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甜瓜是我国，也是世界上最重要的夏令水果之一。甜瓜果实内所含碳水化合物的种类和数量很大程度上决定其品质和产量。SWEET(sugars will eventually be exported transporters)糖转运蛋白具有运输葡萄糖和其他寡糖的功能，最近研究表明，SWEET糖转运蛋白在果实发育中可能起调控作用。本研究从甜瓜基因组中鉴定获得18个SWEETs糖转运蛋白基因，进一步通过RT-PCR并结合实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)方法，筛选到3个SWEETs基因在整个果实发育期内或某个发育时期表达量较高。亚细胞定位显示，两个SWEETs基因(CmSWEET3,CmSWEET7a)定位在细胞膜上。进一步通过酵母表达发现，甜瓜CmSWEET7a在体外具有转运葡萄糖和果糖的功能。本研究为揭示SWEET糖转运蛋白在甜瓜果实发育过程的调控作用奠定了基础。 相似文献
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SWEET转运蛋白在作物中的功能研究及前景展望 总被引：1，自引：0，他引：1
《山东农业科学》2019,(6):154-159
SWEET是近年来新发现的一类糖转运蛋白,在植物中参与光合产物的运输和分配,从而调控植物响应逆境胁迫、抵抗病原菌侵染以及种子形成和发育等生理过程。本研究综述了作物中SWEET基因家族功能的最新进展,初步归纳了水稻、玉米、大豆和高粱等作物的SWEET蛋白在糖分转运和分配过程中的功能,有助于解析SWEET蛋白家族提高作物产量的机理。 相似文献
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糖的运输和分配在调节植物的生长发育和应对生物和非生物胁迫中起着关键作用。在植物-病原菌相互作用过程中,存在着对糖的竞争,这种竞争由膜运输体控制且对植物和病原互作的结果具有决定性作用。SWEET糖转运蛋白是细胞外病原菌的靶向目标,病原菌通过修改其表达水平以获得生长所需的糖分营养。本文阐述了植物中SWEET家族的分布和结构,归纳总结了SWEET在细菌、真菌和卵菌入侵寄主植物过程中所扮演的角色,最后展望了通过基因工程手段操纵SWEET基因的表达对于开发抗病栽培品种的前景。 相似文献
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番茄果实成熟过程中SlSWEET7a的功能分析 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】SWEETs(sugars will eventually be exported transporters)是一种糖转运蛋白,参与植物生物进程,对植物生长发育、响应各种胁迫、宿主-病原体的互作发挥作用。克隆番茄SWEET7a,通过构建Sl SWEET7a沉默和过表达载体,研究其在糖的转运过程中的作用,为探索SWEETs在植物果实发育过程中的功能提供理论依据。【方法】以Micro-Tom(Solanum lycopersicum)番茄为试材,利用RT-PCR技术从果实中克隆SWEET7a的c DNA全长842bp,进行生物信息学分析,并利用MEGA6.0构建拟南芥进化树,与Sl SWEET7a进行蛋白序列同源性分析;利用实时荧光定量PCR技术探明其在果实发育时期的时空表达特征分析,并构建基因的沉默和过表达载体,通过农杆菌介导的果实注射法进行瞬时表达检测构建载体的表达效率;然后进行番茄的遗传转化,获得T1代转基因株系,利用实时荧光定量PCR技术检测绿熟期果实SWEET7a的表达,通过高效液相色谱法检测转基因果实和叶片中糖组成与含量的变化。【结果】Sl SWEET7a蛋白结构是由7个跨膜结构域构成的。同源性比对分析结果显示,Sl SWEET7a与拟南芥At SWEET6和At SWEET8序列同源性较高,都属于SWEETs家族的CladeⅡ。