胡萝卜中DcDofD1转录因子的克隆及其对非生物逆境胁迫的响应分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物特有的一类转录因子,该类转录因子在植物生长发育过程中起重要作用。本试验以胡萝卜黑田五寸和君川红为试验材料,分别从中克隆获得Dc Dof D1转录因子基因。采用生物信息学方法对Dc Dof D1转录因子氨基酸组成、理化性质、进化关系进行了分析。并利用实时定量PCR方法对Dc Dof D1基因在非生物胁迫下的表达量进行了分析。结果表明,黑田五寸和君川红中的Dc Dof D1转录因子具有明显的单锌指结构,保守域的氨基酸序列比较保守。进化分析显示,Dc Dof D1属于Dof家族的D1亚族。在胡萝卜黑田五寸和君川红中,Dc Dof D1基因对高温、低温、干旱、盐等非生物胁迫有响应。而不同胡萝卜材料中,Dc Dof D1基因对非生物逆境响应的强度和速度不同。     

马铃薯WOX基因家族的鉴定及在离体再生和非生物胁迫中的表达分析

【目的】WUSCHE-相关同源盒（WUSCHEL-related homeobox, WOX）基因家族是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育、干细胞分化调控、逆境胁迫响应等过程中扮演重要角色。开展马铃薯WOX基因家族鉴定与功能研究,将为马铃薯遗传改良提供优良基因资源与理论依据。【方法】基于拟南芥、番茄、烟草和水稻WOX蛋白序列,利用HMMER 3.0和BLASTP鉴定马铃薯WOX基因家族成员,使用MCScanX软件分析WOX基因家族成员在马铃薯种内及种间的共线性,并采用邻接法构建系统发育进化树。利用ExPASy、GSDS等软件分析马铃薯WOX基因家族成员理化性质、基因结构、蛋白motif、启动子区域转录因子结合位点。基于PGSC数据库中马铃薯转录组数据,分析StWOXs在不同组织和非生物胁迫下的表达模式;以可能参与离体再生过程的StWOX5作为候选基因,利用实时荧光定量PCR技术分析该基因在具有不同离体再生能力的4个马铃薯品种（系）再生过程中的表达情况。【结果】鉴定得到11个马铃薯WOX基因家族成员,分布在5条染色体上,分为WUS、中间和古老共3个进化分支,不同分支中StWOXs基因...     

胡萝卜中DcDofD1转录因子基因的克隆及其对非生物逆境胁迫的响应分析

Dof (DNA-binding with one finger)转录因子是植物特有的一类转录因子,该类转录因子在植物生长发育过程中起重要作用。本实验以胡萝卜‘黑田五寸’和‘君川红’为实验材料,分别从中克隆得到DcDofD1转录因子基因。采用生物信息学方法对DcDofD1转录因子氨基酸组成、理化性质、进化关系进行了分析。并利用实时定量PCR方法对DcDofD1基因在非生物胁迫下的表达量进行了分析。结果表明‘黑田五寸’和‘君川红’中的DcDofD1转录因子具有明显的单锌指结构,保守域的氨基酸序列比较保守,进化分析显示,DcDofD1属于Dof家族的D1亚族。在胡萝卜‘黑田五寸’和‘君川红’中,DcDofD1基因对高温、低温、干旱、盐等非生物胁迫响应。而不同胡萝卜材料中,DcDofD1基因对非生物逆境响应的强度和速度不同。     

青杄PwNAC42基因的克隆及表达模式分析

NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,广泛参与了植物的生长发育过程,并在植物响应盐害、干旱、冷害和脱落酸等多种非生物胁迫的过程中发挥重要作用。通过青杄转录组数据获得PwNAC42基因的cDNA序列,对其蛋白序列进行生物信息学预测,通过实时荧光定量PCR检测PwNAC42基因在青杄各个组织及非生物逆境胁迫下的表达水平。生物信息学分析结果显示:PwNAC42基因cDNA全长共1 749 bp,其中编码区1 140 bp,共编码379个氨基酸;蛋白理论分子质量为42.92 k D,理论等电点为6.53,有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点,不存在信号肽结构域,为非跨膜的亲水蛋白。组织特异性表达结果显示,PwNAC42在青杄球果中表达量最高。逆境胁迫实验表明PwNAC42的表达量在NaCl、干旱、4℃以及脱落酸处理下产生显著的变化。因此推测PwNAC42在青杄球果发育及青杄对逆境胁迫的响应过程中发挥作用。     

