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《林业科学》2021,57(1)
【目的】膜内在水通道蛋白(NIPs)是细胞膜上运输水分子和一些小分子物质的膜蛋白,在植物生长以及抵御逆境胁迫等方面发挥着重要作用。温度和水分是影响竹子生长发育的重要环境因子,研究温度和干旱胁迫条件下毛竹NIP家族成员的表达模式,以揭示其在毛竹应答胁迫中的功能。【方法】利用生物信息学软件对毛竹基因组中NIP家族成员基因及其启动子序列进行系统分析,基于转录组数据分析基因在毛竹不同组织中的表达模式,并用实时荧光定量PCR(q PCR)技术检测基因在温度和干旱胁迫条件下的表达特征,构建2个NIP基因的酵母表达载体,分析它们的表达对酵母抗干旱和盐胁迫能力的影响。【结果】在毛竹基因组中共获得14个编码完整NIP蛋白的基因(Pe NIP1-1—Pe NIP1-6、Pe NIP2-1—Pe NIP2-4和Pe NIP3-1—Pe NIP3-4),含有3～5个内含子;在Pe NIPs启动子区域中含有多种与胁迫、激素相关的调控元件; Pe NIPs编码蛋白的氨基酸长度为235～297 aa,相对分子量为24.03～31.84 k Da;亚细胞定位预测显示所有PeNIPs均定位于细胞质膜上。共线性分析表明,有12个Pe NIPs与水稻8个NIP基因存在27对片段重复,它们的非同义对同义取代比(Ka/Ks)均小于1,表明毛竹Pe NIPs经复制后主要经历了较强的纯化选择。系统进化分析表明,来自毛竹和其他5个物种的NIP蛋白可分为3类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),毛竹在各类中的成员依次为6、4和4个。PeNIPs共包含10个保守基序,其中基序1、2和4为PeNIPs所共有。转录组表达谱热图分析表明,Pe NIPs在不同组织中的表达存在一定的差异,如Ⅰ类的Pe NIP1-3、Pe NIP1-4和Pe NIP1-5在根中表达,而在笋中几乎不表达;Ⅱ类的4个Pe NIP2s以及Ⅲ类的Pe NIP3-1和Pe NIP3-2在根和笋中表达量较高。q PCR结果显示,随着胁迫时间的延长,4℃处理下8个基因上调表达,2个基因下调表达; 42℃处理下,2个基因上调表达,4个基因下调表达;而干旱胁迫下3个基因上调表达。表达Pe NIP1-1和Pe NIP2-2的酵母在添加山梨醇或Na Cl培养基上的生长优于对照。【结论】从毛竹中共鉴定出14个NIP家族基因成员(Pe NIPs),各基因的分子特征、表达模式均存在着一定差异,说明它们在毛竹生长发育的不同阶段和响应环境胁迫中可能发挥着不同的作用;在酵母表达的Pe NIP1-1和Pe NIP2-2能够一定程度上提高酵母的抗干旱和盐胁迫能力,说明它们在毛竹应对逆境胁迫中可能发挥着重要作用。 相似文献
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毛竹细胞分裂素相关基因鉴定及在笋中表达特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《林业科学》2019,(12)
【目的】已有研究表明快速拔节的毛竹笋不同节间组织细胞分裂素分布有差异,这可能是影响毛竹快速生长的主要因素之一。本研究探索不同节间细胞分裂素相关基因的表达特征对毛竹快速生长的影响,为进一步阐明毛竹快速生长机理提供理论基础。【方法】利用拟南芥和水稻基因组数据库及KEGG代谢通路等,初步获得与细胞分裂素代谢通路和信号通路相关的基因。通过NCBI、Pfam和SMART软件在线鉴定,最终得到与细胞分裂素相关基因。将毛竹基因组数据库与所得细胞分裂素相关基因家族Blast比对,获得毛竹细胞分裂素关键基因。通过同源蛋白进化发育系统和基序分布,研究它们间的亲缘关系与进化特点。以快速生长毛竹笋不同节间组织为材料,通过qRT-PCR探究了细胞分裂素相关基因表达特征及其对毛竹快速生长的影响。【结果】植物体内与细胞分裂素相关的基因主要有5大家族:合成基因家族、降解基因家族、受体基因家族、转运基因家族及信号转导因子家族。同源蛋白基序分析发现,拟南芥、水稻、毛竹细胞分裂素相关基因同源蛋白的结构域保守性高度一致,毛竹细胞分裂素相关基因同源蛋白在进化上与水稻关系更近;但有部分同源蛋白结构有种内与种间差异,进化上呈现片段丢失与重复现象,引起同源蛋白功能分化。由qRT-PCR具体分析毛竹不同节间组织细胞分裂素相关基因表达模式,结果显示,合成基因Ph IPT1表达量在接近顶端的幼嫩节间略有下降趋势,而Ph IPT2在幼嫩节间表达量更高;降解基因Ph CKX在顶端幼嫩节间表达量降低;受体基因Ph HK表达量在毛竹笋不同节间变化不规律,而转运基因Ph HP在顶端幼嫩节间表达量略微增加,信号转导因子PhRR表达量在不同节间有增有减。【结论】对毛竹中的细胞分裂素5大类相关基因同源蛋白研究,发现大部分细胞分裂素相关同源蛋白在结构和生物学功能上都具有较高的保守性,但部分同源蛋白在结构与进化上具有物种特异性。通过对毛竹不同节间细胞分裂素相关基因表达模式研究发现,毛竹形态学上端细胞分裂素含量高于形态学下端,推测其在毛竹快速生长阶段发挥重要生物学功能,调节秆茎伸长生长和变粗。 相似文献
3.
