玉米纹枯病抗性相关miRNA的鉴定与功能分析

MicroRNA (miRNA)是一类内源性非编码小分子RNA,通过指导剪切或者抑制翻译等方式调节植物基因的表达,参与调控植物的生长发育,并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用. 但目前关于玉米纹枯病抗性相关miRNA表达调节与功能尚不十分清楚. 本研究结合直接克隆法与生物信息学分析,鉴定玉米纹枯病抗性相关9个新的玉米miRNA和已知的zma-miR168a、zma-miR168a*;WMD 3软件进行靶基因预测显示,共获得靶基因总数34个,靶基因功能主要涉及玉米的抗氧化胁迫机制、自身反馈调节、转录调控途径、抗病相关代谢途径以及毒物转运外排等调控过程;实时定量PCR检测miRNA显示,耐感纹枯病材料R15和Ye478叶片和叶鞘中共有9个miRNA受纹枯病感染诱导发生特异性差异表达. 本研究结果提示,玉米纹枯病抗性相关 miRNA介导的玉米对纹枯病诱导产生可能的抗病途径构成了玉米抗纹枯病侵染复杂的防御机制.     

棉花GhWRKY44基因的克隆与表达分析

该研究以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到的WRKY基因片段为探针,通过电子克隆结合RT-PCR技术,从高抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆到1个与抗枯萎病相关的WRKY转录因子基因GhWRKY44(GenBank登录号KJ801807)。序列分析表明,GhWRKY44基因开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,含有2个WRKY结构域及C2H2型锌指结构,属于棉花WRKY转录因子家族第Ⅰ类;系统进化分析显示,GhWRKY44基因与拟南芥AtWRKY44亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因表达特性,结果发现枯萎病菌诱导后,GhWRKY44基因在抗病品种中优势表达,随处理后时间的推移,其表达量呈先增加后降低再增加的变化趋势,处理后3h时GhWRKY44基因表达量达到最大;而在感病品种中,GhWRKY44基因表达水平明显低于抗病品种,对病原菌响应时间也晚于抗病品种,处理后6h时GhWRKY44基因表达量才达到最大。水杨酸和茉莉酸均能诱导GhWRKY44基因的表达,水杨酸诱导后,GhWRKY44基因表达量迅速增加,且其表达量一直维持在一个较高水平;而茉莉酸诱导后,GhWRKY44基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,且其表达水平明显低于水杨酸诱导。研究表明,GhWRKY44基因可能参与了棉花对病原菌和激素胁迫的应答反应。     

L-阿拉伯糖对尿酸的调节作用

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。 WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸( JA)、水杨酸( SA)、脱落酸( ABA)和赤霉素( GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。 WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件W￣box( TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

‘云香’水仙NtWRKYY1基因的分离与功能分析

为明确WRKY转录因子在‘云香’水仙中的功能,该研究以‘云香’水仙为材料,克隆了WRKY基因,命名为NtWRKYY1(GenBank登录号为KX056495)。序列分析显示,NtWRKYY1基因开放阅读框(ORF)长度为510bp,编码169个氨基酸。多序列比对和系统进化树分析显示,NtWRKYY1编码蛋白含1个WRKY结构域和C2H2锌指结构(Cx4Cx23HxH),与AtWRKY57聚在一起,属于第Ⅱc类WRKY转录因子。组织表达和时空表达分析显示,NtWRKYY1基因在花中表达量高于根和叶,且在花瓣及副冠中的表达量随开花过程(花蕾期、始花期、盛花期、衰败期)呈上升趋势。植物激素和非生物胁迫分析显示,NtWRKYY1基因受脱落酸(ABA)、高温、干旱和盐诱导,受茉莉酸甲酯(JA)抑制,表明NtWRKYY1基因可能在‘云香’水仙花朵的衰老过程中起正调节作用,同时参与‘云香’水仙ABA、JA等激素信号转导及高温、干旱、盐碱等非生物胁迫过程的调控。利用In-Fusion克隆技术成功构建过表达载体pMDC140-NtWRKYY1,并采用农杆菌介导叶盘法转化烟草。RT-PCR和GUS染色结果显示,目的基因已成功导入烟草基因组中。     

