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1.
《中国水稻科学》2015,(6)
硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐,经ATP硫酸化酶活化为腺苷5′-磷酰硫酸(adenosine 5′-phosphosulfate,APS)。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢,分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐;腺苷5′-磷酰硫酸激酶(adenosine 5′-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS磷酸化生成3′-磷酸-腺苷5′-磷酰硫酸(3′phosphoadenosine 5′-phosphosulfate,PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明,拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能,且受氧化胁迫的APSK1在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析,发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化,获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明,在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制,而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性,从而促进还原型谷胱甘肽的合成,提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPS亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能。 相似文献
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目的 为鉴定水稻AFP1在非生物胁迫响应中的作用,创制非生物胁迫抗性的水稻新材料。方法 以优异籼稻恢复系华占为转化受体,利用CRISPR/Cas9技术创制afp1突变体,并对afp1突变体的耐逆性进行初步鉴定。结果 AFP1靶点1和靶点2的编辑效率分别为66.67%和75.00%。所有突变株系中,突变类型仅有插入和缺失突变,90%突变株系的突变长度为小片段突变（<5bp）。获得了6种无转基因成分的afp1纯合突变体。正常条件下,afp1突变体株高和结实率降低,有效分蘖增加,穗长显著升高,单株产量在-4.06%和11.75%之间变化。和野生型相比,afp1突变体的ABA敏感性和叶片水分散失率降低,耐干旱、热和渗透胁迫能力提高。结论 编辑AFP1基因可提高水稻多种非生物胁迫抗性。 相似文献
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凝集素类受体蛋白激酶属于类受体蛋白激酶（RLKs）家族,在植物的抗病防御反应、生长发育、胞内信号传导以及非生物胁迫反应过程中发挥重要作用。实验室前期对过表达抗逆转录因子GmNFYB1大豆进行转录组测序,获得了差异表达基因GmLecRlk（Glyma.07G005700）,其开放阅读框长度为546 bp,编码181个氨基酸,蛋白结构域分析显示其含有两个丝氨酸/苏氨酸激酶结构域,属于一种G型凝集素类受体蛋白激酶。实时荧光定量PCR结果显示,GmLecRlk基因在大豆的根、茎、叶、荚中均有不同程度的表达,在根中表达量最高;200 mmol/LNaCl处理下,GmLecRlk 的mRNA丰度先降低后升高,在12 h时达到最高值,表明该基因参与大豆对盐胁迫的响应。利用发根农杆菌K599获得GmLecRlk过表达转基因发状根复合植株,在盐胁迫处理下,其存活率高于对照;在拟南芥中异源表达GmLecRlk基因,转基因拟南芥在盐胁迫处理下的萌发率、绿化率和根长均高于野生型拟南芥。综上所述,GmLecRlk参与大豆对盐胁迫的反应,过量表达基因能提高大豆和拟南芥的耐盐性,为培育和改良抗盐大豆新品种提供新的途径和理论指导。 相似文献
4.
NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理：分别用0、200、300、400 mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200 mmol/L NaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示：随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。 相似文献
5.