番茄果实各部位的表达分析显示,Sl SWEET7a在绿熟期果柄、果实维管束相对表达量最高,转色期和红熟期相对表达量较低。构建SWEET7a沉默(S7a)及过表达载体(OE7a)在番茄果实的瞬时表达,发现OE7a样品果实中Sl SWEET7a的表达量是未注射果实的6倍,其Sl SWEET7a表达量明显上调,与对照相比,S7a样品果实中Sl SWEET7a明显下调了5倍。在番茄中的遗传转化中卡那霉素抗性筛选获得10株可能的超表达T0代植株,PCR鉴定得到了Sl SWEET7a超表达8株;沉默株系经除草剂筛选,获得14株,PCR检测得到10株沉默株系。T1代植株的实时定量分析显示,过表达Sl SWEET7a植株发生转基因沉默现象,Sl SWEET7a表达量显著低于正常植株,而沉默植株表达量也降低,说明获得的过表达植株也发生了基因沉默。果糖、葡萄糖和蔗糖含量测定结果表明,降低番茄中Sl SWEET7a的表达,植株成熟叶片和绿熟期果实中果糖、葡萄糖和蔗糖含量均高于对照,尤其是叶片中蔗糖含量显著高于对照,这说明Sl SWEET7a对细胞中蔗糖的易化扩散起着重要作用。【结论】Sl SWEET7a对叶片中蔗糖向源组织韧皮部的装载及果实果柄、维管束的运输、卸载起重要调控作用。 相似文献
5.
伪应答调控（PRR）蛋白作为植物生物钟中央振荡器的重要组成部分,参与植物昼夜节律的调节,在植物生长发育、逆境胁迫响应等生命活动中发挥重要作用。利用生物信息学方法鉴定了甘草PRR蛋白编码基因,并结合转录组数据分析其在盐胁迫、干旱胁迫和低磷胁迫下的表达模式。结果表明：甘草基因组中共鉴定出7个GuPRR基因;根据系统发育进化分析将甘草PRR蛋白分为3个分支。在GuPRR启动子区还发现了大量的低温、干旱、光、茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸响应的顺式元件。转录组数据分析结果表明,7个GuPRR基因在不同的组织都存在表达且响应不同的非生物胁迫。这些结果为甘草PRR基因家族的研究提供了理论的基础资料,将有助于深入了解甘草PRR基因家族的功能。 相似文献
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[目的]分析拟南芥糖运输载体蛋白基因(AtSWEET4)启动子序列及其编码蛋白的结构,并检测病原菌胁迫下AtSWEET4基因的表达特性,为研究AtSWEET4蛋白在拟南芥生长发育和生物胁迫中的作用机制提供理论依据.[方法]采用生物信息学方法分析AtSWEET4基因启动子序列及其编码蛋白的结构,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)组织染色法检测人工接种菜豆晕疫病菌(Pseudomonas syringae pv.phaseolicola,Psp)NPS3121和丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringae pathovar tomato,Pst)DC3000后AtSWEET4基因的表达情况.[结果]AtSWEET4蛋白由251个氨基酸组成,分子量为27.8 kD,分子式为C1300H2038N304O346S11,理论等电点(pI)为8.71,脂肪氨基酸指数为118.76,不稳定指数为38.72,平均亲水性指数为0.629,为稳定的亲水蛋白,且含有7个跨膜结构域,无信号肽,为非分泌型蛋白.AtSWEET4蛋白与芥属的亚麻荠和荠菜SWEET4蛋白亲缘关系最近,其次是十字花科的甘蓝和萝卜SWEET4蛋白,与禾本科的二穗短柄草SWEET4蛋白亲缘关系最远.AtSWEET4基因启动子序列中包含核心元件TATA-box、增强子元件CAAT-box、调控植物生长发育相关元件、激素响应相关元件、非生物胁迫响应相关元件和生物胁迫响应相关元件.Psp NPS3121和Pst DC3000均可诱导AtSWEET4基因表达,但表达模式不同:接种Psp NPS3121后6和12 h的AtSWEET4基因表达明显上调,但至接种后24 h又迅速下降;接种Pst DC3000后AtSWEET4基因表达量逐渐增加.[结论]AtSWEET4基因的启动子序列特征及其编码蛋白结构与其参与植物免疫反应密切相关. 相似文献
