核桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】Q型C2H2锌指蛋白在植物抵抗非生物胁迫中起重要作用。为深入了解核桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族在核桃全基因组中的特征,对核桃Q型C2H2锌指蛋白(JrZFP)基因家族进行全基因组鉴定与分析,并研究其在核桃干旱和盐胁迫应答过程中的表达模式。【方法】利用生物信息学方法鉴定了核桃全基因组中的Q型C2H2锌指蛋白基因家族成员,并对其理化性质、染色体定位、进化关系和基因结构进行分析;根据JrZFP基因家族进化树随机挑选15个JrZFP基因,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)方法检测15个基因在干旱和盐胁迫下的响应特性。【结果】在核桃中共鉴定出82个Q型C2H2锌指蛋白基因,其蛋白质序列长度介于59~636个氨基酸之间,亚细胞定位主要位于细胞核中;该基因家族成员不均匀分布在15条染色体上,其中有11对JrZFPs基因为串联重复基因,63个JrZFP基因参与片段重复事件;基因结构分析表明,75个JrZFP基因无内含子,其余成员含有1~10个外显子;上游启动子区分析发现,该基因家族成员含有参与逆境胁迫和激素响应相关的顺式作用元件。表达分析结果显示,在盐胁迫下15个JrZFP基因均显著上调,以JrZFP55最为明显,推测JrZFP55在核桃NaCl胁迫中起正向调节作用;在干旱胁迫下15个JrZFP基因中上调6个,其中JrZFP12上调最为显著,下调9个,以JrZFP4、JrZFP55和JrZFP57下调程度最大,推测这3个基因在核桃干旱胁迫中起负调控作用。【结论】核桃全基因组中有82个JrZFP家族成员都具有Q型C2H2锌指蛋白典型结构域,且通过qRT-PCR对随机挑选基因进行分析以发现可能参与干旱和盐胁迫的JrZFPs基因,为深入研究核桃JrZFP参与干旱胁迫和盐胁迫提供理论依据。

葡萄CR4类受体激酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】对葡萄属欧亚种群黑比诺葡萄(Vitis vinifera L.‘Pinot Noir’)和东亚种群山葡萄(V.amurensis)基因组中CRINKLY4类受体激酶(CR4)家族成员进行生物信息学分析及VvCR4在不同组织及胁迫下的表达分析,为CR4基因功能研究和应用提供理论依据。【方法】运用生物信息学工具对2种葡萄基因组中CR4基因家族成员进行鉴定及分析,利用基因芯片数据分析欧亚种葡萄该家族在不同组织中的表达情况,并通过qRT-PCR分析黑比诺葡萄CR4成员在不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】共鉴定出5个VvCR4成员和4个VaCR4成员,分为3个亚组,同一种葡萄CR4基因结构高度保守,所有成员启动子区均存在多种植物激素和逆境胁迫相关的响应元件。VvCR4在不同时期的花与果实发育中表达量相对较高;qRT-PCR表明VvCR4成员对MJ、SA、ABA、4℃的胁迫响应明显,大多为上调表达且出现表达高峰的时间点因基因和胁迫的差异而不同。【结论】VvCR4成员在MJ处理下呈显著正调控模式,可能与MJ信号转导密切相关,在SA、ABA、Flg22与低温胁迫诱导下,VvCR4.1、VvCR4.2、VvCR4.3、VvCR4.4都有不同程度的响应,VvCR4.5响应不明显。