为了研究‘琯溪蜜柚’果实红肉突变株系类胡萝卜素代谢和芽变的分子机制,本研究以‘琯溪蜜柚’及其芽变一代品种‘红肉蜜柚’和芽变二代品种‘三红蜜柚’果实为材料,使用RNA-seq技术研究3个品种3个发育时期果肉类胡萝卜素的代谢。经生物信息学分析,共筛选出参与类胡萝卜素生物合成显著差异表达的10个基因,分别为八氢番茄红素合成酶基因（PSY）、六氢番茄红素脱氢酶基因（ZDS）、类胡萝卜素异构酶基因（CRTISO1、CRTISO2）、紫黄质脱环氧酶基因（NPQ1）、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因（NCED3、NCED5）、脱落醛氧化酶基因（AAO3）、ABA 8’-羟化酶基因（CYP707A1）、类胡萝卜素裂解双加氧酶基因（CCD4）。共表达分析揭示了7个家族转录因子的表达模式与类胡萝卜素合成基因高度相关,分别为MADS、bZIP、bHLH、MYB、AP2/ERF、NAC和WRKY。通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）验证了部分基因的表达模式,结果与RNA-seq结果高度一致。此外,经对‘红肉蜜柚’果肉转色期的初生和次生代谢通路DEGs富集分析,发现类胡萝卜素的积累过程中,细胞壁、脂质、类黄酮代谢差异基因大量富集。研究结果揭示,‘琯溪蜜柚’果实红肉突变品种‘红肉蜜柚’和‘三红蜜柚’果实类胡萝卜素的形成和积累,是由类胡萝卜素的代谢相关酶基因差异表达和转录因子调控引起的;在果肉红色芽变的同时,伴随着与汁胞粒化相关的基因突变。这对进一步开展柚子果实类胡萝卜素的形成与积累、汁胞粒化研究,为解析柚果实不同颜色突变、汁胞粒化的机制有重要参考价值。 相似文献
6.
目的 谷氧还蛋白(glutaredoxin, Grx)作为一种抗氧化酶,在通过清除多余活性氧来维持生物细胞氧化还原平衡、降低细胞膜损伤过程中发挥重要作用。水稻干尖线虫(Aphelenchoides besseyi)能在高温、渗透及氧化胁迫等多种逆境压力中存活。本研究旨在探究Grx在水稻干尖线虫抗氧化胁迫中的作用。方法 通过cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE),获得了一个水稻干尖线虫谷氧还蛋白基因AbGrx-1,进行了序列比对和遗传进化分析;通过qRT-PCR检测了AbGrx-1在线虫响应氧化和温度胁迫中的表达差异,通过原核表达获得了AbGrx-1的重组蛋白,并分析了AbGrx-1蛋白浸泡对水稻干尖线虫在氧化和高温胁迫下存活的影响。结果 AbGrx-1基因全长包括90 bp的5＇非翻译区(UTR)、321 bp的编码区和97 bp的3＇UTR,开发阅读框(横跨91至411位)编码106个氨基酸。AbGrx-1蛋白的第24至27位点具有谷氧还蛋白催化残基(CPYC),分别在第69至第72和第83至第86位点存在保守的谷胱甘肽结合位点RSVP和GGDD,归为Ⅰ类谷氧还蛋白。遗传进化树显示AbGrx-1与燕麦真滑刃线虫(Aphelenchus avenae)Grx亲缘关系最近,位于同一进化分支。AbGrx-1在H2O2处理和12℃下时显著上调表达,但在0℃, 4℃, 37℃和45℃极端温度中下调表达。高浓度H2O2和高温导致水稻干尖线虫死亡率增加,AbGrx-1重组蛋白能显著提高暴露于高浓度H2O2中线虫的存活率,但不影响高温下线虫的存活率。结论 AbGrx-1参与调控水稻干尖线虫的抗氧化免疫反应,在抵抗氧化损伤、维持线虫生存方面具有重要功能。 相似文献
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通过对95份水稻种质资源进行苗期耐冷性鉴定,筛选出10份苗期耐冷(存活率≥60%)和9份冷敏感的材料(存活率为零),并对水稻冷胁迫响应基因OsSADMC进行了表达分析,发现对照和冷胁迫处理条件下该基因在耐冷品种中的表达量都显著高于冷敏感品种。对耐冷材料丽江新团黑谷(LTH)和冷敏感材料IR29的基因编码区域进行了克隆和测序分析,在两个品种间鉴定了10个SNP位点,其中第749碱基处存在的一个碱基变异(C突变为T),从而使丝氨酸变为亮氨酸。根据其中一个SNP位点设计了OsSADMC的功能标记SADMC-CAPS1,该标记可以准确地鉴定出19份耐冷性不同水稻种质资源OsSADMC的基因型和耐冷性。 相似文献