甘薯盐胁迫响应基因IbMYB3的表达特征及生物信息学分析

MYB转录因子具有多种生物学功能,在植物响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。该文从盐胁迫后的甘薯(Ipomoea batatas)水培苗转录组数据(RNA-seq)中筛选出2个受盐胁迫显著上调表达的MYB基因,分别命名为IbMYB3和IbMYB4。多种非生物胁迫和植物生长物质处理下的基因表达分析显示,IbMYB3受逆境诱导显著上调表达,暗示其可能参与甘薯非生物胁迫响应。生物信息学分析表明,IbMYB3开放阅读框长度为1059 bp,编码353个氨基酸残基,蛋白分子量为39.41 kDa,理论等电点(PI)为5.26,为酸性带负电的亲水性蛋白。亚细胞定位结果表明,IbMYB3蛋白定位于细胞核,具有较强的转录激活活性。上述结果表明,IbMYB3转录因子可能在甘薯非生物胁迫响应过程中发挥重要调控作用,研究结果为进一步探明IbMYB3基因的功能奠定了基础。     

甘薯盐胁迫响应基因IbMYB3的表达特征及生物信息学分析

MYB转录因子具有多种生物学功能,在植物响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。该文从盐胁迫后的甘薯(Ipomoeabatatas)水培苗转录组数据(RNA-seq)中筛选出2个受盐胁迫显著上调表达的MYB基因,分别命名为IbMYB3和IbMYB4。多种非生物胁迫和植物生长物质处理下的基因表达分析显示, IbMYB3受逆境诱导显著上调表达,暗示其可能参与甘薯非生物胁迫响应。生物信息学分析表明,IbMYB3开放阅读框长度为1059bp,编码353个氨基酸残基,蛋白分子量为39.41kDa,理论等电点(PI)为5.26,为酸性带负电的亲水性蛋白。亚细胞定位结果表明,IbMYB3蛋白定位于细胞核,具有较强的转录激活活性。上述结果表明, IbMYB3转录因子可能在甘薯非生物胁迫响应过程中发挥重要调控作用,研究结果为进一步探明IbMYB3基因的功能奠定了基础。     

DREB转录因子与植物非生物胁迫抗性研究进展

干旱、高盐、低温等非生物逆境胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量。转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB类转录因子即干旱应答元件结合蛋白是AP2/EREBP转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够与DRE/CRT顺式作用元件特异结合,在非生物逆境胁迫条件下调节一系列下游胁迫诱导逆境应答基因的表达,从而提高植物耐逆性。就DREB转录因子的结构特点、表达调控以及提高转基因植株胁迫耐受性的最新研究成果进行了评述。     

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...     

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。     

辣椒CaNAC36转录因子耐盐性分析

【目的】辣椒是中国种植面积最大的蔬菜作物,随着土地盐碱化问题的日趋严重,加强辣椒耐盐机制研究对促进产业可持续发展具有重要意义。因而,急需加快辣椒耐盐相关关键基因的功能研究。【方法】研究组前期挖掘到与辣椒耐盐性相关的转录因子CaNAC36,在此基础上,以耐盐辣椒PI201224和敏盐辣椒PI438643为供试品种,克隆获得CaNAC36全长gDNA和cDNA序列,通过荧光定量分析CaNAC36及可能的互作基因在盐胁迫条件下不同组织部位的表达情况,并进一步结合生物信息学分析探究CaNAC36及其互作基因之间存在的潜在关系。【结果】结果表明,CaNAC36序列在耐盐和敏盐材料中DNA和cDNA同源性分别为99.86%和100%;荧光定量的结果表明,CaNAC36在耐盐材料根和茎组织中表现为诱导上调表达,在敏盐材料根和叶中表现为诱导下调表达;对可能与CaNAC36存在互作关系的48个基因的注释信息进行分析后,发现跨膜蛋白、转运蛋白、水孔蛋白、氯离子通道蛋白、解毒蛋白等14个基因可能与CaNAC36存在功能互作。进一步分析发现,在PI201224和PI438643盐胁迫处理不同时间点、不同组织中,5个相关基因（Capana08g002748、Capana00g004514、Capana09g000275、Capana07g001450、Capana02g001031）的表达呈现显著差异。同时发现,CaNAC36及5个关联基因启动子域含有大量的逆境相关顺式作用元件。【结论】结合基因克隆、基因表达水平分析以及生物信息学分析,表明CaNAC36是辣椒响应盐胁迫的重要转录因子,并可能与其他基因相互作用以提高植株的耐盐性,可为深度研究辣椒耐盐性以及选育耐盐品种提供数据支撑。     