WRKY转录因子在植物抗逆生理中的研究进展

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件Wbox(TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

辣椒CaWRKY14转录因子的生物学特性研究

WRKY转录因子是植物响应病原菌胁迫最重要的转录因子之一,且参与抗病反应及信号传导通路的调控。为研究辣椒WRKY基因的生物学特征,以辣椒高抗疫病材料CM334为试材,克隆获得响应疫霉菌诱导的转录因子CaWRKY14。生物信息学分析表明,该基因DNA全长2 530 bp,cDNA全长1 662 bp,含有5个内含子,编码553个氨基酸,含有1个WRKY保守结构域,属于Group Ⅱ(b)。实时荧光定量表达分析表明,CaWRKY14不仅受ABA和疫霉菌胁迫诱导表达,且表达量分别在12 h和24 h时达到峰值,分别是对照的8.54和8.04倍,同时也受高盐、热激和干旱胁迫诱导。利用VIGS技术对CaWRKY14转录因子进行沉默后发现,抗病材料CM334接种疫霉菌后趋于发病。研究表明,CaWRKY14基因在辣椒响应疫霉菌胁迫进程中可能发挥着重要作用。     

拟南芥VQ基因家族响应抗性相关激素表达谱分析

近年来与WRKY转录因子相互作用的VQ-motif蛋白逐渐引起广泛关注.它是一类植物特异性蛋白,目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中已鉴定到34个成员,据其所编码氨基酸的序列相似性构建系统进化树,这34个成员聚集成两大簇.实时定量荧光PCR分析表明在SA(水杨酸),MeJA(茉莉酸甲酯),ACC(乙烯前体),ABA(脱落酸)处理下AtVQ基因家族中有多个成员分别受SA,JA,ET高倍诱导,部分成员受SA,JA,ET中两种激素诱导,其中AtVQ3,AtVQ18,AtVQ23和AtVQ24同时受SA,JA,ET诱导,仅AtVQ27受ABA诱导,推测拟南芥VQ家族成员在抗病方面起作用.     

刺葡萄抗白腐病转录因子VdWRKY53基因克隆及表达

利用同源克隆的方法,分别获得‘刺葡萄0943’的转录因子VdWRKY53基因的编码区和启动子区域,分析其序列特征,通过实时荧光定量检测其对白腐病菌侵染和水杨酸诱导的反应,并以感病品种欧亚种‘黑比诺’为对照,分析不同种质中转录因子VdWRKY53基因序列及表达差异。结果表明:‘刺葡萄0943’的VdWRKY53基因,在其编码区和启动子区域都有抗病基因的序列和位点特征,在DNA和氨基酸水平上与‘黑比诺’VvWRKY53有5处差异,这5处氨基酸差异可能造成了其功能的差异;‘刺葡萄0943’和‘黑比诺’中的WRKY53基因启动子受葡萄白腐病菌和水杨酸诱导后表达量增加,且VdWRKY53基因表达量和趋势不同于‘黑比诺’VvWRKY53。生物信息学分析和实时荧光定量表明,在‘刺葡萄0943’抗病途径中VdWRKY53转录因子具有重要的生物学作用。     

