甜菜BvBADH基因家族全基因组鉴定及其高盐胁迫下的表达分析

【目的】甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)是参与甘氨酸甜菜碱(glycine betaine,GB)合成的关键酶之一,在植物响应逆境胁迫过程中发挥重要作用。【方法】为探究甜菜(Beta vulgaris)BvBADH基因家族成员生物学功能及基因表达模式,本研究采用生物信息学方法,分析了蛋白质的理化性质、系统进化、基因结构、染色体定位、保守基序、蛋白结构、启动子顺式作用调控元件,并通过RT-qPCR对其在盐胁迫下的表达模式进行分析。【结果】共鉴定出9个BvBADH基因家族成员,含有9-15个外显子,8-14个内含子,平均氨基酸个数为516,平均分子量为55.84 kD,等电点为5.24-6.98。系统进化分析发现,高等植物BADH可分为3个簇,分别为簇Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,其中簇Ⅲ成员进一步分为簇Ⅲa和Ⅲb两个亚簇。BvBADH基因家族在3个簇中均有分布,分别含有3、1和5个成员。甜菜BvBADH基因家族主要含有胁迫响应元件、激素响应元件和生长发育响应元件,每个成员的顺式作用调控元件数量为13-21个。进一步对BvBADH在盐处理下甜菜叶片中的表达模式分析发现,100和150 mmol/L NaCl不同程度地诱导BvBADH基因家族成员的表达;但相比之下,它们在100 mmol/L NaCl处理下的表达量高于150mmol/L NaCl。【结论】BvBADH基因家族在甜菜响应盐胁迫过程中扮演着重要角色,为我国北方地区农作物抗逆性遗传改良提供优异基因资源。

藤稔葡萄花发育相关基因启动子的克隆及功能分析

采用基于热不对称交错式PCR的基因组步移法,从藤稔葡萄(Vitis vinifera×V.labrusca‘Fujiminori’)的基因组总DNA中扩增花发育相关基因FT、FLC、AP3和AG的启动子上游序列片段,并通过序列分析及PlantCARE在线预测对FT、FLC和AP3启动子片段的序列及顺式调控作用元件和功能进行了分析。扩增结果表明:AG的第1轮扩增产物无明显条带,第2轮扩增产物条带弥散,不能用于序列分析及顺式调控作用元件和功能分析;FT、FLC和AP3基因2轮扩增产物均有特异条带,FT、FLC和AP3启动子序列的实际长度分别为1 470、1 698和1 061 bp,GenBank登录号分别为HM192806、HM192805和HM192804。PlantCARE在线预测结果表明:FT、FLC和AP3启动子片段中均含有TATA-box、CAAT-box等启动子的特异表达元件及光响应元件、真菌刺激响应元件、MYB结合位点等多个顺式调控作用元件,共同受真菌刺激、MYB和光等因素的调控;FT、FLC和AP3均可能在花的分生组织中表达,且FT和AP3还可能在胚乳中表达。根据研究结果推测:FT、FLC和AP3基因的启动子序列片段中均存在多种诱导响应元件,可能均为诱导型启动子。