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《分子植物育种》2017,(5)
世界人口持续增加,各种气候灾害频发,这两个因素给农业生产造成越来越严重的威胁。鉴定植物抗逆相关基因,利用基因工程和分子育种技术提高农作物对非生物胁迫的抗性是解决这个问题的主要途径。MYB转录因子家族是植物中广泛存在、具有重要功能的一类转录因子,在植物各种生理过程中起中心的调节作用,如调控植物特有的次级代谢过程或细胞壁形态过程,以及对生物和非生物胁迫的抗性。本研究利用生物信息学方法对蒺藜苜蓿全基因组中的MYB基因家族进行筛选,对筛选出的完整MYB基因结构、染色体定位、系统发生、基因表达特征等进行分析,并与天蓝苜蓿转录组测序获得的MYB基因家族进行比较,旨在为苜蓿植物育种提供重要的理论依据。我们在蒺藜苜蓿的基因组中鉴定出219个MYB基因。这些基因不均匀地分布在蒺藜苜蓿的8条染色体上,5号染色体最多(45个)。以拟南芥的MYB基因为outgroup,我们构建了蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿与拟南芥的MYB基因系统发育图。利用已有的基因芯片表达数据,分析了蒺藜苜蓿MYB基因的表达特点,发现了一些响应盐胁迫、根腐病菌侵染和菌根真菌共生的MYB基因。本研究的研究结果有助于蒺藜苜蓿MYB基因家族的功能分析和挖掘的研究。 相似文献
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《分子植物育种》2017,(6)
生长素应答因子(Auxin responsive factors)是植物内传导生长素信号、调控生长素响应的功能基因的表达过程中,起中心作用的重要转录因子,参与植物生长发育的各个方面的调控,包括组织分化、器官发生、顶端优势和根生成、趋向性等。我们利用豆科植物的模式作物,蒺藜苜蓿已有的全基因组序列数据,应用生物信息学的手段,对蒺藜苜蓿全基因组和天蓝苜蓿叶片转录组ARFs基因家族进行系统的分析和基因功能预测。共鉴定出34个完整的蒺藜苜蓿ARFs基因,其中27个基因有基因芯片的表达证据。天蓝苜蓿鉴定出11个完整的ARFs基因。染色体定位分析发现在蒺藜苜蓿第5染色体上聚集了6个基因结构和氨基酸序列均非常相似的ARFs。系统进化分析表明这6个基因在拟南芥中没有同源基因。拟南芥的部分ARFs在苜蓿中也没有同源基因。应用基因芯片数据进行基因表达分析表明蒺藜苜蓿的ARFs在不同器官特异性的表达。部分蒺藜苜蓿ARFs成员响应盐胁迫和菌根真菌侵染。Medtr8g100050不仅响应盐胁迫上调表达,菌根真菌侵染后也上调表达。 相似文献
3.
《分子植物育种》2017,(9)
钙元素在植物体内具有重要的生物学作用,调控细胞壁形成、花粉管发育、生物和非生物胁迫信号传导等。钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinases,CDPKs)基因可以感知细胞内Ca2+浓度的变化并将它们转化为特异性磷酸化事件,启动下游信号传导过程。我们利用生物信息学数据和分析技术,鉴定出蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿两个苜蓿品种中的CDPKs基因家族成员,并进行基因结构、进化和表达分析,初步预测了相关基因的功能。蒺藜苜蓿基因组中存在25个CDPKs基因,这些基因分成4个进化类群。蒺藜苜蓿CDPKs基因进化关系与拟南芥对应基因较近,与水稻较远。蒺藜苜蓿1号染色体上聚集的3个CDPKs基因Medtr1g041150、Medtr1g054865、Medtr1g055255序列高度相似,可能是1个基因扩增而来。利用已有的蒺藜苜蓿基因芯片表达数据,我们分析了蒺藜苜蓿CDPKs基因在不同器官以及不同处理下的表达情况,发现了多个与蒺藜苜蓿耐盐、抗根腐病菌侵染和根瘤生长过程相关的基因。 相似文献
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MYB转录因子家族基因具有保守的DNA结合域,是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的代谢调控,在植物生长发育和胁迫响应等方面发挥重要作用。为改良品种性状和提高生产实践能力,本研究采用RT-PCR法克隆蒺藜苜蓿MYB转录因子基因MtMYB,其编码区长255 bp,编码84个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他物种MYB蛋白具有很高的同源性,其中与红三叶同源性最高。荧光定量结果表明,MtMYB基因在蒺藜苜蓿叶片中的表达量最高。MtMYB基因在外源IAA、6-BA的诱导下,总体都呈现先上升后下降的趋势。同时本研究成功构建35S::MtMYB的植物表达载体,并通过转基因技术将其转化至拟南芥中,PCR检测表明,MtMYB已成功整合至转基因拟南芥基因组中。RT-PCR检测表明,MtMYB能够在转基因拟南芥中正常转录。本研究为进一步探明MtMYB基因的功能提供了数据参考和实验材料。 相似文献
