大豆耐盐性种质资源SSR遗传多样性及标记辅助鉴定

本研究利用60对SSR引物对93份大豆1级耐盐种质资源和57份盐敏感种质资源(5级)进行分析,以确定耐盐种质资源和盐敏感种质资源的遗传多样性,以及耐盐相关标记在种质资源耐盐性鉴定中的利用程度.60个位点共检测出等位变异792个,平均13.2个,其中耐盐种质资源特有等位变异133个,盐敏感种质资源特有等位变异106个,但76.0%的等位变异频率低于0.10,仅有1.8%的等位变异出现频率高于0.40.耐盐种质资源多态性信息含量(PIC)平均为0.78(0.47～0.90),盐敏感种质资源PIC平均为0.80(0.46～0.94).根据主成分分析,耐盐和盐敏感种质资源多样性分布规律相似.然而,与耐盐基因相关的一个SSR位点的等位变异分布频率在耐盐和盐敏感种质资源间无显著差异.根据UPGMA聚类分析结果,耐盐种质资源按生态区分为3个类群,类群Ⅰ和Ⅲ分别以东北春大豆和北方春大豆为主,类群Ⅱ为黄淮夏大豆和其他生态类型的混合群.     

大叶杨干旱和水淹胁迫的转录组分析

大叶杨（Populus lasiocarpa）是中国特有的杨属物种,干旱和水淹是影响大叶杨生长和分布范围的两个关键因子。AP2/ERF转录因子家族在植物响应非生物胁迫中发挥重要作用。本研究采用转录组测序、生物信息学分析手段并结合分子实验验证初步鉴定了参与大叶杨干旱和水淹胁迫响应的关键基因。研究结果显示：（1）在大叶杨中分别鉴定到3,986/385个响应干旱/水淹胁迫的差异表达基因,其中包括237个同时响应干旱和水淹胁迫的差异表达基因。（2）在大叶杨中共鉴定到205个AP2/ERF家族成员,系统发育分析表明其在大叶杨中主要分为5个亚家族,并显著富集于差异表达基因中。（3）筛选部分胁迫前后差异表达的PlAP2/ERF基因进行qRT-PCR实验,经证实这些基因在大叶杨受到干旱/水淹胁迫时均可被诱导表达。综上,大叶杨在水淹胁迫下的差异表达基因数量明显少于干旱胁迫,AP2/ERF基因家族的部分基因参与到大叶杨干旱/水淹胁迫的应激表达过程。     

大豆GmWIN1-6转录因子的鉴定、表达分析及盐胁迫响应

为鉴定可用于大豆(Glycine max)遗传改良的优异基因源,从大豆基因组中鉴定获得一个大豆GmWIN1-6转录因子,应用生物信息学工具和实时荧光定量反转录PCR(qRT-PCR)技术系统分析GmWIN1-6转录因子的理化性质、蛋白结构、时空表达谱及盐胁迫响应.结果表明:从大豆花组织中克隆到GmWIN1-6基因的开放...     

太湖流域粳稻幼苗耐缺氧能力等位变异的发掘

摘要：发掘粳稻幼苗耐缺氧能力优异等位变异及其优异种质可为培育直播的耐缺氧粳稻品种提供遗传信息和育种材料。用91对SSR标记对太湖流域94份粳稻品种进行基因组扫描,分析基因组中等位变异偏分布;调查了水稻幼苗的缺氧反应指数,采用TASSEL软件的GLM方法对标记与幼苗耐缺氧能力进行关联分析;并以携带无效等位基因材料表型均值为对照,鉴别出携带有利等位变异的种质。检测到 4 个与幼苗耐缺氧能力关联的 SSR 位点。6 个 SSR 优异等位变异为 RM311-176bp, RM317-164bp,RM112-127bp,RM20-205bp,RM317-157bp 和 RM311-170bp,携带上述优异等位变异的品种为镇稻88、白芒糯、开青、有芒早稻、粗杆黄稻和C堡。     

