毛果杨nsLTP基因家族全基因组水平鉴定及其表达特性分析

植物非特异性脂质转移蛋白（non-specific lipid transfer proteins,nsLTP）是一类多基因家族编码碱性蛋白,负责脂肪酸体外结和与膜之间的磷脂转移,在植物生长发育和逆境胁迫响应中扮演着重要角色。目前为止,尚无模式植物毛果杨（Populus trichocarpa）nsLTP家族的研究报导。本研究从全基因组水平对PtrnsLTP家族成员的基因数量、亲缘关系、基因结构、编码蛋白保守基序等特性进行了分析,结果表明：PtrnsLTP家族共由39个基因组成,进化成5个亚家族,其中A亚族含有6个基因、B亚族含有2个、C亚族含有13个、D亚族含有3个、E亚族含有15个。PtrnsLTP家族包含7对旁系同源基因,其中1对大于1,6对Ka/Ks均远小于1,且这6对基因均处于同一个大的进化分支上,进化压力的不同导致基因间的功能出现了分化,编码蛋白均含有Motif 1和 Motif 2保守基序。利用qRT-PCR技术并结合杨树转录组数据对PtrnsLTP的组织表达与盐胁迫响应特性研究发现：各家族成员在毛果杨根、茎和叶中均有表达且经qRT-PCR技术验证后与网站预测结果基本吻合,有11、15和13个成员分别在根、茎和叶中有较高的表达,表明该基因家族参与了杨树不同组织的生长发育;NaCl胁迫下,该家族39个基因中分别有26个成员在根部、14个成员在叶部表达量随着胁迫时间的增加而升高,而32个基因在茎部表现为先升高后降低的趋势。本研究结果对于PtrnsLTP家族基因生物学功能的鉴定与盐胁迫响应基因资源的工作有着积极的推动作用。     

毛果杨CNGC家族全基因组鉴定及胁迫响应分析

植物环核苷酸门控离子通道（cyclic nucleotide-gated channels,CNGC）家族具有多种生物学功能,尤其是在植物的生长发育及逆境胁迫响应中发挥着重要的作用。本研究通过生物信息学方法及qRT-PCR对PtrCNGC家族成员蛋白的基本理化性质与结构特征、系统发育、基因结构和保守基序、启动子顺式作用元件,以及基因表达模式进行分析。结果表明：在毛果杨（Populus trichocarpa）全基因组中共鉴定出19个PtrCNGC基因,PtrCNGC家族成员可分为4个亚群（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚群）,其中第Ⅳ亚群分为2个亚组（Ⅳa组和Ⅳb组）。PtrCNGC基因编码的蛋白均为碱性蛋白,此外,该家族仅有1个成员为疏水性蛋白,其余成员全部为亲水性蛋白。19个PtrCNGC不均匀地分布于毛果杨的11条染色体上,剩余8条染色体上没有成员分布。PtrCNGC家族包含7对同源基因且它们之间的K_a/K_s值均远小于1。PtrCNGC家族各亚群成员之间的基因结构、蛋白保守基序分布差异较小。启动子顺式作用元件预测分析发现,PtrCNGC基因序列启动子区域存在响应多种激素以及逆境胁迫相关的作用元件。qRT-PCR结果表明,PtrCNGC家族在不同组织中的表达具有特异性,在茎中的表达量较高,在根和叶中的表达量较低;在盐胁迫和干旱胁迫下,PtrCNGC家族同一分支上的多数成员表现出相似的表达模式。本研究结果为进一步研究毛果杨CNGC家族在非生物胁迫中的功能提供参考。     

