PEG模拟干旱胁迫下马铃薯茎段转录组分析

该研究以‘青薯9号’马铃薯无菌苗为材料,采用转录组测序技术分析模拟干旱胁迫下马铃薯茎段的差异表达,探究茎段在干旱胁迫下的分子机制。结果表明:(1)不同程度干旱胁迫下,马铃薯叶片脯氨酸、可溶性糖以及可溶性蛋白含量明显增加;马铃薯茎段差异表达基因下调的数量均多于上调,其中3种处理条件下共有的差异表达基因有657个。(2)GO富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在氧化还原过程、激素响应、氧化还原酶活性以及糖基水解酶活性;Pathway富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在植物激素信号转导、苯丙酸生物合成、玉米素生物合成、苯丙氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢产物的生物合成。(3)实时荧光定量PCR验证结果表明,6个差异表达基因在不同程度干旱胁迫中的差异表达与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。该结果对进一步研究马铃薯干旱胁迫响应机制有一定参考价值,也丰富了马铃薯抗旱育种的基因资源。     

AP2/EREBP 转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2/EREBP (APETALA2/ethylene-res ponsive element binding proteins) 是一个起源古老的转录因子超家族, 它含有1个或2个由约60-70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域 (DNA-binding domain), 即AP2/ERF结构域。根据AP2/ERF结构域的数目, AP2/EREBP转录因子可以分为2个亚族: EREBP亚族(具有1个AP2/ERF结构域)和AP2亚族(具有2个AP2/ERF结构域)。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能, 而EREBP亚族转录因子(包括DREB类和ERF类) 的主要功能是调节植物对激素(乙烯和ABA等)、病原和胁迫(低温、干旱及高盐)等的应答反应。本文讨论了AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。     

AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2／EREBP（APETALA2/ethylene-responsive element binding proteins）是一个起源古老的转录因子超家族,它含有1个或2个由约60—70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域（DNA-binding domain）,即AP2／ERF结构域。根据AP2／ERF结构域的数目,AP2／EREBP转录因子可以分为2个亚族：EREBP亚族（具有1个AP2／ERF结构域）和AP2亚族（具有2个AP2／ERF结构域）。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能,而EREBP亚族转录因子（包括DREB类和ERF类）的主要功能是调节植物对激素（乙烯和ABA等）、病原和胁迫（低温、干旱及高盐）等的应答反应。本文讨论了AP2／EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。     

基于转录组探讨中国圆田螺在干旱胁迫下休眠特征

中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis)属于淡水大型螺类,适应性强,分布广泛,在极端环境下能够迅速进入休眠状态,以抵御不良环境对自身造成的影响。为研究其在干旱胁迫下的休眠特征,应用高通量测序技术对中国圆田螺在干旱胁迫下肝与肾组织进行转录组测序及分析。结果显示,中国圆田螺在干旱休眠时与正常有水养殖相比,其肾组织中110个基因上调,389个基因下调;在肝组织中有84个基因上调,86个基因下调。肝组织差异基因主要与细胞黏附的调节、细胞外基质组织生长、神经元投射和轴突再生等功能相关;肾组织差异基因与碳水化合物代谢过程、去磷酸化、上皮细胞增殖调节、羟酸有机酸跨膜转移、组织重塑等功能相关;KEGG富集分析发现,差异基因主要定位在PI3K-Akt信号通路、蛋白聚糖、乳糖、鞘脂的合成代谢通路等与干旱胁迫相关的主要代谢通路上。研究表明,热激蛋白基因Hsp70、SRCR、FASN、APMAP、MSTN、Poc1b、S1P、Na⁺-K⁺-ATP酶β1亚基及SLC28A3基因在中国圆田螺干旱休眠时开启自身调节,田螺通过调控不同基因,启动阻隔自身对外界光线的感知,停止脂肪积累、抑制肌肉生长、吞噬自身凋亡细胞获取营养、调节细胞渗透压保水等使自身快速适应干旱休眠状态。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

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...     

