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以缺水处理、低温胁迫和盐胁迫的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植物作为试验材料,采用实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(RT-qPCR),检测水杨酸(SA)途径调控基因AtACD6和下游防御基因AtPR5的表达水平。分析结果证实了非生物胁迫处理的植物中这些防御基因的表达水平明显增加。亚硫酸盐测序结果证明非生物胁迫诱导AtACD6基因启动子区域的DNA去甲基化,导致该基因的转录激活。进一步研究证实,沉默抑制因子1(ROS1)介导的DNA去甲基化,在低温诱导AtACD6基因表达的过程中起重要作用。揭示了植物水杨酸途径防御基因应答非生物胁迫相关的分子机制中ROS1起重要作用,为探索植物适应不利环境的表观调控机制提供参考。 相似文献
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水杨酸(Salicylic acid,SA)能诱导植物提高抗生物胁迫和非生物胁迫(冷胁迫等)的能力.为研究SA对非生物胁迫下植物基因表达的影响;以黄瓜("新优30")幼苗为试材,用SA(3 mmol/L,pH6.0)溶液和蒸馏水处理后,经7℃冷胁迫48 h,提取叶片总RNA并反转录cDNA,利用mRNA差异显示技术分离出12个差异表达cDNA片段.经反向斑点杂交验证其中2个(SICCL 1和SICCL 2)为高差异表达片段.序列测定和Blast分析表明,SICCL 1与甜瓜中黄瓜花叶病毒(Cucumber Mosaic Virus,CMV)相关基因AM734282有88%同源性;SICCL 2与毛柽柳中NaHCO,胁迫相关基因THL24h-106有86%同源性.由此推测,SA诱导植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的能力可能是通过诱导植物某些相同基因的表达来实现的. 相似文献
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番茄是一种世界性蔬菜,BZR基因在植物生长发育中发挥重要作用,但目前有关番茄BZR基因响应非生物胁迫研究较少.为更好研究BZR基因在番茄中分布与功能,研究共鉴定9个SlBZR基因家族成员,并利用生物信息学技术分析其基本信息、保守基序、染色体定位、系统进化、顺式作用元件及非生物胁迫下表达模式.结果表明,9个SlBZR基因成员分布在番茄8条染色体上.qRT-PCR分析表明,SlBZR基因在植物逆境或激素响应方面具有重要作用.SlBZR3和SlBZR8在非生物胁迫中明显上调表达,说明其可能在番茄响应非生物胁迫中发挥重要作用.研究为进一步探索番茄BZR基因功能提供理论依据. 相似文献
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脯氨酸在植物渗透调节中起举足轻重的作用,1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是脯氨酸的谷氨酸合成途径中的关键酶,为了研究玉米P5CS基因家族与玉米抗逆性的关系,对玉米幼苗进行了非生物胁迫(干旱、低温、盐胁迫)处理,利用半定量RT-PCR技术分析了ZMP5CS基因家族在不同胁迫条件下的表达特性.结果表明,ZMP5CS基因家族中除ZM02G27230以外的基因不论地上部叶还是地下部根均被干旱胁迫诱导上调表达,但各成员之间其表达量最高点出现的时间不同;相同处理同一基因相同的处理时间点地上部与地下部基因表达量存在差异,在干旱胁迫下ZM08G14210的表达量最高,在盐胁迫下ZM08G31890的表达量最高,在低温胁迫下ZM06G25580的表达量最高,说明ZMP5CS基因家族表达受非生物胁迫的诱导. 相似文献
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植物非生物胁迫应答相关转录因子研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
