五种豆科植物WRKY基因家族全基因组鉴定及表达分析

为了增强对豆科植物WRKY基因的多样性和进化上的认识,探索WRKY转录因子家族成员的功能和在育种中的应用。在本研究中,利用生物信息学方法对5种豆科植物大豆、鹰嘴豆、菜豆、蒺藜苜蓿及百脉根的WRKY基因进行了染色体定位、系统进化、保守基序、基因结构和基因复制等方面的分析。从上述5种豆科植物中分别鉴定出185、61、90、108和83个WRKY基因。将5种豆科植物WRKY蛋白分为三类和五个亚类,同一亚类具有相似的蛋白结构和基因结构。5种豆科植物的WRKY基因家族成员中存在基因复制事件,并且在各个组织中有明显差异表达。WRKY基因在不同组织中的表达模式表明,它们可能在豆科植物的生长发育中发挥重要作用。

ABF转录因子在植物响应非生物胁迫中的作用

非生物胁迫严重影响植物的生长发育及农作物的产量。植物激素脱落酸(ABA,abscisic acid)是植物响应非生物胁迫的重要信号分子,其介导的ABA信号途径在植物应答非生物胁迫过程中发挥关键作用,其中ABF(ABA-responsive element binding factors)转录因子在ABA信号途径中扮演着重要的角色。ABF转录因子是一类特异识别ABA响应元件(ABRE,ABA-responsive element)的碱性亮氨酸拉链蛋白,属于bZIP家族中的A亚族。它含有5个高度保守的结构域,C1、C2、C3、C4以及可以结合DNA序列的bZIP区域,这些保守结构域能够被蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2,sucrose nonfermenting-1 related protein kinase 2)和钙依赖蛋白激酶(CDPK,calcium-dependent protein kinase)等多种蛋白激酶磷酸化,进而激活ABF蛋白的转录活性,使其参与ABA和逆境胁迫的调控表达。近年来,有较多研究发现不同物种中的ABF类转录因子在植物响应非生物胁迫的过程中具有重要作用。本文综述了ABF转录因子的结构特征及识别的顺式作用元件如G-ABRE、C-ABRE、"偶联元件3"(CE3,coupling element 3)等、调控修饰途径及其在盐、干旱、低温等非生物胁迫应答中的作用,并对未来ABF转录因子的研究方向进行展望,为通过调控ABF转录因子从而培育优良抗逆作物品种提供研究思路。

紫花苜蓿MsCIPK8基因的克隆与表达分析

CIPK是植物中一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用。本研究根据盐碱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsCIPK8基因,该基因CDS全长1341bp,编码446个氨基酸,编码蛋白相对分子质量50.73 kD,等电点6.72,具有CIPKS家族蛋白所特有的N端激酶域和C端NAF/FISL结构域。生物信息学分析结果显示,MsCIPK8为可溶性蛋白,二级结构多为无规矩卷曲;系统进化分析表明,紫花苜蓿MsCIPK8与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula Gaertn.)MtCIPK8亲缘关系最近。两个蛋白序列比对发现存在4个差异位点,其中3个在保守结构域内。MsCIPK8在低温、干旱、盐和盐碱胁迫下表达量均受到诱导上调表达。低温胁迫下,MsCIPK8在根和叶中的表达量分别在12 h和3 h达到峰值;盐胁迫下,MsCIPK8在根中的表达量12 h达到峰值;盐碱胁迫下,根和叶中MsCIPK8的表达量在12 h后持续高表达;干旱胁迫下,MsCIPK8在根和叶中的表达量在12 h均达到峰值。上述结果表明MsCIPK8参与紫花苜蓿对干旱、低温、盐和盐碱等非生物胁迫的应答。