蒺藜苜蓿LBD转录因子基因家族全基因组分析

LBD是植物中所特有的转录因子基因家族,在调控植物侧生组织发育、营养代谢以及响应逆境胁迫等方面具有重要作用。该研究利用生物信息学手段,从全基因组水平筛选和鉴定了蒺藜苜蓿LBD基因家族,并对基因结构、系统进化、进化压力、保守域、染色体定位以及基因表达模式等进行了分析。研究结果共鉴定出2类5亚类共计56个蒺藜苜蓿LBD家族基因,在8条染色体上均有分布,但分布不均匀。该家族成员外显子数目都不超过2个,结构简单,基因间在进化时存在负向选择作用。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的时空特异性,并受干旱和氮素调控。该研究结果对蒺藜苜蓿LBD基因功能研究及进化分析具有重要的意义。     

中间锦鸡儿转录因子基因 CiNAC1的克隆及功能分析

NAC转录因子家族是植物特有的、最大的转录因子家族之一,在植物应答非生物胁迫和生长发育过程中有重要的功能。该研究通过PCR技术,克隆得到了中间锦鸡儿 CiNAC1基因1 066 bp的cDNA全长序列。生物信息学分析显示, CiNAC1基因的开放阅读框(ORF)为921 bp,编码306个氨基酸,推导的蛋白分子量为34.57 kD,等电点为8.35,是一种亲水性蛋白,N端具有保守的NAM结构域,具有26个磷酸化位点和7个糖基化位点。实时荧光定量PCR检测显示,中间锦鸡儿 CiNAC1基因表达受干旱、高盐、脱水、高pH诱导;亚细胞定位发现CiNAC1定位到细胞核中,这与它作为转录因子的功能是一致的;转CiNAC1基因拟南芥株系侧根数目显著多于野生型,根长也明显比野生型长。研究认为, CiNAC1基因可能与中间锦鸡儿响应逆境胁迫机制有关。     

蒺藜苜蓿叶片光合作用对盐胁迫的响应

为阐明蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)叶片光合效率对盐胁迫的响应规律,明确其土壤盐分阈值,该研究以盆栽蒺藜苜蓿幼苗为研究对象,采用加盐的方式人工模拟盐胁迫环境,设置不同浓度NaCl处理(0、50、100、150、200、250、300、400mmol·L-1),利用Li-6400便携式光合测定仪分析了蒺藜苜蓿幼苗光合效率参数对土壤盐分浓度的响应特征。结果表明:(1)蒺藜苜蓿叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数等具有明显的土壤盐分临界效应。在NaCl浓度为100~200mmol·L-1时,蒺藜苜蓿可维持较高光合生产力,此盐分范围内适宜的光合有效辐射(PAR)为600~1 300μmol·m-2·s-1,出现Pn最大值(20.7μmol·m-2·s-1)的NaCl浓度为150mmol·L-1,对应PAR为1 200μmol·m-2·s-1左右。(2)在NaCl浓度150mmol·L-1时,随着NaCl浓度的增加,表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)和最大光合速率(Pnmax)逐渐增大;在NaCl浓度为150mmol·L-1时,AQY、Rd和Pnmax分别达到最大值0.030、0.605 7μmol·m-2·s-1、19.4μmol·m-2·s-1,而LCP达到最小值19.8μmol·m-2·s-1。(3)NaCl浓度为150mmol·L-1可作为导致蒺藜苜蓿净光合速率下降的气孔限制和非气孔限制因素的转折点,并且随着NaCl浓度升高,其光合速率由气孔限制转为非气孔限制的PAR降低。以上结果表明,蒺藜苜蓿对盐胁迫具有较强的适应性,在较高盐分浓度下可获得较高的光合生产力。     