转基因PnDof30拟南芥非生物胁迫下的抗性分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物中特有的一类转录因子,是锌指蛋白家族中的一个具有众多成员的家族,氨基酸长度一般在200~400,含有非常保守的N端和较为多变的C端。已有研究表明,Dof转录因子家族在参与植物发育的多种生理途径和调节碳氮代谢、增加氮素的吸收与利用,提高植株抗逆能力中起着重要作用。为了探究小黑杨(Populus simonii×P.nigra)中Dof30基因的抗逆能力,本研究以转基因PnDof30拟南芥为研究对象,对干旱、盐和渗透胁迫后过表达PnDof30拟南芥株系L2和野生型拟南芥WT的生理指标进行比较。发现胁迫后拟南芥株系L2的种子萌发率、根长和鲜重等指标均高于WT;同时SOD、POD、脯氨酸含量高于WT,叶绿素和MDA含量下降;胁迫后L2中的PnDof30基因表达量显著提高。这些结果表明了PnDof30基因具有抗旱、耐盐和渗透胁迫的能力,对全面了解Dof转录因子的抗逆胁迫功能具有重要的意义。     

胡萝卜AP2／ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析

AP2／ERF是植物中普遍存在的一类重要转录因子,参与植物整个生命周期的生长发育和逆境信号转导。本研究以胡萝卜（Daucus carota）‘黑田五寸’为试验材料,基于其转录组和基因组数据,检索和拼接获得胡萝卜AP2／ERF家族2个转录因子基因序列g39811和g47170。采用RT-PCR方法,分别从‘黑田五寸’中克隆DcERF-B1-1（g39811）和DcERF-B1—2（g4717D）转录因子基因。序列分析显示,胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子基因分别含有630个和594个开放阅读框,分别编码209和197个氨基酸;均含有相对保守的AP2结合域,具有典型的植物AP2／ERF类转录因子特征。从氨基酸组成成分、理化性质、亲水性／疏水性和三级结构上分析显示,胡萝卜DcERF—B1-1和DcERF-B1-2转录因子亲水性大于疏水性,其氨基酸序列可能属于亲水性蛋白。空间结构分析显示,它们都具有1个α螺旋和3个β折叠。进化树分析显示,二者均属于AP2／ERF家族转录因子中ERF亚族的B1组。实时定量荧光PCR显示,在低温、干旱、盐胁迫的条件下,DcERF-B1-2转录因子比DcERF-B1-1转录因子对逆境的响应更大;在高温的条件下,DcERF-B1-1转录因子比DcERF-B1-2转录因子对逆境的响应更大。     

玉米转录因子 ZmNAC59 调控植物抗盐性

【目的】NAC转录因子家族是植物中研究较多的一类转录因子,在调控植物生长发育和响应非生物胁迫过程中起重要作用。玉米是三大粮食作物之一,其生长过程常会面临各种逆境胁迫,盐害被认为是限制作物生长和生产的主要环境因素之一。因此鉴定玉米抗盐基因,解析其抗盐机制对培育玉米抗逆品种具有重要意义。【方法】研究克隆了玉米转录因子ZmNAC59,并用生物信息学手段分析其保守结构域和系统进化关系,用实时荧光定量PCR方法分析该基因在NaCl和MeJA处理下的表达模式,并用稳定转基因体系将该基因异源表达拟南芥观察表型,同时还用病毒诱导沉默技术将该基因在玉米中沉默后进行盐处理表型观察,并进行酶活性检测。【结果】ZmNAC59能够被NaCl和MeJA诱导上调。病毒诱导沉默ZmNAC59后进行盐胁迫,沉默株系对盐胁迫更敏感,ROS积累更多;而ZmNAC59过表达拟南芥后,过表达株系在盐胁迫处理下存活率更高,活性氧积累更少,Na⁺/K⁺比率低,表明ZmNAC59作为盐胁迫中的正调控因子可以通过调节离子流动提高植物抗盐性。实时荧光定量PCR结果表明拟南芥过表达株系中Na     

