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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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水稻ABCB转运蛋白基因的分子进化和表达分析 总被引：1，自引：0，他引：1
系统鉴定了水稻和拟南芥中27个和29个ABC家族B亚族(ABCB)基因,发现其外显子数目、编码蛋白质的长度和分子量在两种植物中均存在较大变异,而等电点分布的变化较小。系统发育分析把该亚族蛋白分为4个亚组,说明其功能可能已经发生了分化;在水稻和拟南芥中各鉴定了6对和9对旁系同源基因,说明单、双子叶植物分离之后,该亚族在水稻和拟南芥中均以物种特异的方式进行了扩张。片段复制和串联重复是水稻ABC家族扩张的主要机制。多序列比对显示,核苷酸结合域(NBD)的Walker A、Walker B和ABC域基序均高度保守,而Q环和H环的保守性略差;跨膜结构域(TMD)在不同蛋白之间和同一蛋白内没有明显的保守性。表达模式分析表明,水稻ABCB基因的表达具有明显的组织特异性,不同基因的表达特征已经发生分化。非生物胁迫下的表达分析显示多数水稻ABCB基因受到至少一种非生物胁迫因素的调控。旁系同源基因Ka/Ks分析表明,净化选择在水稻ABCB基因复制后功能的保留中发挥了重要作用。 相似文献
3.
本研究共鉴定出16个单、双子叶植物和卷柏的211个DUF1685基因家族成员。蛋白理化性质分析表明,211个DUF1685s基因的氨基酸序列长度为83~1071 aa,分子量为9.2~116.3 kDa,理论等电点为3.66~11.90。系统发育进化分析表明,DUF1685基因家族被划分了3个亚家族（Class I、Class II和Class III）,Class I和Class II亚家族产生A1和A2、B1和B2的事件发生在单、双子叶植物分化后,同时A1和B2分支（成员均为双子叶植物基因）出现了基因扩张现象。保守基序和基因结构分析结果表明,同一亚家族成员之间保守基序相似,211个DUF1685基因家族成员中大部分含有1个内含子,少部分基因含有2个及以上内含子或者不含内含子。选择压分析表明,DUF1685基因家族在进化过程中相关位点受到正向选择,这可能是导致部分基因发生功能变化的原因。共线性分析表明,片段复制事件可能是玉米DUF1685基因扩增和进化的潜在驱动力。基因启动子区域顺式元件分析结果表明,玉米DUF1685基因启动子区域含有光响应元件、ABA和非生物胁迫相关的顺式作用元件,推测这些基因可能参与玉米对非生物胁迫的响应。转录组数据分析表明,玉米DUF1685基因与特定组织（成熟花粉）的生长发育相关。本研究从多方面探究了玉米DUF1685基因家族的功能和进化情况,以期为今后深入研究玉米DUF1685基因生物学功能和进化关系提供理论参考。 相似文献
4.
2C型蛋白磷酸酶(PP2C)是ABA信号途径的关键组分,在ABA信号转导及植物对非生物逆境胁迫的应答过程中发挥着重要作用。为给TaPP2C59基因功能的研究奠定基础,同时为小麦对非生物胁迫应答的信号转导机理研究提供参考,本研究从小麦中克隆了第一个PP2C基因TaPP2C59,并对其在逆境胁迫以及多种信号分子处理下的表达模式进行研究。序列分析表明,该基因开放阅读框(ORF)为855bp,编码284个氨基酸。进化树分析表明,该基因编码的蛋白与水稻OsPP2C45蛋白和拟南芥AtPP2C59蛋白的亲缘关系最近。多序列比对分析表明,TaPP2C59具有PP2C家族蛋白的保守结构特征。实时荧光定量PCR分析表明,该基因的表达显著受ABA、低温和高盐胁迫抑制。因此,可以推测TaPP2C59可能作为负调控因子参与ABA信号及非生物逆境胁迫应答。 相似文献
5.
14-3-3蛋白家族在真核生物中广泛存在且高度保守,可结合多种靶蛋白参与植物代谢、发育以及胁迫响应等多种生理过程和信号途径。 TaGF14m基因是14-3-3基因家族成员之一。本研究以中国春为材料,对其进行了克隆和分析,并通过在拟南芥中过表达,分析该基因在盐胁迫下的功能。结果表明, TaGF14m基因含有5个外显子和4个内含子,开放阅读框为789 bp,编码262个氨基酸;小麦幼苗叶片中 TaGF14m基因在盐胁迫下上调表达;与野生型拟南芥相比,过表达 TaGF14m的转基因拟南芥在盐胁迫下生长受到明显抑制,根长也显著变短;SOS途径相关基因表达分析显示, TaGF14m基因可能通过SOS途径负调控盐胁迫耐受性。 相似文献
6.
