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类钙调磷酸酶B亚基蛋白(calcineurin B-like proteins,CBL)是植物细胞中重要的Ca2+传感器,必须与蛋白激酶CIPK(CBL-interacting protein kinases)特异性互作才能发挥生物学功能.根据水稻OsCIPK(Oryza sativa CIPK)基因家族的预测序列,从粳稻日本晴(Nipponbare)中克隆了15个OsCIPK基因.基因结构分析表明15个OsCIPK可归为多内含子和少内含子两类,OsCIPK3和OsCIPK24的mRNA存在可变剪接.系统进化树分析显示水稻CIPK家族与拟南芥、杨树来源于同一个祖先.这15个OsCIPK在不同程度上受生物胁迫(白叶枯病)和非生物胁迫(Hg2+、高盐、冷和ABA)的诱导表达;其中,5个基因(OsCIPK1、OsCIPK2、OsCIPK10、OsCIPK11和OsCIPK12)在接种白叶枯病菌后表达显著上调;而4个基因(OsCIPK2、OsCIPK10、OsCIPK11和OsCIPK14)的表达受所有胁迫处理诱导,表明这些基因可能参与多种逆境信号的转导.揭示了CIPK可能在植物的生物和非生物胁迫应答中都具有重要的作用. 相似文献
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水稻ABC1基因家族的鉴定及在非生物胁迫下的表达分析 总被引：1，自引：0，他引：1
ABC1（Activity of bc1 complex）家族属于蛋白质激酶家族,其成员普遍存在于原核和真核生物中。已有研究表明,几个植物ABC1基因参与非生物胁迫应答。为了解ABC1基因在水稻中的结构和功能,采用生物信息学方法分别在水稻和拟南芥上鉴定出15个和17个ABC1基因,并进行了系统发育和表达分析。结果表明,该家族在单、双子叶植物分离之前就已经发生了分化,其基本特征已经形成;单、双子叶植物分离之后,该家族在水稻和拟南芥中均以物种特异的方式进行了扩增。内含子/外显子结构分析显示多数直系同源基因之间外显子大小接近,而内含子差别较大,水稻含有更多大的内含子;内含子获得是近期伴随水稻ABC1家族进化的重要事件。多序列比对显示,ABC1结构域具有1个保守的氨基酸片段和4个保守的氨基酸残基。在线亚细胞定位预测9个水稻ABC1蛋白定位在叶绿体上。实时定量RT-PCR分析表明,水稻ABC1基因主要在叶片中表达,并且受多种非生物胁迫因素包括H2O2、脱落酸、低温、干旱、黑暗和高盐的调控。说明水稻ABC1家族不仅在逆境胁迫应答中发挥重要作用,可能还与水稻特定的生理过程有关。 相似文献
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ABC1(Activity of bc1 complex)家族属于蛋白质激酶家族,其成员普遍存在于原核和真核生物中.已有研究表明,几个植物ABC1基因参与非生物胁迫应答.为了解ABC1基因在水稻中的结构和功能,采用生物信息学方法分别在水稻和拟南芥上鉴定出15个和17个ABC1基因,并进行了系统发育和表达分析.结果表明,该家族在单、双子叶植物分离之前就已经发生了分化,其基本特征已经形成;单、双子叶植物分离之后,该家族在水稻和拟南芥中均以物种特异的方式进行了扩增.内含子/外显子结构分析显示多数直系同源基因之间外显子大小接近,而内含子差别较大,水稻含有更多大的内含子;内含子获得是近期伴随水稻ABC1家族进化的重要事件.多序列比对显示,ABC1结构域具有1个保守的氨基酸片段和4个保守的氨基酸残基.在线亚细胞定位预测9个水稻ABC1蛋白定位在叶绿体上.实时定量RT-PCR分析表明,水稻ABC1基因主要在叶片中表达,并且受多种非生物胁迫因素包括H2O2、脱落酸、低温、干旱、黑暗和高盐的调控.说明水稻ABC1家族不仅在逆境胁迫应答中发挥重要作用,可能还与水稻特定的生理过程有关. 相似文献
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水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK14的克隆及表达分析 总被引：1，自引：0，他引：1
促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)是生物体内信号转导的重要组分,受多种生物及非生物胁迫的刺激活化。利用RT-PCR方法克隆了水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK14的cDNA序列(GenBank登录号为GQ265780)。该序列全长1660bp,包含1个1629bp的开放阅读框,编码蛋白由542个氨基酸组成,包含典型的蛋白激酶结构域及磷酸化位点TDY基序。序列比对和分析显示,OsMPK14基因位于水稻第5染色体上,其编码区由9个外显子和8个内含子组成。采用半定量RT-PCR技术,检测了光照、低温、高盐、干旱和脱落酸对该基因在水稻地上部分和根中表达的影响。结果显示高盐、低温、脱落酸都能上调其表达,而干旱对其表达具有微弱的抑制效应,光照可以降低该基因在水稻地上部分的表达,提高在根中的表达。基因可能在水稻非生物胁迫的应答中具有重要作用,其表达受多种因素调控。 相似文献
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为了解小麦品种山融3号耐盐性的基因状况,以大麦HvHAK1为探针,通过电子克隆和PCR方法,从该品种根的cDNA文库中克隆到一个小麦的耐盐相关基因TaHAK1（High Affinity K＋transporter1）。该基因ORF全长2 405bp,编码776个氨基酸,含有8个内含子。与已报道的大麦、水稻、玉米等单子叶植物的HAK基因具有较高的相似性。RT-PCR分析表明,TaHAK1在小麦根中表达量较高,且受钾饥饿和盐胁迫诱导表达。在200mmol.L-1 NaCl胁迫条件下,TaHAK1在耐盐小麦品种山融3号中的最高表达量高于在盐敏小麦品种济南177中的最高表达量。这些结果说明,在小麦中克隆到了大麦HvHAK1的同源基因,该基因参与了小麦对高盐、低钾等非生物胁迫的响应,可能对山融3号的耐盐性具有一定贡献。 相似文献
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【目的】干湿交替（AWD）是水稻种植过程中最重要的管理方式,能够提高水稻根系活力、增强抗逆性。研究发现,AWD能明显促进水稻根表铁膜的形成。然而,AWD诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱尚未见报道。【方法】采用砂培试验,研究了长期淹水（CK）、干湿交替（AWD）、长期淹水加Fe2+（CK+Fe）和干湿交替加Fe2+（AWD+Fe）四个处理下水稻根系基因的差异表达谱。【结果】AWD处理与CK处理相比,水稻根系有506个差异表达基因（DEG）上调表达,有687个DEG下调表达;AWD+Fe处理与CK+Fe处理相比,有308个DEG上调表达和179个DEG下调表达;CK+Fe处理与CK处理相比,有728个DEG上调表达和1175个DEG下调表达;AWD+Fe处理与AWD处理相比,有1252个DEG上调表达和1189个DEG下调表达。维恩 图分析发现,共计有3822个DEG参与了AWD诱导水稻根表铁膜形成过程。基因功能（GO）分析表明,在生物过程中共有270个DEG参与了氧化还原反应过程,分子功能中共有165个DEG与氧化还原酶功能有关。