花生ASR基因家族特性及其对干旱和盐胁迫的响应

【目的】探究花生ASR基因家族特性及在干旱和盐胁迫响应中的作用,为花生抗旱抗盐新品种的培育提供潜在的基因位点。【方法】通过生物信息学方法对花生ASR家族进行全基因组水平鉴定以及基本特性分析,并借助转录组数据分析其在200 mmol/L NaCl及模拟干旱PEG处理下的表达变化。【结果】（1）通过分析花生栽培种狮头企参考基因组,鉴定到7个花生ASR基因,pI为5.34~6.98,蛋白脂肪系数为23.77~56.84,GRAVY值均为负值,表明这7个蛋白均是亲水性蛋白;（2）AhASR3与AhASR7基因表达模式相似,转录水平较高,基因结构及蛋白结构域和保守基序的位置和数量较相似,motif 5、6、9仅存在于AhASR3与AhASR7蛋白中;（3）AhASR1、AhASR5及AhASR2的启动子区域有干旱诱导MYB转录因子的结合位点,AhASR1、AhASR2及AhASR4的启动子区发现有ABA响应元件;（4）花生盐胁迫处理转录组分析结果显示AhASR2、AhASR3及AhASR7在200 mmol/L NaCl处理后根部出现较明显转录上调;（5）模拟干旱PEG处理转录组数据分析结果显示AhASR1、AhASR3、AhASR4及AhASR7在PEG处理4 h和8 h后,转录水平出现2倍以上上调。【结论】明确花生ASR家族基因和蛋白的基本特性,并鉴定可能参与盐胁迫和干旱胁迫响应的ASR基因,为进一步培育耐盐耐旱花生品种提供重要的目标基因。     

水稻锌指蛋白基因OsBBX6的克隆、表达及生物信息学分析

锌指蛋白作为植物体内一类重要的转录因子,对植物生长发育、基因调控以及响应外界环境变化方面发挥重要作用。Os BBX6基因属于水稻锌指蛋白B-Box基因家族成员,启动子元件分析发现其含有高温应答元件(HSE)、干旱应答元件(MBS)及非生物胁迫响应元件(TC-rich repeats)等逆境相关元件。组织特异性定量表达分析表明,Os BBX6在叶片中表达最高,根其次,茎和幼穗中表达最低。胁迫处理后的荧光定量PCR发现其受低温诱导上调,受高温、干旱、盐胁迫等抑制表达,表明其正向响应低温胁迫,负向响应高温、干旱、盐胁迫等。另外,本研究还克隆了OsBBX6基因,并对其进行了系统进化、蛋白跨膜、蛋白亚细胞定位及OsBBX6基因共表达等分析,为进一步研究其生物学功能奠定基础。     

植物对盐胁迫应答的转录因子及其生物学特性

逆境胁迫会激活植物的转录因子,转录因子结合到应答基因的顺式作用元件后可以启动应答基因的表达,调控并减轻逆境胁迫对植物的伤害,因而转录调控在植物对逆境胁迫的应答反应中具有重要的作用。本文对盐胁迫下参与植物应答反应的转录因子及其生物学特性进行了综述,并对这些转录因子在植物耐盐基因工程中的应用前景作出了展望。     

独行菜LaAP2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

AP2/ERF是广泛存在于植物中一类重要的转录因子,调控一些参与非生物胁迫相关基因的表达,帮助植物提高逆境胁迫能力。为了深入探讨LaAP2在独行菜耐受低温萌发及幼苗耐受低温生长中的功能,该研究基于前期对独行菜(Lepidium apetalum)转录组数据库分析,克隆获得一个显著上调表达的AP2/ERF家族序列LaAP2。该基因cDNA全长为1 005 bp,编码氨基酸序列包含一个AP2和一个B3结构域,属于AP2/ERF转录因子RAV亚家族。推定的LaAP2蛋白分子量为37.744 67 kD,等电点为9.49。该蛋白氨基酸序列同亚麻荠、拟南芥、油菜等物种显示出较高同源性,系统进化分析结果表明与拟南芥亲缘关系较近。氨基酸序列分析预测表明,LaAP2基因所编码的蛋白不具备信号肽区段,无跨膜区,不属于分泌蛋白,可能为亲水性蛋白;定位于细胞质的可能性为56.5%,定位于细胞核的可能性为21.7%;其主要二级结构元件为无规则卷曲、延伸链、α-螺旋。Real-time PCR分析独行菜幼苗中LaAP2在低温4℃处理下的表达,显示LaAP2表达受低温胁迫呈先下降后升高趋势。这表明LaAP2在独行菜幼苗抵抗低温胁迫中起调控作用。     

