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Ca2+/H+反向转运蛋白（CAX）是一类重要的跨膜转运蛋白,在调控植物Ca2+平衡、抵抗非生物胁迫和转运重金属离子等方面具有重要作用。利用生物信息学方法在全基因组水平对紫花苜蓿CAX基因家族进行了鉴定,并对其理化性质、结构特征、系统进化关系、顺式作用元件、染色体定位等进行了分析。结果表明,在紫花苜蓿全基因组中共筛选鉴定出15个MsCAX基因,分布于紫花苜蓿15条染色体上,发生22对基因片段重复事件,编码367~460个氨基酸,等电点为5.2~6.5,且均表现为疏水性蛋白。系统进化关系分析结果表明,MsCAXs分为2个亚家族,同一亚家族成员具有相似的基因结构、保守基序和跨膜结构域数量。MsCAXs启动子区域存在光响应性、激素反应性和胁迫响应元件。利用qRT-PCR分析了6个MsCAXs基因在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,在干旱和低温胁迫下,6个MsCAX基因均显著下调表达,在盐和盐碱胁迫下,3个MsCAX基因上调表达。说明在不同的非生物胁迫下,MsCAXs基因表现出不同的表达模式。研究结果为进一步探索紫花苜蓿CAX基因家族的功能提供了参考。 相似文献
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CPP （cysteine-rich polycomb-like protein）基因家族是一类小转录因子，广泛存在于除酵母与原核生物外的各种生物体中，在植物生长发育及响应胁迫过程中具有重要作用。截至目前，CPP基因家族已在多个物种中被鉴定和研究，但在豆科模式植物蒺藜苜蓿中还未见报道。本研究采用生物信息学的方法，在蒺藜苜蓿中共鉴定出9个CPP基因。通过与3个物种CPP基因的蛋白序列构建系统发育树，将CPP基因分为3类，MtCPP成员与大豆的亲缘关系更接近。保守结构域分析表明MtCPP转录因子都具有1~2个CXC保守结构域。染色体定位分析得出，9个CPP基因分布在6条染色体上，并鉴定出2对旁系同源基因，均来源于片段重复事件。通过基因芯片技术检测MtCPP基因的表达模式结果显示，MtCPP基因的表达具有一定的时空特异性。MtCPP基因启动子中含有大量与激素以及胁迫相关的顺式作用元件，并且MtCPP2、MtCPP5、MtCPP6和MtCPP7基因具有响应干旱的表达特征，MtCPP2和MtCPP8基因具有响应盐胁迫的功能。该研究可为后期深入解析MtCPP基因家族功能和筛选参与苜蓿抗逆的MtCPP基因奠定基础。 相似文献
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长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）是一类长度大于200个核苷酸的功能性RNA分子,lncRNA在植物生长发育以及生物和非生物胁迫响应过程中发挥着重要作用。lncRNA常与microRNA（miRNA）关联发挥作用。本研究从蒺藜苜蓿中克隆一个预测的新lncRNA,该lncRNA与蒺藜苜蓿miR167c在染色体上位置重合,命名为Mt-lncRNA167,并推测Mt-lncRNA167作为Mt-miR167c的剪切前体发挥作用。靶基因预测分析结果表明,生长素响应因子6/8（auxin response factor 6/8）是miR167c的两个靶基因。表达模式分析表明,Mt-lncRNA167主要在叶中表达,Mt-lncRNA167和Mt-miR167c对100 mmol·L-1 NaCl、5% PEG 6000和4 ℃低温胁迫处理均有响应,与Mt-lncRNA167启动子顺式作用元件功能预测结果一致。在盐、干旱、低温胁迫条件下,Mt-lncRNA167与Mt-miR167c表达模式基本相同,与靶基因ARF6/8表达模式相反。Mt-lncRNA167与Mt-miR167c超表达转化拟南芥植株表现出生育缺陷的表型,即果荚和花丝显著缩短,花药不能正常释放花粉,花粉活力降低。盐和干旱胁迫下发芽率结果表明Mt-lncRNA167和Mt-miR167c超表达植株抗性优于野生型。此外,Mt-lncRNA167和Mt-miR167c超表达植株下胚轴显著长于野生型。综合以上,推测Mt-lncRNA167作为Mt-miR167c的前体发挥作用,Mt-miR167c抑制ARF6/8基因的表达,Mt-lncRNA167-Mt-miR167c-ARF6/8作用网络在蒺藜苜蓿抗逆和发育调控方面发挥重要作用。 相似文献
