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谷子逆境应答相关的钙依赖蛋白激酶基因SiCDPK1的克隆与表达 总被引：1，自引：0，他引：1
CDPK是一类重要的钙信号感受蛋白和响应蛋白,在植物非生物胁迫应答方面具有重要的作用。为探究耐旱作物谷子CDPK在抗逆胁迫中的应答机制,本文利用RT-PCR技术从谷子幼苗cDNA中克隆到一个与逆境胁迫相关的CDPK基因,命名为SiCDPK1 (GenBank登录号为KC249975.1)。以拟南芥CDPK基因序列为查询序列,预测谷子基因组含有28个CDPK基因。其系统发育分析表明,谷子CDPK基因家族由4个亚类组成,其中SiCDPK1属于第II亚类,其全长1596 bp,编码531个氨基酸,预测蛋白分子量为59.5 kD,等电点pI为5.94,含有典型CDPK的保守结构。启动子调控区含有与多种逆境胁迫相关的调控元件。实时定量结果显示,SiCDPK1基因受PEG、ABA、高盐、自然干旱胁迫诱导表达。本试验为谷子抗逆应答机制的深入研究奠定了良好的理论基础。 相似文献
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《分子植物育种》2020,(16)
土壤碱胁迫是农作物生长的独特而严重的威胁,对于碱胁迫信号感知、转导和响应的机制,目前仍不清楚。本研究充分利用拟南芥丰富的生物信息资源,对比拟南芥在对照和碱胁迫两种处理下根系转录组的基因表达差异,发现碱胁迫诱导下拟南芥根系3 729个基因表达,抑制了3 828个基因表达。GO和KEGG富集分析表明,钙离子响应和氧化还原平衡等过程在拟南芥碱胁迫响应过程中起重要作用。此外,本研究还发现丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和钙调蛋白类蛋白等基因与拟南芥碱胁迫反应密切相关。本研究以拟南芥为材料进行系统分析,充分利用了拟南芥丰富的基因资源,为深入了解植物应对碱胁迫的机制提供了理论基础。 相似文献
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环核苷酸门控通道蛋白(cyclic nucleotide-gated channel proteins,CNGCs)是介导低价阳离子转运的重要蛋白,在植物信号传递、生长发育与非生物胁迫响应等方面发挥重要作用.本研究利用序列比对法在蓖麻基因组水平进行CNGC家族成员鉴定;利用生物信息学手段对蓖麻CNGC家族成员的基因结构、保守基序、特征结构域、聚类方式、顺式作用元件及染色体定位信息进行分析.研究成功鉴定到17个蓖麻CNGC基因家族成员,定位于16个未完整拼接的染色体片段上;除RcCNGC13外,其他蛋白序列均包含高度保守的环核苷酸结合结构域CNBD,但RcCNGC4\RcCNGC6\RcCNGC13\RcCNGC14均存在明显的基序缺失;部分RcCNGCs启动子区均含有MYB、MYC与ABRE、ARE元件,推测其响应逆境胁迫.聚类分析将蓖麻CNGC成员分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组,推测不同类型CNGC蛋白存在功能差异.转录组数据分析发现仅有RcCNGC14受冷胁迫显著上调表达,暗示该基因参与调控蓖麻的冷适应性.本研究首次在蓖麻全基因组水平对CNGC基因家族进行鉴定,并分析其冷胁迫下的表达模式,为进一步创制蓖麻抗冷新种质提供重要的候选基因. 相似文献
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小麦应答低磷的钙依赖蛋白激酶基因TaCPK1A和TaCPK10的克隆和表达 总被引：1，自引：0，他引：1
采用构建富集磷胁迫特异表达基因cDNA差减文库、序列分析和cDNA-AFLP技术,鉴定了2个应答低磷胁迫的钙依赖蛋白激酶(CDPK)基因的表达序列标签。克隆、测序和比对结果表明,上述基因分别为TaCPK1A和TaCPK10。其cDNA长度分别为2 129 bp和1 696 bp,开放阅读框分别为1 599 bp和1 281 bp,分别编码532和426个氨基酸;具有CDPK的典型结构特征。系统进化分析表明,上述基因的核苷酸序列同源性低,分别来自不同的祖先。在对低磷胁迫的响应上,TaCPK1A在磷胁迫1~24 h范围内根系内的表达水平不断增强,叶内表达水平在1 h内明显被诱导,以后保持稳定;TaCPK10在相应磷胁迫时间范围根叶内的表达水平均呈低—高—低变化,在磷胁迫1 h的表达被诱导,以后又逐渐降至胁迫前水平。TaCPK1A和TaCPK10对氮、钾胁迫没有应答响应。结果表明,CDPK在介导小麦低磷胁迫的信号转导中具有重要作用,小麦中存在两种或多种CDPK介导的磷酸化过程参与低磷信号的转导。 相似文献