生物通路富集分析（KEGG）结果表明,细胞器类、信号刺激类、光合作用类、生物合成类和代谢类等生物通路参与了AWD诱导水稻根表铁膜的形成过程。AWD和根表铁膜形成过程发现有38个共享DEG,这些基因的蛋白注释与水稻抗病性、抗旱性、细胞壁和细胞膜、氧化还原、蛋白激酶和转运、新陈代谢过程有关。与CK处理相比,AWD处理诱导了氧化还原反应过程相关的基因达102个,占总DEG数的8.25%。AWD处理促进了水稻根系过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关基因的上调表达。与CK处理相比,AWD处理提高了水稻根系活力和根表铁膜数量,分别为22.9%和45.7%。实时荧光定量PCR验证结果与转录组分析结果基本一致,其相关系数达到0.90。【结论】综上所述,AWD明显诱导了氧化还原反应过程中的相关基因大量表达,增加了根系氧化力,促进根表铁膜的形成;过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关的基因可能是AWD诱导水稻根表铁膜形成的重要基因。 相似文献
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类钙调磷酸酶B亚基互作蛋白激酶(calcineurin B-like calciumsensor interactingProtein Kinase,CIPK)在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用分子克隆的方法在玉米(Zea mays)中克隆了一个cDNA全长为1 350 bp的蛋白激酶基因ZmCIPK3(GenBank登录号为EU873319)。其编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为50.89kD,等电点为8.26。推断的ZmCIPK3催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域,蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在玉米幼苗叶片中,ZmCIPK3响应甘露醇、氯化钠、ABA和4℃低温的诱导,其转录水平在12 h内呈上升趋势。ZmCIPK3是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。 相似文献
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类钙调磷酸酶B亚基互作蛋白激酶(calcineurin B-like calciumsensor interactingProtein Kinase,CIPK)在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用分子克隆的方法在玉米(Zea mays)中克隆了一个cDNA全长为1 350 bp的蛋白激酶基因ZmCIPK3(GenBank登录号为EU873319)。其编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为50.89kD,等电点为8.26。推断的ZmCIPK3催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域,蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在玉米幼苗叶片中,ZmCIPK3响应甘露醇、氯化钠、ABA和4℃低温的诱导,其转录水平在12 h内呈上升趋势。ZmCIPK3是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。 相似文献
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R. Abdul Fiyaz D. Shivani K. Chaithanya K. Mounika M. Chiranjeevi G. S. Laha B. C. Viraktamath L. V. Subba Rao R. M. Sundaram 《水稻科学》2022,29(2):118-132
The production and productivity of rice has been challenged due to biotic and abiotic factors. Bacterial blight (BB) disease, caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae, is one of the important biotic stress factors, which reduces rice production by 20%–50%. The deployment of host plant resistance is the most preferred strategy for management of BB disease, and breeding disease resistant varieties remains a very economical and effective option. However, it is difficult to develop rice varieties with durable broad-spectrum resistance against BB using conventional approaches alone. Modern biotechnological tools, particularly the deployment of molecular markers, have facilitated the cloning, characterization and introgression of BB resistance genes into elite varieties. At least 46 BB resistance genes have been identified and mapped from diverse sources till date. Among these, 11 genes have been cloned and characterized. Marker-assisted breeding remains the most efficient approach to improve BB resistance by introducing two or more resistance genes into target varieties. Among the identified genes, xa5, xa13 and Xa21 are being widely used in marker-assisted breeding and more than 70 rice varieties or hybrid rice parental lines have been improved for their BB resistance alone or in combination with genes/QTLs conferring tolerance to other stress. We review the developments related to identification and utilization of various resistance genes to develop BB resistant rice varieties through marker-assisted breeding. 相似文献