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蒺藜苜蓿全基因组中U-box基因家族的筛选与特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
植物基因组中广泛存在U-box基因,其编码蛋白大部分作为泛素系统中决定底物特异性识别的E3泛素连接酶,广泛地调控植物生长生殖发育以及响应逆境胁迫等过程。本文利用蒺藜苜蓿基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定蒺藜苜蓿U-box家族基因;采用MEGA6软件进行系统进化树分析;通过GSDS在线工具和Mapinspect软件进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的蒺藜苜蓿芯片数据进行组织表达和胁迫响应表达分析。结果表明,蒺藜苜蓿基因组中含有41个U-box基因,不均匀地分布于蒺藜苜蓿的8条染色体上。根据结构域组成和系统进化分析将这些U-box蛋白分成6类。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的组织特异性,并能响应盐、干旱和氮素胁迫。这些研究结果为蒺藜苜蓿U-box基因家族的功能分析奠定了基础。 相似文献
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唐古特白刺质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤中过多的Na+会导致植物产生盐害,严重影响植物的生长和发育。质膜型Na+/H+逆向转运蛋白SOS1介导植物细胞内过量的Na+外排,在植物抵御盐胁迫过程中起着重要的作用。唐古特白刺隶属于蒺藜科白刺属,是中国特有的盐生植物,主要生长于西北地区的荒漠或盐渍化荒漠,具有极强的抗逆能力。应用简并RT-PCR及RACE技术克隆获得唐古特白刺Na+/H+逆向转运蛋白NtSOS1基因(GenBank登录号KC292267)。序列分析显示,该 cDNA全长4 008 bp,包含3 492 bp的开放阅读框,编码分子量为127.59 kDa的蛋白质。疏水性分析预测NtSOS1基因编码蛋白N端具有11个跨膜结构域,C端具有一个面向胞质的长亲水尾部,包含保守环核苷酸结合区域、自我抑制基序及磷酸化位点等多个活性调控结构域。NtSOS1氨基酸序列与葡萄、霸王、拟南芥等植物的SOS1序列同源性较高,分别可达71.77%,68.94%,62.65%。系统发育分析表明NtSOS1基因为质膜型Na+/H+逆向转运蛋白,与液泡型Na+/H+逆向转运蛋白属于不同分支。半定量RT-PCR结果显示冷、热、盐和干旱胁迫都可以诱导NtSOS1基因的表达,同时,NtSOS1基因随着盐处理浓度增加呈现出先上升(0~300 mmol/L)后下降(400 mmol/L)的趋势。结合植物的生境特点和NtSOS1表达模式分析,该基因表达水平的升高可能在唐古特白刺适应恶劣生境的过程中发挥积极作用。本研究的开展为利用NtSOS1基因进行作物与牧草改良并深入研究唐古特白刺抗逆分子机制奠定了基础。 相似文献
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胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)是一类在种子胚胎发育后期特异表达并受发育阶段及脱水信号调节的脱水保护蛋白,在响应植物干旱、低温、高盐等逆境胁迫中具有重要功能。本研究利用生物信息学手段,在全基因组水平对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)LEA基因家族进行分析,并对其进化、基因结构、进化压力、染色体定位及基因表达模式进行了系统分析。本研究共筛选出23个蒺藜苜蓿LEA家族基因,可分为8个亚家族。基因定位结果表明,23个蒺藜苜蓿LEA基因分布于除6号染色体外的其他7条染色体上,但分布不均匀;家族成员外显子数目都不超过两个,结构简单。不同组织表达谱分析结果显示,LEA家族基因具有不同的组织表达模式,并受干旱逆境胁迫调控。本研究结果可为蒺藜苜蓿LEA基因家族的功能分析奠定基础。 相似文献