《林业科学》2021,57(7)
【目的】氮素是植物生长发育必需的大量元素,铵态氮是根系可利用的主要氮源形式之一,铵态氮转运蛋白(AMT)在铵态氮的获取和运输中发挥着重要作用。速生是毛竹最主要的特点,鉴定其中的AMT基因,并对其结构和表达模式进行系统分析,为深入研究毛竹AMT家族基因在快速生长和环境适应性中的功能奠定基础。【方法】采用生物信息学方法鉴定毛竹AMT家族基因成员,对其系统发育、结构特征、组织表达特异性以及对激素和非生物胁迫应答进行分析,通过q PCR方法验证关键基因在干旱处理下的表达模式。【结果】在毛竹基因组中共鉴定出13个AMT家族基因,命名为PeAMT1-PeAMT13,其编码蛋白长度为408～497个氨基酸,亚细胞定位预测显示所有PeAMTs均定位于质膜上。系统发育分析表明,PeAMTs分为2个亚家族,不同亚家族之间具有各自的特异基序,但全部PeAMTs的Motif 2都包含了铵转运蛋白的典型保守序列。共线性分析结果表明,有8对PeAMTs存在共线性,而且11个PeAMTs与8个Os AMTs存在共线性,在进化过程中PeAMTs经历了纯化选择。PeAMTs具有组织表达特异性,多数在毛竹根部和叶片的表达水平最高,其次是发育初期的笋,在发育后期木质化程度较高的笋中表达水平较低。PeAMTs启动子中包含多种激素和非生物胁迫应答元件,GA3、油菜素内酯(BL)和干旱处理能引起多数PeAMTs表达量的显著变化,NAA和低温处理也能引起6个PeAMTs表达量的显著变化。筛选关键基因PeAMT1、PeAMT2和PeAMT3进行干旱处理下的q PCR验证,结果表明三者的表达变化均达到显著水平。【结论】毛竹中具有13个编码完整AMT的基因(PeAMTs),它们在结构特点和组织表达特异性方面均存在一定的差异,其表达受到激素和非生物胁迫的影响。PeAMTs可能通过在根部高表达协助毛竹从土壤中获取铵盐,在叶片中高表达对铵盐进行转移和回收,保证毛竹快速生长过程中充足的氮供应;同时可能在提高毛竹抗逆性中发挥铵解毒的功能。 相似文献
4.
【目的】微管蛋白是植物细胞骨架的重要组成部分,在植物细胞分裂与生长、细胞形态维持、细胞内物质运输和细胞壁的生物合成等过程中均发挥着重要作用。为全面了解毛竹微管蛋白的分子特征,开展了毛竹微管蛋白全基因组鉴定与分析,并初步研究了Pe TUA3基因的功能,以期为揭示微管蛋白在毛竹生长发育过程的作用提供参考依据。【方法】采用生物信息学的方法开展毛竹中微管蛋白基因的全基因组分析,利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分别分析微管蛋白基因的组织表达模式及其随笋高度增加的表达变化,通过在拟南芥中异位表达及表型观察初步研究Pe TUA3基因的功能。【结果】在毛竹基因组中共获得18条微管蛋白基因序列,编码蛋白具有完整的保守结构域,蛋白长度为430～634 aa,分子量为48.31～69.89 k Da。在与水稻、拟南芥微管蛋白构建的系统进化树中,被聚类到2个亚家族(TUA和TUB),且毛竹各微管蛋白成员与水稻的亲缘关系更近,这些基因分别命名为Pe TUA1-Pe TUA6和Pe TUB1-Pe TUB12。亚细胞定位预测显示PeTUAs均定位在细胞质中,而PeTUBs均定位于细胞核中。基于转录组数据的基因组织特异性表达分析表明,不同微管蛋白基因在毛竹7个不同组织中的表达量存在着一定的差异,如Pe TUA3、Pe TUA6、Pe TUB2和Pe TUB3在各个组织中均有较高的表达,而Pe TUA2和Pe TUB12在各组织中表达量均较低。实时荧光定量PCR结果显示,随着毛竹笋高度的增加,6个TUA亚家族成员基因的表达均呈现上调趋势,而TUB亚家族成员基因中有8个呈现上调趋势,4个表现为波动变化,表明它们在笋的不同发育阶段可能发挥着不同的作用。在拟南芥中正义表达Pe TUA3促进了转基因植株的生长,尤其是对主根的伸长有明显促进作用,而转反义Pe TUA3则抑制转基因植株的生长,主根生长明显受到抑制。【结论】从毛竹中鉴定了6个TUA基因和12个TUB基因,各基因的分子特征存在着一定的差异,并且各基因在毛竹不同组织以及不同发育阶段笋中呈现出不同的模式,说明它们在不同组织以及同一组织的不同生长发育阶段可能发挥着不同的功能;过量表达Pe TUA3能够影响转基因拟南芥的生长,说明Pe TUA3对毛竹的快速生长可能具有重要的作用。 相似文献