多年生黑麦草温度胁迫差异表达转录因子的比较转录组分析

多年生黑麦草是禾本科冷季型草种,温度胁迫严重影响其分布和产量。转录因子调控基因表达在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。该研究以多年生黑麦草品种雅晴为材料,采用高通量RNA-seq技术,对热(40℃)、冷冻(-10℃)和对照(22℃)处理的样本进行转录因子应答分析,以探索多年生黑麦草转录因子对温度胁迫的响应规律,并筛选抗逆转录因子候选基因。结果显示:(1)共鉴定了694个转录因子unigenes,分属于AP2/ERF、GTF、HSF、MYB、NAC、WRKY、bHLH和bZIP等32个家族。(2)在热和冷冻胁迫下,ERF(AP2/ERF)、MYB、NAC和bZIP家族基因均以上调为主,而WRKY家族则多数下调。HSF、GTF和DREB(AP2/ERF)家族成员大多数受热诱导上调,而多数bHLH家族成员受冷冻胁迫上调。(3)功能富集结果表明,多年生黑麦草差异表达的转录因子基因主要参与植物激素信号转导、昼夜节律和病原体互作等通路。研究表明,多年生黑麦草中与胁迫适应相关的转录因子基因普遍上调表达,而与生长和抗病相关的基因多数下调。该研究筛选到大量抗逆转录因子候选基因,为分子育种提供抗逆基因资源。     

闽楠叶片响应干旱胁迫的蛋白质组分析

闽楠对土壤水分要求较高,为了提高闽楠造林的成活率,该研究以正常供水为对照,测定了不同干旱胁迫时间(7d、14d)及复水后7d的叶片蛋白质组及生理生化指标变化,以探讨闽楠响应干旱胁迫的分子生理机制。结果表明:(1)不同干旱胁迫处理下闽楠叶片蛋白质双向电泳(2-DE)分析结果共发现51个差异表达蛋白;采用MALDI-TOF/TOF成功鉴定到45个蛋白点;这些鉴定出的差异蛋白与光合作用、碳水化合物和能量代谢、胁迫响应与防御、翻译后修饰、蛋白质转换与分子伴侣功能等生理代谢过程密切相关。(2)检测不同干旱处理时间闽楠叶片膜脂过氧化相关MDA含量,防御相关酶SOD、CAT、POD活性和糖代谢相关酶PFK、AGPase、PK及PDH活性,发现各指标在14d持续干旱胁迫时主要呈下降趋势,且变化均达到极显著水平(P0.01)。研究认为,持续干旱胁迫下,光合作用和植物防御系统以及能量和糖代谢的降低是闽楠不耐干旱的重要生理生化原因,研究结果为今后耐旱闽楠的分子育种提供了理论依据。     

冰菜盐胁迫下的转录组分析

为了解冰菜(Mesembryanthemum crystallinum)叶片抗盐相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究冰菜叶片在400 mmol L~(–1) NaCl胁迫下转录组基因的差异表达。结果表明,从400 mmol L~(–1) NaCl胁迫和对照的冰菜叶片中共获得13.01 Gb Clean data,Q30碱基均大于90.08%。共获得123个差异表达基因(DEGs),包括73个上调基因,50个下调基因,其中功能注释的基因有96个。根据Unigene库序列进行GO、COG和KEGG注释,筛选出8个与抗盐性相关差异表达基因,植物激素代谢相关基因,脱落酸8'-羟基化酶、吲哚-3-乙酰酸酰胺合成酶和茉莉酮酸酯ZIM结构域蛋白基因均下调表达,生长素响应蛋白、细胞分裂素合酶基因则上调表达,糖代谢相关基因棉子糖合成酶基因上调表达,质膜H+-ATPase基因上调表达,脱水蛋白基因下调表达。这为冰菜耐盐基因组学和分子生物学的研究奠定基础。     

拟南芥转录因子GRAS家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用.目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因.利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测,对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索,提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因.以SCL13为例,利用基因芯片相关性和GO分析,对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析.这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路,同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因.     

Fertilization and Embryo Development of Populus lasiocarpa Oliv

The double fertilization and embryo development of P. lasiocarpa were studied using cytochemical method for DNA, RNA, polysaccharides and proteins. Stigmas were covered by secretion stained positively with PAS and mercuric bromphenol blue at receptive stage. The pollen grains germinated on the stigma in large quantities 6 hours after pollination. Fertilization started at the 6th days after pollination. The sperm nucleus fused with the secondary nucleus faster than the sperm nucleus with the egg nucleus. The syngamy belonged to peremitotic type. A great deal of starch grains in the embryo sac disappeared during fertilization. The endosperm was nuclear type and becomed a cel 31 days after pollination. The endosperm was characterized by a dense cytoplasm rich in protein. No discrete starch grains were observed in endosperm. Afterwards, the endosperm was consumed by the developing embryo, thus the mature seeds were non-endospermous. The zygote was dormant for 6–8 days. During the dormency, many striking changes took place, and then, the zygotes showed more pronounced polarity. These changes included the shinkage of the large vacuole, the reduced size, the reappearance of large vacuole, the enlarging of the size. The embryogenesis conformed to the Solanad type. The ovules matured into seeds successively 44 days after pollination. The mature embryo was straight. Two cotyledons folded each other.     