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膜联蛋白（annexins）是一类进化保守的多基因家族蛋白,它们广泛存在于真核生物中,能通过Ca2+与膜磷脂的结合参与胁迫相关的多种生物学过程。早期对膜联蛋白的研究多集中于脊椎动物,对植物膜联蛋白的认识开始于番茄。关于豆科植物尤其是牧草中膜联蛋白的研究还鲜有报道。本研究分析了蒺藜苜蓿膜联蛋白与饲草紫花苜蓿同源蛋白的进化关系,研究了蒺藜苜蓿膜联蛋白基因MtANN2的表达模式,进一步利用拟南芥同源基因的突变体阐明了MtANN2在根系发育和盐胁迫中的功能。RT-qPCR结果显示,MtANN2在根中高丰度表达,且表达水平受NaCl诱导。RNA原位杂交表明MtANN2特异表达于幼苗侧根原基。拟南芥同源基因AtANN2的T-DNA插入突变体植株弱小、侧根数少、根鲜重低,且对盐（100 mmol·L-1）处理的敏感性显著高于野生型。超表达MtANN2于atann2后转基因植株的侧根数介于野生型与突变体之间,根鲜重接近野生型,表明MtANN2能在一定程度上互补该突变体的表型缺陷。在盐处理下,该转基因株系的发芽率和长势均恢复到类似野生型的水平。以上结果从分子水平上表明,蒺藜苜蓿膜联蛋白MtANN2参与植物根系生长及盐胁迫响应,高水平表达该基因能够改善植物的耐盐性。本研究为紫花苜蓿耐盐分子育种提供了备选基因。 相似文献
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Na+/H+逆向转运蛋白基因SOS1（salt overly sensitive 1）是植物在抵御盐胁迫过程中一个重要的必需基因之一。本研究在紫花苜蓿（Medicago sativa）叶片中克隆得到一个MsSOS1基因,编码859个氨基酸,具有一个CAP-ED superfamily结构域、一个Crp superfamily结构域和一个Na+/H+ Exchanger superfamily结构域。与鹰嘴豆、大豆、羽扇豆、花生和葡萄的一致性分别是91%,87%,85%,84%和77%。实时荧光定量PCR分析表明,MsSOS1基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中在根中的表达量最高,花中最低。此外,MsSOS1基因在4℃、PEG和ABA的胁迫中的表达均受到调控,推测该基因的表达与紫花苜蓿的抗逆性有关。 相似文献
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农杆菌介导普那菊苣遗传转化体系的建立 总被引：1，自引：0，他引：1
以普那菊苣(Cichorium intybus L.cv.Puna)叶片为试验材料,接种于含不同激素浓度配比的MS培养基上进行愈伤组织、芽分化以及根再生的诱导,分析了不同激素浓度及其配比对愈伤组织诱导和芽分化以及根再生效果的影响。以已经建立的再生体系为基础,以农杆菌菌株LBA4404(含质粒pBin438-TaNHX2)侵染转化普那菊苣,探索普那菊苣高效遗传转化体系。结果表明:对外植体适宜的预培养时间为2～3d,与农杆菌的共培养时间也应控制在2～3d;侵染时间控制在8min左右;卡那霉素(Km)阳性筛选的适宜选择浓度为60mg·L-1。乙酰丁香酮(AS)200μmol·L-1是促进农杆菌转化的最佳浓度,200 W超声波处理、20次负压处理也可提高农杆菌转化率效果。26mg·L-1 Km是野生型普那菊苣苗能够存活的上限,头孢唑林钠和头孢噻肟钠在500～1000mg·L-1浓度范围内、羧苄青霉素300mg·L-1和氨苄青霉素在40～60mg·L-1浓度范围内均能较好的诱导出愈伤组织和芽。将来自小麦(Triticum aestivum)的Na+/H+逆向转运蛋白(vacuolar Na+/H+exchanger or antiporter,简称NHX,NHE或NHA)导入普那菊苣;经抗生素筛选以及针对TaNHX2基因的PCR检测和Southern杂交分析,证明获得了28株转TaNHX2基因的普那菊苣植株。 相似文献
10.