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为了研究甜瓜(Cucumis melo L.)GRAS基因家族的结构特征、进化模式和生长发育过程中的表达模式，对甜瓜GRAS全基因组的基本信息、染色体位置、共线性、系统发育树、基因结构、表达模式、顺式元件进行了全面分析。结果表明，从甜瓜中鉴定出37个GRAS基因；这些基因在甜瓜的11条染色体上呈不均匀分布，并在6、7、8号染色体上出现串联重复；甜瓜GRAS家族可分为HAM、LS、SCR、SCL3、DELLA、LISCL、SHR、PAT1 8个亚族；基因结构分析显示，含有1～3个内含子的基因有8个，没有内含子的基因有29个；启动子分析，鉴定到生长素、脱落酸、赤霉素、低温、干旱、光信号响应作用元件以及参与分生组织和胚乳表达的元件；表达模式分析结果表明，HAM、DELLA亚族的基因几乎在所有组织中都有表达，LS亚族在根和茎中表达含量较高，PAT1亚族在甜瓜的整个生长发育过程中发挥着重要作用。得出结论，甜瓜全基因组共获得GRAS基因37个，共可分为8个亚族，不同的亚族具有不同的基因结构、蛋白质结构和表达模式；不同亚族在甜瓜生长发育的不同阶段具有差异性表达，它们共同参与调控甜瓜的发育过程。 相似文献
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组氨酸磷酸转运蛋白HP(histidine phosphotransfer proteins)在植物的生长发育调控及逆境胁迫应答中发挥重要作用。为理解HP基因在小麦基因组中的进化特征和功能,研究通过生物信息学分析鉴定普通小麦的HP基因家族成员,对其理化性质、进化特征、基因结构、顺式作用元件以及在逆境胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在小麦基因组鉴定到31个HP基因,编码蛋白质序列包括116～200个氨基酸。通过和其他植物的HP蛋白比较以及对蛋白结构、基因结构和基序的分析,显示小麦HP家族基因序列具有保守性。顺式作用元件预测表明,HP基因具有光、植物激素、干旱、低温等非生物胁迫响应相关的启动子调控元件。热图分析表明,HP基因在应答非生物胁迫中表达模式存在多样性;qRT-PCR分析表明,TaHP5-6B基因在低磷胁迫下受到强烈的诱导表达。综上所述,小麦全基因组鉴定的HP家族基因是非生物胁迫响应的重要基因资源。 相似文献
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谷子ABC转运蛋白基因与抗旱关系的研究 总被引：2，自引：1，他引：1
[目的]ABC转运蛋白是一类广泛存在于生物体中最古老的蛋白家族,在植物的生长发育及抗逆胁迫中发挥着重要作用。本文旨在探究ABC转运蛋白基因与谷子抗旱性的关系,挖掘谷子抗旱基因,并为谷子抗旱分子机制的研究提供理论依据。[方法]以谷子抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为研究材料,在苗期对二者用20%PEG胁迫处理,并取其叶片进行转录组测序,筛选出4个与ABC转运蛋白相关的差异表达基因。用生物信息学方法分析基因的基本信息、启动子顺式元件,并构建ABC抗逆相关基因的系统进化树以及对ABC转运蛋白基因进行表达模式分析。[结果]发现谷子ABC转运蛋白基因等电点范围在6.81~8.97之间,分子量范围在51 195.75~161 579.13Da;启动子中包含有许多响应胁迫的功能元件(ABA、Ethylene、GA、MeJA、Light、MYB、SA、热和低温响应元件等);在进化树分析中发现,Seita.1G039400.1和Seita.7G176000.1亲缘关系最近,其次与AtABCC5亲缘关系较近;经过干旱处理,只有Seita.7G176000.1基因在抗旱品种中表达增加,其余3个基因在抗旱品种中表达均降低。[结论]Seita.7G176000.1基因可能通过调节气孔开闭参与植物抗逆,进而调控谷子响应干旱胁迫,初步推测其为谷子ABC基因家族抗旱候选基因,为进一步研究ABC转运蛋白基因与植物抗逆性关系提供理论依据。 相似文献
