大白菜ACA基因家族的全基因组鉴定与表达分析

【目的】通过对大白菜ACA（Ca²⁺-ATPase）基因家族鉴定与表达分析,研究其家族基因间的共性与特性,为进一步揭示ACA家族进化关系提供数据支撑,为深入解析BraACAs在低温胁迫、盐胁迫以及自交不亲和方面的功能研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥ACA基因家族,同源比对出大白菜ACA基因家族,利用在线软件Expasy预测其分子量、理论等电点等理化性质;采用MEGA 5.0软件构建系统进化树;运用在线软件GSDS 2.0绘制基因结构图谱;TBtools对其染色体定位;McscanX软件进行拟南芥与大白菜ACA家族基因共线性分析;利用在线软件PlantCARE预测大白菜ACA基因家族启动子元件;通过在线工具Pfam和MEME进行蛋白保守结构域分析;利用qRT-PCR技术检测BraACAs在不同组织、非生物胁迫和自交异交授粉后的表达量。【结果】大白菜ACA基因家族有18个基因成员,分布在大白菜10条染色体上;根据进化树关系分成4组,分别包含3、4、4和7个成员;蛋白结构域分析显示,有13个成员包含N端自抑结构域。qRT-PCR结果表明,BraACAs主要在花与果荚中高表达;低温胁迫下,Bra002762与Bra035649表达量总体上调;盐胁迫下,Bra031701表达量显著上调;自交和异交授粉中,Bra003276和Bra024117差异性表达。对Bra002762、Bra035649、Bra031701、Bra003276和Bra024117亚细胞定位分析,发现这些基因均定位在细胞质膜上。【结论】大白菜ACA家族基因蛋白结构均含有4个ACA基因特有的高度保守结构域。该家族在大白菜不同组织中表达模式不同,5个ACA家族基因成员编码蛋白定位于细胞膜上,其中Bra002762、Bra035649、Bra031701与低温和盐胁迫响应有关;Bra003276和Bra024117与自交不亲和性相关。     

白菜DBB基因家族的鉴定与表达分析

DBB基因在开花调控、根系生长、光形态建成、种子萌发、果实发育、逆境胁迫等生物学过程中发挥重要作用,但在白菜中还未有关于DBB基因的报道。本研究通过生物信息学方法鉴定到18个白菜DBB基因,其蛋白分子量为11285.63～35796.93D,理论等电点介于4.66～9.35之间,外显子数量为2～5个;大多数成员N端都含有保守结构域B-box1和B-box2,精氨酸和亮氨酸是在所有成员中都保守的氨基酸残基;该家族基因不均匀分布于白菜10条染色体上,多数基因出现基因复制,产生2个以上同源基因;多数基因与拟南芥DBB基因具有线性对应关系。顺式作用元件分析表明白菜DBB基因启动子上含有大量的光、厌氧、激素、低温等响应元件。组织特异性表达分析发现多数基因在不同组织中的表达水平与根类似;Bra032441在花中的表达水平显著高于其它成员。此外,绝大多数白菜DBB基因对盐胁迫有不同程度的响应。这些结果为后续解析DBB基因在白菜中的生物学功能奠定了基础。     

外源褪黑素对低温胁迫下大白菜幼苗生长及生理特性的影响

为探究褪黑素对低温胁迫下大白菜幼苗的影响,本研究以大白菜品种"靓冠热"为试材,分别用10μmol·L^-1、100μmol·L^-1和500μmol·L^-1的褪黑素预处理白菜幼苗,而后置于低温培养箱模拟冷胁迫环境,最后测定各项生长和生理指标。结果表明,经过外源褪黑素预处理的白菜幼苗的根长、株高、叶长、茎粗、鲜重、干重、根冠比、壮苗指数和G值等生长指标比未处理的幼苗有显著提升,其中100μmol·L^-1褪黑素处理后根长、株高、叶长、茎粗分别增加51.5%、26.9%、62.1%和34.5%,鲜重、干重、根冠比、壮苗指数和G值分别增加127.0%、155.4%、16.5%、26.6%和127.3%。净光合速率和可溶性蛋白总含量分别增加110.1%和58.4%,抗氧化相关酶SOD、POD和APX的活性分别增加86.3%、95.6%和21.0%,同时抗性生理指标丙二醛含量降低21.9%。说明喷施外源褪黑素能显著增强大白菜的低温耐受性。     

白菜TLP基因家族鉴定及表达分析

已有研究表明TLP(Tubby-like protein)蛋白在植物应对非生物胁迫方面具有重要作用。本研究利用生物信息学方法在白菜中鉴定得到14个TLP家族基因，并对其理化性质、基因结构特征、蛋白保守性、系统进化关系、组织表达模式及对盐胁迫的响应情况进行了初步分析。结果表明，该家族基因分布在白菜10条染色体中的7条。蛋白分子量介于38 735.69～52 747.34 D,等电点介于9.16～9.88。基因结构分析表明，有1个TLP基因含有9个CDS,绝大多数基因CDS为4～5个。亚细胞定位预测结果表明，该基因家族成员主要定位在细胞核、线粒体和细胞质基质。启动子顺式作用元件分析表明，该基因家族成员含有包括光响应元件、脱落酸应答元件、厌氧反应应答元件在内的大量逆境胁迫应答元件。组织特异性表达分析发现大多数BrTLPs在花中表达量较高，在茎、叶片和果荚中的表达量与根相似；绝大多数白菜TLP基因对盐胁迫都有不同程度的响应，其中BrTLP14对盐胁迫反应最强烈，暗示该基因可能在白菜响应盐胁迫过程中发挥重要作用。