为探究大豆GAPDH家族基因应答非生物胁迫的机制,本研究采用同源分析、保守结构分析等方法对大豆GAPDH基因家族进行全基因组搜索,并对筛选出基因的系统发育关系、基因结构和保守基序、染色体分布、启动子区域的顺式作用元件进行分析,并研究了大豆GAPDH家族基因在不同组织中和非生物胁迫诱导后的表达模式.结果 显示:在全基因组水平共搜索出19个大豆GAPDH家族成员,不均匀地分布在10条染色体上;亚细胞定位预测表明16个大豆GAPDH家族成员分布在叶绿体、细胞质和线粒体中;系统发育进化树将其分为4个亚家族Sub Ⅰ、SubⅡ、SubⅢ、SubⅣ,且各个亚家族内基因的结构及保守基序具有高度保守性;基因启动子区域存在不同的与非生物胁迫响应和激素反应相关的顺式作用元件,推测其可能参与大豆非生物胁迫应答过程;大部分GAPDH基因在大豆不同组织中都有表达,并表现出明显的组织特异性;转录组分析发现分别有5和9个大豆GAPDH家族基因在干旱胁迫、盐胁迫下显著上调或者下调,其中GmGAPDH8和GmGAPDH9在干旱胁迫和盐胁迫下均显著上调表达.本研究对大豆GAPDH家族基因进行了系统分析,为进一步研究大豆的GAPDH家族基因在非生物胁迫应答过程中的调控作用提供理论基础. 相似文献
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根据生物信息学分析,同源性克隆分离玉米DCL1候选基因,鉴定该基因组织与逆境响应等表达特征,并分析其自然等位变异。结果表明,目标候选基因全长7 408 bp,与拟南芥和水稻DCL1基因氨基酸序列高度保守,相似度分别为91%和77%。mRNA定量PCR分析表明,该基因在幼叶和吐丝期雌穗中表达丰度分别是幼茎的75.35倍和16.21倍;高盐、脱水、ABA、低氮、低磷胁迫处理条件下,幼苗中高盐和ABA处理呈下调表达,低氮和低磷处理呈显著上调表达,脱水处理无显著变化。核苷酸与氨基酸序列的保守性、组织与逆境响应差异表达特征均与拟南芥和水稻等相似。87份玉米自交系10×全基因重测序数据分析结果表明,该基因遗传变异丰富,共83个位点存在自然变异,但外显子区域和主要的功能结构域序列相对保守,约2/3的自然变异集中在内含子区域,外显子区域的27个自然变异位点只有8个位点在16个材料存在氨基酸差异。 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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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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为了解小麦的 TaGB1基因特性、表达情况及其与双子叶植物同源基因的进化关系,以小麦品种济麦22为研究对象,采用同源克隆的方法获得小麦G蛋白β亚基编码区序列, TaGB1编码区全长1 143 bp,编码380个氨基酸,预测分子量为41 kD,基因组序列中包含6个外显子和5个内含子,分别位于小麦基因组的4A、4B、4D染色体上,不同拷贝的氨基酸同源性高达99.91%。 TaGB1基因结构中包含7个WD40保守域,表达产物位于胞质和质膜上。经系统发育进化关系分析,单子叶植物与双子叶植物的G蛋白β亚基分化形成两大分支; TaGB1在进化关系上与单子叶植物较近,而与拟南芥等双子叶植物较远。 TaGB1在ABA、盐、热和干旱胁迫条件下上调表达,植物的根、茎、叶等部位均有表达,叶片中表达量较高,说明该基因可能参与调控植物的抗逆反应。 相似文献
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Members of the activity of bc1 complex (ABC1) family are protein kinases that are widely found in prokaryotes and eukaryotes. Previous studies showed that several plant ABC1 genes participated in the abiotic stress response. Here, we present the systematic identification of rice and Arabidopsis ABC1 genes and the expression analysis of rice ABC1 genes. A total of 15 and 17 ABC1 genes from the rice and Arabidopsis genomes, respectively, were identified using a bioinformatics approach. Phylogenetic analyses o... 相似文献
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CBF调节子在水稻品种日本晴和93 11低温驯化过程中的差异调控机制 总被引：2，自引：0，他引：2
利用拟南芥DREB1蛋白序列在水稻全基因组水平进行TBLASTN,共检索到9个水稻同源基因。其中,有3个基因串联排列在第9染色体上,命名为OsCBF1、OsCBF2、OsCBF3。它们编码的蛋白在保守区域内与DREB1的相似性较高。低温驯化能增强水稻幼苗的耐冷性,减少叶片的离子渗漏,但粳稻品种日本晴和籼稻品种93 11之间存在差异。OsCBF1~OsCBF3基因在低温驯化过程中诱导表达,在93 11中的表达量比在日本晴中的更高。CBF候选靶标基因OsP5CS在两个水稻品种都得到诱导表达,但是OsLIP5和OsLIP9只在93 11中上调表达,而在日本晴中表达量变化不明显。OsCBF1~OsCBF3的启动子序列在日本晴与93 11之间存在多态性,93 11的启动子序列中包含更多的MYC顺式作用元件。 相似文献
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利用生物信息学的方法鉴定31个玉米的WOX家族基因,对这31个玉米WOX家族基因进行分析。多序列对比结果表明,玉米WOX家族和拟南芥WOX成员均具有高度保守的HOX结构域组helix1-loop-helix2-turnhelix3结构。以拟南芥WOX家族成员作为参照,构建系统进化树,玉米WOX家族成员和拟南芥WOX家族成员共46个基因被分为3个进化支。通过进一步的内含子以及motif分析,结果显示,各个进化支内部的内含子和motif相似度极高,而不同的进化支间有较大的差别。对玉米WOX家族基因的表达模式和功能初步分析,结果表明,有6个WOX家族基因参与了玉米生长发育的调控。 相似文献