非生物逆境胁迫严重危害农作物的生产,并且转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫方面起重要作用,而利用基因工程手段过量表达植物中与抗逆相关的转录因子,可提高下游多个植物抗逆基因的表达,从而提高植物的抗逆能力,因而转录因子受到广泛的关注,由此综述乙烯应答元件结合因子(AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族(bZIP)和HSFs五种植物应答非生物胁迫相关转录因子的结构特点、功能,以及它们在植物应答非生物胁迫方面的研究成果。 相似文献
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水曲柳TCP4转录因子克隆及胁迫和激素下的表达分析 总被引：3，自引：2，他引：1
TCP转录因子家族是植物特异的一类调控生长发育和逆境胁迫的重要转录因子。本文揭示了水曲柳FmTCP4在非生物胁迫及激素信号诱导调控的表达特征,为该基因在水曲柳中调控生长发育以及逆境胁迫响应功能的研究奠定基础。通过前期研究克隆获得了水曲柳TCP4基因序列,并命名为FmTCP4,应用生物信息学软件对水曲柳FmTCP4基因的分子结构特征进行了分析,利用4 ℃低温、盐(NaCl)以及干旱(PEG6000)进行非生物胁迫处理,利用脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)进行激素信号诱导,分析FmTCP4基因的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 251 bp,具有完整的开放阅读框,编码416个氨基酸。FmTCP4具有螺旋-环-螺旋结构,为亲水性的不稳定蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,亚细胞定位预测存在于细胞核中,并在细胞质到细胞核的调控中起作用。同源序列比对结果表明,FmTCP4与芝麻、烟草等物种的同源蛋白序列相比具有很高的同源性。非生物胁迫处理后,FmTCP4的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不同,表明FmTCP4明显响应了这3种非生物胁迫。激素信号诱导结果表明,外源植物激素调控了FmTCP4基因的表达,基因表达量相对于对照组具有显著性差异。非生物胁迫和激素信号诱导下的基因表达分析表明,FmTCP4响应了寒冷、盐、干旱等非生物胁迫以及激素信号,说明其参与了植物的生长发育和逆境胁迫的平衡。 相似文献
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《东北农业大学学报》2016,(11)
对龙葵Sor UBC基因克隆并分析其在多种非生物胁迫处理下表达特性,为E2泛素结合酶在植物逆境胁迫中应用提供理论依据。试验采用电子克隆结合RT-PCR方法从龙葵中克隆得到泛素E2结合酶UBC基因编码区序列,命名为Sor UBC,登陆Gen Bank,编号:KU233684。Sor UBC基因编码区全长888 bp,编码295个氨基酸。进化树分析显示,该基因编码氨基酸序列与马铃薯、番茄同源性最高,为95%,其次是烟草,为91%。该蛋白在第266~284氨基酸位具有1个跨膜螺旋区域,泛素化位点预测表明其含有8个泛素化位点。利用荧光定量PCR技术分析Sor UBC基因在龙葵各器官表达特征和不同非生物胁迫处理下(干旱、盐、碱、高温和低温)根部和叶片表达特性,同时测定龙葵叶片生理响应。结果表明,SorU BC基因表达具有组织差异性,在叶片和果实中表达量较高。非生物胁迫处理(干旱、盐、碱、高温和低温)后根部和叶片基因表达情况显示该基因存在早期(3或5 h)应答上调表达,且根部与叶片基因表达量和变化趋势差异显著,根部表达量变化比叶片显著,推测Sor UBC基因在龙葵早期响应干旱、盐、碱、高温和低温非生物胁迫中起调控作用。生理特征数据表明,在干旱、盐和高温胁迫中龙葵叶片MDA含量变化差异不显著,POD和SOD活性总体呈先降后升趋势,说明其在胁迫后期(9 h)对活性氧造成的损伤起缓解作用。 相似文献
8.