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低温寒害是制约我国天然橡胶种植的最主要的环境限制因子,阐明橡胶树抗逆机制有助于保障天然橡胶的种植安全。前期研究发现1个低温诱导的橡胶树MAPKKK基因参与橡胶树抗寒能力调控,序列比对发现该基因与拟南芥MAPKKK15基因同源,但AtMAPKKK15的功能仍不清楚。通过对拟南芥MAPKKK15基因功能的研究,揭示该类基因在植物逆境胁迫应答中的作用,将有助于进一步解析橡胶树MAPKKK基因的功能。本研究从DNA和转录水平鉴定拟南芥mapkkk15纯合突变体植株,评价mapkkk15突变体低温和干旱胁迫抗性。结果显示：低温抑制AtMAPKKK15基因表达。对2个mapkkk15纯合缺失突变体进行分析,发现与野生型植株相比,mapkkk15突变体植株的抗冻存活率提高,电解质渗漏率下降。脱水实验表明,突变体叶片脱水率要高于野生型。上述结果表明,AtMAPKKK15基因在拟南芥中可能反向调控抗寒性,正向调控抗旱性。 相似文献
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ICE（inducer of CBF expression）是类似MYC（myelocytomatosis）的bHLH（basic helix-loop-helix）转录因子,在植物应对低温、干旱、高盐等非生物胁迫中起重要的调节作用。本研究通过qPCR分析橡胶树ICE家族成员的表达模式。结果表明：5个ICE家族成员均响应盐胁迫上调表达。在盐胁迫2 h时,HbICE2、HbICE3、HbICE4和HbICE5显著上调表达;在盐胁迫4 h时,HbICE4和HbICE5的表达量达到最大值,其中HbICE4的上调幅度最大;HbICE1在盐胁迫4 h内无显著变化,但在处理8 h时显著上调表达。过表达这5个ICE家族成员均可不同程度地提高拟南芥的耐盐性,其中过表达HbICE4的植株对盐胁迫的抗性最强,在盐胁迫下,野生型拟南芥（WT）全部枯萎,而HbICE4转化植株的存活率为96.29%,平均单株鲜重为0.03 g,平均单株干重为0.0035 g,在HbICE家族成员转化株系中均表现最高。在盐胁迫下,WT和HbICEs转基因植株的电导率均显著增加,叶绿素含量和相对含水量均显著降低,其中HbICE4转化植株的相对电导率的增加幅度最小,叶绿素含量和相对含水量的降低幅度最小。因此,HbICE4转化植株的抗盐性可能与增强膜系统的稳定性和减缓叶绿素降解和保持相对含水量有关。该研究结果对橡胶树HbICE家族成员的生物学功能有了新的认识,有望为改良农作物耐盐性提供候选靶基因。 相似文献
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Sulfate can be activated by ATP sulfurylase and adenosine 5'-phosphosulfate kinase(APSK) in vivo. Recent studies suggested that APSK in Arabidopsis thaliana regulated the partition between APS reduction and phosphorylation and its activity can be modulated by cellular redox status. In order to study regulation of APSK in rice(Os APSK), Os APSK1 gene was cloned and its activity was analyzed. Os APSK1 C36 and C69 were found to be the conserved counterparts of C86 and C119, which involved in disulfide formation in At APSK. C36A/C69 A Os APSK1 double mutation was made by site directed mutagenesis. Os APSK1 and its mutant were prokaryotically over-expressed and purified, and then assayed for APS phosphorylation activity. Os APSK1 activity was depressed by oxidized glutathione, while the activity of its mutant was not. Further studies in the case that oxidative stress will fluctuate in vivo 3'-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate content, and all APSK isoenzymes have similar regulation patterns are necessary to be performed. 相似文献