谷子MYB类转录因子SiMYB42提高转基因拟南芥低氮胁迫耐性

Myeloblastosis (MYB)类转录因子是高等植物中最大的转录因子家族之一,在植物发育及防御反应过程中发挥重要作用,还参与植物对干旱等非生物胁迫的响应。谷子(Setaria italica L.)起源于中国,具有抗旱、耐瘠薄的特性,是研究单子叶作物非生物胁迫抗性的理想材料。本研究对耐低氮胁迫谷子品种郑204经低氮处理后进行转录组分析,鉴定出一个在低氮胁迫条件下明显上调的MYB类转录因子SiMYB42。系统发育树结果表明,SiMYB42属于R2R3-MYB亚族,具有2个MYB保守域;表达模式分析显示,SiMYB42在低氮、高盐、干旱和ABA胁迫条件下表达量显著上调;亚细胞定位、quantitative real-time PCR及转录激活活性分析结果表明,SiMYB42蛋白定位于植物的细胞核和细胞膜中,主要在谷子的叶部或根部表达,具有转录激活活性;基因功能分析结果表明,在正常条件下,转SiMYB42基因拟南芥与野生型Columbia-0拟南芥(WT)无明显差异,但在低氮条件下,转SiMYB42基因拟南芥的主根长、根系表面积及鲜重均显著高于WT,结果证明SiMYB42基因可以提高转基因植物对低氮胁迫的耐性;下游基因表达分析结果显示,在转SiMYB42基因拟南芥中,参与植物氮素转运的硝酸盐转运基因NRT2.1、NRT2.4和NRT2.5的表达水平均高于WT,启动子分析结果显示NRT2.1、NRT2.4和NRT2.5基因启动子序列中均具有MYB结合位点。以上结果证明,SiMYB42可以通过调控下游硝酸盐转运体基因的表达提高植物在低氮条件下的耐性。本研究揭示了SiMYB42基因在低氮胁迫反应途径中的作用,为进一步了解谷子低氮胁迫响应的调控网络奠定了基础。     

决明GRAS基因家族全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫条件下的表达分析

目的: 基于决明(Senna tora L.)全基因组数据,对GRAS家族成员、理化性质、基因结构、进化关系以及胁迫条件下的表达模式进行鉴定和分析。方法: 将决明基因组蛋白数据与拟南芥GRAS成员进行比对,分别利用TBtools、MEGA-X、CLUSTALW、MEME等生物信息学软件和工具,对决明GRAS基因家族成员进行分析。利用qRT-PCR(quantitative real-time PCR)检测干旱和盐胁迫条件下决明根中GRAS基因的表达情况。结果: 50个StGRAS分为9个亚家族,不均等地分布在13条染色体上。结构分析表明,StGRAS34和StGRAS12分别与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)结瘤信号蛋白NSP1和NSP2高度同源。StGRAS的启动子区域多含有与胁迫响应、激素调节等相关的响应元件。qRT-PCR结果表明,在盐胁迫条件下,StGRAS表达具有明显差异;在干旱胁迫条件下,绝大多数检测基因能够快速响应,表达显著升高;两种胁迫条件下,StGRAS28和StGRAS29表达趋势互补,具有协同调控关系。结论: GRAS基因家族能够广泛参与胁迫响应,其中StGRAS28与StGRAS29可能共同参与介导决明根的盐与干旱胁迫应答,StGRAS34和StGRAS12分别作为决明共生结瘤的NSP1和NSP2,可能与增强结瘤因子信号诱导相关,这为进一步挖掘和研究GRAS基因在决明响应胁迫和共生固氮过程所发挥的作用提供了基础。     

谷子bZIP转录因子的全基因组鉴定及其在干旱和盐胁迫下的表达分析

bZIP蛋白是植物转录因子中最大和最保守的一类转录因子, 参与调控植物生长发育等多种生命活动。谷子(Setaria italica)是一种重要的C4杂粮作物, 其bZIP基因家族与功能报道较少。利用生物信息学工具, 从谷子全基因组中鉴定出73个SibZIP转录因子, 划分为A、B、C、D、E、G、H、I和X等亚家族。与已测序的禾谷类作物相比, 谷子SibZIP基因家族在进化中发生缩减。在谷子SibZIP蛋白中检测到25种不同的保守氨基酸基序。RNA-seq和定量PCR检测结果表明, 在干旱和盐胁迫条件下, 多数SibZIPs基因不同程度地被诱导表达, 预示着部分SibZIP成员在谷子干旱和盐胁迫响应中起重要作用。共表达关联性分析进一步揭示19个谷子SibZIP转录因子可通过与蛋白激酶或NPR1相关调节蛋白等互作介导谷子胁迫响应。研究结果为全面解析谷子SibZIPs基因结构与生物学功能、抗旱分子机制以及分子育种提供了新信息。     