《广东农业科学》2016,(2)
脯氨酸在植物渗透调节中起举足轻重的作用,1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是脯氨酸的谷氨酸合成途径中的关键酶,为了研究玉米P5CS基因家族与玉米抗逆性的关系,对玉米幼苗进行了非生物胁迫(干旱、低温、盐胁迫)处理,利用半定量RT-PCR技术分析了ZMP5CS基因家族在不同胁迫条件下的表达特性。结果表明,ZMP5CS基因家族中除ZM02G27230以外的基因不论地上部叶还是地下部根均被干旱胁迫诱导上调表达,但各成员之间其表达量最高点出现的时间不同;相同处理同一基因相同的处理时间点地上部与地下部基因表达量存在差异,在干旱胁迫下ZM08G14210的表达量最高,在盐胁迫下ZM08G31890的表达量最高,在低温胁迫下ZM06G25580的表达量最高,说明ZMP5CS基因家族表达受非生物胁迫的诱导。 相似文献
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[目的]通过对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)PHD(Plant homeodomain)转录因子在棉花不同组织和非生物胁迫条件下的表达分析,筛选棉花逆境胁迫应答基因.[方法]根据已报道的28个棉花GhPHD基因的EST序列合成了特异引物,使用半定量RT-PCR方法检测GhPHD在棉花种子、根、茎、叶、纤维(15DPA)中的表达以及在于旱、高盐(150 mmol/L NaCl)、低温(4℃)非生物胁迫下的表达.[结果]棉花PHD转录因子在各组织中的表达存在差异,85.7;的基因在种子中表达,在纤维中表达的占35.7;.在干旱胁迫条件下GhPHD1、GhPHD6和GhPHD22呈上调表达,在高盐胁迫条件下GhPHD1、GhPHD16呈上调表达,低温胁迫激活GhPHD9表达,其它基因对三种非生物胁迫无明显应答.[结论]部分GhPHDs在陆地棉应答和适应非生物胁迫过程中可能发挥重要的作用. 相似文献
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盐碱胁迫是影响植物生长、发育和产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料。为了获得在植物渗透胁迫反应中起关键作用的功能基因,研究以耐盐碱东北野生大豆(Glycine sojaL.G07256)为试材,利用前期构建的野生大豆碱胁迫基因芯片表达谱,从中选出一个在盐碱胁迫早期上调表达,经Blast分析预测属于C2H2类型的锌指转录因子(探针号Gma.17534.1.S1_at),命名为GsZFP1。对GsZFP1基因进行芯片结果的sqRT-PCR验证,并通过同源克隆的方法克隆得到GsZFP1的cDNA序列。利用"ORF Finder"及ExPASy的ProtParam工具分析表明GsZFP1蛋白长度为325 aa,分子质量约35.14 ku,预测等电点为9.99。其锌指结构特征为Cys-X2-Cys-X3-Phe-X5-Phe-X2-His-X3-4-His,并且不含QALGGH保守结构域。该基因是野生大豆中首次被发现的不含QALGGH motif C2H2类型的锌指蛋白,并且参与到非生物胁迫反应。该结果将为研究GsZFP1基因在非生物胁迫中的功能,并为认识不含QALGGH保守结构域的C2H2类型的锌指蛋白在非生物胁迫中的作用奠定基础,为耐渗透胁迫基因工程研究提供潜在的基因资源,为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据。 相似文献
11.