甘草JAZ基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下的表达分析

甘草(Glycyrrhiza uralensis)是一味大宗中药材，黄酮类活性成分是其主要的药物活性成分之一。茉莉酸是甘草响应非生物胁迫调控类黄酮类活性成分的主要内源激素。JAZ是茉莉酸信号转导途径中的一个重要节点，其通过负向调节茉莉酸的信号转导，参与植物发育、非生物胁迫和对植物激素处理的响应的调节。本研究通过测定聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG) 6000诱导的干旱胁迫对乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)中茉莉酸(jasmonic acid, JA)含量和JAZ基因家族表达水平以及JAZ基因家族的生物信息学分析，筛选受干旱胁迫诱导JAZ基因。研究结果显示：JA主要在甘草地下部分中积累，干旱胁迫明显提升地下部分JA含量，地下和地上部分中PEG处理2h时JA表达量最高。基于对上述材料的转录组测序数据分析，有10个GuJAZ基因具有完整的读码框，且这些JAZ基因具有时空表达差异性。干旱胁迫诱导地下部分中的GuJAZ基因上调，GuJAZ1、GuJAZ3、GuJAZ4、GuJAZ5、GuJAZ6和GuJAZ10在处理2h组上调最明显...     

植物WRKY转录因子家族基因抗病相关功能的研究进展

植物基因组中,数目众多的转录因子参与植物的生长发育、物质代谢、响应生物和/或非生物胁迫等多种生物进程.WRKY基因家族是植物重要的转录因子家族,在抗病信号转导途径中起重要调控作用,因而成为分子植物病理研究领域中的热点.本文综述了WRKY转录因子基因在植物抗病反应中的作用和调节机制的最新研究进展,以期为深入研究WRKY基因家族在植物抗病反应中的作用,阐明植物抗病信号转导途径提供帮助.     

3种外源诱导剂预处理对甜瓜抗病特征及其Fom 2和CHT基因表达的影响

该研究选用水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、Ca~(2+)、无菌水(对照)作为外源预处理诱导剂,以抗、感枯萎病甜瓜品种为材料,分别于诱导预处理2d后接种甜瓜枯萎菌,并于接种5、7、9d时观察发病情况,进行病情调查;在接种后1、3、5、7、9d取甜瓜叶片,分析抗病甜瓜(MR-1)和感病甜瓜(M1-15)叶片中甜瓜抗枯萎病基因(Fom-2)、几丁质酶基因(CHT)的表达变化,以探寻提高防治甜瓜枯萎病菌侵染的技术途径。结果显示:(1)外源MeJA和SA预处理接种后2品种的病情指数显著低于对照,但Ca~(2+)处理后的病情指数与对照无显著差异。(2)经外源诱导预处理接种后,MR-1和M1-15品种叶片的Fom-2和CHT基因均出现差异表达,但Ca~(2+)诱导其上调表达的效果微弱。(3)经SA、MeJA诱导预处理接种后,2品种叶片的Fom-2和CHT基因表达总体均显著高于对照;Fom-2基因的表达抗病甜瓜MR-1分别在接种后5d、7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15则均在接种9d时达到峰值;CHT基因的表达抗病甜瓜MR-1则均在接种后7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15分别在接种后7d、9d时达到峰值。(4)Ca~(2+)处理对抗、感甜瓜叶片的Fom-2和CHT基因的表达均无显著影响。(5)相关分析表明,经SA、MeJA诱导预处理接种后,甜瓜枯萎病病情指数与Fom-2和CHT基因表达量有显著的相关性;而Ca~(2+)处理效果不显著。研究表明:SA、MeJA通过诱导Fom-2、CHT基因上调表达,进而使甜瓜的抗病性提高,而Ca~(2+)处理对两基因表达和甜瓜抗病性均无显著影响。     

走马胎三萜皂苷合成相关基因表达分析北大核心CSCD

走马胎是我国华南地区重要的民族药物,其体内的次生代谢物三萜皂苷具有多种药用功效。为了解三萜皂苷含量变化以及生物合成通路相关基因的调控规律,该研究对走马胎在不同组织部位以及不同外源激素处理下所呈现的表达模式进行了比较分析。结果表明:(1)三萜皂苷含量在不同组织部位间和外源激素处理下均存在显著差异,具体表现为根部组织的含量显著高于叶部组织的,而用外源水杨酸(SA)与茉莉酸甲酯(MeJA)喷施处理后其含量低于对照组(CK)。(2)对这两个差异比较组进行qRT-PCR分析结果显示,相比叶部组织,在根部组织中AkPMD、AkHDS、AkSS、AkSM以及与三萜皂苷合成相关的走马胎P450家族、UGT家族基因皆有不同程度的上调;外源SA与MeJA处理会导致合成途径上游的AkPMD、AkHDS、AkSS、AkSM上调,而下游的P450家族、UGT家族基因则有所下调。因此,通过对不同组织部位和不同外源激素处理这两种差异表达模式的比较研究,可推测在这两种表达模式下走马胎三萜皂苷的合成更多地与下游特异化修饰的酶相关。     