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通过生物信息学手段,对毛竹GRF(Growth-regulating factors, GRFs)转录因子基因家族成员展开研究。主要包括对毛竹转录因子家族成员的鉴定,基本信息的分析,进化分析,基因结构分析,保守基序分析,保守结构域分析,以及在不同组织中的表达分析。一共鉴定了18条毛竹GRF转录因子。根据拟南芥、水稻的系统进化树分析,将毛竹GRF转录因子划分为6个家族。利用Gene structure、NCBI和MEME在线分析软件,发现毛竹GRF转录因子的基因结构和氨基酸序列较为保守。表达量分析发现GRF转录因子普遍在花中表达丰度最高,其次在竹笋侧芽中表达丰度较高,而在叶片中表达量较低,表明GRF转录因子在毛竹花发育以及笋尖生长发育过程中发挥着重要的作用。 相似文献
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[目的]通过对毛竹PeDWF4基因结构特点和表达特征的研究,揭示其在响应逆境胁迫过程中的作用。[方法]采用同源序列比对的方法,从毛竹基因组数据库中获得DWF4同源基因信息并克隆,通过生物信息学方法分析该基因的结构、理化特征,以及基因编码蛋白的保守结构域、进化关系等,应用RT-PCR技术分析基因在毛竹不同组织中的表达情况,使用实时荧光定量PCR技术分别分析高盐、干旱、低温和强光等胁迫条件下该基因在叶片中的表达模式。[结果]从毛竹中克隆获得1个DWF4同源基因PeDWF4,编码区长度为1 503 bp,对应的基因组序列为6 149 bp,包含8个外显子和7个内含子,内含子完全符合GT-AG剪接原则。PeDWF4编码1个500 aa的碱性蛋白,属于细胞色素P450家族的单加氧酶。组织特异性表达分析表明,PeDWF4在毛竹不同组织中均检测到表达,其中,叶片中表达丰度最高,其次是根,茎、叶鞘和笋中的表达量较低。在Na Cl(400 mmol·L-1)和干旱胁迫条件下,叶片中PeDWF4的表达均先受到诱导,后受到抑制,其中,Na Cl处理下,表达量在2 h时达到最高(为对照的3. 5倍),6 h时最低(为对照的20%);干旱处理下,表达量在1 h时达到最高(为对照的2倍),8 h时最低(为对照的60%)。强光(1 200μmol·m-2·s-1)和低温(4℃)胁迫均诱导PeDWF4的表达,其中,强光处理2 h时表达量达到最高(为对照的4. 5倍),随后降低,8 h时仍为对照的2倍;低温处理下,叶片中PeDWF4表达量在1 h时达到最高(约为对照的3倍),随后持续下降,8 h时仍为对照的2倍。[结论]从毛竹中克隆了BL生物合成关键限速酶基因PeDWF4,该基因在毛竹中呈现组成型表达,在叶片中的表达受到Na Cl、干旱、低温和强光等非生物胁迫的影响,基因表达的变化表明PeDWF4可能有助于毛竹适应逆境胁迫。 相似文献
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《经济林研究》2021,39(2)
【目的】探究毛竹ERF转录因子基因的结构与功能,为揭示毛竹ERF亚家族成员的抗逆境胁迫机制提供参考。【方法】利用RNA-Seq和RT-PCR技术从毛竹幼苗叶片中克隆PheERF5基因的全长cDNA,利用SMART:Main page、Prot-Param、ProtScale、NetPhos 3.1、TMHMM Server v.2.0、Softberry等在线分析软件对PheERF5蛋白进行生物信息学分析,采用DNAMAN7.0软件对PheERF5蛋白氨基酸序列进行比对分析,运用MEGA 6.0软件对PheERF5蛋白和水稻Oryza sativa AP2/ERF家族成员蛋白进行系统发育分析。【结果】从毛竹幼苗叶片中克隆获得PheERF5基因的全长cDNA片段,其开放阅读框序列全长为1 017 bp,共编码339个氨基酸残基,编码蛋白相对分子质量为35.96 kD,等电点为4.58,其基因ID号为PH01001057G0620。PheERF5蛋白具有1个AP2保守结构域,属于AP2/ERF转录因子家族,为带负电荷的不稳定亲水性蛋白,其无信号肽,无跨膜结构,定位于细胞核。该蛋白存在48个磷酸化位点,以丝氨酸残基位点为主。PheERF5蛋白氨基酸序列与小米Setaria italica XP_004967470.1、水稻XP_015629650.1、二岁短柄草Brachypodium distachyon XP_003565510.1等禾本科植物的ERF氨基酸序列同源性高达84%以上,且与这些物种的AP2保守结构域同源性较高。PheERF5蛋白与124个AP2/ERF家族转录因子成员的系统发育进化分析结果显示,PheERF5与Os12g41030的亲缘关系最近,与Os12g41030、Os05g25260、Os03g60120、Os06g06540、Os01g12440和Os01g46570同属于ERF亚家族B-5子组转录因子成员,该组成员具有植物抗逆性生物学功能,主要参与植物抗病原菌侵染。【结论】PheERF5属于典型的植物AP2/ERF家族转录因子,为ERF亚家族B-5子组转录因子,可能在毛竹抗生物或非生物胁迫过程中发挥重要作用。 相似文献
9.