马铃薯HSP17.7基因的克隆及其对高温逆境的响应

热激蛋白和植物对高温的响应密切相关,同时在植物生长发育调控和逆境抵抗等方面具有重要作用。该研究克隆了马铃薯热激蛋白基因StHSP17.7(GenBank登录号为XP_006350804.1),对其全长cDNA序列进行了相关生物信息学分析,并利用qRT-PCR分析StHSP17.7基因在高温胁迫下的差异表达特性。结果显示:(1)StHSP17.7全长755bp,包含465bp开放阅读框,编码154个氨基酸。(2)StHSP17.7分子质量约为17.62kD,等电点7.91,为亲水性蛋白,C端含有保守序列Ⅰ和Ⅱ组成的ACD结构域,属于典型的sHSPs家族成员。(3)系统进化分析发现马铃薯小分子热激蛋白归为12个亚家族,其中StHSP17.7与马铃薯HSP17.6蛋白亲缘关系较近,属于小分子热激蛋白C的Ⅰ类家族成员;基因结构分析显示,在马铃薯48个sHSP基因中,StHSP17.7基因不含内含子,含1个内含子的基因有23个,占47.9%。(4)qRT-PCR分析显示,高温能够快速诱导StHSP17.7基因表达,且基因表达量呈爆发式变化,在24h达到最高值。研究表明,StHSP17.7基因明显参与了马铃薯对高温的响应。     

油橄榄AP2/ERF转录因子鉴定及水胁迫表达分析

为探究油橄榄AP2/ERF基因家族对水胁迫的响应机制,该研究对受干旱及水淹胁迫的‘佛奥’和‘TYZ-1号’2个品种的根和叶进行转录组测序,并对油橄榄中AP2/ERF转录因子的蛋白理化性质、基因结构及系统进化进行分析,同时分析与水胁迫相关的AP2/ERF转录因子在2个油橄榄品种中的基因表达差异且进行RT-qPCR验证。结果表明：(1)在油橄榄中鉴定得到110个AP2/ERF基因家族成员,该110个蛋白质所含氨基酸大小为173～717 bp,均不存在信号肽,为非分泌蛋白。将油橄榄AP2/ERF与模式植物拟南芥AP2/ERF蛋白构建进化树发现,油橄榄AP2/ERF蛋白分为AP2、RAV、ERF和Solosist 4大类,其中ERF分为ERF和DREB 2个亚类,ERF包含ERF B1～ERF B6 6个子亚类,DREB包含DREB A1～DREB A6 6个子亚类,这与模式植物拟南芥AP2/ERF的分类一致,每个亚家族同时包含了油橄榄和拟南芥AP2/ERF蛋白,说明拟南芥和油橄榄的AP2/ERF家族在进化水平上有一定的相似性。(2)油橄榄AP2/ERF同一亚家族蛋白具有相同的基因结构及保守元...     

木薯MeMYC2.2基因耐低温功能研究

MYC2（MYeloCytomatosis）转录因子是植物应对逆境胁迫过程中茉莉酸信号传导相关的核心转录因子。本研究旨在初步分析木薯MeMYC2.2基因在低温胁迫响应中的功能。利用生物信息学分析木薯MeMYC2.1和MeMYC2.2基因的结构及其编码蛋白的理化性质;通过定量PCR分析了上述2个基因在木薯组培苗叶片中对低温胁迫的响应;通过转基因拟南芥研究MeMYC2.2的抗冻功能。木薯组培苗叶片中2个MeMYC2基因的表达均在低温胁迫早期被诱导,其中,与MeMYC2.1相比,MeMYC2.2差异表达更显著。MeMYC2.2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显转录自激活功能,表明该蛋白具有转录因子特性。与野生型相比,过表达MeMYC2.2的转基因拟南芥抗冻能力显著提高。在低温处理下,CBF3基因在转基因拟南芥中的表达量要明显高于其在野生型的表达量,但另外3个CBF基因在转基因拟南芥中的表达量明显下降。木薯MeMYC2.2的表达受低温和茉莉酸调控,可以提高植物的抗冻性,且可能影响CBF基因对低温的响应。本研究为进一步利用MeMYC2基因改良木薯的低温耐受性奠定了理论基础。     