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RTE(reversion-to-ethylene)是一种植物乙烯响应的负调节因子,参与植物生长发育并在非生物胁迫的逆境中起着重要作用。通过对陆地棉(Gossypium hirsutum)RTE家族成员的鉴定及其在盐胁迫下的表达模式进行解析,为进一步探索棉花RTE家族成员的功能提供一定的研究指导。通过棉花全基因组数据,鉴定棉花RTE家族成员,以陆地棉为主要研究对象,结合海岛棉(Gossypium barbadense)、亚洲棉(Gossypium arboreum)、雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)等植物的RTE基因家族成员进行物种内的进化分析。同时,利用转录组学方法,研究陆地棉RTE家族基因的表达量及其对盐胁迫的应答规律。结果表明,棉花RTE蛋白家族共鉴定出24个RTE基因,其中来自陆地棉和海岛棉的各有8个,有4个来自雷蒙德氏棉,4个来自亚洲棉。系统发育树分析将24个RTE基因分成3个亚族,GhRTE基因同一亚族成员间具有相似的基因结构和保守基序。GhRTE启动子区包含了许多与植物激素反应、生长发育和逆境应答密切相关的顺式调控因子。通过对转录组数据分析以及荧光定量... 相似文献
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WRKY蛋白在植物胁迫响应和应答过程中发挥着重要作用。秋茄生长环境恶劣，生存压力使其进化出极强的胁迫响应能力，对各种胁迫的响应是决定秋茄逆境生存的重要因素。目前，关于秋茄WRKY基因家族的研究报道较少。对秋茄WRKY基因家族进行全面的研究，共鉴定出71个KcWRKY基因。结构域分析和进化分析结果表明，KcWRKY基因高度保守且分为3组。保守基序分析结果表明，同组的KcWRKY基因基序分布一致而组间差异显著，说明同组的KcWRKY基因可能具有相似的功能。染色体定位和复制关系表明，71个KcWRKY基因不均匀分布在秋茄基因组18条染色体上，存在4对串联重复基因和大量片段复制基因，这些基因可能在秋茄胁迫响应进化历程中发挥了重要作用。根据KcWRKY基因在不同器官的表达模式推测KcWRKY71参与调节编码线粒体和叶绿体蛋白的胁迫响应，KcWRKY66参与秋茄叶和果衰老的调节。本研究揭示了秋茄WRKY转录因子的基本结构与性质，研究结果能为后续深入研究秋茄WRKY转录因子的功能奠定基础。 相似文献
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[目的]γ-氨基丁酸是一种可以调节植物抗逆性的重要氨基酸,参与植物的生长、发育及应对各种胁迫,而γ-氨基丁酸转运蛋白（GAT）可以将其转运到特定部位从而发挥作用。对谷子GAT基因进行研究可为后续探究谷子的抗逆机制发挥重要作用。[方法]本研究对谷子GAT进行了系统的生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR分析谷子GAT在胁迫条件下的表达情况;此外,对拟南芥野生型和SALK＿201083C（谷子GAT的拟南芥同源基因T-DNA插入突变体）进行抗旱性研究。[结果]研究表明,谷子GAT具有明显的组织表达特异性,能够响应逆境胁迫,并参与调节谷子干旱胁迫应答的机制。拟南芥SALK＿201083C的抗旱性显著减弱。[结论]谷子GAT能够参与植物的逆境调节。研究结果对今后进一步研究GAT的功能提供一定理论依据。 相似文献
