葡萄EIN3/EIL转录因子家族成员鉴定及表达特征分析

【目的】探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式。【方法】通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表达情况。【结果】EIN3/EIL家族主要分布在6号染色体上,定位在细胞核中,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。对顺式作用元件分析发现,EIL基因的启动子序列中包含许多激素应答、胁迫响应、植物防御及与植物生长相关的元件。组织芯片数据显示,不同组织中EILs基因的表达量由低到高依次为根、叶、茎且VvEIL2基因在所有组织中高表达。qRT-PCR分析表明,逆境胁迫下,VvEILs基因在NaCl诱导下的表达量较高且根系中VvEIL1基因的表达量最高,是对照的18倍;激素处理下,EILs基因均被不同程度地诱导表达,且在250 mg·L^(-1)乙烯利处理下,VvEIL6基因的表达量极显著高于对照,是对照的93倍;随着处理浓度的增加,乙烯利诱导下VvEIL2和VvEIL5基因下调表达,乙烯抑制剂处理下上调表达。【结论】葡萄EIN3/EIL基因家族在非生物逆境胁迫应答过程中具有重要作用,VvEIL2和VvEIL5在乙烯信号通路中可能是负调控因子。

葡萄NF-Y核因子家族的鉴定与表达分析

为阐明葡萄NF-Y核因子的理化性质、进化关系和在非生物胁迫下的表达情况,本研究从葡萄全基因组中鉴定出24个VvNF-Y核因子家族成员。生物信息学分析表明其编码的氨基酸数目为132~345 aa,pI为4.62~9.83,蛋白二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主,亚细胞定位发现葡萄NF-Y基因主要定位于细胞核中;系统进化分析表明进化树可分为3个亚族;顺式作用元件分析发现葡萄NF-Y基因家族具有大量核心元件,如光响应元件和响应多种激素和环境信号的元件,且多序列比对分析表明VvNF-Y的3个亚族均含有保守区;此外,选择性压力分析表明8对基因对的Ka/Ks均小于0.5,在进化过程中受到纯化选择作用;qRT-PCR结果表明在500μmol·L-1 ABA、10%PEG和200 mmol·L-1NaCl处理时,VvNF-YA2、VvNF-YB3、VvNF-YB4和VvNF-YC3的表达量显著上升,且在10%PEG条件下,VvNF-YA1的表达量也显著上升,其余NF-Y核因子家族成员在受到ABA、NaCl和PEG处理时表达量下降。试验结果表明葡萄NF-Y核因子在参与葡萄不同的非生物胁迫时可能发挥不同的作用,为葡萄抗逆性研究提供了候选基因。

凤梨草莓和森林草莓GH3基因家族的鉴定与表达分析

Gretchen Hagen 3 (GH3)基因家族是一类生长素早期响应基因,在植物的生长发育及抗逆响应中发挥重要作用。本研究从凤梨草莓(Fragaria×ananassa)和森林草莓(F. vesca)基因组中分别鉴定出24个FaGH3基因和9个FvGH3基因。FaGH3基因分布于20条染色体上;FvGH3基因分布于6条染色体上。FaGH3基因大小差异较FvGH3大,但其二级结构相似。FaGH3主要分布于细胞质和细胞核, FvGH3主要分布于细胞质、细胞核和叶绿体。除了FaGH3.22为碱性蛋白,其余凤梨草莓和森林草莓GH3蛋白均为酸性亲水性蛋白。系统进化分析发现24个FaGH3和9个FvGH3可以分为3个亚家族,其中FvGH3.4和FvGH3.6为森林草莓中唯一的共线性基因,而凤梨草莓中存在大量片段重复和个别串联重复;凤梨草莓和森林草莓GH3基因成员之间主要存在正选择效应且无显著的密码子偏好性。顺式作用元件分析发现凤梨草莓和森林草莓GH3基因主要包含光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件及生长发育相关元件。qRTPCR结果分析表明, FaGH3和FvGH3基因在干旱胁迫下主要进行上调表达,在盐胁迫下主要进行下调表达,而在IAA处理下既存在上调表达,也存在下调表达。综上所述,凤梨草莓GH3基因家族的基因大小差异较森林草莓的大,其保守性相对较弱;FaGH3基因和FvGH3基因对PEG、NaCl和IAA处理均存在不同程度地响应。

葡萄LIM家族基因特征及表达模式分析

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄(Vitis vinifera‘Pinot Noir’)试管苗为试验材料,利用q RT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LIM基因家族有14个成员,可分为4个亚族,各亚族编码蛋白氨基酸数量差异较大,但亚族内差异较小;分析葡萄基因和拟南芥基因间的选择压发现,二者存在钝化选择关系;多序列比对发现,该家族基因成员含有1或2个锌指结构的保守结构域;保守基序分析结果表明,所有基因均包含motif2;基因结构显示Vv LIM含有4~15个外显子;14个基因中有11个编码蛋白存在互作关系。该家族基因存在大量的光诱导元件和水杨酸等逆境胁迫相关元件。基因芯片表达数据表明,高表达的基因主要存在生长旺盛的组织中。q RT-PCR分析发现,Vv LIM1在100 mmol·L-1NaCl、10%PEG和50 mg·L-1 SA胁迫下表达量与对照相比显著上调,且随处理时间的延长表达量显著增加。