R2R3型MYB转录因子调控植物胁迫应答的研究进展

MYB转录因子(TF)是植物中最大的转录家族之一,广泛参与植物生命过程. R2R3-MYB转录因子作为MYB TF家族最大的亚家族,在植物响应生物和非生物胁迫过程中发挥着重要作用.本文简要综述了MYB转录因子的分类,并具体论述了R2R3型MYB转录因子在调控植物应答病害、虫害等生物胁迫和干旱、低温、盐等非生物胁迫中的作用机制.

桔梗特异DNA条形码筛选、种质资源鉴定及遗传多样性分析

中药材桔梗为桔梗科植物桔梗的干燥根,具有多种药理作用,是常用的大宗中药材。本研究利用Illumina HiSeq X Ten平台对6份来自不同产地的桔梗进行叶绿体基因组测序,筛选特异性DNA条形码,基于特异性DNA条形码对不同产区的桔梗样品的种质资源和遗传多样性进行分析。6份桔梗叶绿体基因组全长为172260~172275 bp,均呈现典型的环状四分体结构,编码141个基因。根据比较基因组学分析和扩增效率分析发现trnG-UCC和ndhG_ndhF可作为潜在的桔梗种内种质资源鉴定的特异性DNA条形码。对来自9省15个产地305份桔梗样品的trnG-UCC和ndhG_ndhF进行PCR扩增和序列分析,结果表明trnG-UCC和ndhG_ndhF分别有5和11个变异位点,分别鉴定到5和7个单倍型;两段序列联合分析鉴定13个单倍型(Hap1~Hap13),其中占比最多的是Hap4,其次是Hap1。3个产地拥有的特异单倍型,可作为该产地的DNA分子标签与其他产地的桔梗种质资源进行区分。单倍型多样性、核苷酸多样性和遗传距离分别为0.94、4.79×10^(-3)和0.0000~0.0203,表明桔梗在物种水平上有较高的遗传多样性,种内各单倍型之间亲缘关系比较接近。本研究为桔梗产地鉴定、种质资源保护利用和分子育种等工作奠定基础。

白木香纤维素合酶家族基因的鉴定及表达分析

纤维素合酶(cellulose synthase,CesA)是纤维素生物合成途径中的一类关键酶,在植物生长发育和植物防御反应中有着重要的作用。本研究利用白木香基因组数据库,通过生物信息学手段,对白木香纤维素合酶家族成员及其编码蛋白的理化特性、蛋白保守基序、染色体定位、启动子区域等进行预测分析。系统分析鉴定了21个白木香AsCesA基因,并发现AsCesA蛋白主要分布于质膜,氨基酸数目为390~1261个,分子质量为43.35~142.58 kD,等电点分布在5.67~8.86,均含跨膜结构域,数目为6~8;系统进化分析表明21个AsCesA分为3个亚组;保守基序分析表明,不同AsCesA蛋白的motif组成有一定差异,但均含有motif2、motif6、motif7和motif10。顺式作用元件分析表明,AsCesA基因家族具有响应植物激素作用、非生物胁迫和生物进程相关的顺式作用元件。分析NaCl诱导不同时刻的白木香愈伤组织的转录组数据,选择了7个具有差异表达的AsCesA并分析其在非生物胁迫下的表达量变化。实时荧光定量PCR结果表明,盐、低温、干旱和重金属胁迫均能不同程度影响白木香中7个AsCesA基因的表达水平。其中AsCesA1、AsCesA3和AsCesA20均能响应低温、盐胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫,推测这3个基因可能在白木香响应非生物胁迫中发挥重要作用。对不同非生物胁迫下的纤维素含量进行测定,白木香愈伤组织中纤维素含量变化与纤维素合酶的表达量趋势基本一致。本研究为进一步揭示纤维素合酶在白木香中防御反应中作用奠定基础。