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为研究花生KNOX基因家族在生长发育以及非生物胁迫响应中的功能，本研究采用生物信息学手段在栽培种花生基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定，并对其理化性质、基因结构、蛋白质保守结构域、系统进化、启动子顺式作用元件以及组织与逆境下的表达模式进行分析。结果显示：花生基因组中共有26个KNOX基因家族成员，分布在17条染色体上，绝大多数编码酸性蛋白，均为亲水性蛋白，并全部定位于细胞核。系统发育分析可将花生KNOX家族分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族，并进一步分为4个亚组。启动子分析发现一些与生长发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用调控元件。全生育期组织表达分析结果显示，ClassⅠ类基因表达组织特异性明显，主要在花、营养茎尖、生殖茎尖、果针等组织中高表达；ClassⅡ类基因时空表达更广泛。在7种非生物胁迫处理下，部分基因表达量变化较大，其中5个基因响应特定胁迫，RT-qPCR验证了2个特异性响应PEG胁迫的基因。本研究为进一步探究花生KNOX基因在生长发育、逆境响应中的功能奠定了基础。 相似文献
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肌醇半乳糖苷合成酶(GolS)是合成棉子糖系列寡糖(RFOs)的关键酶，在植物抵抗非生物胁迫过程中发挥重要作用。为探究GolS2基因在黄瓜应答非生物胁迫中的作用，本研究采用RT-PCR法从黄瓜中克隆了GolS2基因，其开放阅读框长度为981 bp,编码326个氨基酸，植物GolS2蛋白氨基酸序列一致性很高。进化树中，黄瓜GolS2蛋白与拟南芥GolS2和GolS3蛋白聚在同一分支，亲缘关系最近。盐胁迫和低温胁迫处理显著诱导GolS2基因在黄瓜幼苗中的表达，但低温处理显著抑制GolS2基因在采后黄瓜果实中的表达。对其启动子顺式作用元件的分析结果显示，GolS2基因启动子中含有多个与逆境胁迫响应有关的顺式作用元件。在采后黄瓜果实中沉默HHO2和GRP3基因的表达，显著下调GolS2基因表达，表明这两个基因调控GolS2基因表达。本研究结果明确了GolS2基因在不同类型黄瓜组织中应答非生物胁迫的功能存在差异，这为进一步研究该基因的功能奠定了基础。 相似文献
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已有研究表明TLP(Tubby-like protein)蛋白在植物应对非生物胁迫方面具有重要作用。本研究利用生物信息学方法在白菜中鉴定得到14个TLP家族基因，并对其理化性质、基因结构特征、蛋白保守性、系统进化关系、组织表达模式及对盐胁迫的响应情况进行了初步分析。结果表明，该家族基因分布在白菜10条染色体中的7条。蛋白分子量介于38 735.69～52 747.34 D,等电点介于9.16～9.88。基因结构分析表明，有1个TLP基因含有9个CDS,绝大多数基因CDS为4～5个。亚细胞定位预测结果表明，该基因家族成员主要定位在细胞核、线粒体和细胞质基质。启动子顺式作用元件分析表明，该基因家族成员含有包括光响应元件、脱落酸应答元件、厌氧反应应答元件在内的大量逆境胁迫应答元件。组织特异性表达分析发现大多数BrTLPs在花中表达量较高，在茎、叶片和果荚中的表达量与根相似；绝大多数白菜TLP基因对盐胁迫都有不同程度的响应，其中BrTLP14对盐胁迫反应最强烈，暗示该基因可能在白菜响应盐胁迫过程中发挥重要作用。 相似文献
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以黄瓜乙烯响应因子CsERF7转录本为研究对象，通过外源硒缓解黄瓜镉胁迫试验分析其表达及黄瓜生长状况，并克隆CsERF7基因，构建过表达载体转化拟南芥，同时分析CsERF7的理化性质和功能。结果表明，外源硒显著升高了镉胁迫引起的黄瓜生长指标的降低，CsERF7在镉处理下的表达丰度是对照的56%,而镉+硒比单独镉处理上调表达4.53倍，与RNA-seq结果相符，此基因可能在硒调控黄瓜镉胁迫响应中起作用。同时，成功构建超表达载体pEGOEP35S-H-ERF7-GFP,转化拟南芥获得转基因株系。生物信息学分析表明，黄瓜CsERF7基因属于AP2/ERF家族的AP2亚家族，开放阅读框ORF长度588 bp,编码196个氨基酸，有1个AP2结构域；该蛋白属于非跨膜亲水性蛋白，亚细胞定位预测定位在线粒体中，存在22个氨基酸磷酸化位点；其二级结构主要由α-螺旋和延伸链构成，与三级结构预测结果高度一致，所得蛋白序列与黄瓜、甜瓜同源性最高。 相似文献