为培育高产苜蓿(Medicago sativa L.)新品种,以110个苜蓿高产单株的半同胞后代为材料,研究其第1茬、第2茬、第3茬、第4茬及全年产草量一般配合力,并在此基础上进行聚类分析。结果表明:产草量一般配合力较高的植株共22株,一般配合力中等的植株共48株,一般配合力较低的植株共40株;淘汰40株产量一般配合力较低的单株,收到70株产量一般配合力较高的单株相互杂交的种子,完成了一次轮回选择。苜蓿第1茬、第2茬、第3茬、第4茬产草量广义遗传力分别为H2=34.95%,H2=50.42%,H2=29.52%,H2=1.9%;苜蓿全年产草量的广义遗传力为H2=25.58%。 相似文献
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干旱是影响植物生长发育的重要环境因素。本研究分析了日本百脉根抗旱相关基因LjbHLH34的耐旱功能，初步解析其响应干旱胁迫的分子机制，以期为百脉根抗旱分子育种提供理论基础。本研究克隆得到的LjbHLH34基因大小为711 bp、编码236个氨基酸，属bHLH转录因子家族成员。系统进化树分析显示，LjbHLH34蛋白与拟南芥bHLHⅣ亚家族中AtbHLH34和AtbHLH104亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明LjbHLH34在日本百脉根的根中表达量最高，叶中次之，茎中最少，暗示其在日本百脉根多个组织中发挥作用；同时LjbHLH34基因也受聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)诱导表达。在酵母中检测发现LjbHLH34具有转录激活活性；亚细胞定位试验表明LjbHLH34蛋白定位于细胞核中。将LjbHLH34基因转入拟南芥获得过表达株系。在200 mmol·L-1甘露醇胁迫下，LjbHLH34转基因拟南芥的根长明显长于野生型。干旱处理后，野生型拟南芥比转基因拟南芥萎蔫程度更加明显，而转基因株系的相对含水量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型，丙二醛(MDA)积累... 相似文献
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植物高亲和性K+转运蛋白基因（HKT）编码K+、Na+转运或K+-Na+共转运质膜通道蛋白,在植物抗逆过程中发挥重要作用。为了研究长穗偃麦草EeHKT1;4（GenBank： KF956112.1）的功能作用,构建了EeHKT1;4过表达植物表达载体转化拟南芥,进行拟南芥转基因植株的抗旱耐盐性评价分析。结果显示,正常生长条件下野生型（WT）与转基因株系的主根长度无差异,NaCl与甘露醇处理下WT和转基因株系根的生长受到抑制,转基因株系根长度均大于同等胁迫条件下（WT）的根长;正常生长条件下WT与转基因株系表型无显著差异,但在NaCl与甘露醇处理下WT表现出叶片萎缩和植株枯黄,转基因株系仅部分植株表现出叶片萎缩,同一胁迫条件下转基因株系的植株存活率皆高于WT。硝基氮蓝四唑（NBT）与二氨基联苯胺（DAB）染色结果显示,正常生长条件下WT与转基因株系叶片染色相对较浅,随着NaCl与甘露醇浓度提高,所有叶片染色程度逐渐加深且同等胁迫下WT染色程度高于转基因株系。以正常生长条件下基因的表达量为对照,随着NaCl浓度的增加,AtSOS1基因在WT和转基因植株中逐渐上调且在转基因中的表达量高于WT;AtNHX1基因在NaCl处理下上调表达且转基因植株中表达量低于WT,除转基因株系L5外并未检测到WT和转基因株系自身因NaCl浓度的提高AtNHX1基因表达量发生改变;在甘露醇处理下,AtRD29B和AtP5CS1基因均上调表达且转基因植株中表达量高于WT。综上所述,EeHKT1;4过表达降低了逆境胁迫下拟南芥中超氧阴离子和H2O2的积累,诱导抗逆基因上调表达,增强拟南芥抗旱耐盐性。 相似文献
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植物受到逆境刺激后,钙离子结合蛋白能够感知钙信号并将其解码,激活下游靶蛋白,从而引发胁迫应答反应,钙调蛋白激酶在其中发挥了重要作用。长叶红砂为东阿拉善-西鄂尔多斯特有的珍稀泌盐植物,对干旱、盐碱等环境胁迫具有极强的适应性。本研究基于转录组数据,克隆了长叶红砂钙调蛋白激酶RtCDPK16的开放阅读框（open reading frame, ORF）,氨基酸序列比对和进化分析显示,其与拟南芥的同源性为78.46%,与葡萄VvCDPK16同源性最高（80.97%）。基因表达特性分析显示,RtCDPK16在根茎叶中均表达,且在根中表达量最高,同时其表达水平可被氯化钠（NaCl）/聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）/冷胁迫（cold stress, cold）/脱落酸（abscisic acid, ABA）等多种环境胁迫和氯化钙（calcium chloride, CaCl2）显著诱导。