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《Field Crops Research》2006,97(1):66-76
Low and unstable rice productivity in many areas of Asia is associated with many abiotic and biotic stresses such as drought, salinity, anaerobic conditions during germination, submergence, phosphorus and zinc deficiency, etc. To develop rice varieties with tolerance to these stresses, we undertook a large backcross (BC) breeding effort for the last 6 years, using three recurrent elite rice lines and 203 diverse donors, which represent a significant portion of the genetic diversity in the primary gene pool of rice. Significant progress has been made in the BC breeding program, which resulted in development of large numbers of introgression lines with improved tolerance to these stresses. Promising lines have been developed with excellent tolerances (extreme phenotypes) to salinity, submergence and zinc deficiency; resistance to brown plant hopper, ability to germinate under the anaerobic condition and low temperature. Our results indicated that there exist tremendous amounts of ‘hidden’ diversity for abiotic and biotic stress tolerances in the primary gene pool of rice. Furthermore, we demonstrated that despite the complex genetics and diverse physiological mechanisms underlying the abiotic stress tolerances, introgression of genes from a diverse source of donors into elite genetic backgrounds through BC breeding and efficient selection (careful screening under severe stress) is a powerful way to exploit this hidden diversity for improving abiotic stress tolerances of rice. We have developed three large sets of introgression lines, which not only provide an unique platform of breeding materials for developing new rice cultivars with superior yield and stability by trait/gene pyramiding, but also represent unique genetic stocks for a large-scale discovery of genes/alleles underlying the abiotic and biotic stress tolerances of rice using genomic tools. 相似文献
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几丁质酶（chitinase, EC 3.2.1.14）是一种降解几丁质的糖苷酶,在植物应对非生物和生物胁迫中起重要作用。本研究对辣椒几丁质酶类（Capsicum annuum chitinase-like, CaCTL）基因家族成员进行了全基因组注释、进化分析和基因表达模式分析。从最新的辣椒基因组数据库中鉴定出31个CaCTL成员。根据系统发育进化树将这些成员分为GH18和GH19亚家族,并进一步分为5个亚类（Ⅰ~Ⅴ类）。保守基序分析结果表明,每个亚类中的成员存在功能相关性。对辣椒、矮牵牛以及番茄的CTL基因家族成员同源性分析表明,在矮牵牛和番茄中分别有7个和11个辣椒CaCTL的同源基因。通过qRT-PCR分析发现,在正常环境生长的辣椒植株中,64.2%的GH18亚家族的CaCTL成员表达水平很低,有64.7%的GH19亚家族成员在不同组织中存在差异表达。顺式作用元件分析表明,CaCTL成员启动子区域存在许多激素反应以及生物和非生物应激相关元件。当植物遭受不同的非生物胁迫时,qRT-PCR结果显示,多数CaCTL成员表达上调。当植物遭受高温干旱条件时,多个CaCTL成员的表达上调明显。上述结果丰富了CTL基因家族进化的研究,为探索CaCTL成员的功能提供了数据基础。 相似文献
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类钙调磷酸酶（CBL）蛋白是植物中独特的Ca2+传感蛋白,对植物应对非生物胁迫具有重要作用。为探究小麦CBL基因的功能,利用生物信息学方法从小麦全基因组数据库中共鉴定出68个小麦CBL基因家族成员,并对其进行了理化性质、基因结构、进化树和共线性分析。结果表明,小麦CBL蛋白为酸性亲水性蛋白质,其对应基因分布于18条染色体上,亚细胞定位分布广泛,核中最多;蛋白结构域高度保守,都含有EF hand结构域,且同一类群中的大多数成员具有相似的motif。与水稻进行种间共线性分析发现,二者的CBL基因之间存在较多的共线性关系。以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号和东农冬麦2号为材料,对转录组分析显示出的8个在低温下表达差异显著的CBL进行qRT PCR分析发现,这8个基因在不同小麦品种和不同组织部位都存在明显的差异表达,分蘖节中CBL的表达量在-25 ℃时达到峰值,而叶片中CBL的表达量在-10 ℃时达到峰值,说明CBL基因在低温胁迫调节中起重要作用。 相似文献