苦荞TCP转录因子全基因组鉴定及非生物胁迫分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征。结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出28个TCP家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8条染色体上。(2)多数的苦荞TCP基因包含1~5个外显子。(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为5个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上。(4)共线性分析表明,5个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件。(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类。(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达。(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12和FtTCP13基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3在6 h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用。该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础。

甜荞花青素合成相关基因FeR2R3-MYB的克隆与表达分析

MYB是一类常见的转录因子,广泛参与植物花青素生物合成的调控。为探究MYB转录因子在甜荞花青素生物合成中的调控作用,该研究从甜荞品种红花甜荞和北早生的转录组学数据中筛选并克隆出一个和花青素生物合成相关的MYB基因,将其命名为FeR2R3-MYB,GenBank登录号为MT151381.1,并对该序列进行生物信息学分析,以及利用qRT-PCR分析FeR2R3-MYB基因在北早生和红花甜荞中的表达特征。结果表明:(1)FeR2R3-MYB基因全长831 bp,编码276个氨基酸,蛋白的相对分子质量为30.95 kD,理论等电点(pI)为8.73,蛋白的不稳定指数为69.64,属于不稳定蛋白,总疏水值为-0.679,整条肽链呈现亲水特性。(2)FeR2R3-MYB具有典型的R2R3-MYB结构域,属于R2R3-MYB亚家族。(3)FeR2R3-MYB与同属蓼科的苦荞麦和虎杖亲缘关系比较近。(4)FeR2R3-MYB的启动子序列共含有9个光照响应元件、12个转录因子结合位点、4个非生物响应元件和2个激素响应元件。(5)亚细胞定位发现FeR2R3-MYB只在细胞核中表达。(6)FeR2R3-MYB基因的表达量在叶片和花序中红花甜荞均高于北早生,推测FeR2R3-MYB基因可以正向调节甜荞花青素生物合成。综上所述,该研究结果为进一步深化FeR2R3-MYB基因在甜荞花青素生物合成途径中的功能及表达调控方面的研究提供了理论基础。

甜荞FeSGT1基因克隆及抗旱功能解析

SGT1(suppressor of the G2 allele of skp1)作为skp1-4的抑制因子,在植物的非生物胁迫响应中具有重要作用。根据甜荞干旱胁迫下的转录组学和蛋白质组学分析,我们克隆出一个与甜荞耐旱性状相关的候选基因FeSGT1。生物信息学分析表明FeSGT1包含一个1086 bp开放阅读框(ORF),编码361个氨基酸,具有3个(TPR、CS和SGS)保守结构域。进化分析表明,FeSGT1与藜麦CqSGT1(XP_021726759.1)、甜菜BvSGT1(XP_010671588.1)和菠菜SoSGT1(XP_021839743.1)亲缘关系较近。亚细胞定位初步显示FeSGT1蛋白定位于细胞膜上。qRT-PCR分析发现FeSGT1在干旱胁迫24 h内表达呈现上调趋势。在盐、低温(4℃)胁迫和ABA处理下,FeSGT1基因表达在12 h达到高峰,24 h后开始下降。在拟南芥中过表达FeSGT1基因发现,在干旱和盐胁迫下,转基因植株的发芽率、根长、鲜重和存活率显著提高,丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量明显降低,而过氧化氢酶(CAT)活性显著升高。过表达FeSGT1显著增强了转基因拟南芥植株的耐旱和耐盐能力,为深入研究FeSGT1基因调控甜荞抗旱分子机制奠定了基础。

甜荞FeHSP83基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

为了探究甜荞FeHSP83基因在干旱和盐胁迫下的表达模式,本研究采用‘西农9976’为试验材料,通过15%PEG 6000溶液和0.1%NaCl溶液对荞麦幼苗进行胁迫处理。通过RT-PCR的方法,鉴定获得FeHSP83,该基因开放阅读框2100 bp,编码704个氨基酸,预测其相对分子质量为80.97 kDa,理论等电点为4.96,具有较强亲水性。同源性分析结果显示,该基因与藜麦、甜菜亲缘关系较近,同源性达到97.06%。采用qRT-PCR的方法,对干旱和盐胁迫下FeHSP83基因在叶和根中的表达水平进行分析。结果显示,在干旱胁迫条件下,FeHSP83在甜荞根部的表达量持续上升,到48 h达到最大值,增加范围为1.03~10.20;叶的表达量呈先升后降的趋势;而在盐胁迫条件下,FeHSP83在植株叶部的响应较为明显,增加范围为1.07~6.24,在12 h时表达量达到最高;根部的表达量在3 h时迅速升高,随后缓慢下降。结果表明,FeHSP83基因在干旱和盐胁迫条件下能够快速响应胁迫,且在根和叶不同器官中的表达存在差异。预测FeHSP83基因在甜荞抗旱中起到一定作用。