葡萄Golden2-like转录因子家族的鉴定及其表达分析

本研究对葡萄（Vitis vinifera L.）的Golden2-like （GLK）转录因子家族进行了全基因组鉴定和表达模式分析,并利用品种‘玫瑰香’（V.vinifera cv.Muscat Hamburg）进一步验证其在低温胁迫下的响应。结果显示,葡萄Golden2-like家族共46个成员,分为5个亚族,同一亚族的保守结构域相似。46个VvGLK分别定位于细胞核、叶绿体、细胞质和过氧化物酶体中,其启动子区域含多种逆境应答顺式作用元件。基因芯片分析结果表明,22个Golden2-like基因在果实发育过程中变化显著。同时,有15、15和9个基因分别响应盐、干旱和低温胁迫。qRT-PCR分析发现26个基因参与低温应答。VvGLK41在所有胁迫处理中均下调表达。     

苹果DREB转录因子家族全基因组鉴定与分析

DREB转录因子属于AP2/ERF转录因子家族,能够与DRE/CRT顺式作用元件特异性结合,调控与逆境应答基因的表达,因而在植物应对低温、干旱、高盐等逆境胁迫中发挥重要作用。该研究利用苹果全基因组数据,通过生物信息学手段鉴定苹果DREB转录因子家族成员,并分析DREB转录因子家族保守域特点与功能及表达情况。结果表明:从苹果全基因组中共鉴定出60个DREB转录因子家族成员,与拟南芥和水稻相比基本一致,通过引入拟南芥DREB基因进行系统发生分析,进一步可以将其细分为6个亚组;结构域和保守元件分析表明,DREB基因家族含有一个AP2保守结构域;染色体定位表明,苹果DREB基因分布于11条染色体上,部分基因存在串联复制现象;基因结构分析显示,该亚家族基因不含内含子。利用同源拟南芥RNA-Seq数据分析结果表明,DREB转录因子家族对低温、ABA调节等非生物胁迫具有调控作用,同时在DREB亚家族中每个亚组响应不同的非生物胁迫;通过分析DREB基因在不同组织中的表达情况,结果显示DREB基因在植物根部中的表达量最强,其次是叶。     

AtERF49在拟南芥应答盐碱胁迫中的作用

盐碱胁迫是造成作物减产的主要逆境因素之一。植物AP2/ERF（APELATA2/ethylene response factors）转录因子在植物生长发育及其响应非生物逆境胁迫过程中发挥重要作用。探究AtERF49在拟南芥中对盐碱胁迫的应答,为深入解析AtERF49参与植物对盐碱胁迫的分子机理奠定基础。选取拟南芥野生型Col-0、过表达AtERF49转基因拟南芥和CRISPR/Cas9突变体erf49为试验材料,用150 mmol/L混合盐碱（摩尔比NaHCO₃∶Na₂CO₃=9∶1）溶液进行处理,使用荧光定量PCR技术对该基因的基本特性、盐碱胁迫及光合响应基因表达模式等进行分析。结果表明,盐碱胁迫处理后,突变体erf49叶片萎蔫并发生白化,而过表达AtERF49植株叶片稍有变黄。此外,在盐碱胁迫条件下,过量表达AtERF49上调盐碱胁迫响应基因（RD29A和RAB18）以及光合响应基因rbcL的表达。拟南芥叶片叶绿素荧光参数测定结果表明,过表达AtERF49植株的光系统Ⅱ实际量子产能Y（Ⅱ）、光化学淬灭系数（qP）显著高于Col-0,光损伤程度（NO）和非光化学淬灭系数（qN）显著低于Col-0,而突变体erf49与之相反。因此,AtERF49通过调控下游盐碱胁迫响应基因的表达以及植物的光合作用效率,改变参与植物对盐碱胁迫的应答。     