Floral Morphology of Populus lasiocarpa Oliv and Its Phylogenetic Position in Populus

The results of this study, which involved macroscopic, microscopic and SEM investigation of flowers of Populus lasiocarpa Oliv., may be stated as follows: 1. Female, male and bisexual flowers possess well developed perianth greenish in color with obvious veins and glandular teeth. The branched vascular bundles and stomata apparatus are observed in the transection of the perianth. It suggests that the perianth is homologous with the leaf. 2. Each pistil of female and bisexual flowere possesses 3(–5) separate styles. The ovary is I-celled with 16–34 ovules. Each male flower has 41–110 stamens. The connective of stamen is protrusive. Presence of bisexual, polygamous flower and monoecism is not rare. 3. In comparison with several other species of Populus, P. lasiocarpa is supposed to be the most ancient and primitive species of the Populus. The central and south-west China perhaps is one of distributional center of Populus.     

大青杨对不同干旱胁迫强度的形态和生理响应

为了研究大青杨对干旱环境的耐受性,通过聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,对不同胁迫强度下大青杨的生长状态、生物量分配、生理生化应答特征进行测定分析。结果显示,随着干旱胁迫时间的延长和强度的增加,大青杨幼苗的苗高、地径生长量和生物量积累明显减少,轻度、中度、重度胁迫下苗高生长量分别下降了17.71%、20.29%、45.96%,地径生长量下降了4.78%、13.62%、17.29%,根冠比上升了11.93%、32.61%、64.10%。叶片相对含水量呈下降趋势,相对电导率呈上升趋势,轻度、中度、重度胁迫下相对含水量分别比对照低23.60%、38.56%和66.78%,相对电导率比对照高106.97%、161.84%、241.75%,说明干旱胁迫对叶片造成了明显的损伤。脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈现先上升再下降的趋势,且轻度胁迫比中度、重度胁迫变化幅度小。在胁迫前期和中期均高于对照,说明大青杨幼苗有一定的抗旱能力。在胁迫末期有低于对照的趋势,此时幼苗细胞、组织受到了不可逆转的伤害。大青杨叶片的净光合速率明显呈现双峰模式,受胁迫幼苗显著低于对照且到达峰值的时间不同。胁迫后幼苗的第一个峰值出现的时间比对照提前2h。大青杨能够忍耐短时轻度的干旱胁迫环境,中度和重度干旱胁迫对大青杨幼苗期的生长和生理过程有显著影响。     

Molecular Aspects of MicroRNAs and Phytohormonal Signaling in Response to Drought Stress: A Review

Phytohormones play an essential role in plant growth and development in response to environmental stresses. However, plant hormones require a complex signaling network combined with other signaling pathways to perform their proper functions. Thus, multiple phytohormonal signaling pathways are a prerequisite for understanding plant defense mechanism against stressful conditions. MicroRNAs (miRNAs) are master regulators of eukaryotic gene expression and are also influenced by a wide range of plant development events by suppressing their target genes. In recent decades, the mechanisms of phytohormone biosynthesis, signaling, pathways of miRNA biosynthesis and regulation were profoundly characterized. Recent findings have shown that miRNAs and plant hormones are integrated with the regulation of environmental stress. miRNAs target several components of phytohormone pathways, and plant hormones also regulate the expression of miRNAs or their target genes inversely. In this article, recent developments related to molecular linkages between miRNAs and phytohormones were reviewed, focusing on drought stress.     

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。     

干旱胁迫下杨树嫩茎质外体内源激素的响应

质外体与植物细胞有着不可分割的联系,其内发生的干旱胁迫响应鲜见报道,因此本文采用MD HPLC联用技术对3种杨树嫩茎质外体内源激素在干旱胁迫胁迫下的变化进行研究。结果表明: 随着干旱胁迫程度的加剧和时间的延长,3种杨树质外体GA₃、6-BA和3-IAA含量明显减少,而ABA含量极显著增加且GA₃、6-BA、3-IAA和ABA含量的变化品种间差异显著。该研究为植物干旱胁迫生理响应机制研究提供新依据,为活体、动态地定量分析质外体内源激素提供了新方法。