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《分子植物育种》2020,(17)
GLK基因家族是植物特有的转录因子,在调节叶绿体发育中起着重要作用。为了进一步研究GLK基因家族中GLKG34转录因子的基本特征以及在胁迫下的响应情况,本研究在基因组范围内,利用生物信息学方法对苜蓿的GLKG34转录因子分布、结构和功能等进行分析。结果预测表明:苜蓿GLKG34转录因子位于苜蓿第六条染色体,编码384个氨基酸残基,有亲水性,定位于细胞核。在蛋白质二级结构预测中,无规则卷曲与α螺旋占比较大。同源比对结果显示:与菜豆亲缘关系最近,与玉米等禾本科亲缘关系较远。通过顺势作用元件预测发现:该基因2 000 bp启动子序列中存在许多非生物胁迫响应元件,推测其对逆境胁迫有调节作用。对干旱、盐、碱及冷胁迫下的荧光定量分析表明:GLKG34对盐碱有明显响应。本研究为紫花苜蓿中GLKG34转录因子的功能解析及耐性基因的挖掘提供了一定的参考依据。 相似文献
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在拟南芥中的研究显示,WOX蛋白调节植物的关键发育,在植物发育中起着广泛作用。我们应用多种生物信息学手段,从蒺藜苜蓿全基因组中筛选、鉴定了WOX家族成员,并进行基本特征、染色体定位、系统进化、表达特征等分析。蒺藜苜蓿基因组中共存在17个WOX基因,这些基因的分子量和等电点分布范围较广,但是有一定的聚集特征。绝大多数蒺藜苜蓿WOX基因都是小于300个氨基酸,等电点位于pH 5~7之间,但是有个别例外。与拟南芥WOX基因家族相同,蒺藜苜蓿WOX基因可分为3个系统进化分枝,分别是WUS,中间进化枝和古代进化枝。在蒺藜苜蓿4号和7号染色体上,有WOX基因聚集的位点。而且这两个WOX基因聚集位点上的基因具有较近的亲缘关系。Medtr4g084550.1和Medtr7g060630.1同属于WUS亚家族,聚集在一个进化分枝上。Medtr4g088070.1、Medtr4g088080.1和Medtr7g025010.1同属于中间进化枝,序列相似度同样非常高。蒺藜苜蓿WOX基因在各个器官中表达特异性非常高。根部和根尖中表达的WOX基因完全不同。外界胁迫处理,包括盐处理和根腐病菌侵染,会引起蒺藜苜蓿WOX基因表达的变化。 相似文献
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碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)转录因子主要参与植物的生长发育及响应生物和非生物胁迫应答等过程。通过草莓基因组数据库,鉴定分析森林草莓bZIP转录因子家族,并对该家族成员的蛋白质特征、基因组分布、以及基因表达进行分析。结果表明,森林草莓中至少存在52个bZIP基因家族成员,不均地分布在7条染色体上。根据蛋白质模体组成与蛋白质序列的分析将整个家族分为10个亚类。44个基因家族成员以4种表达模式参与雄蕊器官发育进程。研究结果表明,森林草莓bZIP基因家族结构高度保守,并参与花器官发育过程。试验结果将为在草莓中进一步研究该基因家族成员功能提供参考。 相似文献
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Trihelix转录因子家族因其特有的三螺旋结构域(螺旋-环-螺旋-环-螺旋)而命名,该结构域高度保守,能与GT元件特异性地结合,因此该家族又被称为GT因子家族。Trihelix转录因子家族分为GT-1、GT-2、GTγ、SH4和SIP1等5个亚家族。前期研究表明Trihelix转录因子不仅调控光应答基因的表达,还参与植物生长发育的各个过程,同时受高盐、干旱、冷害和病害的强烈诱导,广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答反应。Trihelix转录因子通过与其他基因互作等方式调控下游靶基因的表达,从而响应生物和非生物胁迫。本综述对植物Trihelix转录因子的结构特征及生物学功能进行介绍,详细阐述Trihelix转录因子在草本和木本植物中响应非生物胁迫的最新研究进展,为深入探究Trihelix转录因子响应非生物胁迫的分子机制提供理论基础。 相似文献
