红梨PybHLH基因过表达提高烟草NaCl抗性的研究

为探究过表达云南红梨bHLH转录因子对烟草抗盐性的影响,从红梨红色果皮中分离了bHLH转录因子基因PybHLH.亚细胞定位表明PybHLH蛋白定位于细胞核.以转基因PybHLH烟草和野生型烟草为材料,进行了NaCl胁迫对转基因PybHLH烟草生理生化影响研究及其相关酶基因的表达分析.表明PybHLH转基因烟草具有一定的耐盐性,一方面表现为随着盐胁迫时间延长,PybHLH转基因烟草中总可溶性糖、可溶性总蛋白和游离脯氨酸含量的增加,H2O2含量降低;另一方面表现为脯氨酸生物合成关键酶基因P5CS、抗氧化相关基因MnSOD、CuZn-SOD和POD、胁迫相关基因HSP和HSP cherpron和ABA抗盐信号途径基因NAC等均呈上调表达趋势.PybHLH的过表达提高了烟草的耐盐性,这将为进一步研究植物的耐盐机制及耐盐植物新品种的开发奠定基础.     

乌拉尔图小麦NAC转录因子的筛选与分析

NAC是植物特有的具有多种功能的一类转录因子,广泛参与植物的生长发育,器官建成及抗逆境胁迫等反应.目前有关NAC转录因子的研究主要针对模式植物(如拟南芥和水稻),而在小麦中的研究相对较少.本文利用生物信息学方法,获得乌拉尔图小麦(Triticum urartu)NAC转录因子家族基因的全长序列,并对其进化关系,生物学功能,染色体定位以及基因复制等进行预测与分析,同时利用荧光定量PCR验证相关转录因子在非生物胁迫下的表达模式.结果显示,共筛选得到87个乌拉尔图小麦全长NAC转录因子,通过进化树分析将其分为7个亚族,其中39个NAC 转录因子被定位在7条染色体上.通过基因复制分析发现,有5对NAC转录因子基因发生了复制.进一步通过荧光定量验证4个NAC转录因子在非生物胁迫下的表达模式,发现4个转录因子均受不同胁迫而上调表达.     

非生物胁迫相关NAC转录因子的结构及功能

NAC是植物特有的一类转录因子,参与植物多个生长发育过程,还参与植物对逆境胁迫的响应。本文对非生物胁迫相关NAC转录因子的结构特征、功能预测、表达特性、在转基因植物中的作用及调控路径进行综述。非生物胁迫相关NAC转录因子具有典型的NAc胁迫亚家族结构特征,根据这些结构特征可以预测其功能;非生物胁迫相关NAc转录因子能响应多种非生物胁迫,其转基因过表达大多能使转基因植物提高一种或几种胁迫耐受性;非生物胁迫相关NAc转录因子有着复杂的调控路径。这些NAc转录因子可用于提高转基因植物的逆境耐受性。     

普通小麦TaNAC1基因的表达及在拟南芥中的遗传转化

NAC类转录因子是植物特有的转录因子家族,在调节植物生长发育及逆境胁迫应答反应中起着重要作用。本文从普通小麦幼叶中获得了一个编码NAC结构域的转录因子基因,命名为Ta NAC1;氨基酸序列分析表明,Ta NAC1具有典型的NAC类转录因子所具有的五个亚结构域,隶属于NAC类转录因子的ATAF亚类;亚细胞定位实验表明,Ta NAC1蛋白在细胞核内表达;转录水平上,Ta NAC1基因的表达受到PEG、ABA、低温及高盐等非生物胁迫条件的诱导;将Ta NAC1转化拟南芥后,与野生型比较发现,Ta NAC1基因的过量表达会使转基因植株出现叶片发育畸形且生长缓慢,植株矮化及茎部融合等表型,表明Ta NAC1基因可能在参与小麦叶片及茎的发育中起着重要的调控作用。     

毛白杨PtoNAC157基因的克隆与表达分析

NAC是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育和抗逆过程中有重要作用。本研究从毛白杨中克隆出一个NAC转录因子基因,并根据同源性分析将其命名为PtoNAC157,开放阅读框为942 bp,能编码一个由313个氨基酸残基组成的蛋白质,预测蛋白分子量为35.5 kDa,等电点为7.22。氨基酸同源性分析显示,该蛋白N-端具有保守的NAC结构域。实时荧光定量PCR结果表明：PtoNAC157在毛白杨幼根、茎和叶中均有表达,在茎中的表达量最高。PtoNAC157响应低温、NaCl（300mmol.L-1）、干旱和ABA（200μmol.L-1）胁迫。由此推测该基因在林木次生生长及响应胁迫信号转导过程中发挥作用。     

基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥差异表达基因

研究已表明植物特有的一些NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子可提高植物抗逆性,利用基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥与野生型拟南芥间差异表达基因,能够为研究转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关基因提供依据。结果显示,在转SlNAC1基因拟南芥43 604个基因中有3 046个差异表达2倍以上的基因。对差异表达5倍以上基因经过GO富集度统计学分析表明,细胞组分相关基因占33.05%;分子功能相关基因占33.95%;生物学过程相关基因占33.00%。对差异表达2倍以上基因进行KEGG信号通路分析,结果表明有2 431个基因涉及到88个不同的信号通路。通过筛选获得转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关候选基因,为后续研究NAC转录因子的下游基因及其调控网络的构建提供方向和理论支撑。     

茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA₃胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。【结果】(1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明：CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物...     