【目的】ZmAN14是玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族成员,该家族在水稻中广泛参与非生物胁迫应答。通过分析玉米旱21（H21）及转ZmAN14烟草在非生物胁迫下的表达情况,为玉米ZmAN14及其家族的功能和分子机制的全面解析提供新信息。【方法】通过对ZmAN14进行序列分析,发现其属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。以玉米自交系H21为研究材料,在三叶期时对其进行非生物胁迫和ABA诱导处理,0、1、3、6、12和24 h时取整株样品,同时在玉米不同生长期取根、茎、叶、胚芽鞘、雌蕊、雄蕊、花丝、苞叶等不同组织样品,利用实时荧光定量PCR方法对ZmAN14的组织表达谱和非生物胁迫及ABA诱导的表达谱进行分析,并结合启动子区顺式作用元件分布情况进行对比分析。将ZmAN14编码序列克隆至GFP表达载体pMDC85,利用亚细胞定位技术验证ZmAN14在胞内的定位情况。将ZmAN14克隆至GAL4 DNA结合结构域载体,并转化酵母,将其涂布在缺陷培养基上观察酵母生长情况,分析其有无转录激活活性。将ZmAN14编码区与植物表达载体p1300-221连接构建超表达载体,并将其转入烟草,选择ZmAN14 mRNA 表达量高的T2纯合体株系进行盐、干旱胁迫和ABA诱导,观察其对非生物胁迫的应答。【结果】序列分析表明,ZmAN14开放阅读框（ORF）为516 bp,编码一个171个氨基酸的蛋白,预测分子量为18.3 kD,等电点是8.28。ZmAN14具有A20和AN1结构域,属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。实时定量荧光PCR结果表明ZmAN14在叶中大量表达,受NaCl、干旱胁迫和ABA诱导上调。ZmAN14与GFP融合蛋白定位于细胞质和细胞核中,定位结果与ZNF216 和ZmAN13类似,而ZmAN14本身并没有核定位信号,暗示ZmAN14与其他蛋白结合进入细胞核中发挥其生物学功能。ZmAN14在酵母中表达时不能在酵母缺陷培养基（SD/-Leu-His medium）上生长,因此,未发现其具有转录激活活性。将ZmAN14在烟草中过表达会增加烟草苗期对盐和干旱的抗性。【结论】ZmAN14属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。ZmAN14主要在叶中表达,受非生物胁迫和ABA诱导,在烟草中过表达可以提高烟草苗期对盐和干旱的抗性。ZmAN14可能通过与其他蛋白的互作行使功能。相比较于其他的A20/AN1型锌指蛋白,在转基因烟草中,ZmAN14也参与非生物胁迫应答。ZmAN14与ZmAN13具有高同源性,但在盐和干旱胁迫时,二者却具有向反方向调控的功能。 相似文献
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植物在生长发育过程中不可避免地受到各种生物或非生物胁迫。硫化氢(H2S)作为一种细胞信号分子，在植物体抵御冷热、重金属、盐、干旱等各种非生物逆境胁迫及与其他信号物质的互作等方面发挥重要作用。综述了H2S在植物体中通过基因调控、改变酶活性和蛋白质的表达、硫巯基化修饰、减轻氧化应激、与信号物质的互作等抵御非生物胁迫的作用机制，并展望了H2S在植物体中抵御非生物胁迫的作用机制。 相似文献
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谷胱甘肽转移酶GST基因在植物逆境响应中具有重要作用。核桃Juglans regia是重要的经济林木,其生长和产量受环境因子的影响。为探索核桃抗逆生理机制,筛选抗逆基因,以品种‘香玲’‘Xiangling’为试材,克隆获得核桃JrGSTU23基因,并进行生物信息学和基因表达分析,预测JrGSTU23的基本生物功能。结果显示:JrGSTU23基因的开放阅读框（ORF）为684 bp,编码多肽为25.89 kDa,包含氨基酸227,理论等电点为5.20。与碧桃Prunus persica,毛果杨Populus trichocarpa等同源蛋白进行多序列比对,发现均有GST-Tau保守结构域,且与香蕉Musa acuminata和毛果杨等的Tau家族GST蛋白具有较近的进化关系;其上游2 000 bp启动子中含有多种与逆境响应相关的顺式作用元件。实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）发现,JrGSTU23在植物激素脱落酸（ABA）,茉莉酸（MeJA）,水杨酸（SA）和非生物胁迫氯化钠,聚乙二醇（PEG 6000）,6℃等胁迫下能不同程度地被诱导表达,且在根和叶中的表达趋势不同。表明JrGSTU23受不同植物激素和非生物胁迫诱导,且具有组织表达特异性,推测其在核桃逆境响应中起到一定作用。 相似文献