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ERF(Ethylene-responsive element binding factors)是调控植物生长发育和响应胁迫的重要转录因子，在植物应对生物及非生物胁迫反应、调控胁迫相关功能基因的表达、提高植物的抗逆性中起着重要的作用。分析甜菜ERF转录因子基因在非生物胁迫下的表达规律，旨在为深入研究ERF转录因子在甜菜逆境胁迫应答中的作用机制提供理论依据。本研究以高糖型甜菜品系‘BS02’为试材，利用RT-PCR方法克隆得到Bv＿ammr基因，并对其进行生物信息学分析。该基因CDS区长906 bp，编码301个氨基酸。蛋白质分子量为33.19 kD，理论等电点为8.61，其二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主，具有一个AP2保守结构域；氨基酸序列的同源性和进化树分析显示其编码蛋白与马兜铃菌毛所编码的蛋白亲缘关系较近。采用实时荧光定量PCR方法观测非生物胁迫下该基因表达模式，结果表明，Bv＿ammr基因对低温、高温、干旱、盐、ABA等非生物胁迫有不同程度响应。 相似文献
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植物水孔蛋白不仅调控水分运输,同时还可以在植物细胞间传递气体如CO2,和营养物质如硼(B)、硅(Si和活性氧(ROS)),是多功能的蛋白质。植物水孔蛋白的功能对于植物生长和非生物胁迫的反应也起到重要的作用。对蒺藜苜蓿基因组序列进行检索和筛选,共鉴定出46个水孔蛋白基因。蒺藜苜蓿水孔蛋白基因大小较为集中均一(绝大多数由200~400个氨基酸编码)。等电点的分布则较为分散,从最小pH 4.80(Medtr5g-012810.1)到最大pH 9.83(Medtr4g049340.1),均有分布,并无明显的集群特征。蒺藜苜蓿水孔蛋白基因的结构较为一致(2~4个内含子)。结合染色体定位和系统进化分析,蒺藜苜蓿二号染色体上同一位点的两对基因,分别是Medtr2g017570.1和Medtr2g017610.1,Medtr2g017590.1和Medtr2g017620.1,基因序列几乎完全一致。应该是由于基因扩增产生的。而Medtr2g017590.1和Medtr2g017620.1两个基因的表达模式,虽然有差别,但是聚集在一个表达模式聚类分枝上。这两个基因功能上的相互关系,很值得进一步的研究。 相似文献
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转录因子(TF)对于调节植物靶基因的表达起到关键作用。脱水响应元件结合因子(DREB)是植物特异性转录因子家族,其成员参与调控植物对各种非生物胁迫的反应。然而,DREB家族尚未在油料树种文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)中得以鉴定,文冠果是中国北方最重要的耐逆树种之一。因此,本研究旨在以文冠果全基因组测序数据为基础,系统鉴定并表征文冠果中的DREB家族成员,利用转录组测序的方法分析XsDREB基因对于非生物胁迫的特异性响应。在本研究共获得54个文冠果DREB家族成员,它们均编码AP2结构域且大多数成员基因中缺乏内含子,可根据系统发育情况分为6个亚组。此外,RNA-seq结果显示14个XsDREB基因在冷胁迫下上调或下调,8个基因被发现参与盐胁迫响应。本研究结果为进一步研究文冠果DREB基因的功能奠定了基础,并将有利于文冠果的遗传改良。 相似文献
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ADH转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起重要的调控作用。本研究基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定到51个ADH基因,对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明:51个茶树CSADH基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树ADH基因分为Ⅱ类;基因结构和保守基序分析发现相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;基因表达分析显示,CSADH基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CSADH基因在PEG诱导的干旱胁迫和冷处理下存在差异表达,说明CSADH基因广泛参与茶树生长发育和响应非生物胁迫中发挥重要作用。茶树ADH基因家族的鉴定与表达分析,为深入解析ADH基因响应茶树生长发育和非生物胁迫中的功能及分子机制提供理论依据,进一步为茶树抗逆育种提供更多基因资源。 相似文献