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为探讨蓖麻钙依赖蛋白激酶29基因(RcCDPK29)在蓖麻耐盐中的作用，以蓖麻叶片为材料，设计特异性引物，克隆蓖麻钙依赖蛋白激酶29基因(RcCDPK29),并对所得序列进行生物信息学分析。结果表明，蓖麻钙依赖蛋白激酶29基因(RcCDPK29)序列全长1 590 bp;编码528个氨基酸；蛋白分子量为59.74 ku;等电点(pI)值6.21;是典型的非跨膜蛋白；亲水性数值为负值，属于亲水性蛋白；RcCDPK29蛋白α-螺旋占比最高有228个；RcCDPK29与拟南芥CDPK(SMTL ID:3q5i.1)相似度为40.41%,具有较高可信度(>30%)。将木薯、麻枫树、巴西橡胶树、柑橘、石榴、毛果杨与蓖麻RcCDPK29氨基酸序列进行同源性比对。其中，与麻枫树的同源性最高，为82.29%。RcCDPK29蛋白包含1个Ser/Thr蛋白激酶催化结构域和4个与Ca2+结合的EF-hand型结构域。通过qRT-PCR技术，分析RcCDPK29在不同水平盐胁迫下蓖麻不同组织中的表达，结果表明，RcCDPK29基因主要在茎中表达，盐处理12 h表达量最高。随着盐处... 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(11):3571-3578
钙依赖蛋白激酶(CDPKs)在调节植物生长发育与逆境胁迫响应中发挥了关键作用,研究CDPK基因的序列信息与表达模式,为揭示蛋白结构、基因功能及参与的抗逆信号网络奠定基础。采用RT-PCR、RACE技术获得白芨BsCDPK1基因c DNA全长;利用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化特性和结构域等特征,并对BsCDPK1进行氨基酸序列比对与系统进化树分析;采用实时荧光定量PCR技术对Bs CDPK1基因在白芨幼苗期的表达模式进行检测分析。结果表明,克隆获得的Bs CDPK1基因cDNA全长为1 981 bp,编码496个氨基酸,其编码蛋白相对分子质量为55.997 kD,理论等电点5.38,脂肪指数为87.50,不稳定指数为43.54。BsCDPK1蛋白包含CDPKs家族典型的激酶结构域、自抑制功能域、ATP结合位点以及C-端的4个EF-hand手性结构,并且高度保守;BsCDPK1与铁皮石斛、蝴蝶兰的CDPK基因亲缘关系最近,聚为一支。q RT-PCR结果表明BsCDPK1在白芨幼苗的根、茎、叶中均有表达。白芨BsCDPK1基因的克隆与序列特征分析、幼苗组织表达模式分析为阐明BsCDPK1基因在白芨生长发育和逆境胁迫中的功能奠定实验基础。 相似文献
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为解析苹果钙调蛋白基因MdCaM在非生物胁迫过程中的功能.以秦冠苹果为材料,克隆了苹果MdCaM基因,并利用MEGA 5.0软件对其编码的蛋白进行了聚类分析,利用qPCR分析了MdCaM在采后损伤、低氧、高温等胁迫条件下的表达模式.结果表明,不同物种间钙调蛋白具有较高的同源性,MdCaM与拟南芥的钙调蛋白CaM1基因关系较近;qPCR结果表明,MdCaM在损伤、低氧胁迫(0 O2或3％ O2)后均呈先升高后恢复正常水平的表达模式,损伤后6h达到峰值,低氧(0 O2)处理1h后达到峰值;高温(20℃/40℃)诱导后其表达量高于同期对照组,并在处理后12 h达到峰值,表明该基因可能参与了高温胁迫下的全程响应.因此推测,MdCaM基因可能在苹果适应损伤、高温、低氧等逆境胁迫过程中发挥重要作用,可能参与了苹果生长发育过程中的逆境调控.为后继研究MdCaM的功能和作用机制奠定基础. 相似文献
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为研究弱光胁迫对烟草生长发育的影响及特异性响应基因的表达,本研究测定了不同光照处理下烟草幼苗苗期天数以及农艺性状指标和光信号传导相关基因的差异表达模式,并分析了这些基因表达与烟草光信号转导间的关系。结果表明:弱光胁迫对于不同生育时期烟草的生长发育产生了极大的影响,具体表现为烟苗生育期延长,农艺指标均下降。在此过程中,钙感受器基因CAS、类钙调素蛋白基因CML19、钙依赖性蛋白激酶基因CDPK9、CDPK14以及ACRE20基因均在弱光胁迫处理后下调;然而钙/钙调素依赖性蛋白激酶基因CCaMK则出现上调;蔗糖磷酸合成酶基因SPSC和RuBisCo小亚基基因rcbS出现大幅下调;然而捕光叶绿素a/b结合蛋白基因CAB21的表达出现大幅上调。研究发现,弱光胁迫抑制了大部分响应钙素及光信号基因的表达,而仅有少数基因表现负调控。这些结果可为后续开展烟草遗传改良提供科学依据。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(9):2933-2940
