小麦TaPK7基因的克隆及其在多种胁迫条件下的表达分析

为了揭示小麦TaPK7基因对不同逆境胁迫的应答机制, 以SAPK7基因的全长cDNA序列为信息探针,采用电子克隆和RT-PCR的方法,从抗旱小麦品种旱选10号中克隆到一个包含1 074 bp开放阅读框、编码357个氨基酸的cDNA序列,命名为TaPK7.生物信息学分析表明,TaPK7同时具有磷酸化丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸的活性.氨基酸序列比对发现,TaPK7与水稻、玉米、大麦等植物中受逆境胁迫诱导表达的直系同源基因高度同源.实时定量RT-PCR检测结果表明,TaPK7参与对高渗、高盐、低温等多种胁迫和ABA处理的应答反应,但在不同胁迫或处理下的表达模式不同,TaPK7对四种非生物胁迫的敏感性次序为:高盐＞高渗＞低温＞ABA.     

外源诱导提高茶树新梢EGCG含量过程的相关基因分离

以福鼎大白茶为试验材料,用荧光标记的mRNA差异显示技术,研究外源诱导物ID1在诱导提高茶树新梢EGCG含量过程中基因转录水平的变化,分离相关基因片段。从诱导茶树芽叶及对照中分离出18个差异显示的cDNA片段,反向Northern杂交显示其中5个片段可能是来自差异表达基因的转录产物,其中编号DD2、DD9、DD12、DD16为诱导表达上调片段,编号DD3为诱导表达下调片段。将这5个片段克隆于pGEM T-Easy载体,酶切鉴定结果显示载体以及插入的特异片段。序列测定表明,DD12的cDNA片段出现未识别码。通过NCBI网站(http:/www.ncbi.nlm.nih.gov)作Blast序列同源性分析。结果表明,DD2的差异cDNA片段与烟草的硫氧还蛋白过氧化物酶的基因序列同源;DD3的差异cDNA片段,是茶树一个RAPD产物(AJ516005.1)的一段序列,功能未知;DD9的差异cDNA片段与拟南芥、莲子的NADH脱氢酶具有很高的同源性;DD16的差异cDNA片段未能找到与之同源的基因序列,可能为新基因。     

玉米株型相关基因ZmDwarf4的克隆及表达分析

以松散型玉米自交系沈137为材料,利用同源克隆法成功克隆与水稻Dwarf4基因同源的玉米Dwarf4基因。序列分析发现,该基因cDNA序列全长1 626 bp,开放阅读框1 521 bp,编码506个氨基酸,与高粱、水稻、拟南芥的氨基酸同源性分别为95%、89%和71%。Real-Time PCR分析表明,ZmDwarf4基因的表达量为3～11叶期表达量逐渐增加,9～11叶期达到最大量,12～19叶期表达量逐渐降低,推测ZmDwarf4基因正向调控玉米叶夹角的大小。ZmDwarf4基因的表达量在叶片中最高,在叶枕中最低。不同激素处理的结果表明,用植物激素（IAA）处理的样品ZmDwarf4基因的表达量始终高于对照;用Brassinolide（BR）处理的样品6叶期ZmDwarf4基因的表达量高于对照,7～10叶期该基因的表达趋势与对照基本一致,但始终低于对照;用IAA+BR处理的样品,该基因的表达趋势与对照基本一致,但高于对照。ZmDwarf4参与玉米BR生物合成途径,进而调控其相关株型建成。     

温度、水分和NaCl对转Bt玉米种子萌发的影响

为给转Bt玉米的生存竞争能力评价提供理论参考,本试验在控制条件下通过低温、老化处理、干旱胁迫和盐胁迫等方式研究转Bt抗虫基因玉米与其亲本种子活力差异,结果表明,转Bt基因玉米较其亲本抗老化能力有所提高,在低温适应性、耐旱及耐盐性上差异并不显著,说明外源Bt基因的导入改变了部分种子生物学特性,提高了种子生存竞争能力。     