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陆地棉Dof基因家族的全基因组鉴定及分析 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】单锌指DNA结合蛋白(DNA binding with one finger, Dof)是1类植物特有的转录因子,在植物生长发育与非生物胁迫响应中发挥非常重要的作用。本研究旨在对陆地棉Dof转录因子家族进行全基因组分析,为深入研究Dof基因参与植物生长发育的调控机制提供参考。【方法】基于最新发布的陆地棉基因组数据,利用生物信息学手段对陆地棉Dof基因家族进行全基因组鉴定,并系统分析Dof基因家族成员的理化性质、序列特征、基因复制、系统进化和表达谱。【结果】陆地棉中一共鉴定出118个Dof基因。经聚类分析将其分成9个亚家族,同一亚家族的陆地棉Dof基因有相似的内含子/外显子和基序分布模式。基因复制分析表明,全基因组复制可能导致陆地棉Dof基因的扩增。陆地棉Dof基因启动子区域存在不同植物激素和逆境胁迫响应元件。转录组分析表明,陆地棉Dof基因在不同的组织、发育时期和逆境胁迫下聚为3个表达模式不同的类群,暗示了其功能多样性。【结论】陆地棉Dof基因家族的全基因组鉴定和分析,有助于了解其进化和功能,为后续研究提供重要参考。 相似文献
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YABBY转录因子家族是植物特有转录因子,与植物形态有关,在植物响应胁迫方面也有重要的调控作用。为了研究YABBY基因家族在苜蓿抗逆性中的作用,本研究利用生物信息学对苜蓿的YABBY转录因子家族成员、分布及结构等进行分析。对苜蓿、大豆、水稻和拟南芥进行系统进化树的分析,表明该家族基因在植物中具有同源性。理化性质和结构分析表明,苜蓿中YABBY基因主要分布在第2、4、5条染色体上,苜蓿YABBY家族基因中包含5个保守结构域,其蛋白质主要以无规则卷曲的形式构成,α-螺旋、β-折叠和β-转角含量较少,启动子序列分析发现该家族存在ABRE顺式反应元件,能够响应盐胁迫及ABA(Ascisic acid)胁迫,通过基因表达模式分析,发现MsYABBY2基因响应盐、碱、干旱等逆境胁迫,推测其在抗逆境胁迫中起到关键调节作用。本研究为后续研究MsYABBY基因的抗逆机制及调控机理提供了理论基础。 相似文献
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TCP(Teeosinte branchedⅠ,Cycloidea,Proliferating cell fatcors 1和2)是含有一个高度保守非典型的bHLH(basic-Helix-Loop-Helix)保守结构域的植物特有转录因子基因家族之一,参与调控植物生长发育和非生物胁迫响应等生理过程。为了探究香蕉(Musa acuminata)TCP基因家族对低氮胁迫的响应,本研究从全基因组的分布、蛋白质理化性质、保守结构域等生物信息学方面阐述了香蕉MaTCPs基因家族成员的基本特征,并且对香蕉叶片和根在低氮胁迫下的MaTCPs基因家族成员的表达模式进行了分析。结果表明,香蕉TCP转录因子家族共包含48个成员,可分为ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CYC/TB1和CIN)两个亚家族,所有成员均定位于除Chr.09和chrUn_random以外的染色体上,且存在多个串联重复基因对。在低氮胁迫下,香蕉MaTCPs基因家族大部分基因表达量上调,且在不同的组织中表达模式不同。同一亚家族基因在根和叶中表现出一致的表达模式。这些结果表明Ma TCPs家族成员可能参与了香蕉对于低氮胁迫的响应。本研究将为香蕉低氮胁迫的机制研究和香蕉TCP转录因子家族的功能分析提供理论基础,为香蕉抗逆育种提供参考。 相似文献