响应盐胁迫调控的露地菊miR398a的克隆及功能研究

miRNAs在非生物胁迫中起着重要的作用。通过前期对露地菊Small RNA高通量测序数据测得到miR398a成熟体和前体序列,命名为cgr-miR398a和cgr-MIR398a。序列对比显示,cgr-miR398a与其他植物中已经鉴定的miR398a序列高度保守;利用前期露地菊降解组数据获得miR398a预测的靶基因,cgr-miR398a根和叶中的靶基因共有18个,其中有铜/锌超氧化物歧化酶（CSD2）、铜伴侣蛋白（CCS）、类A20/AN1-l锌指家族蛋白（SAP8）等与抗性相关的基因。qPCR结果显示盐胁迫下露地菊miR398a及靶基因在不同组织部位的表达水平存在显著的负相关性。为探究cgr-miR398a响应盐胁迫的功能,克隆cgr-MIR398a并构建过表达载体转化拟南芥。结果表明,拟南芥中过表达cgr-MIR398a降低了盐胁迫下种子发芽率以及成苗期的抗盐性,说明cgr-miR398a在拟南芥响应盐胁迫中起着负调控作用。这为进一步研究露地菊mi398a的功能和露地菊的抗盐机理奠定了基础。     

过量表达辣椒CaNPR1提高烟草对青枯菌的抗性

对水稻和拟南芥等模式植物的研究表明,NPR1(nonexpressor of pathogenesis-related genes 1)是依赖于SA通路的防御反应调节基因,但在辣椒和烟草等茄科作物中该蛋白的功能还鲜有报道。研究从辣椒cDNA文库中分离获得一个NPR1的类似物全长cDNA(CaNPR1),并获得了其超表达的转基因烟草T₁代株系。研究结果表明,这些株系与其野生型植株没有明显表型差异,但却表现出较野生型植株更高的抗青枯菌侵染活性。同时,研究还发现CaNPR1的超表达还显著提高了防御相关基因的表达,表明NPR1在不同植物间具有较强的功能保守性。     

萱草叶片响应低温胁迫的转录组分析

低温胁迫是萱草（Hemerocallis fulva）生长过程中经常会遭遇的一种非生物胁迫。比较了萱草叶片在低温处理（10、5、0 ℃）下转录组与对照（15 ℃）数据的差异,共筛选出差异表达基因2 457个,其中上调基因1 253个,下调基因1 204个。差异表达基因主要富集在细胞过程、代谢过程和催化活性等49个GO过程,代谢途径、次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导等42条KEGG代谢途径中。其中参与植物激素信号转导通路的差异表达基因发生了不同程度的变化,GH3.10基因上调至对照组的13.624倍,IAA1基因下调0.120倍;参与可溶性糖合成通路的差异基因发生了0.076~28.114倍不同程度的变化。随后对3个低温处理组共有的29个差异表达基因进行热图和网络调控分析,基于基因在网络调控中的位置,对ABCF5、OFPs和SWEETs等基因在冷应答的作用进行了分析。本研究结果为进一步挖掘萱草低温响应的关键基因及耐寒萱草种质开发、分子育种提供了一定的理论支撑。     

熊果酸对ox-LDL诱导的人脐静脉血管内皮细胞NQO1表达的影响(英文)