QTL mapping ofFusarium moniliforme ear rot resistance in maize. 1. Map construction with microsatellite and AFLP markers

To map the QTLsof Fusarium moniliforme ear rot resistance inZea mays L., a total of 230 F₂ individuals, derived from a single cross between inbred maize lines R15 (resistant) and Ye478 (susceptible), were genotyped for genetic map construction using simple sequence repeat (SSR) markers and amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers. We used 778 pairs of SSR primers and 63 combinations of AFLP primers to detect the polymorphisms between parents, R15 and Ye478. From the polymorphic 30 AFLP primer combinations and 159 SSR primers, we scored 260 loci in the F₂ population, among which 8 SSR and 13 AFLP loci could not be assigned to any of the linkage groups. An integrated molecular genetic linkage map was constructed by the remaining 151 SSR and 88 AFLP markers, which distributed throughout the 10 linkage groups of maize and spanned the genome of about 3463.5 cM with an average of 14.5 cM between two markers. On 4 chromosomes, we detected 5 putative segregation distortion regions (SDR_s), including 2 new ones (SDR₂ and SDR₇). The other 3 SDR_s were located near the regions where gametophyte genes were mapped, indicating that segregation distortion could be partially caused by gametophytic factors.     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示：(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

中国看麦娘属植物叶表皮微形态研究

看麦娘属是禾本科早熟禾亚科的重要类群,中国分布有8种。该研究采用光学显微镜和电子扫描电镜,对中国看麦娘属7种植物的叶下表皮(含叶鞘下表皮)微形态特征进行观察并探讨其分类学意义。结果表明：(1)看麦娘属叶鞘下表皮长细胞的形状呈长筒状或短筒状,深波状弯曲的细胞壁,脉间短细胞密布,单生或对生,形状多为新月形或椭圆形,脉区硅细胞为椭圆形,平行形或低圆屋顶形的气孔器,看麦娘属叶鞘下表皮特征高度一致,分类价值不大。(2)看麦娘属植物叶下表皮和叶鞘下表皮的显微结构存在很大不同,看麦娘属植物叶下表皮长细胞多为长筒状或短筒状或长菱形,平周壁平直或不明显弯曲,脉间区短细胞分布或无,脉区刺毛密布,脉间区有或无刺细胞的分布,平行形的气孔器,脉区分布的硅细胞多为长方形边缘呈波状弯曲。看麦娘属植物叶下表皮的不同主要体现在脉间区长细胞的形状及平周壁的弯曲与否,脉间区短细胞出现或无,脉间区刺细胞的分布数量以及气孔器的列数。7种植物的叶表皮微形态的分类检索表据此列出。依据叶表皮微形态划分的组与根据外部特征划分的组并不完全一致。但是,由于该文仅研究了7种,叶表皮微形态对于看麦娘属的分类意义还需要更深入的研究。     