玉米株型相关基因ZmDwarf2的克隆及表达分析

以玉米紧凑型自交系豫82、平展型自交系沈137为材料,利用同源克隆法成功克隆了与水稻Dwarf基因同源的玉米Dwarf2基因,该基因水稻上通过参与BR生物合成途径调控其株型形态建成。序列分析发现,玉米Dwarf2基因cDNA序列全长1 501bp,开放阅读框1 398bp,编码465个氨基酸。与水稻Dwarf基因的同源度达84%。实时荧光定量PCR分析表明,豫82、沈137中Dwarf2基因表达趋势基本一致,3～4叶期表达量低,8～12叶期处于表达高峰,13叶期后表达量逐渐下降。沈137中表达量较豫82高;就不同器官来说,沈137在叶片、叶枕、叶鞘、茎尖等器官中表达量较豫82高,其中,叶枕处ZmDwarf2表达量相对较高,而叶鞘上ZmDwarf2表达量相对较低。可以推测,基因ZmDwarf2可能参与玉米中BR生物合成途径,进而调控其相关株型形态建成。     

玉米脂肪酸α-双加氧酶cDNA克隆与表达分析

以玉米自交系丹340为实验材料,同源克隆到玉米脂肪酸α-双加氧酶基因(ZmDOX)cDNA序列,并利用半定量与定量RT-PCR分析其在不同组织和PEG胁迫下的表达特征。序列分析结果表明,该cDNA序列包含1 857 bp完整的开放阅读框,编码619个氨基酸残基的蛋白产物。玉米、水稻、小麦中DOX氨基酸序列高度同源,聚集在同一进化枝,而双子叶植物存在两类DOX蛋白。组织表达特征分析发现,ZmDOX在根、茎、叶中均有表达,其中在根中表达量最高。PEG胁迫条件下,根中ZmDOX对胁迫的响应较快且增加幅度较大,而在叶中表达量有降低的趋势。     

低温胁迫下茶树基因表达的差异分析

利用cDNA-AFLP技术分析了茶树在低温胁迫下的基因表达差异。用16对引物(256个组合)对三个样品池进行了差异条带的筛选,结果表明,在冷胁迫不同处理时期相关基因表达存在显著差异,共获得了86个差异片段。在选择回收的10条差异表达cDNA片段中,经克隆测序,Blast序列同源性检索,显示其中片段1与一种低温和盐胁迫响应蛋白有77%的同源性,片段5与拟南芥冷诱导表达相关60 s ribosomal protein L7(RPL7B)有89%的同源性;片段8与一种逆境诱导蛋白(Stress-induced H1-Histone protein)有79%的同源性;片段9与干旱条件下的EST序列有着较高的同源性,其它6个片段在GenBank数据库中未找到相似序列,可能为新基因。     

大豆中介体亚基基因鉴定及表达特性分析

中介体复合物在真核生物蛋白编码基因和非编码RNA的转录中非常重要。为了分析大豆中介体亚基的序列特征和基因表达模式,应用BLASTp获取与拟南芥中介体亚基同源的蛋白序列,用Clustal Omega、MAFFT、MEGA等方法进行多序列联配和进化分析,同时应用Me V构建了基因的表达量热图。结果表明:共获得118个基因位点(Locus),186个转录本,在大豆20条染色体上均有分布。Med8的N端具有TBP结构域,Med31的C端具有脯氨酸富集区和假定的核定位信号,Med16的C端有C2-C2型锌指结构域(Zinc-finger motif)。栽培大豆与野生大豆的同源蛋白亲缘关系最近,进化分析符合物种进化规律。大豆不同中介体亚基基因的表达量差异很大,但同一基因在不同组织中的表达差异较小,仅有3个基因在根瘤中特异表达,1个基因在豆荚中特异表达。脱水处理后5个中介体亚基基因表达上调明显,Na Cl处理1和6 h后分别有2和3个中介体亚基基因表达显著上调。这为进一步分析中介体亚基在大豆发育和逆境胁迫中的分子功能奠定基础。     