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谷子WRKY36转录因子的分子特性及功能鉴定 总被引：3，自引：2，他引：1
【目的】干旱等非生物胁迫严重影响了植物的生长和作物的产量。WRKY转录因子广泛参与了植物生长发育、形态建成和代谢调控等过程,在调控非生物胁迫响应中也扮演着十分重要的角色。分析谷子SiWRKY36的分子特性和功能,解析谷子转录因子的抗逆调控机制。【方法】通过对干旱胁迫谷子转录组测序结果分析,获得了一个WRKY转录因子SiWRKY36;利用生物信息学的方法分析谷子SiWRKY36的分子特性;根据SiWRKY36蛋白序列进行同源性搜索,得到与谷子SiWRKY36蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用MEGA5对谷子SiWRKY36蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用MEME和SMART在线工具进行蛋白序列分析;利用GSDS和PHYRE2在线工具分别对谷子SiWRKY36基因结构和三级结构进行分析;从谷子基因组数据库Phytozome获取谷子SiWRKY36上游2 000 bp作为启动子;用PLACE数据库对SiWRKY36启动子顺式作用元件进行分析;利用实时荧光定量PCR检测SiWRKY36在不同胁迫条件下（PEG、低温、NaCl、MeJA、ABA、GA和SA、H2O2）的表达模式;分别以8种胁迫处理的谷子cDNA作为模板,以谷子Si001873m.g为内参,以SYBR Green染料法进行real-time PCR。用实时荧光定量PCR仪进行PCR扩增;将SiWRKY36的cDNA序列连入带有CaMV 35S启动子的pBI121表达载体中,构建表达载体pBI121-SiWRKY36,转入农杆菌,侵染野生型拟南芥得到转基因株系。用T3转SiWRKY36拟南芥植株进行抗性鉴定。【结果】谷子SiWRKY36全长1 485 bp,基因编码区包含UTR区和3个内含子以及4个外显子,与柳枝稷亲缘性最高,属于WRKY转录因子家族的第一类。SiWRKY36编码蛋白包含2个WRKY保守域,预测的SiWRKY36蛋白三级结构包含2个α螺旋结构和3个β折叠结构。启动子元件分析表明SiWRKY36包含ABA-responsive element（ABRE）、MYB、MYC、low-temperature-responsive element（LTRE）、GT-1等多种逆境胁迫应答元件。实时荧光定量PCR结果显示SiWRKY36对多种非生物胁迫和激素均有不同程度的响应,但在H2O2和低温处理下基因表达量无明显变化;亚细胞定位结果表明SiWRKY36蛋白主要定位于细胞核中。抗性鉴定结果显示,在不进行任何处理的MS培养基上,野生型拟南芥和过表达株系拟南芥的长势基本一致;在2% PEG的处理条件下,3个转基因株系的根长、根的总表面积和根的总体积要大于野生型拟南芥。【结论】SiWRKY36转基因植株可能对轻度干旱有一定的抗性。 相似文献
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LEA3(group 3 late embryogenesis abundant proteins)是一类非生物胁迫响应蛋白,能够保护细胞免受胁迫损伤。戈壁异常球菌(Deinococcus gobiensis) I-0分离于干旱、温差大及强阳光辐射的戈壁沙漠环境,具有超强的耐受紫外(UV)辐射、电离辐射和干燥等胁迫的能力,其基因组中Dgo_CA1631基因编码蛋白与LEA3具有一定同源性,将该蛋白命名为Dgl3,并对其生物学功能展开研究。非生物胁迫实验表明,Dgl3蛋白能够显著增强表达菌株BL21对氧化和冷冻胁迫的抗性,最大限度地保护宿主菌免受损伤。体外酶活保护实验结果进一步表明,氧化和反复冻融胁迫条件下Dgl3蛋白能够保护苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)的活性。因此推测,Dgl3蛋白通过保护细胞体内相关酶类的活性,增强宿主细胞对氧化和冷冻胁迫的抵抗能力。 相似文献