《林业科学》2017,(11)
【目的】通过对巨桉非生物逆境响应相关基因EgrZFP6(Eucgr.A01232)蛋白结构和基因功能的初步研究,探讨该基因在巨桉非生物逆境响应中所发挥的作用,为桉树抗逆育种提供理论基础。【方法】首先利用CDD在线软件分析EgrZFP6编码蛋白序列的结构域,并利用NCBI中的Blast软件搜索与EgrZFP6蛋白序列相似程度较高的其他物种中ZFP蛋白,用Clustalx进行多序列比对,联合分析、比较它们的结构域。然后,构建EgrZFP6∷s GFP融合载体,采用基因枪轰击洋葱表皮方法对EgrZFP6蛋白表达进行亚细胞定位;同时,构建35S∷EgrZFP6超表达载体,采用花序侵染法进行拟南芥遗传转化;对获得的超表达拟南芥转基因纯合株系,分析其正常条件、低温、干旱和高盐等非生物逆境处理下的表型变化;利用酵母双杂交法筛选到与EgrZFP6互作蛋白Egr ERF4(Eucgr.F01164),并对低温、干旱和高盐等非生物胁迫下巨桉植株中Egr ERF4的表达情况用实时荧光定量RT-PCR方法进行分析。【结果】巨桉EgrZFP6编码蛋白为1个典型C2H2型锌指结构蛋白,有2个包含QALGGH序列的植物特有锌指结构域,1个乙烯响应元件结合因子相关双性抑制子EAR基序和1个L-box基序;亚细胞定位结果表明EgrZFP6表达蛋白定位在细胞核中;与野生型对照相比,EgrZFP6超表达的拟南芥转化植株中,主根伸长生长受到一定抑制,对低温敏感性增强,PEG(1 g·L-1以上)处理能促进侧根增加和伸长,植株根伸长对高盐抑制作用的耐受性有一定程度提高。乙烯响应相关转录因子基因Egr ERF4编码蛋白能够与EgrZFP6编码蛋白互作;正常巨桉植株不同低温(-8,-4,0,4℃)2 h处理下,除-8℃外,Egr ERF4表达均呈现被诱导趋势;4℃低温不同时间(0.5,2,6,12,24,48 h)处理下,基因也被诱导表达;干旱条件下,随处理时间延长,基因表达被严重抑制,而高盐(200 mmol·L-1)胁迫则能促进Egr ERF4表达。【结论】EgrZFP6转录因子可能通过与Egr ERF4互作参与巨桉低温、高盐和干旱胁迫响应。在低温胁迫下发挥负调控作用;而在干旱和高盐逆境条件下能通过改变植株根构型,一定程度上提高对逆境的适应能力。 相似文献
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[目的 ]研究MYB转录因子家族在毛竹干旱胁迫反应中的重要作用，为毛竹的抗逆改良和分子育种提供基因资源。[方法 ]从毛竹的基因组数据库中获得PheMYB2R-4的基因序列，利用亚细胞定位和转录活性实验分析基因的分子特性、通过实时荧光定量PCR技术、转基因拟南芥表型分析和逆境相关生理生化指标的测定来确定PheMYB2R-4基因的功能。[结果]毛竹中PheMYB2R-4编码1个305个氨基酸的蛋白PheMYB2R-4，其N端区域有一个保守的R2R3区域，属于R2R3-MYB亚家族。PheMYB2R-4基因的表达受到干旱和盐的显著诱导。PheMYB2R-4是一个核定位蛋白，具转录自激活活性。PheMYB2R-4的过表达提高了干旱胁迫下拟南芥的叶片相对含水量，降低了相对电导率并减少了丙二醛的积累，说明过表达PheMYB2R-4通过提高拟南芥的保水能力和减少氧化损伤来增强转基因拟南芥的耐旱性；同时干旱胁迫下，AtRD22、AtRD29A、AtDREB2A和AtLEA基因的表达量均上调。[结论 ]MYB转录因子家族中PheMYB2R-4在干旱胁迫应答反应中具有正调控作用，可以提高植物的耐旱性，增强... 相似文献
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【目的】WRKY转录因子在植物应对生物和非生物胁迫中起重要调控作用。油茶是我国南方丘陵地区重要的经济树种,常受各种逆境胁迫影响。深入挖掘油茶WRKY基因家族成员并探讨其应对逆境胁迫的表达调控模式具有重要意义。【方法】以油茶全基因组数据为参考,利用生物信息学方法,鉴定分析了CoWRKYs基因家族成员,并基于油茶逆境胁迫的相关转录组数据,明确CoWRKYs在低磷、干旱和低温等非生物胁迫下的表达模式,最后基于qRT-PCR方法解析CoWRKYs在不同逆境胁迫下的瞬时表达特征。【结果】CoWRKYs基因家族包含89个成员（CoWRKY1～CoWRKY89）。根据系统发育特征可将其分为3大类,I类、II类和III类的数量分别为20、55和14。保守基序分析表明,进化关系密切的CoWRKYs蛋白具有相同或相似的基序组成。CoWRKYs在低磷、干旱、低温等非生物胁迫下表达谱分析的结果显示,65个CoWRKYs呈现显著表达差异,其中17个CoWRKYs同时受三种非生物胁迫的调控,且大部分基因在逆境胁迫下表现为上调表达,推测这些CoWRKYs在油茶的非生物逆境胁迫中可能起正调控作用。qRT-PCR结果表... 相似文献