玉米ZmGAPDH2基因的克隆及表达特性分析

研究通过同源比对查找GAPDH基因的保守区,运用逆转录PCR和同源克隆技术从玉米叶片中克隆出GAPDH2基因的全长cDNA序列。采用qRT-PCR分析两个玉米品种登海605和蠡玉35幼苗叶片中GAPDH2基因在非生物胁迫和ABA 处理下的表达特性,利用二维凝胶电泳（2-DE）和基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱法（MALDI-TOF）,对登海605和蠡玉35幼苗在干旱胁迫下叶片中的GAPDH蛋白表达水平进行分析。结果表明,ZmGAPDH2基因开放阅读框（ORF）全长1 014 bp,编码337个氨基酸。ZmGAPDH2蛋白分子量为36.53 kDa,属于亲水性蛋白。生物信息分析发现,玉米 ZmGAPDH2 蛋白和单子叶植物小米 GAPDH2 蛋白的亲缘关系最近,同源性高达94.66%。qRT-PCR分析表明,ZmGAPDH2在登海605和蠡玉35叶片中均能被ABA和PEG处理诱导表达,登海605在NaCl和蠡玉35幼苗在低温处理下其表达量均有所下降。干旱对登海605和蠡玉35幼苗叶片中ZmGAPDH2蛋白表达量也有影响。     

利用转录组测序对不同贮藏温度处理玉米种子的苗期差异表达基因分析

利用常温与低温贮藏3个月的玉米杂交种种子进行标准发芽试验,取发芽7 d玉米幼苗进行转录组测序分析,通过GO、KOG、KEGG数据库分析处理差异表达基因的功能和参与的调控路径。以常温贮藏处理为参考,对转录组测序数据进行比较,低温贮藏处理共获得35个差异表达基因,其中上调基因28个、下调基因7个。在GO功能注释分析中,有26个差异基因被注释,可为分为18个功能分类。KOG功能注释分析发现,这些差异表达基因共获得19个功能注释,涉及到8个功能类别。KEGG通路分析发现,共有23个差异表达基因注释到13个代谢通路中,其中,谷胱甘肽代谢、抗坏血酸和肌醇代谢、甘油磷脂代谢等通路显著富集。低温贮藏处理玉米种子活力指数显著高于常温贮藏处理。通过两个处理转录组分析,RNA-seq数据揭示,谷胱甘肽、抗坏血酸和肌醇、甘油磷脂等中涉及的基因优先表达于低温贮藏处理中,表明LTS可以促进谷胱甘肽代谢,从而提高植物抗氧化性,同时可以提高玉米抗逆性。     

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。     

安吉白茶正常与白化叶片基因表达差异的初步研究

用mRNA差别显示技术(DDRT-PCR)研究了茶树温敏突变体——安吉白茶正常叶片和白化叶片的基因表达差异。从58个差异表达的片段中通过半定量RT-PCR鉴定出12个阳性片段,其中5个片段在正常叶片中特异表达,4个在白化叶片中特异表达,1个在绿色叶片中上调表达,2个在白化叶片中上调表达。通过与GenBank BLASTX比对分析,5个基因片段比对出相似序列,分别为拟南芥的血红素结合蛋白家族中心区域基因、甜菜的甲硫氨酸合酶基因、苜蓿的一个逆转座子基因、人类20号染色体上的一段3-磷酸甘油醛脱氢酶假基因和玫瑰的ACC合成酶基因,其余7个片段未比对上同源序列,可能为新基因。     

利用DDRT-PCR分析茶树冬季冷驯化过程中基因表达的差异

采用DDRT-PCR方法对茶树冬季冷驯化过程中3个样品基因差异表达进行初步研究。结果表明,抗寒性不同的茶树存在基因差异表达。从134条差异片段得到稳定扩增的差异片段31条。根据差异片段的序列设计引物对部分片段进行RT-PCR鉴定假阳性,得到10个阳性片段,其中6个表达量增加,4个表达量降低。经过BLAST比对分析,这些基因与多种植物基因同源性较高,如nectainⅢ蛋白基因(3)、甘油磷酸二酯磷酸二酯酶蛋白家族基因(48)、微管蛋白特异性C伴侣基因(52)、光合系统Ⅱ蛋白D1基因(80、138)、卵磷脂胆固醇酰基转移酶(147),15、82、134和葡萄的蛋白同源性较高。72经比对没有同源性序列。     