苦荞NAC转录因子FtNAC17的鉴定及表达分析

植物特有的NAC转录因子参与植物生长发育和逆境响应。研究苦荞中NAC转录因子在非生物胁迫中的应答,为阐明基因功能提供理论依据。以苦荞为试验材料,克隆一个NAC家族基因,对其进行生物信息学分析。通过荧光定量PCR技术检测该基因在干旱、低温、盐、茉莉酸甲酯、脱落酸和赤霉素胁迫时的响应情况。该基因编码272个氨基酸,将其命名为FtNAC17,GenBank登录号为MT641452。基因结构分析表明,FtNAC17由2个外显子和1个内含子组成。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明,FtNAC17蛋白与拟南芥ANAC002亲缘关系最近,属于NAC转录因子家族中同一亚组。FtNAC17对干旱、低温、盐等非生物胁迫均有不同程度的响应。     

丹波黑大豆GmbHLH30转录因子耐铝功能初步研究

铝毒是酸性土壤作物生长的主要限制因素。前期研究发现,铝胁迫下,耐铝型丹波黑大豆SSH(suppression subtractive hybridization,SSH)cDNA文库中bHLH30转录因子基因上调表达,推测该基因与丹波黑大豆耐铝性相关。克隆GmbHLH30基因,构建GmbHLH30植物表达载体pK2-35S-GmbHLH30,并在烟草中过量表达获得转GmbHLH30的转基因烟草植株。在铝胁迫下,转GmbHLH30的转基因烟草相对根伸长率比野生型烟草大,可溶性糖和脯氨酸含量高,H2O2水平低。表明GmbHLH30基因的过量表达可以增强植物的耐铝能力,暗示GmbHLH30转录因子参与调控植物的耐铝特性。     

花烟草NaERF1基因的克隆及在非生物胁迫下的表达模式分析

AP2/ERF类转录因子,是植物所特有的最大的一类转录因子家族,在植物的生长发育过程中,扮演着重要的角色。探究花烟草ERF转录因子的生理功能,为花烟草抵御逆境的分子机制研究提供借鉴。采用同源克隆的方法进行基因克隆。通过对花烟草进行非生物胁迫,运用qPCR的方法进行基因表达模式分析。从花烟草(Nicotiana alata)中克隆了一个属于ERF家族的基因NaERF1。该基因的开放阅读框全长为819 bp,编码了272个氨基酸。生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白分子量为30.7 kD,等电点为6.07;具有AP2/ERF类转录因子家族典型的保守结构域;该基因主要定位于细胞质内,并含有多个磷酸化位点。同源性分析的结果显示,NaERF1基因与茄科植物的ERF同源性较高,并且与普通烟草的ERF亲缘关系最近。NaERF1基因的表达具有组织表达特异性,花中表达量最高,茎中次之,根和叶中表达量较低。同时,在高盐、干旱、低温、ABA、低钾及H2O2等非生物胁迫下,NaERF1的表达呈现5种模式。其中,对低钾及ABA胁迫的响应强烈。NaERF1基因属于AP2/ERF类转录因子,可能广泛参与了花烟草包括非生物胁迫响应在内的众多生理过程。     

番茄低温响应转录因子SlNAC41克隆及表达分析

NAC转录因子在调控植物生长发育、生物及非生物逆境应答中发挥着重要作用。前期,我们通过对番茄幼苗在低温胁迫下的基因表达谱进行分析,发现Unigene SGN-U212711受低温诱导表达强烈。本研究从番茄中克隆了该基因,命名为Sl NAC41,其开放阅读框（ORF）1 173 bp,编码390个氨基酸,蛋白N端具有典型的NAM结构域,属于NAC转录因子家族成员。预测Sl NAC41蛋白分子量为43.5 k Da,等电点为5.2。实时荧光定量PCR分析表明,Sl NAC41在番茄各组织均有表达,在花中的表达量最高,在红熟果中的表达量最低。低温、干旱、高盐、甲基紫精（MV）、脱落酸（ABA）及乙烯利（ETH）处理均能诱导该基因的表达,其中,以低温和干旱诱导表达最为强烈。利用PLACE和Plant CARE对启动子序列进行预测分析发现,Sl NAC41启动子区含有大量响应光、病原菌侵染、激素、低温、脱水及盐胁迫的顺式作用元件。这些结果表明,Sl NAC41可能在番茄生物及非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。     