芝麻NAC转录因子基因SiNAC77的克隆及耐盐功能分析

NAC转录因子在植物生长发育及盐胁迫响应过程中具有重要的调控作用。芝麻SiNAC77参与盐胁迫响应过程。克隆芝麻SiNAC77并分析其耐盐功能,为芝麻耐盐育种提供分子基础和基因资源。克隆SiNAC77的全长CDS序列,利用生物信息学软件对其基因序列和氨基酸序列特征进行分析。构建SiNAC77过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。对过表达株系的耐盐表型和生理生化指标进行分析。结果表明,成功克隆了长度为1 008 bp的SiNAC77 CDS序列,编码335个氨基酸,相对分子量为135.93 kD,预测等电点为4.91,含有33个潜在的磷酸化位点;启动子区域含有MBS、STRE、ARE、ABRE和TCA等多个非生物胁迫及激素响应元件。成功构建了SiNAC77过表达载体,并转化拟南芥,获得12个独立的转基因阳性株系。在盐胁迫下,与野生型拟南芥相比,过表达株系的种子发芽率、初生根长度、鲜重均显著提高,转基因株系中Na⁺/K⁺和相对MDA含量显著降低,相对SOD和POD抗氧化酶活性则显著增强。过表达芝麻SiNAC77可以增强抗氧化酶活性,减少离子毒害...     

蒺藜苜蓿MtROP10基因的克隆及其功能初探

目的:克隆并研究蒺藜苜蓿ROP基因的功能,为研究该基因家族在共生途径中的作用提供依据.方法:采用RACE方法,从蒺藜苜蓿中克隆MtROP基因,利用生物信息软件比对同源性及ROP蛋白特征结构分析,利用RT-PCR方法分析该基因的组织特异性表达,构建该基因的过表达载体并转化拟南芥.结果:获得了蒺藜苜蓿ROP家族中与拟南芥ROP10高度同源的MtROP10全长序列.氨基酸编码序列具有明显的ROP家族蛋白的结构域特征.该基因在花中高表达,根中低表达.拟南芥中过表达MtROP10,可导致根毛变粗、变短、分叉.结论:MtROP10属于植物ROP家族蛋白,可能在根毛的极性生长方面具有较为重要的功能.     

蒺藜苜蓿MtSAG113基因的转化及表达特征分析

Senescence Associated Gene 113(SAG113)基因属于PP2Cc超家族,该基因的研究主要集中在植物衰老领域.为分析蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)MtSAG113基因的表达特征,探究MtSAG113基因的功能.该基因从蒺藜苜蓿中克隆得到,以烟草(Nicotiana tab...     

蒺藜苜蓿全基因组中WRKY转录因子的鉴定与分析

WRKY基因家族是植物基因组内一类重要的转录因子, 参与植物许多生理生化过程, 如植物发育、代谢以及生物和非生物胁迫。目前, 已在多种植物中鉴定出WRKY基因家族, 但是关于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L.) WRKY基因家族的系统分析鲜有报道。文章利用生物信息学方法, 从蒺藜苜蓿全基因组中共鉴定出93个WRKY基因, 包括81个标准的WRKY基因(19个Ⅰ型基因, 49个Ⅱ型基因以及13个Ⅲ型基因)和12个非标准类型的WRKY基因。对这些WRKY基因进行了基因重复、染色体定位、基因结构、保守基序和系统进化等方面的分析。蒺藜苜蓿WRKY基因家族中最近共发生了11次基因重复事件, 共涉及24个基因, 占全部WRKY基因的26%。染色体物理定位分析表明, 蒺藜苜蓿WRKY基因在染色体上呈不均匀分布, 存在6个基因簇。对WRKY Ⅲ型基因的进化分析表明, 它们在长期的进化过程中受纯化选择压力。     

小黑杨转录因子PsnbZIP1应答盐胁迫功能分析

为揭示小黑杨(Populus simonii×P. nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbZIP1在植物体内发挥的功能,以小黑杨为试验材料,克隆得到PsnbZIP1的ORF区序列长为432 bp,并初步分析PsnbZIP1盐胁迫下的分子机制。采用q-PCR分析PsnbZIP1在150 mmol·L^-1 NaCl处理小黑杨组培苗时的表达模式,发现该基因的表达量快速上升;通过生物信息学分析预测PsnbZIP1转录因子为无跨膜结构且具有信号肽的亲水性不稳定蛋白;用农杆菌(Agrobacterium)介导的烟草(Nicotiana)瞬时表达观察该基因的亚细胞定位情况,结果表明该基因为核定位蛋白;用酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内不具有转录激活功能。对PsnbZIP1基因的启动子序列进行分析,结果表明该启动子包含了生长素应答、脱落酸应答元件、光应答元件以及种子特异性调控的顺式作用调控元件,该基因可能在植物的生长发育与响应胁迫过程中发挥了重要作用;启动子还包括参与干旱诱导的MYB结合位点和MYBHv1结合位点,表明该基因有可能与一些干旱诱导相关MYB基因...     