盐胁迫下大豆转录因子GmTFIIIC功能研究

大豆是中度耐盐植物,土壤盐碱化会对大豆产量及品质造成严重影响。因此挖掘耐盐基因,提高大豆耐盐能力十分必要。真核生物中,转录因子TFIIIC作为RNA聚合酶III转录机制的辅助因子,其转录活性易受到外部因素的影响,进而影响tRNA基因转录效率和蛋白质的合成。本课题组前期研究发现大豆GmTFIIIC在盐胁迫下上调表达,但目前大豆GmTFIIIC的抗逆功能还不清楚。本研究通过大豆发状根体系,将GmTFIIIC基因过表达,进行盐胁迫下转基因复合体植株表型及生理指标分析,研究大豆GmTFIIIC基因在盐胁迫下的功能。结果表明:GmTFIIIC基因过表达,盐胁迫条件下,大豆转基因复合体根、茎的Na+/K+要低于野生型空载对照;叶片叶绿素相对含量高于野生型空载对照;叶片H2O2和O-2含量低于野生型空载对照;叶片含水率高于空载对照,表明大豆发状根中过表达GmTFIIIC基因提高了大豆转基因复合体的耐盐能力。研究结果为大豆GmTFIIIC基因耐盐功能研究提供理论基础。     

大豆UBC基因家族鉴定及GmUBC46基因的功能初步分析

泛素/26S蛋白酶体途径在植物响应非生物胁迫反应中起着重要的作用。E2(泛素结合酶,UBC)是蛋白质泛素化中重要的泛素结合酶,与E1和E3共同参与蛋白降解途径。本研究通过构建隐马尔可夫模型,鉴定了54个大豆UBC基因,通过进化树分析将该家族成员分为11个亚家族(A-K)。蛋白保守结构域分析表明,GmUBC家族蛋白成员大部分含有保守Motif 1、Motif 2与Motif 3,且均属于泛素结合酶保守结构域。组织定位分析表明大部分GmUBC家族基因成员在大豆根、茎、叶、花等组织中有所表达。转录组数据表明有20个GmUBC基因在干旱、盐或冷胁迫下具有不同的表达模式,启动子顺式作用元件分析发现其胁迫响应过程可能与激素信号转导相关。进一步通过qRT-PCR发现GmUBC46基因能积极响应干旱、盐或冷胁迫诱导上调表达。通过酵母功能验证表明,GmUBC46基因降低了对干旱或盐胁迫的耐受性。综上,本研究初步阐明了大豆UBC基因家族的基本特性及GmUBC46基因的耐逆功能,为后续研究提供了重要依据和参考价值。     

基于染色体置换系的普通野生稻耐盐性QTL定位

本研究分别利用SSR标记、InDel标记以及简化基因组测序技术对一套以普通野生稻为供体亲本,9311为受体亲本的染色体置换系进行基因型鉴定,并通过对其不同生育期的耐盐性鉴定,共发掘2个与发芽期耐盐相关的QTL,13个与苗期耐盐性相关的QTL。其中与苗期存活率相关的QTL qSSR5.1、苗期耐盐等级相关的QTL qSSG5.1均被定位于同一位点,该位点对苗期存活率、苗期耐盐等级均具有增效作用,贡献率分别为6.36%、8.13%。在此QTL内包含与非生物胁迫相关基因OsDi19-1。经序列比对发现,OsDi19-1启动子区域在两亲本间存在较大差异,且受到盐胁迫时该基因表达量上升。同时,鉴定出水稻芽期耐盐的优异种质资源CSSL72、苗期耐盐的优异种质资源CSSL23、CSSL153,为水稻育种中耐盐性的改良提供了新的种质资源。     

大豆耐低磷相关基因的定位与克隆

大豆是食用油和植物蛋白的主要来源,土壤有效磷含量低是限制当前大豆生产的重要因素之一。鉴定优异耐低磷种质资源、快速发掘利用优异耐低磷基因、通过分子育种培育磷高效品种、改善大豆应对低磷胁迫的能力,是解决土壤有效磷含量低这一问题的有效途径。近年来,国内外开展了一些大豆磷效率相关基因的定位与克隆研究,但由于QTL连锁作图的精度较低,难以准确地分离候选基因,而大豆基因组的复杂性及相关功能基因分子机制的不明确阻碍了人们对大豆耐低磷特性本质的认识。文章综述了大豆耐低磷相关基因的定位、克隆及功能验证等方面的研究进展,分析了大豆耐低磷相关基因研究中存在的问题,以期为快速有效地分离目的基因、验证基因功能、解析大豆磷高效分子机制提供参考。     

大豆耐盐相关QTLs鉴定和功能基因研究进展

大豆(Glycine max (L.) Merill)是重要的粮食作物和经济作物,盐胁迫能造成大豆产量的大幅度降低。本文综述了通过正向遗传学手段获得的大豆耐盐数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)以及通过反向遗传学方法获得的大豆耐盐功能基因方面的研究进展。目前,正向遗传学发掘基因主要有图位克隆(Map-based cloning)和全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)两种方案,其中通过图位克隆在大豆中已经获得了6个耐盐QTL位点并且定位了1个重要的耐盐基因;利用GWAS在大豆中获得了1个耐盐功能基因。利用反向遗传学在大豆中获得了大量的耐盐相关功能基因并在模式植物中验证了其功能,主要包括离子转运蛋白基因和转录因子基因。这些研究为揭示大豆耐盐分子机制以及通过分子标记辅助育种或转基因技术创制耐盐大豆奠定了基础。     