茶树冷驯化过程中基因表达差异的初步分析

采用mRNA差别显示的方法对茶树冷驯化过程中基因差异表达进行了初步研究,从58条差异片段得到稳定扩增的差异片段23条,用RT-PCR的方法鉴定其假阳性,得到5个阳性片段,其中3个片段在冷驯化过程中表达量增加,另外2个片段的表达量降低。经过BLAST比对分析,其中一个片段序列与高粱反式玉米素-O-葡糖基转移酶同源性较高;一个与黄瓜叶绿体合成相关蛋白基因同源性较高;一个为茶树核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶小亚基基因片段;一个与细胞色素b亚基有较高同源性;还有两个片段序列比对没有同源序列,可能为新基因。     

玉米穗粒腐病差异表达基因的生物信息学分析

结合基因功能分类体系(Gene Ontology,GO)对筛选得到的玉米穗粒腐病差异表达基因片段进行全面生物学功能注释。以抗玉米穗粒腐病的自交系Bt-1为材料,接种串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme),对接菌后96 h的玉米苞叶样品以玉米全基因组基因芯片进行大规模筛选,利用分子注释系统(Molecular Annotation System,MAS)对筛选得到的基因片段进行GO分子功能注释,分析特征基因的功能。结果表明,利用基因芯片从抗性材料Bt-1中获得的482条差异代表序列,GO注释获得大量重要信息,对应的基因注释包括分子功能、生物过程和细胞组分3个层次。GO能够准确预测与玉米穗粒腐病相关抗病基因的功能,对于了解表达基因之间的相互关系和深入挖掘、理解高通量数据等方面的具有重大帮助,是研究抗病基因不可或缺的生物学信息手段。     

营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响

以玉米杂交种郑单958和登海605为材料,通过转录组测序分析玉米营养生长期叶片受热胁迫后基因差异表达、基因功能富集和KEGG通路富集,使用微量法和HPLC法分析叶片中相关生化指标的变化。结果表明,高温胁迫会降低光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的活力,升高丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量,降低水杨酸(SA)的含量。与常温对照比,玉米营养生长期叶片受热胁迫后,两个品种4个比较组合累计检测到16 996个差异表达的基因,共同差异表达的基因有1 160个。光合作用、细胞代谢、叶绿体膜和质体膜等相关基因的表达会响应热胁迫。     

红莲型杂交水稻红莲优6号及其亲本苗期与分蘖期根系基因表达差异分析

运用mRNA差异显示技术（DDRT-PCR）对红莲型杂交稻组合红莲优6号及其亲本（粤泰A、扬稻6号）、保持系（粤泰B）苗期、分蘖期根系的基因表达状况进行了分析。结果显示,不同发育时期之间差异表达基因远少于同一时期之间杂种与亲本差异表达基因,苗期和分蘖期差异表达基因数量相近,但同一差异表达类型基因的数量有较大变化,分蘖期杂种表达单亲基因增多;互补表达基因可能对红莲优6号杂种优势的形成起重要作用。MF1差异片段已通过Northern杂交验证;MF1片段克隆测序结果在GeneBank中进行同源序列查对,发现是新的cDNA序列。     

低磷胁迫柱花草差异表达基因分析研究

研究柱花草在低磷条件下生长的分子机理和反应机制。采用cDNA-SRAP分子标记技术分离柱花草茎和叶在低磷胁迫下相关基因的差异表达片段,并对其进行生物信息学分析。结果表明,8对引物组合共扩增出差异片段195条,其中抑制型表达片段56条,诱导型表达片段92条,上调表达型差异片段36条,下调表达型片段11条,大小均在50~1000 bp之间。二次扩增后将特异性条带回收后进行测序,通过BLAST比对,共比对出14条差异片段的同源序列,其中8个差异表达的核苷酸序列与已知功能基因（JCVI-FLLj-1K4未知mRNA、NBS-LRR型抗病蛋白、ATP合成酶、醛固酮还原酶、叶绿体RF2）有较高同源性,5个序列与假定基因或预测基因（UPF0051蛋白、蛋白酶启动子、SCEI结合酶、吲哚-3-丙酮酸盐单氧酶）同源性较高。本研究为筛选柱花草响应低磷胁迫的差异基因提供参考。