青稞HD-Zip基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达特性

同源异型域-亮氨酸拉链(homedomain-leucine zipper,HD-Zip)转录因子广泛参与植物的生长发育和抗胁迫过程。该研究通过生物信息学方法对青稞HD-Zip基因家族进行全基因组分析鉴定,并采用qRT-PCR技术分析非生物胁迫下该基因的表达特性,为深入探讨青稞HD-Zip转录因子的生物学功能及其在高原作物抗逆育种中的应用奠定基础。结果表明:(1)成功从青稞基因组中共鉴定出41个HD-Zip基因家族成员,依次命名为HvvHD-ZipⅠ-1~Ⅳ-13,且这些基因在7条染色体上呈不均匀分布。(2)理化性质分析发现,HvvHD-Zip蛋白包含197~885个不等的氨基酸残基;分子量范围在19914.36~94014.87 Da;亚细胞定位表明HvvHD-Zip蛋白都位于细胞核。(3)根据多序列比对、系统进化、基因结构和保守基序差异将其聚为4个亚家族,各亚家族分类特征与系统聚类结果一致。(4)顺式作用元件预测分析发现,HvvHD-Zip基因启动子中含有11种植物激素和胁迫响应元件。(5)qRT-PCR结果显示,HvvHD-ZipⅠ、Ⅱ、Ⅳ亚家族基因对各胁迫响应明显;与根组织相比,多数HvvHD-Zip基因在叶组织中响应明显(上调或下调);与冷和盐胁迫相比,HvvHD-Zip各基因对旱胁迫响应较强。

蒺藜苜蓿GPAT基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol,TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤,为多种脂质合成提供了底物,会直接参与到植物的生长发育和抗逆过程。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)作为豆科模式植物具有基因组小、生长周期短、遗传转化效率高等特点。为了解GPAT基因在苜蓿抗逆尤其是在耐盐中的作用,本研究选择蒺藜苜蓿基因组为研究对象,采用Blastp和Hmm结构域搜索方法,共鉴定出24个mtGPAT基因。根据系统进化、基因结构和结构域差异将其分成3个亚家族。同时染色体定位分析发现,24个mtGPAT基因不均匀分布在7条苜蓿染色体上,每条染色体上分布有2~5个基因。基因表达谱分析表明:蒺藜苜蓿GPAT基因具有器官特异性,并且会参与盐胁迫反应。这些结果可为进一步深入研究蒺藜苜蓿GPAT家族基因的功能提供理论基础。

小麦LACS基因家族的全基因组鉴定与表达分析

长链酰基辅酶A合成酶(long-chain acyl-coenzyme A synthetase,LACS)在脂肪酸代谢、角质层角质和蜡的合成中发挥着重要作用。为研究小麦中LACS基因的特征,以中国春为材料,进行全基因组鉴定和分析。结果共鉴定出148个小麦LACS基因(TaLACS),不均匀分布于21条染色体上,且有成簇分布的现象,编码蛋白大部分为中性、亲水的水溶性蛋白,性质稳定。系统进化分析结果显示,148个TaLACS基因聚为6组,有55对旁系同源基因。表达谱分析表明,TaLACS基因在不同组织和逆境胁迫下存在明显的差异表达,说明TaLACS基因具有组织特异性,在抗低温、干旱和赤霉病过程中TaLACS基因发挥重要作用。该家族中含有响应低温、干旱和脱落酸元件的基因分别占34.9%、46.0%和85.8%,揭示TaLACS基因参与生物胁迫和非生物胁迫过程。

青稞叶片原生质体制备体系优化

青稞是青藏高原的主要农作物,研究其原生质体制备的最优体系具有重要意义。以甘露醇浓度、酶解时间、离心速度和不同苗龄为主要影响因素,采用正交试验法,对青稞原生质体制备进行优化。结果表明:最优条件为以培养7 d的青稞幼叶为材料,3%纤维素酶+1%果胶酶+0.5mol/L甘露醇+0.1%MES+1mmol/LCaCl_(2)2H_(2)O+0.1%BSA构成酶解液,25℃,60 r/min,黑暗酶解5 h,900 r/min离心5 min收集细胞,原生质体产量可达3.2×10^(6)个/g,活力为85.42%。

青稞若叶加工工艺研究

为优化青稞若叶加工工艺,本文以青稞“肚里黄”若叶为试验材料,采用单因素正交试验,研究若叶长度、杀青时间、真空冷冻干燥时间及粉碎粒度对青稞若叶苗粉品质的影响,得到制备青稞若叶苗粉的最优加工工艺条件。结果表明:选用青稞若叶长度20~25 cm,杀青时间30 s,真空冷冻干燥时间16 h,粉碎粒度300目时制备得青稞若叶苗粉品质最佳,其叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、溶解度分别为37.96 mg/L、10.72 mg/g、40%,明显高于其他4种品牌大麦若叶苗粉。

植物源性食物过敏原nsLTPs的研究进展

植物非特异性脂质转运蛋白(nsLTPs)是食物中主要的过敏原,其三维结构高度保守,在胃肠道消化酶或食物加工处理过程中表现了超强的稳定性;其致敏病例呈特殊的地理分布,不同来源的nsLTPs过敏原具有广泛的IgE交叉反应性。该文就植物nsLTPs的蛋白结构、生物学功能及其作为典型食物过敏原的特性等展开综述,旨在为减轻该蛋白引起的食物和花粉过敏反应研究提供理论基础。

青稞GPAT基因家族全基因鉴定及表达分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)是一类膜结合酶,催化甘油脂质生物合成的起始步骤,在植物生长、发育和逆境胁迫反应过程中发挥着重要作用。本研究利用青稞‘拉萨钩芒’和‘藏青320’基因组为参考基因组,通过鉴定青稞GPAT基因家族成员,开展其基因结构、进化关系、顺式作用元件等生物信息学分析,并对其非生物胁迫下表达模式进行分析。结果表明:共鉴定出21个青稞GPAT家族成员,按染色体位置命名为HvGPAT1~HvGPAT21,除HvGPAT21基因染色体位置未知,其余20个基因不均匀分布在青稞7条染色体上。理化性质分析表明该家族成员编码213~847个氨基酸,理论等电点在4.93~10.58。系统进化分析将其分为三类,GroupⅠ类(6个)、GroupⅡ类(1个)和GroupⅢ类(14个),各类间基因结构和保守基序差异明显;在HvGPATs基因启动子区域广泛预测到3种胁迫响应元件[防御和压力响应元件(TC-rich repeats)、干旱响应元件(MBS)、低温响应元件(LTR)]和5种激素响应元件[脱落酸反应元件(ABRE)、生长素响应元件(TGA-element)、赤霉素响应元件(GARE-motif和P-box)、茉莉酸甲酯(MeJA)反应元件(TGACG-motif和CGTCA-motif)和水杨酸反应元件(TCA元件)],表明该家族与非生物胁迫有关。qRT-PCR分析表明:冷胁迫下HvGPAT1在叶中表达量相对较高,HvGPAT14和HvGPAT18在根中表达量升高;干旱胁迫下HvGPAT14在叶中的表达量上调;盐胁迫下HvGPAT4和HvGPAT18在叶中的表达量显著升高,HvGPAT4在根中表达量会显著上升。