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水稻抽穗期作为重要的农艺性状,由自身遗传因素和环境因素共同决定,对品种生态适应区域和产量因子均有较大影响。过去的二十年里,从叶片的日长识别到茎尖分生组织的成花激活,水稻光周期诱导抽穗开花分子调控机理已取得较大进展,分离并克隆大量与成花相关的调控基因,并整合到光周期调控分子网络中。当植物处于有利条件时,该网络激活成花调控基因,促进成花素表达,将成花素运输至顶端分生组织,从而驱动分生组织细胞发育,最终成花。本文以拟南芥为对照参考,对水稻光周期调控网络及由低纬度地区向高纬度地区扩展遗传变异进行讨论,以期为生态型品种培育和光周期调控成花分子机理研究提供参考。 相似文献
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苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase, PAL）是催化苯丙烷代谢途径第1步反应的限速酶,广泛地参与植物生长发育过程中的各种生理活动。本研究通过生物信息学分析,从香蕉A基因组数据库中利用BLASTp筛选出53个可能的MaPAL编码蛋白序列。在NCBI分析蛋白保守结构域,发现仅有8个基因具有典型的PAL家族基因的特性。聚类分析结果表明香蕉MaPAL家族的8个基因可以分为Class I 和Class II两类。转录组数据表明,所有MaPAL基因在果实发育阶段高表达,MaPAL5参与果实采后成熟过程。在干旱、低温、盐处理的香蕉幼苗叶片中,MaPAL1、MaPAL2、MaPAL3、MaPAL4和MaPAL5成员均显著上调表达,MaPAL6号成员显著下调表达,这些成员参与香蕉响应上述非生物胁迫过程。8个MaPAL成员在枯萎病菌处理下均显著下调表达,表明在感病品种巴西蕉根系中,MaPAL基因的表达全部被Foc TR4抑制。本研究结果为分析MaPAL基因家族在香蕉果实品质形成和响应逆境中的作用提供了理论依据。 相似文献
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锰是植物必需的微量元素,参与植物的多种生命活动过程,包括光合作用、呼吸作用、蛋白质合成和激素活化等。锰缺乏和过量均能影响植物生长和产量。但是目前对锰在植物中吸收、转运过程的分子机制仍了解有限,少数金属转运蛋白家族被报道参与锰在植物体中的吸收、转运和分配,如NRAMP (natural resistance associated macrophage protein), YSL (yellow stripe-like),ZIP (zinc regulated transporter/iron-regulated transporter [ZRT/IRT1]-related protein),CDF/MTP (cation diffusion facilitator/metal toleranceprotein),CAX (cation exchanger),CCX (calcium cation exchangers),P-type ATPases和VIT (vacuolar iron transporter)。本文主要综述模式植物拟南芥和水稻中锰转运蛋白对锰吸收、分配和维持植物体内锰平衡方面的研究进展,并对相关研究进行展望。 相似文献
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MYB（myeloblastosis）转录因子主要参与调控植物类黄酮代谢、植物生长发育等。为了研究在芒果果实中类黄酮代谢调控机制,本研究从金煌果肉中克隆得到一个MYB基因,将其命名为MinMYB10,其全长cDNA序列为1021 bp,开放阅读框为837 bp。该基因编码的蛋白有278个氨基酸残基,分子重量为31.60 ku,等电点为5.89。通过系统发育分析发现MinMYB10与拟南芥是亲缘关系较近的蛋白。本研究还构建了基因沉默载体pTRV2-MinMYB10和过表达载体 pGreenII 62-SK-MinMYB10,以期在后续研究中探明MinMYB10基因在芒果果实花青素代谢中的作用。 相似文献