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【目的】为挖掘和利用耐寒普通油茶Camellia oleifera遗传资源提供参考。【方法】基于普通油茶的冷胁迫转录组数据,对其CCCH型锌指蛋白基因进行鉴定,并对CCCH型锌指蛋白进行理化性质分析、系统发育分析、保守结构域预测、二级结构预测等相关生物信息学分析,并以庐山高海拔油茶(LSG)和栽培油茶品种赣无1(GW1)为材料,对CCCH型锌指蛋白基因在冷胁迫下的表达情况进行分析。【结果】在普通油茶的冷胁迫转录组数据中共鉴定到24个CCCH型锌指蛋白基因,参考水稻分类方法,将24个CCCH型锌指蛋白聚类到2个亚家族中。保守基序分析结果表明,在24个基因中仅有3种CCCH型锌指蛋白基序类型,即C-X8-C-X5-CX3-H、C-X7-C-X5-C-X3-H和C-X5-C-X4-C-X3-H,数目分别为92、4和4。转录组表达谱分析结果表明：在野外冷胁迫试验中CoC3H17基因在D4、D5和D6时期的表达量高于D1、D2和D3时期,在室内冷胁迫试验中庐山高海拔油茶和赣无1的CoC3H17基因一直表现为更高的转录本丰度;CoC3H14和CoC3H24基因在野外试验的D4、D5和D6时期均表现... 相似文献
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【目的】BBX (B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅BBX24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对BBX基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新的理论依据。【方法】以蜡梅转录组数据库中获得的蜡梅CpBBX24基因cDNA序列为基础克隆基因全长,使用DNAStar和MEGA进行序列分析和进化树构建。采用qRT-PCR进行蜡梅不同组织及不同花期表达特性分析,以及ABA、 MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理后表达分析。同时,使用Gateway技术构建植物表达载体,花絮侵染法转化拟南芥,对T3代纯合系进行表型观察及非生物胁迫耐性分析。【结果】获得CpBBX24的cDNA序列长为1 374 bp,包含729 bp的开放阅读框(ORF),编码242个氨基酸,分子量为26.54 kD,等电点为4.93。序列分析表明CpBBX24蛋白在N端有两个串联的B-box结构域,其C端不包含CCT结构域。表达特性分析表明,CpBBX24在蜡梅根、茎、子叶、幼叶、成熟叶各器官,外瓣、内瓣、雌蕊、雄蕊等组织中均有表达,... 相似文献
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【目的】 TATA框结合蛋白相关因子TAF10作为基本转录因子之一,在生长发育和胁迫响应过程中发挥着广泛的、重要的生物学作用。对蜡梅中TAF10同源基因 CpTAF10的克隆与功能分析,有利于丰富对植物TAFs基因功能的认识,并为解析蜡梅抗逆形成的转录调节机理提供新的理论依据。【方法】以转录组数据库中获得的蜡梅TAFs家族基因序列,克隆得到 CpTAF10基因的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用实时荧光定量PCR 技术分析 CpTAF10基因在蜡梅不同组织及花期中的表达特性,以及高温、低温、盐胁迫及ABA处理后的表达变化。同时,构建 CpTAF10基因的过表达载体,采用花序侵染法进行拟南芥遗传转化,对拟南芥转基因纯合株系进行表型观察和胁迫耐性分析。【结果】获得的 CpTAF10基因 cDNA序列为712 bp,包含405 bp的开放阅读框(ORF),编码134个氨基酸,蛋白理论分子量为15.21 kDa,预测的等电点pI值为5.19。CpTAF10蛋白序列与其他植物同源序列具有较高的同源性,蛋白多序列比对显示CpTAF10蛋白属于TAF10同源蛋白,并含有组蛋白折叠结构域。表达特性分析结果发现,CpTAF10基因在蜡梅的根、茎、子叶、幼叶、成熟叶和花6个不同组织中均有不同程度的表达,其中,在成熟叶中的表达量最高。 CpTAF10在蜡梅花朵的不同花期中,呈现出波动的表达模式,在衰老期表达量最高。