甜菜M14品系盐胁迫转录组数据库的转录因子分析

土壤盐渍化是影响我国农业生产的重要因素之一。甜菜M14品系具有耐盐、抗旱等优良特性,是挖掘抗逆基因的良好材料。对课题组前期构建的甜菜M14品系盐胁迫下转录组数据库进行系统的分析,基于文献、植物转录因子数据库等信息对其中的转录因子进行筛选与鉴定,从而获得非生物胁迫应答相关的转录因子。进一步对筛选出的转录因子WRKY家族进行进化分析并构建其蛋白互作网络,采用实时荧光定量PCR技术进行盐胁迫下WRKY家族基因表达量的测定,分析WRKY家族转录因子盐胁迫的表达模式。结果证实,甜菜M14品系WRKY家族转录因子参与盐胁迫应答。该研究将为甜菜盐胁迫响应研究提供理论基础,为甜菜中转录因子研究提供数据支持,并为WRKY家族转录因子功能的进一步研究奠定基础。

利用生物信息学技术构建分析甜菜M14品系盐胁迫下参考转录组数据库

生物信息学(Bioinformatics)是一门计算机科学技术与生命科学的交叉学科,它通过综合利用生物学、计算机科学和信息技术揭示大量生物数据所赋有的生物学意义。目前利用生物信息技术对植物逆境环境下的基因组学、转录组学及蛋白质组学的数据挖掘,已成为功能基因组学的研究热点。甜菜M14品系具有野生白花甜菜(Beta corolliflora Zoss.)的耐盐性优良性状。为了对盐胁迫下的甜菜M14品系进行转录组分析及差异基因筛选,本研究构建了甜菜M14品系盐胁迫参考转录组文库,并对文库进行了测序以及数据的生物信息学分析,在参考转录组中鉴定得到54 843个Unigenes,并对这些Unigenes进行功能注释、GO及COG功能分类,为下一步研究甜菜M14品系耐盐基因资源挖掘奠定了重要基础。

基于转录组数据库的高羊茅HD-Zip Ⅰ转录因子的鉴定及表达模式解析

高等植物特有的同源异型-亮氨酸拉链蛋白(HD-Zip)家族转录因子在调控植物发育与逆境响应中起着重要作用。以生产中广泛应用的冷季型草高羊茅为研究材料,利用其目前已有的转录组序列,在Bioedit软件构建本地数据库。以水稻14个HD-ZIP Ⅰ蛋白序列作为搜索请求,搜索本地数据库获得高羊茅中对应序列。结合序列分析及PCR克隆技术得到高羊茅13个HD-Zip Ⅰ类成员的全长序列。系统进化树及MEME结构域分析发现,高羊茅13个HD-Zip Ⅰ成员与水稻HD-Zip Ⅰ家族成员进化关系接近,蛋白结构域的数目及排布方式也基本一致。采用荧光定量PCR技术分析短期及长期聚乙二醇6000模拟的干旱处理下11个FaHD-Zip Ⅰ基因在高羊茅根颈中的mRNA相对表达水平。结果表明,短期干旱胁迫下,除FaHOX4和FaHOX6外,其余基因相对表达水平均发生一定程度的上调或者下调,且FaHOX22的响应程度最大;长期干旱胁迫下,所有基因的表达水平均在7或者14 d上调,FaHOX22在14 d时的表达水平比对照上调76.3倍。为基因组序列缺乏的非模式植物快速有效地进行基于转录组数据库的基因家族克隆及其功能研究提供了一种很好的方法。

水稻害虫转录组数据库

对于亚洲的一些国家,水稻是最重要的粮食作物,然而其产量却遭受数百种害虫的危害.尽管目前已存在许多控制虫害的策略,但是损失依然非常严重.RNA干涉被认为在农业害虫防控领域具有良好的应用前景,但是遗传信息的匮乏严重限制了该技术的应用.水稻害虫转录组数据库是一个综合性的数据库,其数据来源于8种最重要的水稻害虫的新一代测序结果.本数据库致力于为昆虫功能基因组学研究、昆虫治理及其他领域提供一个有条理的遗传信息平台,以满足上述研究领域的需要.另外,本数据库通过进化树的构建揭示出这些昆虫的进化关系.

白羊草R2R3-MYB转录因子的挖掘及对干旱胁迫反应的研究

本文以白羊草(Bothriochloa ischaemum)为材料,利用其目前已有的转录组序列,通过搜索、比对、功能域多态性分析、进化树构建和基因表达分析等手段,对白羊草R2R3-MYB型转录因子进行挖掘和干旱胁迫下的表达模式分析。结果从白羊草挖掘出43个R2R3-MYB转录因子,它们具有高度保守的[W]-X(19)-[W]-X(19)-[W]-X(n)-[W]-X(18)-[W]结构,主要参与生长发育、次生代谢和逆境响应等生物过程。通过进一步的分析,本研究筛选出8个可能参与干旱胁迫响应的R2R3-MYB转录因子。这为白羊草R2R3-MYB基因的功能研究和开发利用奠定了基础。

海滨雀稗PvPRMT家族成员鉴定、表达模式及PvPRMT10基因的功能

[目的]蛋白质精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyltransferases,PRMT)家族基因在调控植物生长发育及抗逆途径过程中发挥重要作用,而草坪草PRMT成员的表达模式和抗逆功能尚不明晰,本文旨在分析海滨雀稗PvPRMT基因家族在非生物胁迫下的表达模式并鉴定PvPRMT10成员的抗逆功能。[方法]以暖季型草坪草海滨雀稗为研究材料,依据转录组数据库信息,经序列分析及PCR克隆获得8个海滨雀稗PRMT家族成员全长序列,进行系统进化树及MEME蛋白结构域分析;采用荧光定量PCR分析不同胁迫条件(盐、干旱、重金属镉和ABA处理)下PvPRMT的相对表达水平;通过转基因技术获得PvPRMT10拟南芥过量表达株系,并进行胁迫条件下表型鉴定。[结果]同为单子叶的海滨雀稗与水稻的8个PRMT家族成员进化关系相较于拟南芥更为接近,可以分为3类(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型)。进化关系越近的基因在不同胁迫下的表达模式也越为相似;除PvPRMT4外,其他7个成员基因的表达对不同胁迫均有不同程度的上调或下调,叶中PvPRMT10在NaCl处理下的表达量在6和12 h时增加近10倍,在CdCl_(2)处理下的表达量在6 h时增加近15倍;海滨雀稗叶中PRMTs基因响应比根系更为强烈。进一步转基因发现,Ⅰ型PvPRMT10过表达拟南芥株系在重金属镉(Cd)和盐胁迫下的种子萌发和幼苗生长均优于野生型,CdCl_(2)处理下过表达株系的种子存活率提高15%,NaCl处理下过表达株系的种子存活率提高45%,且幼苗根长提高近2倍。[结论]本研究克隆获取海滨雀稗PRMT家族基因,分析其在非生物胁迫下的表达模式,且发现PvPRMT10具有正调控耐镉和耐盐的功能。