结缕草ZjNAC基因的克隆与表达分析

NAC类家族的基因是植物特有的转录因子,并且它在植物的生长发育中发挥着重要的作用。本研究以结缕草为研究材料,对结缕草转录组数据库利用local blast的办法克隆出1个NAC类转录因子。为深入探讨和研究NAC类转录因子在植物逆境生理上的作用奠定基础。通过与水稻的OsNACs家族成员进行进化树分析,结合蛋白分析,QRT-PCR等的方式探索其生物学功能。实验结果表明,该基因长度为1496 bp,包含1个完整开放阅读框(ORF),长度为1332 bp,编码449个氨基酸,该蛋白含有1个NAM结构域。与水稻的NAC类转录因子家族的系统进化树对比发现,它与OsNAC036近缘性最高,因此将该基因命名为ZjNAC036。QRT-PCR结果显示,该基因在干旱情况下表达量呈上升趋势,并且干旱处理8 h的时候,差异倍数最大,达到了50倍左右,而在盐胁迫、低温胁迫下没有规律性变化。这表明ZjNAC036在干旱逆境生理上可能有重要的作用,而在高盐及寒冷的逆境生理方面可能作用不大。     

结缕草ZjCSD基因的克隆及表达分析

铜锌超氧化物歧化酶是植物响应逆境胁迫过程中的关键酶,其含量和活性与植物抗逆性密切相关。本研究以结缕草cDNA为模板,利用同源克隆法,从结缕草转录组数据库中克隆获得了结缕草ZjCSD基因,该基因编码一个含有152个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析结果显示:ZjCSD基因编码蛋白为稳定的、亲水的、酸性、非分泌脂溶蛋白,定位于细胞质中,含有CSD蛋白家族特有的保守结构域,具有典型的Cu²⁺和Zn²⁺结合位点;与小米、玉米等禾本科植物具有较高的同源性,进化关系较近。采用实时荧光定量PCR研究该基因在不同组织中、不同胁迫处理下的表达模式,结果表明,ZjCSD基因在根、茎、叶中都有表达,叶中表达量最高;干旱胁迫(30% PEG)、盐胁迫(150 mmol/L NaCl)和Cd²⁺胁迫(200 mg/L Cd²⁺)均能诱导ZjCSD基因表达量上调,Pb²⁺胁迫(1 g/L Pb²⁺)诱导ZjCSD基因表达量下调。故推测结缕草ZjCSD基因在结缕草应对干旱、盐和重金属胁迫的过程中发挥作用。     

结缕草ZjCCS基因的克隆与表达分析

为了解Cu/Zn超氧化物歧化酶分子伴侣基因(CCS)在结缕草逆境胁迫过程中的表达调控机制,以结缕草(Zoysia japonica)盐胁迫条件下的转录组数据为依据,结缕草cDNA为模板,通过RT-PCR法,克隆了924 bp长的结缕草ZjCCS基因的CDS序列。同源性分析显示该基因与谷子(Setaria italica)同源性最高,含有植物CCS蛋白所特有的3个保守结构域。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术研究该基因在非生物胁迫条件下在结缕草叶片中的表达情况,结果显示,在盐胁迫条件下,ZjCCS基因的表达量呈先上升后下降的趋势,4 h表达量最高,相对于盐胁迫,干旱和重金属胁迫对ZjCCS基因的表达量影响不大,推测ZjCCS基因可能在结缕草响应盐胁迫过程中发挥作用。