在低温、盐胁迫和ABA处理的蜡梅叶片中均能被诱导表达,但其表达变化各不相同。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因可提高盐胁迫下拟南芥种子的萌发率,相对于野生型植株,转基因植株的主根和侧根在盐胁迫下均表现出一定的生长优势。【结论】 CpTAF10基因能在低温、盐胁迫和ABA处理后诱导表达,可能参与蜡梅逆境胁迫耐性的分子调控。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因显著提高了转基因拟南芥的萌芽率及主根和侧根的生长优势,在一定程度上可增强植物的盐胁迫耐性。 相似文献
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【目的】杨树是我国人工林的重要组成部分,也是公认的模式木本植物。植物BAG蛋白作为保守的分子伴侣,在生长发育和抗逆性中起到关键作用。研究杨树BAG蛋白家族的进化与表达模式,鉴定BAG基因的生物学功能对于林木遗传改良具有重要的指导意义。【方法】以拟南芥7个BAG蛋白为诱饵,搜索毛果杨、水稻和小立碗藓在线数据库(https://phytozome.jgi.doe.gov)获得这3个物种同源的BAG蛋白。利用生物信息学构建毛果杨、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白的系统进化树,分析这些蛋白的生化特性及进化关系。结合杨树芯片(http://bar.utoronto.ca)数据,利用qRT-PCR检测杨树BAG基因的组织和逆境(旱和热胁迫)表达模式。【结果】毛果杨包含14个BAG基因,按照国际命名法(以染色体位置进行排序),将其命名为PtrBAG1—PtrBAG14。系统进化树表明杨树、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白相对保守,大体可以分为2个亚家族。第1个亚家族中,大部分BAG蛋白N端含有UBL结构域,可能作为分子桥梁参与降解某些蛋白;第2个亚家族的大部分BAG蛋白含有IQ结构域,意味着这些蛋白可能与Ca2+信号相关。杨树BAG基因在不同逆境处理(热胁迫和干旱胁迫)条件下有不同的表达模式。热处理诱导所有BAGs基因表达发生变化,其中BAG1、BAG4、BAG6、BAG7和BAG8表达被激活,而另9个BAG基因的表达被抑制;特别是,热诱导BAG4和BAG6表达上调超过90倍。干旱胁迫条件下,大部分BAG表达变化幅度很小。组织表达模式分析表明,大部分杨树BAG基因在根、叶、芽、小苗、雌花序、雄花序和木质部中表达量很低,只有BAG2和BAG12在木质部中大量表达。【结论】杨树BAG家族共有14个成员,大体分为2个亚家族,在进化上与本文选用的陆生植物拟南芥和水稻BAG蛋白有更高的相似性。杨树14个BAG基因可能都参与了热胁迫调控,但不同成员在抗热过程中起不同作用。相比而言,大部分杨树BAG基因可能并不参与抗旱。值得指出的是,杨树BAG4和BAG6可能在热胁迫中作用最明显,而BAG2和BAG12可能参与木材形成。 相似文献
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巨桉非生物逆境响应基因EgrNAC1的基因结构和表达分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《林业科学》2017,(10)
【目的】NAC(NAM,ATAF和CUC2蛋白)是植物中一类特异转录因子,广泛参与植物生长、发育、激素信号转导和逆境响应过程。本文通过对巨桉EgrNAC1(Eucgr.I00058)编码蛋白结构、蛋白亚细胞定位特点,以及低温、干旱和高盐等非生物逆境条件下的基因表达分析,研究EgrNAC1基因与非生物逆境响应的关系,为其功能的深入研究提供基础。【方法】首先从巨桉基因组数据库下载EgrNAC1基因、启动子和编码蛋白序列,利用SMART、MatInspector和MEGA等软件对EgrNAC1蛋白结构特征、进化分类及启动子上的顺式作用元件进行分析;并以pCAMBIA1300为基础载体,用酶切法构建EgrNAC1∷sGFP载体,采用基因枪轰击洋葱表皮方法,对EgrNAC1蛋白表达的亚细胞定位特点进行研究。然后,以4℃不同时间处理的数字表达谱数据为基础,利用WGCNA软件进行基因共表达分析,了解低温下与EgrNAC1高度相关的共表达基因特征。