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【目的】克隆烟草高亲和钾转运蛋白基因（NtHAK5）,并分析其在不同非生物胁迫下的表达模式,为深入探究该基因在烟草抵御低钾胁迫等非生物胁迫中的功能和作用机制提供理论参考。【方法】从普通烟草K326中扩增NtHAK5基因编码区（CDS）序列,利用生物信息学软件对其进行预测分析,并构建pBWA (V) HS-NtHAK5-GLosgfp融合表达载体,通过农杆菌介导转染烟草表皮细胞,观察荧光信号以确定蛋白的亚细胞定位情况。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测NtHAK5基因在不同组织和不同非生物胁迫条件下的表达特性,以无胁迫处理（正常供钾2 mmol/L K+）的植株为对照（CK）。【结果】烟草NtHAK5基因CDS序列全长2418 bp,共编码805个氨基酸残基,其编码蛋白的分子量为89874.00 Da,理论等电点（pI）为8.65,属于稳定性疏水蛋白,含有HAK家族蛋白典型的跨膜结构域。NtHAK5基因的二级结构中α-螺旋占40.12%,延伸链占24.97%,无规则卷曲占26.21%,β-折叠占8.70%。NtHAK5蛋白与烟草NtHAK1和黄花烟草NrHAK1蛋白的氨基酸相似性分别为40.69%和40.44%,与拟南芥AtHAK5相似性最高,为58.26%。NtHAK5基因启动子含有厌氧、低温、干旱、脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）响应的相关顺式作用元件。NtHAK5蛋白定位在细胞膜上。低钾胁迫处理下和正常供钾（CK）条件下,NtHAK5基因在根、茎、老叶和新叶中均有表达,且均以老叶中相对表达量最高。NtHAK5基因在干旱胁迫、冷害处理、盐胁迫和低钾胁迫下的相对表达量显著高于CK （P<0.05）,但在低氮和低磷条件下的相对表达量与CK无显著差异（P>0.05）。【结论】 NtHAK5基因属于HAK基因家族成员,具有明显组织表达特异性,参与烟草植株对干旱胁迫、冷害胁迫、盐胁迫和低钾胁迫等非生物胁迫响应,推测其编码的蛋白在烟草组织中作为K+转运体参与非生物胁迫下K+的吸收、转运和再利用。 相似文献
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【目的】植物蛋白酶抑制剂是抵抗动物摄食和病原侵染的重要防御蛋白。玉米Wip1(wound-induced protein)基因属于Bowman-Birk蛋白酶抑制剂(BBI)家族,了解Wip1(wound-induced protein)的启动子活性和Wip1组织表达特性、受胁迫诱导表达情况和在不同受伤时间下的表达模式,为抗虫基因在植物中应用提供新信息。【方法】以玉米叶片组织的cDNA为模板,采用克隆测序技术获得Wip1启动子序列和该基因的cDNA序列。将所得启动子与植物表达载体p1300连接,构建重组表达载体p1300-Wip1-GUS,并采用冻融法将其转入农杆菌LBA4404中。利用农杆菌介导的瞬时表达体系在玉米愈伤组织中对Wip1启动子的表达活性进行分析。利用热酚法提取玉米相应组织的总RNA,纯化后于含甲醛的变性胶中电泳分离,并将RNA转移到尼龙膜上,用[α-32P]dCTP标记探针的Northern blot技术对Wip1在玉米不同组织、不同胁迫条件、不同受伤时间下的表达模式进行分析。【结果】获得的启动子序列全长1 737 bp,cDNA全长512 bp。将含有重组质粒p1300-Wip1-GUS的农杆菌侵染玉米愈伤组织,3 d后,GUS染色显示侵染部位变蓝,说明所克隆的启动子在玉米愈伤中能启动GUS正常表达。基于Northern blot技术的植物组织表达结果显示,正常情况下,Wip1仅在胚芽鞘中有一定的表达,在受伤后的胚芽鞘、根、茎、叶、雌穗、雄穗、花丝及苞叶中均大量表达;在所设置的胁迫处理时间(2 h)内,Wip1不受缺氧、低温、脱水、PEG、ABA、NaCL和IAA胁迫诱导,仅受伤害胁迫诱导表达;Wip1在玉米叶片受伤胁迫下,玉米叶片受伤2 h时,检测到了Wip1表达,4—24 h时表达量迅速提高且处于持续增加趋势。【结论】玉米Wip1特异地受机械伤害诱导表达;Wip1启动子是一种有效的伤害诱导特异性启动子。 相似文献
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