胁迫相关蛋白(stress associated protein, SAP)是指由A20结构域和(或)AN1结构域组成的一类锌指蛋白,参与调控植物对不同非生物胁迫的应答。本研究从小麦(Triticum aestivum L.)的B基因组中分离得到一个胁迫相关蛋白基因TaSAP7-B,该基因全长543 bp,编码180个氨基酸,预测蛋白分子量为19.66 kD,等电点为8.33。为进一步研究TaSAP7-B基因的生物学功能,将TaSAP7-B基因构建到植物表达载体pCAMBIA1300上并进行拟南芥的转化,相对于野生型对照,过表达TaSAP7-B基因拟南芥对盐胁迫和渗透胁迫更加敏感。上述结果表明,TaSAP7-B基因是盐胁迫和渗透胁迫反应的负调控因子。 相似文献
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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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亚麻响应低钾胁迫转录谱分析 总被引：1，自引：0，他引：1
钾是亚麻生长发育必需的大量元素。本研究以钾高效利用亚麻品种Sofie为试验材料,在低钾处理12 h和96 h下,利用转录组测序及qRT-PCR进行低钾胁迫下差异基因表达调控的研究。结果表明,低钾处理7 d的亚麻叶片边缘变黄,与对照相比,低钾处理植株矮化。筛选出对低钾响应强烈的3个钾运转蛋白基因LusKC1(Lus K channel 1)、LusSKOR(Lus STELAR K+outward rectifier)和LusHAK5(Lus high affinity K+transporter 5),低钾胁迫响应峰值时间为12 h和96 h;与对照相比,低钾处理12 h鉴定到差异表达基因1154个(508个上调,646个下调),GO功能富集分析表明,这些差异表达基因主要富集于代谢过程、细胞进程、单一生物过程、催化活性和结合功能五大类,KEGG通路富集分析表明,这些差异表达基因涉及到能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、萜类化合物代谢和植物激素信号转导等通路。进而筛选出7个与钾直接相关基因(4个钾运输蛋白、2个钾通道蛋白及1个钠钾钙交换蛋白)、13个与激素相关基因以及6个与纤维素合成相关基因。7个与钾直接相关基因中,2个基因表达量上调1.75倍和2.64倍,5个基因表达量下调1.21~9.57倍。以上解析的差异基因初步揭示了亚麻低钾涉及的转录调控途径,可为亚麻耐低钾相关基因的克隆与功能验证奠定基础。 相似文献
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以马铃薯品种合作88为材料,利用数字基因表达谱(DGE)技术,对–2℃低温胁迫处理后的马铃薯叶片c DNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,有28 505个基因受低温胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因13 703个,下调表达基因14 802个。GO功能显著性富集分析表明,DEGs主要涉及信号生物代谢过程、氧化还原过程、能量代谢、次生代谢过程以及催化活性。KEGG富集分析表明,上调表达基因主要富集于苯丙烷、光合作用天线蛋白、类胡萝卜素的生物合成、苯丙氨酸代谢及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物激素信号转导途径。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证4个DEGs在低温胁迫条件下的差异表达,其结果与DGE分析结果基本一致,证实了DGE测序结果的可靠性。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(8):2609-2615
