknown whether miRNAs confer the resistance to necrotrophic fungus Rhizoctonia solani in rice. To investigate whether miRNAs regulate the resistance to R. solani, we constructed 12 small RNA libraries from susceptible and resistant rice cultivars treated with water/pathogen at 5 h post inoculation(hpi), 10 hpi and 20 hpi, respectively. By taking the advantage of next-generation sequencing, we totally collected 400–450 known mi RNAs and 450–620 novel miRNAs from the libraries. Expression analysis of mi RNAs demonstrated different patterns for known and novel miRNAs upon R. solani challenge. Thirty-four mi RNA families were identified to be expressed specifically in rice, and most of them were involved in plant disease resistance. A particular Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) pathway analysis result revealed that a great majority of target genes of regulated miRNAs belonged to the pathway of plant-pathogen interaction. Moreover, miR444 b.2, miR531 a, mir1861 i, novel_miR1956 and novel_miR135 conferred response to R. solani infection confirmed by Northern blot. Our global understanding of miRNA profiling revealed that the regulation of mi RNAs may be implicated in the control of rice immunity to R. solani. Analysis of the expression of miRNAs will offer the community with a direction to generate appropriate strategies for controlling rice sheath blight disease.     

基于高通量测序筛选‘紫娟’花青素合成相关的miRNA

为筛选调控紫娟茶树花青素合成相关miRNA,以茶树品种紫娟（ZJ）、云抗10号（YK）和福鼎大白茶（FD）为材料,构建了miRNA文库。鉴定出46种已知的miRNAs和67种新的miRNAs,预测到具有注释的靶基因765个。通过差异表达分析,筛选出在ZJ与YK、ZJ与FD共有差异表达的miRNA 24个。通过对24个差异表达miRNA的靶基因分析,筛选出可能参与调控花青素合成的miRNA 4个,包括miR828a、miR845c、novel_14和novel_87,其预测的靶基因包括转录因子基因MYB4、MYB23、MYB26、MYB82、bHLH74以及4-香豆酰辅酶A链接酶（4CL）、二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）和UDP-葡萄糖黄酮3-O-葡糖基转移酶（UFGT）等基因。利用RT-PCR分析8个差异表达的miRNA,其结果与转录组分析一致。本研究结果为进一步开展茶树花青素生物合成的调控机制研究奠定基础。