施用沼液对黄土高原雨养农业区苹果园土壤生态及果实品质的影响

【目的】探究连续施用沼液对黄土高原雨养农业区苹果园土壤生态改良的作用及对果实品质的影响。【方法】对庄浪县10年生‘惠民短枝富士’园连续施用3 a沼液(T)、以不施沼液为对照(CK),测定不同土层0~20cm(S_(1))、20~40 cm(S_(2))、40~60 cm(S_(3))的土壤养分状况和苹果果实品质相关指标。【结果】与CK相比,施沼液后各土层土壤全氮含量、有机质含量、土壤孔隙度、土壤蔗糖酶活性、土壤脲酶活性均显著提高,相较于CK,S_(1)、S_(2)、S_(3)土壤全氮含量分别提高16.02%、51.05%、114.16%;土壤有机质含量分别提高69.23%、54.21%、23.76%;土壤孔隙度分别提高7.06%、4.23%、2.67%;土壤蔗糖酶活性分别提高104.45%、533.67%、322.67%;土壤脲酶活性分别提高16.77%、31.05%、250.03%。施沼液后各土层土壤全磷、速效钾含量、pH、电导率、容重均显著降低,相较于CK,S_(1)、S_(2)、S_(3)土壤全磷分别降低7.50%、18.44%、28.17%;土壤速效钾分别降低22.73%、43.97%、47.29%;土壤pH分别降低1.43%、1.58%、0.77%;土壤电导率分别降低7.51%、15.43%、23.63%;土壤容重分别降低6.27%、4.12%、2.18%;此外,施沼液显著提高S_(3)土壤磷酸酶的活性,显著降低S_(1)和S_(2)土壤磷酸酶的活性。S_(3)土壤碱性磷酸酶的活性提高74.23%;S_(1)和S_(2)土壤碱性磷酸酶的活性分别降低40.79%、12.61%。另一方面,沼液处理后单果质量(281.28 g)、果实横径(86.00 mm)、果实平均硬度(7.36 kg/cm^(2))、果实可溶性固形物含量(15.67)和果实固酸比(6.95)较CK分别提高7.96%、4.05%、7.99%、9.69%、0.59%。【结论】综上所述,在黄土高原雨养农业区苹果园连续增施沼液可显著提高土壤肥力、改善土壤理化性状,调节土壤酶活性、提高果树对土壤养分的利用效率,增强果树对干旱环境的适应性,进而提高苹果单果产量、改善果实品质。

桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族的鉴定及其在低温胁迫下的表达分析

【目的】从桃基因组鉴定Q型C2H2锌指蛋白基因家族成员,并进行生物信息学与低温表达分析,为桃抗逆性研究提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法分析桃46个Q型C2H2锌指蛋白家族成员的理化性质、系统进化和基因结构等,并利用实时荧光定量分析其低温胁迫下的表达特征。【结果】桃Q型C2H2锌指蛋白家族成员氨基酸数量介于155~607,且主要位于细胞核中。染色体定位揭示该家族成员不均匀地分布在8条染色体上。系统进化分析将桃和拟南芥的Q型C2H2基因聚为16个亚组。基因结构分析表明:同一亚族成员结构相似,外显子数量基本相同。顺式作用元件分析表明:大多数Q型C2H2锌指蛋白家族成员启动子序列上游2000 bp区域包含大量激素及非生物胁迫响应元件。qRT-PCR分析表明:低温胁迫下,桃Q型C2H2锌指蛋白家族成员中有16个成员为上调表达,且以PpC2H2-18基因最为显著。【结论】该家族成员均含有较高的保守基序和结构域,且可参与植物生长发育以及生物和非生物胁迫等,为桃的抗寒育种提供了参考。

核桃LIM基因家族生物信息学分析

LIM(LIN11,Isl1和MEC3)可参与细胞骨架构建、代谢调控以及生物和非生物胁迫等多种生命过程,是真核生物谱系中普遍存在的重要转录因子之一。为深入了解核桃LIM基因家族信息,本研究从核桃全基因组数据库中最终筛选确定了15个LIM基因,利用生物信息学方法对核桃LIM家族进行系统分析。结果表明,15个核桃LIM基因,其氨基酸序列长度介于189~577 aa,理论等电点介于5.56~9.08,分子量介于20.80~65.85 k D,均为疏水性蛋白,主要位于细胞核和叶绿体中,根据进化分析将其分为5个亚族。启动子区顺式作用元件分析表明,该基因家族成员受脱落酸、乙烯、茉莉酸甲酯和水杨酸4种激素调节,并能响应低温逆境。本研究基于核桃全基因组分析,鉴定出15个LIM基因家族成员,系统分析了理化性质、基因结构、染色体定位及顺式作用元件,为进一步探索核桃LIM基因家族在核桃树体响应逆境胁迫的生物学功能提供了参考依据。