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转录因子在调节植物生长发育以及植物对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB转录因子含有一个保守的AP2/EREBP结构域,参与外界环境胁迫的应答响应,通过结合DRE(Dehydration responsive element)顺式作用元件,调控下游胁迫相关基因的转录表达,改良植物的抗性。就DREB转录因子的结构特点、表达调控以及提高转基因植株胁迫耐受性的最新研究成果进行了评述。 相似文献
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为探讨microRNAs(miRNAs)在小麦镉胁迫不同时间段的差异表达规律,初步鉴定参与小麦镉胁迫响应的miRNAs。以郑麦4号为材料,采用实时定量PCR技术研究小麦幼苗在不同时间镉胁迫(0h,6h,12h,24h,48h)后9个miRNAs的差异表达规律。结果表明:miRNA319和miRNA397在叶片和根中的表达呈不同程度的上调,而miRNA399和miRNA167在叶片和根中的表达呈不同程度的下调,暗示小麦幼苗中9个miRNAs参与了镉胁迫响应的调控。进一步对9个miRNAs作用的靶基因进行预测和分析发现,它们主要参与植物逆境条件下的信号传导、生长发育和胁迫应答等过程,可能在调控小麦对镉胁迫的反应中起着重要作用。 相似文献
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CUL家族成员在植物体内发挥着重要作用,但关于辣椒CUL基因家族的全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析报道较少。本研究对辣椒CUL基因家族进行了全基因组鉴定和表达分析。结果表明,共有12个CaCUL家族基因被系统鉴定,编码序列(CDS)全长为777～2 952 bp,非均匀地分布在6条染色体上,系统进化树将CUL基因分为4个亚家族。保守结构域分析结果表明,所有CUL蛋白均含有Cullin结构域,除此之外,有8个成员含有Cullin-Nedd8结构域,CaCUL1.6蛋白含有NB-ARC结构域。亚细胞定位预测发现CaCUL均定位于细胞质、细胞核。CaCUL基因的启动子中有多种与激素和胁迫响应等相关的顺式作用元件。基因表达模式分析结果表明,在不同生长阶段的不同组织中CUL参与了辣椒植株的生长和发育;在非生物胁迫中,大部分CUL基因都具有应激反应。本研究为进一步解析CaCUL家族基因在辣椒生长发育和非生物胁迫应答中的作用机理奠定了基础。 相似文献
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糖苷水解酶GH3基因家族在植物的糖代谢和生长发育中起着重要作用,而烟草GH3基因家族目前尚未见相关鉴定和分析研究报道。本研究采用生物信息学方法在烟草基因组中鉴定GH3家族基因,并对其在不同组织中及逆境条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在普通烟草K326的基因组中共鉴定出35个GH3基因,其中23个被定位在14条染色体上,存在6对共线性基因;GH3家族蛋白均为热稳定性蛋白,其基因上游启动子区均包含多个激素和胁迫响应元件。转录组数据表明,GH3家族基因大多数在烟苗茎尖高表达,少部分在根和茎中高表达,表达量受光照时间影响;烟苗受到干旱胁迫后GH3家族成员都有不同程度的响应。挑选4个NtGH3基因进行qRT-PCR分析,结果表明, NtGH3-5、NtGH3-19、NtGH3-22、NtGH3-26可能参与响应低温以及ABA处理。这可为深入了解烟草GH3基因家族及其功能提供依据。 相似文献