蒺藜苜蓿DGAT1基因的克隆和功能鉴定

该研究采用RT-PCR与电子克隆的方法,从蒺藜苜蓿cDNA中克隆得到2个编码二脂酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT)的基因MtDGAT1-1和MtDGAT1-2。MtDGAT1-1长1 620bp,编码539个氨基酸;MtDGAT1-2长1 524bp,编码507个氨基酸。多序列比对显示,MtDGAT1-1和MtDGAT1-2编码蛋白具有典型的植物DGAT1结构域。表达分析显示,MtDGAT1-1和MtDGAT1-2在根、茎、叶、花、种子中都有表达,在种子发育中高表达,且MtDGAT1-1于种子发育的中前期高表达,而MtDGAT1-2于种子发育的中后期高表达。酵母互补实验证实,MtDGAT1-2编码蛋白具有DGAT酶活性,能够恢复H1246的TAG合成和油体形成;而MtDGAT1-1编码蛋白不能恢复H1246的TAG合成和油体形成。     

紫花苜蓿逆境响应转录因子MsNAC3基因克隆及表达分析

该研究利用RT-PCR和RACE技术,克隆了1个紫花苜蓿NAC类转录因子新基因,命名为MsNAC3(GenBank登录号为KC491186)。多重比对发现,MsNAC3蛋白与蒺藜苜蓿MtNAC和鹰嘴豆CarNAC5蛋白的同源性较高,其N端含有典型的NAC保守结构域,C端高度变异;进化树聚类分析表明,MsNAC3与紫花苜蓿MsNAC2和油菜BnNAC3亲缘关系较近,属于NAC蛋白的ATAF亚家族。洋葱亚细胞定位分析表明,MsNAC3定位于细胞核。转录水平表达分析表明,MsNAC3受盐、干旱、ABA和冷害胁迫诱导而显著升高,并且MsNAC3在根中的表达量要明显高于叶中。研究表明,MsNAC3基因可能作为一个正向调控因子在逆境胁迫信号转导过程中发挥重要作用。     

呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L. cv. Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RT PCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11。MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列。(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆CcMYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近。(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值。(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核。研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用。     

茶树CsMYB123转录因子的克隆及表达特性研究

该实验以茶树品种‘紫娟’为试验材料,利用RT-PCR方法,从茶树cDNA中克隆得到一个R2R3-MYB型基因(CsMYB123)。生物信息学分析显示,CsMYB123基因的开放阅读框为915bp,编码304个氨基酸,蛋白分子量约34.07kD,理论等电点为8.69,含有2个保守的MYB结构域,编码1个R2R3-MYB蛋白;CsMYB123蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)MYB转录因子家族第五亚组的AtMYB123亲缘关系最近;CsMYB123属于亲水性蛋白,无N端信号肽,可能定位于细胞核上。荧光定量PCR分析表明,CsMYB123基因在茶树各组织的表达量大小依次为:一芽一叶第二叶第三叶第四叶老茎嫩茎,且在一芽一叶中的表达量是嫩茎的15.68倍;但CsMYB123的表达受IAA、ABA、ETH和GA3的抑制。花青素含量检测显示,茶树‘紫娟’各组织中花青素的含量高低依次为:第二叶一芽一叶第三叶第四叶嫩茎老茎,且第二叶和一芽一叶的含量分别为老茎的15倍和11倍。研究发现,CsMYB123基因在茶树‘紫娟’的新稍中高水平表达,且其表达模式与不同组织中的花青素含量呈较好的正相关关系,推测CsMYB123基因与茶树花青素合成的调控相关。     