马铃薯低氮肥胁迫响应TCP转录因子的鉴定与分析

TCP转录因子是植物特有的一类转录因子,参与植物生物学过程的多个方面。为研究马铃薯TCP转录因子在响应低氮肥胁迫中的作用,该研究以氮肥供应不足(0.05 mmol·L^-1)和氮肥供应充足(7.5 mmol·L^-1)条件下马铃薯的根和叶片构建4个转录组文库进行测序,并对差异表达的TCP转录因子进行分析。结果表明:(1)在4个转录组文库中共鉴定TCP转录因子24个,它们主要分布在2号、3号、6号染色体上。(2)经结构域分析显示,24个TCP 转录因子均具有典型的basic-Helix-Loop-Helix结构域。(3)经系统进化分析显示,马铃薯与拟南芥TCP蛋白可聚集在一起,分属于10个亚类。(4)转录组测序结果显示,在低氮肥胁迫下,大多数TCP转录因子被抑制表达,有3个TCP转录因子在根中显著性差异表达,5个TCP转录因子在叶中特异性表达。(5)根据GO功能注释分析和马铃薯TCP转录因子与拟南芥TCP转录因子的亲缘关系分析推测,这些TCP转录因子参与了马铃薯对低氮肥胁迫的响应。该研究结果为进一步研究马铃薯与其他粮食作物TCP转录因子响应低氮肥胁迫的分子功能奠定了基础。     

过表达秋茄C2H2型锌指蛋白基因KcZFP提高烟草耐盐性

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用.锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色.本研究以秋茄C2H2型锌指蛋白编码基因KcZFP为目的基因,在烟草中过表达KcZFP,分析C2H2型锌指蛋白在植物耐盐性中的作用.研究结果显示:转基因株系中,KcZFP表达量显著提高.过表达KcZFP的烟草植株的耐盐性明显提高,在200 mmol/L NaCl处理的条件下,KcZFP过表达烟草中脯氨酸水平远高于野生型植株.对光合作用参数比较分析显示,在KcZFP过表达植株中净光合速率受盐胁迫的影响小于野生型植株,光合系统在一定程度上得到了保护.研究结果说明KcZFP作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献.     

荔枝VQ基因家族鉴定及参与非生物胁迫应答的功能分析

【目的】鉴定荔枝（Litchi chinensis）VQ基因家族,并分析其在不同组织的表达模式及在低温、高温、干旱和盐胁迫下的应答。【方法】利用生物信息学方法在荔枝全基因组中鉴定LcVQ基因,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构和保守基序等进行分析;利用MEGA 6.0软件构建系统发育树,分析荔枝、拟南芥和水稻VQ蛋白的系统发育关系;使用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）技术验证LcVQs对多种非生物胁迫的响应情况。【结果】荔枝中共鉴定获得可聚类为9个亚族的18个VQ基因（LcVQ1-LcVQ18）,依次分布在荔枝的11条染色体上,其编码蛋白的氨基酸数介于111~427 aa之间,分子质量为12.48~45.49 kD;除LcVQ15和LcVQ17定位于细胞质之外,其余LcVQ蛋白均定位于细胞核。顺式作用元件预测分析结果表明,LcVQs启动子区域包含大量植物生长发育响应元件、激素响应元件及逆境响应元件。转录组数据分析结果显示,不同组织中LcVQs的表达量具有明显差异,总体上分为普遍性表达和特异性表达。qRT-PCR结果显示,在低温、高温、干旱和盐胁迫处理下的3 h内,与对照相比分别有4,3,3,4个LcVQs明显上调表达,可快速响应相应胁迫。【结论】荔枝全基因组中有18个VQ家族成员,具有典型VQ保守结构域,能差异化响应多种非生物胁迫,为研究其抗逆机制奠定了基础。