SWN (Swinger)蛋白是多梳抑制复合体2 (polycomb repressive complex2, PRC2)结构的核心成分之一,为了研究SWN在拟南芥中耐盐胁迫方面的作用,我们分析了拟南芥突变体swn与野生型之间转录组水平的基因表达差异,高盐胁迫下的萌发实验,以及与盐胁迫响应基因RD20 (Responsive to desiccation 20)、SOS1 (Salt overly sensitive)和MAPK6 (Mitogen-activated protein kinase)的表达。结果显示,GO富集分析表达上调的基因,共富集到20个GO通路,其中响应盐胁迫通路(Respond to salt stress)富集程度较高;在高盐胁迫下,swn表现出比野生型更高的萌发率,幼苗生长情况也优于野生型;盐胁迫响应基因RD20、SOS1和MAPK6表达量也更高。本研究表明,swn突变体对盐的耐受性强于野生型,SWN基因在拟南芥抗盐过程中发挥负调控作用。 相似文献
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《华北农学报》2017,(1)
为解析苹果钙调蛋白基因MdCaM在非生物胁迫过程中的功能。以秦冠苹果为材料,克隆了苹果MdCaM基因,并利用MEGA 5.0软件对其编码的蛋白进行了聚类分析,利用qPCR分析了MdCaM在釆后损伤、低氧、高温等胁迫条件下的表达模式。结果表明,不同物种间钙调蛋白具有较高的同源性,MdCaM与拟南芥的钙调蛋白Ca M1基因关系较近;qPCR结果表明,MdCaM在损伤、低氧胁迫(0 O_2或3%O_2)后均呈先升高后恢复正常水平的表达模式,损伤后6 h达到峰值,低氧(0 O_2)处理1 h后达到峰值;高温(20℃/40℃)诱导后其表达量高于同期对照组,并在处理后12 h达到峰值,表明该基因可能参与了高温胁迫下的全程响应。因此推测,MdCaM基因可能在苹果适应损伤、高温、低氧等逆境胁迫过程中发挥重要作用,可能参与了苹果生长发育过程中的逆境调控。为后继研究MdCaM的功能和作用机制奠定基础。 相似文献
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【目的】提高棉花在低磷胁迫下的抗性,挖掘棉花磷胁迫相关功能基因。【方法】用生物信息学方法分析Gh WRKY6基因的结构特征和进化关系;构建基因超表达载体转化拟南芥,分析转基因拟南芥在低磷胁迫下的抗性;利用荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析拟南芥中磷信号途径Marker基因表达量的变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到Gh WRKY6基因,生物信息学分析表明该基因序列含有一个WRKY保守结构域,是WRKY家族转录因子。在低磷胁迫下,转基因拟南芥与野生型相比,种子萌发速度、主根长度、侧根数目、生物量均低于野生型,而在正常生长条件下两者并无差别。qRT-PCR分析表明GhWRKY6能够影响关键的磷转运蛋白基因的表达。【结论】GhWRKY6作为一个负调控因子参与到植物低磷胁迫响应信号途径中。 相似文献
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钙离子(Ca2+)是植物信号转导途径的主要信号组分之一,钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK)是Ca2+的信号传感器。当植物感受到自身或外界信号刺激后,细胞中的钙信号经CDPK传递到下游,导致基因表达变化并引发级联反应和一系列生理响应过程。本研究综述了CDPK的结构特征和表达特性,重点介绍了其在植物发育、逆境胁迫应答、气孔运动和激素信号转导等方面的生物学功能,指出CDPK在植物信号转导和应答环境变化过程中的重要作用,并对未来CDPK的研究前景进行了展望,旨在为深入研究CDPK的功能和调控机制提供参考。 相似文献
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粟弯孢霉叶斑病为谷子重要的叶部病害，为了解钙调磷酸酶信号途径在粟弯孢霉叶斑病菌中的功能，对粟弯孢霉叶斑病菌钙调磷酸酶基因进行了克隆和初步分析。通过简并PCR法扩增获得了粟弯孢霉叶斑病菌钙调磷酸酶催化亚基ClCna和调节亚基ClCnb基因的同源片段，并利用RACE技术获得了ClCna和ClCnb基因序列同源片段的全长cDNA序列。粟弯孢霉叶斑病菌ClCna和ClCnb基因编码的蛋白与其他病原真菌钙调磷酸酶蛋白具有很高的同源性，ClCna基因编码的蛋白含有钙调素结合位点、钙调磷酸酶调节亚基结合位点和自身抑制调节位点，而ClCnb基因编码的蛋白含有4个钙离子结合位点。利用钙调磷酸酶特异性抑制剂环孢素A处理粟弯孢霉叶斑病菌分生孢子，发现分生孢子的萌发率明显下降。利用实时荧光定量PCR方法分析粟弯孢霉叶斑病菌中ClCna和ClCnb基因在非生物胁迫下的表达模式，在山梨醇和氯化钠胁迫下都是诱导表达，因此，推测这2个基因可能在粟弯孢霉叶斑病菌的逆境胁迫及孢子萌发中起重要的作用。 相似文献