紫花苜蓿赤霉素受体基因的克隆及表达分析

赤霉素受体(GID)是赤霉素信号转导途径的重要成员,直接影响着赤霉素对植物体效应的发挥。该研究利用同源克隆的方法,首次从紫花苜蓿中克隆得到1个赤霉素受体基因,命名为MsGID1b。序列分析发现,MsGID1b基因开放阅读框长度为1 053bp,编码350个氨基酸,推测其蛋白质分子量为39.839kD,是一个无信号肽和跨膜结构的亲水性蛋白。序列比对结果表明,MsGID1b基因与蒺藜苜蓿MtGID1b基因的核苷酸序列相似性为98%,氨基酸序列相似性为99%,且具有HSL家族典型的HGG和GXSXG保守结构域及GA、DELLA蛋白结合位点。荧光定量PCR分析表明,MsGID1b基因在紫花苜蓿各组织中的表达丰度依次为:根盛花初花茎叶荚果;经GA3、ABA、NaCl、PEG和黑暗诱导后该基因表达上调,尤其是在GA3诱导下,MsGID1b基因的表达量一直维持在较高水平,表明MsGID1b基因可能参与紫花苜蓿的抗逆调控。     

丹参bHLH转录因子基因SmMYC2的克隆和表达分析

MYC2是植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。基于丹参转录组和基因组survey序列,本研究克隆了丹参转录因子MYC2的基因序列,并命名为Sm MYC2(Gen Bank No.KJ945636)。Sm MYC2基因的c DNA序列长度为1910 bp,开放阅读框(ORF)的长度为1809 bp,编码602个氨基酸,无内含子;该基因编码蛋白与烟草、番茄等植物的MYC2蛋白具有较高的同源性;Sm MYC2蛋白无跨膜结构域、信号肽等结构。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sm MYC2在丹参的根、茎、叶、花中均有表达,并且在根和茎中的表达量更高;此外,该基因表达受茉莉酸甲酯、光和机械损伤的诱导,但受赤霉素的抑制。本实验结果为进一步探讨Sm MYC2基因在丹参中的生物学功能奠定了基础。     

苋菜甜菜红素合成相关基因AmMYB1的克隆及表达分析

应用RACE技术,从‘大红’苋菜中克隆到1条MYB基因cDNA全长序列,命名为AmMYB1(登录号为KU557504)。AmMYB1基因开放阅读框为723bp,可编码240个氨基酸。其基因组序列与cDNA比对后显示,AmMYB1基因含有1个内含子。生物信息学分析表明,AmMYB1具有2个连续的MYB结构域,是一个典型的R2R3-MYB;同源分析显示,该基因编码的氨基酸序列与甜菜红素相关BvMYB1的一致性最高,达到54%。亚细胞定位结果显示,AmMYB1蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,AmMYB1基因在‘大红’苋菜叶片红色部位的表达量高于绿色部位;在甜菜红素含量高的叶和茎中表达量明显高于根;在光照条件下表达量高于遮光处理;在红叶品种中的表达量高于绿叶品种。研究结果表明,AmMYB1基因可能是苋菜甜菜红素合成途径中重要的正调控因子。     

玉米bHLH类转录因子ABP7的启动子克隆及其活性分析

bHLH类转录因子广泛存在于植物中,在花的形态建成、光和激素信号转导等方面发挥着重要作用,但其表达调控机理尚待深入研究。从玉米中克隆了bHLH类转录因子ABP7,初步研究结果显示它可能参与了籽粒形成、激素应答等多个信号转导途径的调控。为进一步阐明ABP7基因上游调控途径,克隆了ABP7的5′侧翼序列,利用原生质体瞬时转化体系验证了其启动子活性,并对其顺式作用元件进行了分析。结果显示,位于ABP7基因起始密码子上游长为2 266 bp的DNA序列具有启动子活性,能够启动报告基因的表达,并且存在许多潜在的与GA、IAA和ABA激素信号转导和逆境胁迫响应相关的元件,为进一步鉴定ABP7基因发挥作用的信号途径、上游调控因子和分子机理以及ABP7基因在玉米生长发育和逆境应答中的功能奠定了基础。