胡杨无性系幼苗响应盐胁迫的miRNA表达差异研究

植物miRNA在调控基因表达、细胞周期、生物体发育、抗逆等方面起重要作用。为研究胡杨(Populus euphratica Oliv.)的耐盐机制,以1年生胡杨无性系幼苗为材料,构建具有空间代表性的盐胁迫胡杨cDNA文库,利用二代测序技术测定NaCl胁迫下和正常培养条件下胡杨叶和根miRNA表达情况。结果表明,不同的miRNA之间表达量存在明显差异,表达丰度最高的miRNA有miR156、miR157、miR165、miR166和miR167等,合计占总表达量的90%以上。胡杨根部存在特异表达的miRNA,在整个耐盐调控机制中发挥着生理调节、分子调控和信号传导等极为重要的作用。盐处理样品中发现大量响应盐胁迫的miRNA,对这些转录因子进行靶基因预测和注释后,发现很多盐胁迫响应的miRNA与NAC和SPL等重要转录因子家族相关,与前人的结论一致,另外还发现许多miRNA的调控对象是ATP酶和激素响应因子。     

小麦根系响应高盐胁迫的时序转录组分析

小麦是重要的粮食作物,盐胁迫严重影响小麦的生长发育,小麦的耐盐机制尚不完全清楚.本研究以济麦19为材料,采用NaCl处理和时序RNA测序技术(time course RNA-seq)分析小麦根系响应高盐胁迫的分子机制.与盐胁迫0 h相比,不同处理时间下小麦根中响应盐胁迫的差异表达基因总数为5526个.通过Gene On...     

大豆ERF转录因子基因GmERF8的克隆与表达分析

ERF转录因子广泛存在于植物中并且参与植物应对生物及非生物胁迫的响应。本研究利用RT-PCR技术从大豆中克隆获得1个新的ERF转录因子基因Gm ERF8,开放阅读框全长627 bp,编码1个由208个氨基酸残基组成的分子量为23.43 k D的蛋白。蛋白结构预测发现,该蛋白含有1个典型的AP2/ERF结合域,2个预测的核定位信号和1个保守的EAR抑制元件。进化分析表明Gm ERF8蛋白与烟草Nt ERF3蛋白的同源性最高。实时荧光定量PCR表明,Gm ERF8在大豆的根和叶中表达量较高。ABA、高盐和低温处理均使Gm ERF8表达量下降;乙烯(ET)和干旱处理则使Gm ERF8的表达量先下降后升高。转录调节能力分析结果显示,Gm ERF8可以抑制报告基因的表达。上述实验结果表明,Gm ERF8可能作为转录抑制子参与大豆对环境胁迫的应答。     

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子,参与调节植物的生长,发育以及抗胁迫等过程,对一烟草OPBP1基因（属于ERF类基因）的烟草转化,获得了该基因超表达的植株,转基因植株明显地增加了耐盐能力,Northern杂交结果表明,OPBP1基因有不同程度的表达,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性,凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合,这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。     

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...     

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。     

花烟草NaERF1基因的克隆及在非生物胁迫下的表达模式分析

AP2/ERF类转录因子,是植物所特有的最大的一类转录因子家族,在植物的生长发育过程中,扮演着重要的角色。探究花烟草ERF转录因子的生理功能,为花烟草抵御逆境的分子机制研究提供借鉴。采用同源克隆的方法进行基因克隆。通过对花烟草进行非生物胁迫,运用qPCR的方法进行基因表达模式分析。从花烟草(Nicotiana alata)中克隆了一个属于ERF家族的基因NaERF1。该基因的开放阅读框全长为819 bp,编码了272个氨基酸。生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白分子量为30.7 kD,等电点为6.07;具有AP2/ERF类转录因子家族典型的保守结构域;该基因主要定位于细胞质内,并含有多个磷酸化位点。同源性分析的结果显示,NaERF1基因与茄科植物的ERF同源性较高,并且与普通烟草的ERF亲缘关系最近。NaERF1基因的表达具有组织表达特异性,花中表达量最高,茎中次之,根和叶中表达量较低。同时,在高盐、干旱、低温、ABA、低钾及H2O2等非生物胁迫下,NaERF1的表达呈现5种模式。其中,对低钾及ABA胁迫的响应强烈。NaERF1基因属于AP2/ERF类转录因子,可能广泛参与了花烟草包括非生物胁迫响应在内的众多生理过程。     