紫花苜蓿NAC转录因子MsNAC1基因的克隆、生物信息学分析及非生物逆境胁迫下的表达分析

NAC转录因子是高等植物所特有的具有多种生物功能的转录因子,在植物生长发育、抵抗逆境和激素调节等过程中发挥着重要作用。本研究利用RACE-PCR技术,克隆获得了紫花苜蓿NAC转录因子Ms NAC1(Gen Bank登录号为JN099384.1)基因的c DNA序列。生物信息学分析显示,Ms NAC1基因的开放阅读框(ORF)为993 bp,编码一个由330个氨基酸残基组成的亲水性蛋白,N-端具有保守的NAM结构域,C-端高度变异,具备NAC转录因子的基本特征;Ms NAC1蛋白被定位在细胞核中,含有2条核定位信号序列,具有9个糖基化位点和23个磷酸化位点,三级结构为对称的同型二聚体。多重比对发现,Ms NAC1蛋白与拟南芥ATAF1和水稻Os NAC6蛋白的同源性较高;系统进化分析表明,Ms NAC1蛋白属于NAC转录因子家族中的ATAF亚族,与ATAF1的亲缘关系最近。非生物逆境胁迫下的表达分析显示,Ms NAC1基因在高盐、干旱和低温胁迫下表达量均呈现先上调后下调的趋势,不同处理时间的差异达到极显著水平,并且根中的表达量上调幅度高于叶片,说明该基因可能参与调控非生物逆境胁迫的生理响应。     

大豆转录因子GmNAC2a基因克隆及表达

利用NTT(核蛋白筛选系统)从大豆耐盐品种'铁丰八号'中克隆到1个新的NAC转录因子基因GmNAC2a,该基因DNA片段长度为900 bp,编码299个氨基酸,N端包含1个NAM保守域.系统进化树分析表明,GmNAC2a属于ATAF亚族,GmNAC2a与花生AhNAC1亲缘关系最近,同源性达到76.47%.GmNAC2...     

甘菊DlNAC1转录因子基因提高烟草耐高温能力

研究针对从甘菊中克隆获得的DlNAC1基因（GenBank登录号为EF602305）进行生物信息学分析,并利用根癌农杆菌介导的叶盘转化法将该基因在烟草中进行过表达研究。结果发现DlNAC1蛋白具有较高亲水性,二级结构中占比最高的为无规则卷曲,并具有N糖基化位点等6类潜在的模体结构和典型的由一个扭曲的反平行β片层和α螺旋组成的NAC结构域。将DlNAC1基因在烟草中过表达后,通过PCR方法从55株转化植株中鉴定出36株为阳性植株,并且转基因烟草T₀代植株在45℃高温胁迫后,转35S：DlNAC1基因阳性植株生长状况良好,而对照植株发生萎蔫,并且转基因植株叶片含水量显著高于对照植株。然而,在4℃低温胁迫后,发现转基因烟草T₁代植株没有提高耐低温能力。甘菊DlNAC1基因能够提高烟草植株耐高温能力,为今后菊花抗逆育种提供了科学依据。     

瞬时遗传转化长白落叶松NAC基因植株抗旱性的研究

通过对长白落叶松转录组分析,克隆到1条NAC转录因子命名为LoNAC18,序列分析结果表明:基因全长1 101 bp,编码366个氨基酸,为不稳定亲水性蛋白。该基因瞬时遗传转化的长白落叶松植株在PEG模拟干旱胁迫条件下与对照相比,基因表达量上调,SOD、POD、可溶性蛋白、可溶性糖含量增加,MDA含量低于对照植株,说明LoNAC18基因在一定程度上参与调控长白落叶松应答PEG模拟干旱胁迫的过程,为进一步研究NAC基因在针叶树种胁迫应答中的功能与作用机制提供了参考依据。     

Small GTP-Binding Protein Gene Is Associated with QTL for Submergence Tolerance in Rice

Small GTP-binding proteins play critical roles in signal transduction in mammalian and plant systems. In this study, sequence variation of a small GTP-binding protein identified in the subgenomic region was analyzed. The major quantitative trait locus (QTL) controlling submergence tolerance on the 6.5-cM region of chromosome 9 was previously mapped, sequenced, and annotated. One of the most interesting candidate genes located in this QTL was a 5.2-kb sequence, which included a coding sequence consisting of two exons and a promoter. The deduced amino acid sequence corresponded to a 24.8 kD protein consisting of 226 amino acids, with 98% identity to RGP1, a small GTP-binding protein involved in a signal pathway responding to hormones, such as cytokinin and ethylene. According to the amino acid sequence, a putative small G-protein was classified as a small Ras-related GTP-binding protein. DNA gel blot analysis showed that the putative gene encoding the Ras-related GTP-binding protein was present as a single copy in the rice genome. Comparison of genomic sequences from several rice cultivars tolerant to submergence identified single nucleotide polymorphisms located in the TATA box of the Ras promoter region. Linkage analysis showed that the putative gene for GTP-binding protein was tightly linked to the peak of the QTL previously mapped on the long arm of chromosome 9. The single strand conformation polymorphism of the putative GTP-binding protein gene can be used for allele discrimination and marker assisted selection for tolerance to flash flooding.