小黑杨RAV1与RAV2基因的克隆与表达分析

【目的】克隆小黑杨(Populus×xiaohei T.S.Hwang et Liang)RAV1和RAV2基因,分析这2个基因在非生物胁迫下的表达模式,为进一步研究小黑杨基因功能提供理论依据。【方法】以抗逆性强的小黑杨根为试材,克隆2个RAV家族成员。利用生物信息学方法对小黑杨2个RAV基因的理化性质、保守基序、保守结构域、系统进化进行分析,并采用半定量RT-PCR方法探讨这2个基因在小黑杨顶芽、叶、木质部、韧皮部、根、第1~14片叶、第1~11茎节中的表达情况,以及在CdCl2、NaCl、NaHCO3、PEG和ABA胁迫下的表达特性。【结果】从小黑杨中克隆出2个RAV基因,命名为PsnRAV1和PsnRAV2。PsnRAV1编码405个氨基酸,预测分子质量约为99.46 ku,等电点5.06,不存在信号肽;PsnRAV2编码407个氨基酸,预测分子质量约为99.33 ku,等电点5.06,存在信号肽;2个基因均位于细胞核上。保守结构域和保守基序分析结果表明,小黑杨RAV蛋白具有RAV家族特有的AP2和B3这2个保守蛋白结构域,基序1、2、3是构成2个结构域的主要基序。系统进化分析表明,20种植物的RAV蛋白分为3组,其中PsnRAV1和PsnRAV2与毛果杨(Populus trichocarpa)RAV同源性很高。半定量RT-PCR分析结果显示,2个PsnRAVs基因在小黑杨的顶芽、叶、木质部、韧皮部和根中均有表达;且随着叶和茎的发育,2个基因的表达量均呈现升高的趋势。在CdCl2、NaCl、NaHCO3模拟的重金属及盐胁迫下,2个基因的表达模式虽不相同,但在根部均受到诱导;在PEG模拟的干旱胁迫下,PsnRAV1和PsnRAV2在叶片和根部均有响应,其中在根部受到的诱导更为明显,尤以PsnRAV2的表达更为显著;此外,PsnRAV1和PsnRAV2也受到ABA的诱导,其在叶中的表达量在初期表现为上升,而后期下降。【结论】2个PsnRAVs基因与小黑杨的抗逆性密切相关,可能参与了小黑杨的非生物胁迫应答,其中PsnRAV2在胁迫下的作用更为显著。

大豆GmRAV基因的密码子偏好性分析

运用CUSP和CodonW程序分析大豆GmRAV基因的密码子偏好性,并与其他11种植物的RAV基因密码子偏好性进行比较,以期为该基因在作物遗传改良中选择合适的受体植物提供参考。结果表明,大豆GmRAV基因偏好于以C或G结尾的密码子,基于RAV基因的密码子使用偏性的系统聚类分析表明,大豆等共9种双子叶植物聚为一类,玉米、高粱和水稻这3种单子叶植物聚为一类,预示大豆GmRAV基因更适合导入双子叶植物。

黄瓜RAV基因家族的全基因组分析

AP2/EREBP转录因子中的RAV基因家族在植物的发育过程中发挥着重要的调控作用。利用公布的黄瓜基因组数据库CuGI,发现黄瓜基因组中存在4个RAV基因,其蛋白序列均具有完整的AP2和B3结构域;对黄瓜、拟南芥、水稻和葡萄RAV蛋白进行多序列联配,结果表明该基因家族具有高度保守性;系统发生树结合基序分析发现,进化树亚族内各成员的基序组成相似;半定量RT-PCR结果显示,4个黄瓜RAV基因的表达广泛分布于各个组织。