为进一步了解EgrNAC1在不同非生物逆境处理下的表达特征,同样利用3个月巨桉无性系幼苗进行不同低温(-8,-4,0,4,8℃)、4℃不同时间(2,6,12,24,48 h)、高温(42℃)、高盐、干旱、脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的不同处理,用实时荧光定量RT-PCR方法对这些处理下EgrNAC1的表达情况进行分析。【结果】EgrNAC1中NAC结构域包含A,B,C,D,E 5个典型亚结构域,其中含2个α螺旋5个β折叠片结构,有核定位序列,无跨膜域。进化树构建结果表明,EgrNAC1属于NAC家族的Ⅰ类亚家族ATAF子组,逆境类NAC分类中属于SNAC-A亚类。EgrNAC1启动子序列上含有ABRE、MBS、MCS和DREB等大量与逆境胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位结果表明EgrNAC1在核中表达。4℃不同处理时间(0,2,6,12,24,48 h)下与EgrNAC1共表达相关系数最高的20个基因中,大多数基因参与逆境胁迫响应相关的调控过程。不同时间处理下,叶片中EgrNAC1诱导水平随处理时间延长不断提高;不同低温下,4℃和8℃处理中EgrNAC1的诱导水平相对较高;干旱处理1天后基因表达即受到诱导,然后又有所下降;盐(200 mmol·L~(-1)NaCl)胁迫48 h,才能诱导EgrNAC1表达;100μmol·L~(-1)ABA和100μmol·L~(-1)MeJA均能诱导叶片中EgrNAC1基因表达,MeJA诱导速度更快,处理2 h后基因表达即明显提高,而ABA的诱导效应则需要24 h。【结论】EgrNAC1是参与巨桉逆境胁迫响应的1个NAC类转录因子基因,其不仅参与低温、干旱和高盐的非生物逆境胁迫响应,还可能与ABA、MeJA信号转导有交叉互作效应。 相似文献
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[目的]通过对毛竹(Phyllostachys edulis(Carri.)H. deLehaie)CPD基因的分子特征和表达模式进行研究分析,为揭示CPD在参与毛竹笋生长调控、光诱导以及响应胁迫过程中的作用提供参考依据。[方法]在毛竹基因组数据库(BambooGDB)中查找CPD的同源序列,设计引物并克隆PeCPD。通过生物信息学的方法分析PeCPD的基因结构、顺式调控元件、其编码蛋白的基本理化性质、保守结构域、进化关系以及该基因在不同组织中的表达模式等,利用实时定量PCR方法分析该基因在不同高度笋、昼夜节律光照条件下以及干旱、低温胁迫处理下叶片和根中的表达模式。[结果]获得了毛竹CPD同源基因PeCPD(PH01003419G0030),cDNA全长为1 584 bp,包含5′和3′端非编码区分别为110 bp和64 bp,编码区为1 410 bp,对应的基因组长度为2 796 bp,外显子和内含子数量分别为6个和5个。克隆获得了PeCPD编码区,与BambooGDB中PH01003419G0030序列完全一致,编码一个470 aa的蛋白,分子量约为52.2 kDa,理论等电点为9.063。同时获得了PeCPD上游序列(1 999 bp),与数据库中序列完全一致,分析发现,其中除了启动子基本元件外,还含有多种与环境相关的作用元件,如参与低温应答的LTR、干旱响应的MBS和光响应元件AE-box、TCT-motif等。基于CPD氨基酸序列的系统进化分析表明,毛竹与水稻、玉米、谷子和二穗短柄草等单子叶植物聚类到一个大的分支,其中与二穗短柄草的亲缘关系最近。基于转录组数据的基因表达热图分析发现,PeCPD在毛竹7个不同组织中的表达存在明显差异,其中在20 cm笋中的表达量最高,根中表达量最低。实时定量PCR分析表明,随着笋的增高,PeCPD表达量呈上升趋势;在昼夜节律光照条件下,PeCPD表达量随着光照时间延长而上升,随着黑暗时间延长而下降;干旱和低温胁迫条件下,叶片和根中PeCPD的表达量均呈先上升后下降的趋势。[结论]从毛竹中获取得到了CPD同源基因PeCPD,该基因为组成型表达,且随着笋的增高其表达量呈上升趋势,可能通过参与BRs的生物合成对竹笋的生长起调控作用;PeCPD在叶片中的表达呈现昼夜节律变化,表明该基因可能会参与毛竹的光形态建成;干旱和低温胁迫条件下,PeCPD表达量的变化有助于提高毛竹适应逆境胁迫的能力。 相似文献
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《林业科学》2016,(12)