小麦根系响应高盐胁迫的时序转录组分析

小麦是重要的粮食作物,盐胁迫严重影响小麦的生长发育,小麦的耐盐机制尚不完全清楚。本研究以济麦19为材料,采用NaCl处理和时序RNA测序技术（time course RNA-seq）分析小麦根系响应高盐胁迫的分子机制。与盐胁迫0 h相比,不同处理时间下小麦根中响应盐胁迫的差异表达基因总数为5526个。通过Gene Ontology(GO)和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)分析发现,在盐胁迫处理较早时期（2 h与6 h）,差异表达基因在植物激素信号转导、氨基酸代谢、次级代谢等类别中显著富集。盐胁迫处理6 h之后,参与逆境应答过程的差异表达基因开始富集。随着胁迫时间的延长,对植物伤害加剧,与高分子配合物、DNA构象变化、蛋白质-DNA结构变化相关的差异表达基因在盐处理48 h和72 h时富集。参与信号传导,抗氧化胁迫,渗透胁迫,离子平衡和氨基酸合成的多个基因在盐胁迫处理不同时期都有差异表达,其中后三者多为盐胁迫诱导表达的差异表达基因。这些结果为小麦耐盐分子机制的研究提供了有价值的信息。     

镉胁迫下地钱转录组的性别特异性响应机制

地钱(Marchantiapolymorpha)作为雌雄异株的苔纲植物,具有对重金属胁迫敏感的特性,且种群中雌雄比例差异较大,是研究重金属环境下植物性二态的理想对象之一。为探究雌雄地钱转录组对重金属镉的响应机制差异,利用高通量测序和加权基因共表达网络分析(WGCNA),鉴定了在镉胁迫条件下与不同性别地钱有关的模块和基因。结果表明,镉胁迫响应转录因子雌雄差异主要集中于bHLH、 ERF和MYB家族。关键差异响应基因包括MARPO＿0147s0038、MARPO＿1326s0001和MARPO＿0015s0058。差异响应通路雌性主要集中在信号转导通路,雄性则集中于类黄酮生物合成。研究结果有助于揭示雌雄异株地钱对镉胁迫的反应过程和响应机制,可为理解雌雄异株植物对重金属胁迫的性别特异性响应机制提供参考。     

盐胁迫下盐穗木差异表达基因的转录组信息分析

盐穗木是一种理想的耐盐模式植物,本文利用生物信息学方法分析盐穗木在盐胁迫下差异表达基因的转录组,为盐穗木耐盐机理及耐盐关键基因的储备提供理论依据。基于盐穗木在盐胁迫（600 mM NaCl）下差异表达的转录组数据,以代谢通路中基因表达数量最多的7条通路和与胁迫刺激响应相关的共8条通路为主要研究内容,筛选出上调和下调表达差异显著的unigene,将其与NCBI数据库中所有物种相关基因进行Blastx比对,筛选出通路中上调和下调差异表达最显著的unigene,同时对差异表达活跃的unigene进行分类汇总。共得到23组差异表达活跃的基因类群,分别是乙烯响应因子、WRKY转录因子、Myb转录因子、bZIP转录因子、葡聚糖酶、6-磷酸脱氢酶、醛脱氢酶、柠檬酸合成酶、蛋白激酶等,推测这些类群的基因在盐穗木耐盐机制中发挥重要作用。     

海南普通野生稻OrERF1的克隆和表达分析

根据EST(expressed sequence tags,EST)序列信息,从海南普通野生稻中克隆了一个AP2/ERF(apetala2/ethylene response factor)类转录因子OrERF1。该基因包含一个1 014 bp的完整阅读框,编码337个氨基酸。推导OrERF1氨基酸序列具有典型的AP2/ERF类转录因子结构特征,与水稻(Oryza sativa)、大麦(Hordeum vulgare)、玉米(Zea mays)和橙子(Citrus sinensis)中相应的AP2/ERF类蛋白具有较高的同源性。聚类分析表明OrERF1是ERF类转录因子。对OrERF1启动子序列进行分析,发现存在多种激素应答和胁迫响应的调控元件。Real-time PCR结果显示,低温、干旱和盐胁迫均能诱导OrERF1的表达。这些结果表明OrERF1可能在逆境响应过程中具有重要功能。