杧果RAV基因家族的全基因组分析

为了揭示RAV家族基因在杧果中的序列特征及其表达特性,采用生物信息学方法对杧果RAV家族基因进行序列分析,并通过qRT-PCR技术研究杧果胶孢炭疽菌和细菌性黑斑病菌侵染过程中该家族基因的相对表达量。结果表明,从杧果基因组中鉴定出6个RAV基因家族成员,其编码的蛋白质均具有AP2和B3超家族保守域结构,命名为MiRAV1~MiRAV6。MiRAV1和MiRAV5为不稳定亲水碱性蛋白质,MiRAV2和MiRAV3为不稳定亲水酸性蛋白质,MiRAV4为稳定亲水酸性蛋白质,MiRAV6为稳定亲水碱性蛋白质。杧果RAV基因编码的蛋白质主要定位于细胞核中,无规则卷曲和α-螺旋是6个MiRAVs蛋白二级结构的主要元件。系统进化树结合基序分析结果表明,在杧果与拟南芥、烟草、苹果、菠萝和毛果杨中,RAV家族基因具有多样性,在进化上结构具有保守性。qRT-PCR结果显示,胶孢炭疽菌侵染过程中,杧果RAV基因的相对表达量均显著下调;细菌性黑斑病菌侵染过程中,MiRAV1~MiRAV6的相对表达量在3 h时均显著下调,MiRAV1、MiRAV2、MiRAV3和MiRAV6的相对表达量在6 h时均显著上调,MiRAV1、MiRAV5和MiRAV6的相对表达量分别在12 h、24 h、48 h、72 h时均显著上调。以上发现将为研究杧果RAV基因家族成员的功能和作用机制奠定基础。

棉花RAV基因家族鉴定及其对石墨烯处理的表达响应

为了探究石墨烯对棉花作物生长发育的影响,我们将棉花种子随机分为空白组和实验组,利用不同浓度石墨烯溶液处理棉花幼苗根系。通过评价棉花植株和根系的生长发育指标,筛选出最佳石墨烯溶液处理浓度。与空白组相比,实验组25 mg/L的石墨烯溶液处理后的棉花植株生长发育状况最好。利用qRT-PCR技术分别检测空白组和25 mg/L实验组棉花的RAV基因家族的17个基因表达量,通过对比发现4个RAV基因表达量受到诱导表达,可能是棉花根系响应石墨烯的靶基因。

茶树RAV基因家族鉴定与分析

RAV(Related to ABI 3/VP 1)基因家族对植物抗逆和调控植物生长具有重要作用。通过BLAST比对,从茶树基因组中共鉴别得到10个RAV基因,并将其命名为CsRAV1-CsRAV10。可划分为3个亚族,同一亚族内的基序和保守结构域则相对保守。分析顺势作用元件表明,CsRAV基因可能参与茶树的逆境胁迫响应和调控茶树的生长发育。分析基因表达的结果显示,不同的CsRAV基因在不同茶树组织的表达情况不同,在老叶和果实中表达量相对较高,而不同胁迫条件下,其表达情况同样存在一定差异。本试验为进一步研究CsRAV基因调控茶树生长发育和相应逆境胁迫提供一定的理论依据。

玉米RAV基因家族鉴定、密码子偏好性及表达分析

利用RAV基因特有结构域,通过pfam和HMMER软件进行筛选剔除不完整或重复序列,从5个玉米自交系基因组中共鉴定出241个RAV家族成员,并使用邻接法构建系统进化树,将玉米和拟南芥RAV基因家族分为9个亚族。分析显示,同一亚族RAV基因具有相似结构域、基因结构和motif分布。共发现87个共线性基因对,其中Zm-Oh43-RAV基因家族主要存在串联重复基因对,其他4个玉米自交系RAV基因家族主要存在全基因组复制或染色体片段复制事件。通过对RAV基因家族密码子偏好性分析结果表明,5个玉米自交系RAV基因家族中高频密码子均偏好使用G/C结尾,且密码子偏好编码甘氨酸(Gly)和亮氨酸(Leu)。通过对玉米自交系Zm-B73-RAV基因家族的胁迫表达分析,发现该家族基因能响应生物和非生物胁迫呈现出不同表达模式。

番茄RAV基因家族鉴定及生物信息学分析

RAV(Related to ABI3/VP1)基因是植物特有的转录因子,在调控胁迫响应和生长发育等过程中起着重要作用。为了明确番茄RAV基因家族成员并为其功能研究奠定基础,本研究在番茄全基因组范围内鉴定了RAV基因并对其进行系统的生物信息学分析。结果表明,番茄中有9个RAV家族基因,可以分为4个分支且同一分支内的基因结构和结构域相对保守。番茄、水稻和拟南芥RAV基因的同源进化关系、基因结构和保守基序分析结果表明,3个物种中的RAV基因的进化相对保守,预示着其功能的相似性。共线性分析结果表明,片段复制事件对番茄RAV基因家族的进化和扩张起着重要作用。与水稻RAV基因相比,番茄和拟南芥的RAV基因的进化关系更近。顺式作用元件分析表明,番茄RAV可能通过参与激素代谢参与逆境胁迫和生长发育等生物学过程。本研究结果揭示了番茄、拟南芥和水稻RAV基因的同源进化关系和番茄RAV基因的潜在功能,为进一步研究番茄RAV基因的生物学功能提供理论基础。