【目的】通过对热激转录因子基因Bx-HSF-1的克隆和表达分析,为深入研究c GMP、TGFβ-like和Insulin/IGF等热激抗逆代谢路径提供理论基础。【方法】根据松材线虫基因组数据设计引物克隆松材线虫Bx-HSF-1基因。进一步对Bx-HSF-1进行Gene Ontology基因功能预测、系统发育分析、保守结构域分析等生物信息学分析。应用JASPAR预测Bx-HSF-1靶位点DNA序列,根据松材线虫基因组数据筛选含有该序列的靶基因,并通过蛋白质三维结构分析和分子对接验证。应用荧光定量q-PCR检测Bx-HSF-1及其靶基因在热激和低温处理条件下4个时间点的表达量,结合转录组数据对Bx-HSF-1及其靶基因的表达量相关性进行分析。采用原位杂交对Bx-HSF-1基因在松材线虫体内的表达部位进行了分析。【结果】根据基因组数据,克隆到松材线虫热激转录因子Bx-HSF-1基因长度为1 404 bp的涵盖完整蛋白编码区基因序列。结构域分析表明Bx-HSF-1基因编码蛋白质的氨基酸序列含有DNA结合结构域和亮氨酸拉链结构域。GO分析表明该基因参与延长线虫寿命、正向调控繁殖率、运动、热激反应、抗逆态幼虫发育和抗逆反应等生理过程,并具有特异DNA序列结合的分子功能。氨基酸疏水性分析表明该DNA结合结构域由3个α螺旋和4个反向平行的β折叠构成一个疏水核心,该疏水核心可以与热激元件靶位点互作。对松材线虫基因组进行BLAST比对筛选出Bx-DAF-7是Bx-HSF-1的靶基因,Bx-DAF-7基因TATA盒上游序列具有Bx-HSF-1靶位点序列。荧光定量q-PCR结果表明热激和低温处理同样促进Bx-HSF-1转录、抑制Bx-DAF-7转录,Bx-HSF-1与Bx-DAF-7的表达量负相关。原位杂交结果表明Bx-HSF-1基因在正常培养线虫体内各细胞均有微量表达,热激培养线虫前体部信号显著,峡部和肠区体壁信号较显著。【结论】本研究表明Bx-HSF-1具有特异DNA序列结合的分子功能。预测抗逆态幼虫形成基因Bx-DAF-7是Bx-HSF-1靶基因。转录组测序及q-PCR结果表明Bx-HSF-1与Bx-DAF-7的表达量负相关。Bx-HSF-1基因受温度刺激后多数体细胞内均有较高表达,特别是神经元、体壁肌肉细胞和皮下细胞中表达显著。 相似文献
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WRKY超级转录因子基因家族,参与植物生长、发育、非生物胁迫以及次生代谢产物的调节.该文鉴定了药用植物望春玉兰全基因组WRKY基因,并采用生物信息学方法,分析了该基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化、保守结构域、顺式作用元件,以及在不同组织中的表达模式.在望春玉兰全基因组中共鉴定56个WRKY基因;根据进化分析的结果,将这些基因分为3个组(GroupⅠ—Ⅲ),又将GroupⅡ进一步分为5个亚组(Ⅱa—Ⅱe).该家族基因蛋白分子量在12215??15—191326??88 Da之间,理论等电点在4??9—10??06之间.亚细胞定位结果显示,55个基因家族成员定位在细胞核,其中1个基因同时定位在细胞外间隙,还有1个基因定位在细胞质.顺式作用元件分析表明,望春玉兰WRKY基因除了广泛参与到调节非生物胁迫中,还参与次生代谢产物的合成调控.该文同时分析了WRKY基因在根、叶片和花中的表达模式,并鉴定了组织特异表达基因.通过对望春玉兰WRKY基因家族的生物信息学分析,为深入研究WRKY基因家族的功能提供了基础. 相似文献
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【目的】BLH基因家族是广泛存在于植物中的转录因子,其与KNOX等转录因子的互作被认为在植物的次生壁发育中起重要调控作用。本研究拟克隆光皮桦BlBLH1基因,分析其表达模式,并筛选能与其互作的蛋白。【方法】利用Blast等软件在光皮桦基因组序列中鉴定获得BlBLH1序列,克隆验证后对其进行多序列比对、系统进化等生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR分析BlBLH1在光皮桦不同组织、器官和应拉木形成中的表达模式;通过酵母双杂交技术筛选BlBLH1互作的蛋白,并采用双分子荧光互补实验(BiFC)进一步验证其与部分蛋白在拟南芥细胞内的互作。【结果】BlBLH1基因序列全长为2 128 bp,开放阅读框(ORF)为1 830 bp,编码609个氨基酸,具有SKY、BEL和HD 3个保守结构域。系统进化分析显示,BlBLH1与拟南芥BLH1有最近的同源关系。表达分析显示BlBLH1在雄花序中的表达量最高;在木质化茎段中的表达量次之;在应拉木诱导过程中,BlBLH1在应拉木中的表达量均显著高于对照。通过酵母双杂交筛选获得结构蛋白、酶、转录因子等47个与BlBLH1互作较强的蛋白;BiFC验证结果表... 相似文献