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P1B-type ATPase ion pumps that transport heavy metal ions across cellular membranes are essential for plant growth and development. To date, a genomic comparison overview of the family in rice, maize and sorghum is not yet available. In this study, a total of 31 heavy metal P1B-type ATPase (HMA) genes were identified, including 9 in rice, 11 each from maize and sorghum. They were classified into two distinct subfamilies based on their sequence composition and phylogenetic relationship. Four pairs of HMA genes were expanded via gene duplication with tandemly duplicated. Comprehensive analyses were performed to investigate the expression profiles of HMA genes in various tissues by using quantitative real-time PCR. Some HMA members exhibited abundant and tissue-specific expression patterns. Moreover, most of the genes were found to be differentially expressed under the Cu/Cd treatment. This study will facilitate further studies on P1B-type ATPase family and provide valuable hints for the functional validation in rice, maize and sorghum. 相似文献
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水稻抗白叶枯病基因Xa3/Xa26家族成员的表达模式分析 总被引：2，自引：0，他引：2
水稻抗白叶枯病基因Xa3/Xa26是一个多基因家族的成员。为了检测该基因家族中是否可能存在其他抗病基因和这些成员可能发挥功能的部位,系统研究了Xa3/Xa26基因家族成员的表达模式。将籼稻品种明恢63、特青、93 11和粳稻品种日本晴中Xa3/Xa26基因家族的13个成员（MRKa、Xa3/Xa26、MRKc、TRKa、TRKb、TRKc、9RKa、9RKb、9RKe、NRKa2、NRKe、NRKf1和NRKf3）的启动子与编码绿色荧光蛋白（GFP）的报告基因进行融合表达,通过农杆菌介导的遗传转化方法将不同启动子调控的报告基因分别导入水稻。通过检测GFP表达,分析这些家族成员的组织特异性表达模式,发现Xa3/Xa26基因家族成员的表达模式基本一致,主要集中在水稻各组织的维管束细胞及其周围细胞中。Xa3/Xa26基因家族的表达模式与抗维管束病原菌（如白叶枯病菌）基因的功能非常吻合。这种表达模式为寄主进化过程中,从该家族不断产生新的抗病基因提供了重要信息。 相似文献
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Xiu-mei Wang Yue-yang Liang Ling Li Chang-wei Gong Hai-peng Wang Xiao-xi Huang Shuang-cheng Li Qi-ming Deng Jun Zhu Ai-ping Zheng Ping Li Shi-quan Wang 《水稻科学》2015,22(6):255
Tillering is an important agronomic trait which has a direct impact on plant type and grain yield. Strigolactones are a class of important phytohormones regulating rice tillering. ATMAX1 is an important gene involved in strigolactone biosynthesis through encoding the protein P450 in Arabidopsis. Based on sequence BLASTp, we identified five homologous genes of ATMAX1 in rice, i.e., OsMAX1a, OsMAX1b, OsMAX1c, OsMAX1d and OsMAX1e. Among them, OsMAX1a and OsMAX1e showed stable and high expression in rice tissues. In addition, we observed that Os MAX1a and OsMAX1e can rescue the branched phenotype and the influences caused by MAX1 mutation in Arabidopsis. Moreover, the expression of OsMAX1a and OsMAX1e can respond to phosphate deficiency and different phytohormones, especially GR24, a strigolactone analogue. Therefore, it is concluded that Os MAX1a and OsMAX1e are involved in the biosynthesis of strigolactones and regulated rice tillering. 相似文献
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BES1基因是植物体内一类重要的转录因子。本研究利用基因组测序数据,在小麦基因组中鉴定到20个 BES1基因家族成员,它们分布在14条染色体上。为进一步研究 BES1基因在小麦以及其他禾本科作物（水稻、玉米、高梁、谷子和大麦）中的功能和进化关系,对小麦等6种禾本科作物以及十字花科模式植物拟南芥的 BES1基因家族进行系统发育关系、结构特性和共线性关系分析,结果发现,系统发育分析将该家族成员分为Group A、Group B、Group C和Group D四类,大部分小麦 BES1基因集中在Group A;大部分小麦 BES1基因家族成员有2个外显子,最多有10个外显子;小麦与水稻 BES1基因之间存在更多的共线性关系。此外,在小麦根和穗中还鉴定到3个具有较高表达水平的 BES1基因（ TaBES1-3A-2、 TaBES1-3B-2和 TaBES1-3D-2）,表明 BES1基因在小麦生长发育过程中发挥着重要作用。 相似文献