枸杞WRKY_3基因克隆及组织表达分析

以枸杞为材料,采用PCR及RACE方法,克隆了枸杞WRKY转录因子基因cDNA序列,命名为Lb WRKY3,GenBank登录号为KX196192。在生物信息学分析的基础上,进行亚细胞定位、基因表达分析。结果显示:(1)Lb WRKY3开放阅读框ORF长度为1 068bp,编码356个氨基酸。(2)生物信息学分析显示,Lb WRKY3编码蛋白具有一个WRKY结构域,二级结构中不规则卷曲结构所占比例最大(58.67%),延伸链结构次之(18.88%),α螺旋比例为15.82%,β转角最少,仅为6.63%;Lb WRKY3蛋白与案头菊WRKY蛋白、黄花蒿WRKY蛋白相似性较高。(3)亚细胞定位显示,Lb WRKY3蛋白定位于细胞核。(4)实时定量PCR分析表明,Lb WRKY3在根中表达量最高,在花中表达量最低;在枸杞果实发育过程中Lb WRKY3均有表达,表达量随果实成熟逐渐升高,并于35d达到峰值;Lb WRKY3基因在果实中的表达具有组织特异性表达特性(果肉果皮种子)。研究表明,Lb WRKY3基因参与了枸杞果实生长发育调控。     

杜鹃花属映山红亚属植物叶表皮显微形态特征及其分类学意义

为澄清映山红亚属(Rhododendron subg. Tsutsusi)内的系统关系问题,该研究选择杜鹃花属映山红亚属37种植物作为对象,其中29种为首次报道,通过扫描电镜观察其叶表皮显微特征。结果表明:(1)气孔器均为无规则型且均在远轴面。(2)根据叶片微形态特征将映山红亚属的种类分为杜鹃型(R. simisii-type)、岭南杜鹃型(R. mariae-type)、皋月杜鹃型(R. indicum-type)、崖壁杜鹃型(R. saxatile-type)及丁香杜鹃型(R. farrerae-type)5种类型。(3)杜鹃型植物的气孔器周边无或具间断的条形突起。(4)岭南杜鹃型植物的气孔器周围有多层条形突起环绕,保卫细胞两极不具T型加厚。(5)皋月杜鹃型植物的叶表皮保卫细胞两极具有T型加厚,与叶状苞亚属(Subg. Therorhodion)叶状苞杜鹃(R. redowskianum)的气孔器特征相似,推测其与叶状苞亚属具有一定的亲缘关系。(6)崖壁杜鹃型植物的叶表皮毛单一,多呈卷曲状,与其他类型有所不同且未见腺体。(7)丁香杜鹃型植物的叶表皮仅有腺体。(8)依据叶表皮微形态特征讨论了一些近缘种类的关系,如倾向于将背绒杜鹃(R. hypoblematosum)和千针叶杜鹃(R. polyraphidoideum)处理为独立的种,支持保留紫薇春(R. naamkwanense var. cryptonerve)作为南昆杜鹃(R. naamkwanense)的变种地位,不支持将腺花杜鹃(R. adenanthum)并入细瘦杜鹃(R. tenue)作异名处理等。该研究结果表明叶表皮显微特征在映山红亚属内物种划分上具有重要价值。     

地黄RgMYB10基因的克隆与表达分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育、逆境胁迫和次生代谢产物积累。该研究通过同源比对和功能注释,在地黄(Rehmannia glutinosa)转录组中筛选出MYB的转录本,设计特异性引物对MYB基因的cDNA序列进行PCR扩增,用水杨酸(SA)、Ag⁺、茉莉酸甲酯(MeJA)和腐胺(Put)这4种诱导子处理地黄毛状根,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测候选MYB基因的表达。结果显示:(1)成功克隆到1个地黄MYB基因,命名为RgMYB10;该基因编码247个氨基酸残基,蛋白质相对分子质量28.48 kD,等电点为5.14,属于R2R3-MYB转录因子。(2)qRT-PCR结果显示,RgMYB10在须根中表达量最高,其次为茎,块根中的表达量最低。(3)RgMYB10在MeJA处理后的毛状根中显著上调表达,为特异响应MeJA诱导的基因,推测RgMYB10基因可能是响应MeJA参与地黄毛蕊花糖苷生物合成的关键转录因子。研究表明,地黄MYB10基因可能参与地黄毛蕊花糖苷的生物合成,为进一步研究MYB10基因在地黄毛蕊花糖苷合成中的功能奠定了基础。