蓖麻GeBP转录因子的全基因组鉴定与GeBP2基因的克隆、表达分析

GeBP基因家族编码的转录因子可通过调节表皮毛的生长与分化影响植物的发育,增强植株在不利环境中的存活能力。为探究GeBP基因在蓖麻基因组中的分布与特征基因RcGeBP2的功能,本研究鉴定了蓖麻的全部GeBP基因,采取RT-PCR技术克隆RcGeBP2基因,分析其分子特征包括生物信息学、亚细胞定位和表达模式。试验表明,蓖麻的基因组中共有4个RcGeBP基因不均匀分布于3条染色体上且RcGeBP基因编码的蛋白质均为亲水性蛋白,高级结构以无规则卷曲为主。GeBP的进化树构建显示,蓖麻GeBP蛋白与番茄GeBP蛋白亲缘关系最近,蓖麻的GeBP基因分别与番茄和拟南芥的GeBP基因发生了3次和2次基因组间的复制。Ka/Ks结果显示,GeBP基因在物种间的进化是钝化的。启动子顺式作用元件预测结果显示,RcGeBP启动子区域含多个逆境响应和激素诱导类元件。RcGeBP基因的FPKM表达值显示,这些基因拥有组织表达特性且表达受到干旱和盐胁迫的激活。RcGeBP2蛋白质亚细胞定位结果显示,其定位在细胞核。综上,该研究对探明蓖麻RcGeBP基因家族参与盐和干旱胁迫的交叉调控具有一定的参考价值。

蓖麻RcNAC91基因的克隆及表达特性研究

为探明NAC家族基因在蓖麻中抗非生物胁迫应答过程的作用,本研究通过RT-PCR技术从蓖麻的盐胁迫转录组数据中克隆了1个上调表达的RcNAC91基因(GenBank No.OR756194),并对其进行生物信息学分析,运用RT-qPCR技术检测其组织表达特性及对逆境胁迫的响应情况。结果表明,RcNAC91基因位于1号染色体,该基因cDNA序列全长1911 bp,包含编码区1755 bp,共推导284个氨基酸,有1个跨膜域的亲水性蛋白质。亚细胞定位显示RcNAC91蛋白质定位在细胞核中。进化树结果显示,RcNAC91与水银草NAC蛋白亲缘关系最近。RcNAC91启动子区域中有多个逆境响应和激素诱导类元件。RT-qPCR结果显示,RcNAC91基因在子叶中的表达值最高,且该基因的表达受到干旱、盐、低温和脱落酸胁迫的激活,说明RcNAC91基因可积极参与蓖麻的非生物胁迫响应。

蓖麻RcbZIP44基因克隆及表达特性

【目的】克隆蓖麻bZIP转录因子基因RcbZIP44,并进行表达特性分析,为探究bZIP转录因子在蓖麻生长发育及非生物胁迫下的生物学功能提供理论参考。【方法】从蓖麻品种通蓖5号中克隆bZIP转录因子基因家族成员RcbZIP44,对其序列进行生物信息学分析,借助烟草瞬时表达系统对RcbZIP44蛋白进行亚细胞定位,通过实时荧光定量PCR检测RcbZIP44基因在不同组织及非生物胁迫下的表达模式。【结果】克隆获得的RcbZIP44基因cDNA全长612 bp,包含1个456 bp的开放阅读框(ORF),编码151个氨基酸残基,无跨膜区域和信号肽结构,为不稳定的亲水性蛋白,存在21个潜在的磷酸化位点,二级结构以α-螺旋为主,定位于细胞核中。RcbZIP44基因启动子区域含有激素响应元件(ABRE、GARE-motif、TATC-box、TGACG-motif)、胁迫响应元件(LTR、ARE、MRE)等,推测RcbZIP44基因在非生物胁迫中发挥重要作用。RcbZIP44基因在茎中的相对表达量最高,显著高于根、子叶和真叶(P<0.05),说明其具有明显的组织表达特异性。在脱落酸(ABA)、盐、干旱和低温胁迫下,RcbZIP44基因在真叶和根中表现出不同的表达模式。RcbZIP44基因对低温胁迫敏感,处理6 h时的相对表达量最高;RcbZIP44基因在ABA和干旱胁迫下呈先增后减的表达模式,在处理12 h时的相对表达量最高;在盐胁迫中RcbZIP44基因表达较为平缓。【结论】RcbZIP44基因编码的蛋白含有bZIP家族特有的bZIP-plant-GBF1结构域,其主要在茎中发挥调控作用,且该基因受ABA、盐、干旱和低温等非生物胁迫诱导表达,推测RcbZIP44基因在蓖麻生长发育及响应非生物胁迫中发挥重要调控作用。