茶树冷诱导基因RAV的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树RAV基因cDNA克隆,其开放阅读框编码361个氨基酸,包含两个保守的结构域AP2和B3,与多种植物RAV蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树RAV基因受低温、乙烯、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的5.8、10.0和1.9倍。在成熟叶片、芽、嫩茎中RAV基因表达量相近,花蕾和嫩根中表达较低,而在种子中不表达。推测该基因在组织中的表达受到严格控制以及在响应非生物胁迫中发挥重要作用。

普通烟草RAV家族基因结构与功能分析

揭示RAV基因在普通烟草中的表达过程及其在生物和非生物因子胁迫下的作用,对于烟草抗逆育种具有重要意义。采用生物信息学手段和qRT-PCR技术分别对普通烟草RAV家族基因进行生物信息学分析、研究该基因在低温和脱落酸(ABA)诱导下的表达模式。分析发现,与拟南芥RAV基因同源的普通烟草RAV基因序列有6条,且与茄科植物同源关系较近;通过结构组成分析,发现RAV蛋白主要由无规则卷曲、α-螺旋和延伸链组成,该家族基因氨基酸序列基本含有AP2和B3结构域,且两个结构域均具有非常强的保守性;表达模式分析显示,普通烟草RAV基因表达部位呈现出明显的组织特异性,且低温和ABA均能诱导该基因上调表达,表明该基因在烟草响应非生物胁迫中发挥重要作用。

杧果RAV基因家族全基因组鉴定及表达分析

RAV蛋白是一类植物特有的转录因子,在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用,目前在杧果(Mangifera indica)中尚未报道。本研究对杧果MiRAV进行了全基因组鉴定,并利用已公布的转录组数据和实时荧光定量PCR(qPCR)实验分析了它们在不同组织(包括成熟叶片、成熟树皮、种子、根、花、果肉和果皮)、不同发育阶段果肉和果皮中,以及采后低温和热水处理下的表达情况。结果表明,杧果中共有6个RAV基因家族成员。基因组定位发现MiRAV分布于5条不同的染色体。联合拟南芥(Arabidopsis thaliana)、番茄(Solanum lycopersicum)、辣椒(Capsicum annuum)、酸橙(Citrus×aurantium)的RAV蛋白进行系统发育分析,发现共可分为5个亚组。MiRAV蛋白分布在第II和IV亚组,同一亚组间有相似的保守基序和保守结构域分布。共线性分析发现,MiRAV存在6对片段重复基因,推测MiRAV家族的扩张可能与片段复制事件有关。选择压分析发现,共线性基因对非同义替换/同义替换(K_(a)/K_(s))值远小于1,说明MiRAV在进化过程中可能主要受到纯化选择作用。顺式作用元件分析显示,MiRAV含有光响应元件数量最多,其次是激素响应元件,以及部分生物与非生物胁迫和生长发育相关元件。表达分析发现,MiRAV在‘Alphonso’杧果不同组织中的表达具有偏好性,MiRAV2和MiRAV3主要在果皮中发挥作用,MiRAV4主要果肉中发挥作用。MiRAV2、MiRAV3和MiRAV4与杧果果实发育和成熟以及应答逆境胁迫有关,MiRAV3还与‘肯特杧’应对低温造成的损伤应激和热水处理后‘Ataulfo’杧果果实软化有关。本研究较为全面地对MiRAV家族进行了鉴定和分析,为进一步探究RAV基因在杧果果实发育过程中的调控机制提供参考。

普通小麦RAV基因家族全基因组鉴定及表达分析

RAV转录因子属于B3超家族,是植物特有的转录因子家族。本研究从普通小麦(Triticum aestivum)中鉴定获得了57个RAV家族成员,根据是否含有AP2结构域,普通小麦RAV家族成员可分为两类,其中含有AP2结构域的有26个成员。表达谱分析发现,普通小麦RAV基因家族中有19个基因在人工合成的细胞分裂素6-苄氨基嘌呤处理下表达量升高,25个基因在脱落酸处理下表达量降低。通过分析普通小麦RAV家族基因在胁迫处理下的表达谱,挑选出4个在干旱和高温处理下表达量下调的基因,并利用RT-qPCR确定了它们在干旱和高温胁迫下的表达模式。亚细胞定位分析显示这4个基因编码的蛋白都定位于细胞核。本研究为普通小麦RAV转录因子的功能研究和利用提供了有效参考。