构建植物表达载体并转化拟南芥,对野生型拟南芥（WT）和过表达拟南芥（OE）株系进行干旱、盐和脱落酸胁迫,发现胁迫处理下OE株系的根长、鲜重和叶绿素含量等表型指标均显著高于WT,表明RtCDPK16的超表达使转基因株系获得了更强的胁迫耐受性;生理生化指标检测显示,胁迫处理下各株系中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）和过氧化氢酶（catalase, CAT）等抗氧化酶活性及脯氨酸（proline, Pro）、可溶性糖（soluble sugar, SS）等渗透调节物质的含量均被显著诱导,且超表达株系显著高于WT,而过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2）/超氧阴离子（superoxide anion, O2-）的积累量显著低于WT;实时荧光定量（quantitativereal-time, qRT-PCR）检测发现,胁迫条件下OE株系的相关抗氧化酶基因、ABA合成和信号途径关键元件基因及脯氨酸合成基因均被显著诱导。以上结果表明,RtCDPK16在拟南芥中的超表达通过调控转基因植物中抗氧化和渗透调节系统相关基因的表达和酶活性,促进转基因植物的渗透平衡和活性氧（reactive oxygen species, ROS）稳态的维持,进而提高转基因植物的胁迫耐受性,这一过程可能是通过依赖于ABA信号的途径实现的。 相似文献
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采用田间实验，随机区组设计，选用禾本科牧草绿麦、燕麦，豆科牧草箭筈豌豆、藏豌豆为试验材料，设置不施肥（CK）、尿素75 kg·hm-2（N）、磷酸二铵375 kg·hm-2（NP）、有机肥22500 kg·hm-2（OM），尿素75 kg·hm-2+磷酸二铵375 kg·hm-2+有机肥22500 kg·hm-2（NPOM）5种处理，应用相关分析和4种评价模型对藏北人工牧草的生产性能和营养品质进行关联性分析和综合评价。结果表明：1）与未施肥（CK）相比，氮磷添加均提高了牧草的生产性能和营养价值，使牧草的主要物候期提前1~12 d。2）简单相关和偏相关分析表明对藏北人工草地的产量影响最大的是株高和出苗率，其次也应关注牧草的茎叶比、分蘖/枝数和盖度。3）主成分分析法、隶属函数分析法、灰色关联分析法、相似优先比法综合评价表明以NPOM处理的绿麦与藏豌豆，NP处理的燕麦、绿麦与藏豌豆，NP和NPOM处理的人工牧草综合评价最佳。因此，藏北人工草地建设过程中应适当地提高株高及出苗率，选用绿麦与藏豌豆混播进行NP、NPOM处理对提高草地生产性能，改善牧草品质效果最好，适宜在藏北地区大面积种植。 相似文献
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镉（Cd）是矿区重金属污染的主要元素之一，严重限制了植物的生长、发育。细胞分裂素（CTK）能够缓解镉对植物的毒害，但具体机制尚不清楚。本研究克隆了多年生黑麦草CTK信号通路基因LpARR10，该基因具有6个外显子，编码598个氨基酸。进化分析表明，LpARR10与拟南芥B类ARR转录因子（B-ARRs）聚为一组，其中与AtARR10和AtARR12的亲缘关系较近。氨基酸序列分析结果显示，LpARR10具有B-ARRs典型的磷酸受体结构域、磷酸化和金属离子结合位点。表达模式分析表明，CTK（25 μmol·L-1 6-BA）和Cd（200 μmol·L-1 CdCl2）处理0.5、2、6、12、24和48 h均显著提高了黑麦草根部LpARR10的表达；而在叶片中，LpARR10的表达仅在CTK和Cd处理2和6 h后显著升高。过量表达LpARR10转基因和野生型拟南芥在无Cd的MS培养基上生长10 d后，根长和鲜重没有显著差异；而在含有Cd（180 μmol·L-1 CdCl2）的MS培养基中，过量表达转基因株系的根长和鲜重显著高于野生型对照。综上，LpARR10在细胞分裂素调控的植物耐镉机理中发挥重要作用。 相似文献
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本试验旨在探究SARA（亚急性瘤胃酸中毒）耐受性不同奶牛的瘤胃上皮形态及其功能差异。选取12头装有永久性瘤胃瘘管的泌乳中期荷斯坦奶牛,饲喂精粗比为4∶6的日粮,并根据瘤胃pH值的高低,分为SARA易感组（SUS,n=4）和SARA耐受组（TOL,n=4）。瘤胃上皮形态及功能分析结果显示,与TOL组比较,SUS组奶牛瘤胃上皮的棘突层和基底层厚度明显增厚（P<0.05）,SUS组奶牛瘤胃上皮组织中参与挥发性脂肪酸（VFA）吸收的PAT1、MCT4和DRA基因表达量较TOL组显著下调（P<0.05）,而H+转运载体NHE1、NHE2、NHE3和调节胞内pH的vH+ATPase和Na+/K+ATPase的表达量显著升高（P<0.05）;对参与调控瘤胃VFA代谢的基因定量结果表明,SUS组PDHA1和SREBP2的表达量显著高于TOL组（P<0.05）,而HMGCL-2的表达量显著降低（P<0.05）;此外,SUS组CDK2、CDK6和Cyclin D1、Bad及Caspase-9等参与瘤胃上皮细胞增殖与凋亡的基因表达量显著高于TOL组（P<0.05）。结果说... 相似文献