蓖麻RcNAC100-like基因克隆及表达特性分析

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)基因是胁迫信号转导网络中重要的调节因子,克隆蓖麻NAC基因,研究其分子特征及表达特性,旨在为研究蓖麻NAC基因的潜在功能提供数据支持。采取RT-PCR技术克隆通篦5号的RcNAC100-like基因并分析其分子特征,包括生物信息学、亚细胞定位、表达模式和转录激活域分析。结果表明,RcNAC100-like基因的cDNA全长1 244 bp,包含1 086 bp的CDS,共推导361个氨基酸,该蛋白质的不规则卷曲和α-螺旋结构较多,是1个亲水的、非分泌性蛋白质;系统进化分析结果表明,RcNAC100-like蛋白质与木薯和橡胶树NAC蛋白质的亲缘关系最近,且motif组成及位置高度相似;RcNAC100-like蛋白的亚细胞定位结果与预测结果一致,定位在细胞核;RcNAC100-like启动子的顺式作用元件预测结果显示,该区域有多个环境响应类元件和生长发育类相关元件;基因表达模式分析结果表明,RcNAC100-like基因有组织表达特异性,在根中的相对表达量最高;另外,该基因能够对不利环境(干旱、盐、冷和ABA胁迫)迅速做出反应并积极地表达,说明RcNAC100-like基因可能是蓖麻对逆境响应的关键基因;转录激活试验结果表明,RcNAC100-like转录因子在酵母中具有转录激活活性。综上,RcNAC100-like基因可能在蓖麻的抗逆境过程中发挥重要作用。

耐低氮大豆资源的苗期筛选与评价

为探究大豆苗期耐低氮资源鉴定的指标与方法,筛选耐低氮大豆种质,本试验以234份国内外大豆品种资源为试验材料,设置低氮和正常氮2个氮水平,在处理24 d时测定茎粗、株高、叶柄长、叶绿素相对含量等12个指标。结果表明:大豆苗期各指标均值在2个氮水平下存在显著差异,耐低氮系数的平均值范围为0.48~1.38;通过主成分分析将12个指标转化为5个主要成分,累计贡献率达85.37%,并构建耐低氮大豆种质资源评价方程:D=0.48D_(1)+0.21D_(2)+0.13D_(3)+0.11D_(4)+0.08D_(5);基于耐低氮综合评价值(D)进行聚类分析将234份大豆品种分为5类,分别为高耐低氮型、耐低氮型、中耐氮型、敏感型和高敏型,筛选出高耐低氮资源,包括茬前田豆、宝丰11和射阳半夏子等8份,高敏型种质,包括ラニホクジロメ、黔豆1号和WDD01135等11份。依据逐步回归分析得出株高、总干重、叶柄长、茎粗和地下干重5个性状的耐低氮系数可作为鉴定资源耐低氮性的主要指标。本研究构建的大豆耐低氮种质资源评价体系,将为耐低氮大豆品种的鉴定与筛选奠定基础。

蓖麻RcbZIP11基因克隆及表达特性

为探究蓖麻bZIP(basic leucine zipper)基因在响应非生物胁迫应答过程中的作用,研究基于蓖麻转录组数据,克隆到1条在低温胁迫下显著上调表达的bZIP基因,并将其命名为RcbZIP11(GenBank No.OQ506490)。RcbZIP11基因的编码区序列全长492 bp,其推导163个氨基酸,预测是1个亲水性蛋白质,具有保守的bZIP_plant_GBF1结构域。蛋白质的多序列对比显示,RcbZIP11蛋白质在进化过程中相对保守,进化树分析显示RcbZIP11与麻风树JcbZIP11蛋白质亲缘关系最近。亚细胞定位显示RcbZIP11蛋白质定位于细胞核,并成功克隆出RcbZIP11启动子序列,预测结果显示,该区域拥有光响应元件、逆境响应类元件和激素诱导类元件。RcbZIP11基因在蓖麻不同组织(真叶、子叶、茎和根)中均有表达,在子叶中相对表达量最高;且该基因在逆境胁迫下(干旱、盐、低温和ABA)的根和真叶中其相对表达量均高于0 h,说明RcbZIP11基因积极地参与蓖麻的非生物胁迫响应。综上,研究为进一步探究RcbZIP11基因在蓖麻逆境条件生长过程中的功能奠定基础。