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植物中的WD40蛋白家族通过蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA的互作,参与生物过程,该家族的重要成员TTG1在拟南芥中抑制种子脂肪酸的过早积累。为揭示油料作物蓖麻中RcWD40基因家族及RcTTG1基因的表达特征,利用生物信息学手段在全基因组水平鉴定到182个RcWD40家族成员,其中RcWD40-181为RcTTG1基因,并对它们的系统发育、保守结构域及表达模式等进行分析。根据进化树结构和保守域组成分别将RcWD40家族成员分为8个cluster和28个亚家族。此外,转录组分析显示RcWD40在蓖麻的花、叶、根、茎以及各发育时期种子中具有多样的表达模式,预测家族基因可能调节这些组织的生长发育。启动子区域转录因子结合位点及种子发育表达分析结果预测RcTTG1可能承担与AtTTG1相似的脂肪酸积累负调节功能。 相似文献
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AGL6基因是MADS-box转录因子家族中的一员,是植物特有的转录调控因子,参与花器官形成,对唇瓣的形成起到关键作用。获得铁皮石斛DoAGL6基因及其启动子,并进行生物信息学分析,对DoAGL6基因启动子进行瞬时表达活性验证,可为进一步研究DoAGL6基因的功能提供参考。本研究克隆DoAGL6基因及其上游的启动子序列,利用在线软件对克隆得到的目的基因序列、启动子序列进行预测,分别构建由全长启动子和5'端缺失启动子驱动GUS的重组表达载体并瞬时转化拟南芥及铁皮石斛原球茎,探究其表达活性。结果表明,成功克隆了DoAGL6基因及其启动子,DoAGL6基因编码区长729 bp,编码243个氨基酸,编码蛋白分子式为C1213H1955N359O375S12,预测亚细胞定位于细胞核中;保守结构域分析表明,DoAGL6具有保守的MADS-box和K-box两个结构域,属于MADS基因家族MIKC亚家族。启动子序列长度为1891 bp,顺式作用元件分析结果显示,DoAGL6基因启动子中除了核心启动元件TATA-box、CAAT-box外,还有许多其他顺式作用元件,如脱落酸响应元件（ABRE）、光反应顺式调节元件（G-Box）、茉莉酸甲酯响应元件（TGACG-motif）、MADS-box蛋白结合位点（GArG-Box）等。成功构建融合表达载体pCAMBIA1300-A1-promoter::GUS、pCAMBIA1300-A2-promoter::GUS、pCAMBIA1300-A3-promoter::GUS,拟南芥和铁皮石斛原球茎瞬时转化及GUS组织化学染色结果表明,随着启动子5'端缺失片段的增长,GUS活性逐渐降低,启动子活性逐渐减弱,即全长启动子A1（-1891~1）的活性最强,5'端缺失片段A2（-1488~1）次之,A3（-784~1）活性最弱。瞬时转化后的拟南芥和铁皮石斛原球茎GUS染色均呈现蓝色,但与对照相比均较浅,说明全长启动子和2个5'端缺失启动子都具有驱动GUS的活性,但启动活性都比CaMV35S启动子的启动活性弱。 相似文献
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由核盘菌引起的菌核病是一种重要的真菌性病害,筛选菌核病抗病基因对抗病育种具有重要意义。F-box基因多参与植物抗逆反应,LRR作为抗病基因的重要结构域,在植物抗病防卫中起着重要的作用。本研究通过生物信息学方法在甘蓝型油菜基因组中对F-box-LRR基因进行了全基因组鉴定,基于已发表的中双11组织表达数据以及油菜不同品种中油821（抗病）和Westar（感病）接种核盘菌前后的转录组数据,对可能响应核盘菌诱导的BnF-box-LRR基因进行筛选,并结合荧光定量PCR进行验证。共鉴定到161个BnF-box-LRR基因,从系统进化树上可分为4个亚类（FBXLRR1,FBXLRR2,FBXLRR3和FBXLRR4）,其中第四亚类FBXLRR4在蛋白保守序列分布以及基因结构方面,与其它三个亚类具有较大差异,且与拟南芥参与植物抗逆的同源基因聚为一类,因此推测该分支可能主要参与植物胁迫响应。表达分析表明FBXLRR4家族基因在根和叶中有较高的表达水平,且在核盘菌诱导后具有明显的表达变化,暗示这些基因可能参与油菜菌核病抗性功能。 相似文献