目的:研究熊果酸对经氧化性低密度脂蛋白(ox-LDL)干预后人脐静脉血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)醌还原氧化酶1表达的影响,以进一步探讨熊果酸抗动脉粥样硬化的机制。方法:体外培养人脐静脉内皮细胞,进行分组处理,每组n=5。对照组,不加任何处理;ox-LDL组,加入ox-LDL培养24h,终浓度为20mg/L;ox-LDL+低浓度熊果酸组,先加入ox-LDL(浓度20mg/L)孕育半小时,然后与熊果酸(浓度1.5μmlo/L)共同培养24h;ox-LDL+高浓度熊果酸组,先加入ox-LDL(浓度20mg/L)孕育半小时,然后与熊果酸(浓度4.5μmlo/L)共同培养24h;采用MTT试验测定细胞吸光度值,检测熊果酸对ox-LDL损伤的保护作用,采用RT-PCR法检测NQO1mRNA的表达,采用Western blot法检测NQO1蛋白的表达。结果:熊果酸减弱ox-LDL对HUVECs的损伤作用;ox-LDL组NQO1mRNA的表达量(0.624±0.009)明显高于对照组(0.521±0.007),P0.01。熊果酸呈浓度依赖性的提高NQO1mRNA的表达量(ox-LDL+低浓度熊果酸组vs ox-LDL组:0.722±0.058 vs 0.624±0.009,P0.01;ox-LDL+高浓度熊果酸组vs ox-LDL组:0.826±0.059 vs 0.624±0.009,P0.01)。ox-LDL组NQO1蛋白的表达量(0.624±0.009)明显高于对照组(0.521±0.007),P0.01。熊果酸呈浓度依赖性的提高NQO1蛋白的表达量(ox-LDL+低浓度熊果酸组vs ox-LDL组:0.710±0.058 vs 0.574±0.024,P0.01;ox-LDL+高浓度熊果酸组vs ox-LDL组:0.831±0.034 vs 0.574±0.024,P0.01)。结论:熊果酸可上调ox-LDL诱导的人脐静脉血管内皮细胞NQO1的表达,表明其可能具有抗氧化应激及抗动脉粥样硬化的作用。     

香樟全基因组WRKY基因家族的鉴定与分析

WRKY转录因子基因家族是植物特有的一类基因,在植物次生代谢、生物和非生物胁迫中起着重要的调节作用。本研究通过生物信息学方法,在香樟(Cinnamomum camphora(L.) Presl.)全基因组中鉴定了60个WRKY基因(CcWRKY),并将其分为GroupⅠ～Ⅲ,其中,GroupⅠ和Ⅲ的成员发生了收缩现象;片段复制是CcWRKY基因扩张的主要驱动力;GroupⅠ有完整的WRKY结构域和锌指基序,但GroupⅡ、Ⅲ存在结构域和锌指基序的丢失和变异现象;CcWRKY基因的启动子区域具有激素类和胁迫类响应顺式作用元件;基因表达分析结果显示,在贫瘠环境(未施肥)中大多数CcWRKY基因在香樟各个组织中高表达,而环境适宜(施肥)条件下,基因表达量降低。     

大麦NF-YC基因鉴定及在盐胁迫下的表达分析

核因子Y (NF-Y)是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个亚基组成的一类真核细胞转录因子,主要参与植物生长发育调控和非生物胁迫信号传递。该研究利用生物信息学方法解析了大麦(Hordeum vulgare) NF-YC基因家族功能。首先,基于大麦基因组数据库鉴定出11个HvNF-YC成员,分布在除第2号染色体以外的其余6条染色体上,内含子0–5个。系统进化分析显示,大麦、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa) NF-YC基因家族成员可分为5个亚家族。基因复制分析显示, 6个HvNF-YC基因存在片段复制,3个HvNF-YC基因存在串联复制。启动子顺式作用元件分析显示,大多数HvNF-YC基因启动子含有与非生物胁迫及激素响应相关的顺式作用元件。对HvNF-YC家族成员在不同组织不同时期的表达模式分析表明,不同成员的时空表达存在明显差异,其中HvNF-YC9和HvNF-YC11可能在籽粒发育初期发挥重要作用。通过分析耐盐型和盐敏感型大麦品种根和叶中HvNF-YC表达量变化,发现HvNF-YC3、HvNF-YC6和HvNF-YC10主要在盐胁...