苹果CAX基因家族生物信息学和表达分析

[目的]CAX（Ca^2＋/H＋exchanger antiporter）是一类重要的跨膜转运蛋白,在植物体内阳离子转运上起着非常重要的作用。本文对苹果MdCAXs基因进行了生物信息学和组织特异性表达分析,以期为该类基因的功能研究奠定基础。[方法]利用生物信息学的方法对苹果MdCAXs基因家族染色体定位、蛋白质等电点、亲疏水性、跨膜区域、亚细胞定位及保守结构域进行了预测和分析,同时还分析了MdCAXs基因与其他物种CAXs基因的进化关系。采用实时荧光定量PCR法对苹果MdCAXs基因在不同盐处理下根、茎、叶中的表达变化进行分析。[结果]苹果MdCAXs家族包含8个成员,分别属于CAXsⅠ型中的A亚型和B亚型,编码436-817个氨基酸,等电点4.97-7.12,且都为疏水性蛋白;所有MdCAXs基因编码的氨基酸都有11个及以上的跨膜区域,含有CAXs基因5个典型的功能域：N-端自抑制区域（NRR）、C-端功能区域、Ca^2＋功能域（CaD）、C功能域和D功能域。亚细胞定位预测MdCAXs主要是定位在质膜和内质网上。苹果MdCAXs基因具有组织特异性表达特点,不同种类盐处理根、茎、叶中表达发生不同程度的变化,反映了MdCAXs存在功能上的差异,对不同阳离子有特异性的应答反应。[结论]苹果MdCAXs是一类跨膜转运蛋白,具有植物CAXs基因典型的结构特征,根、茎、叶对不同的盐离子具有不同的表达响应。

梅GRF基因家族生物信息学和表达分析

[目的]本文旨在对梅生长调控因子(GRF)基因家族成员进行鉴定并系统分析其基本性质、进化关系以及不同休眠时期的差异表达,以期为深入研究梅PmGRF基因功能奠定基础。[方法]利用生物信息学方法对PmGRF基因家族基因结构、保守基序、蛋白理化性质、染色体定位、共线性、顺式作用元件和进化关系等进行分析,并通过RT-qPCR技术进一步分析PmGRF基因家族在休眠芽不同时期的表达模式。[结果]PmGRF家族包含15个成员,PmGRF基因不均匀分布在6条染色体上。多数GRF蛋白富含碱性氨基酸,且GRF蛋白皆为亲水蛋白。系统进化分析表明梅、杏、扁桃和拟南芥的GRF家族被分为7个亚家族,且梅与杏GRF基因家族的同源性较高。PmGRF基因启动子上富含最多的是生长发育相关的作用元件,如与分生组织表达相关的顺式作用调控元件。共线性分析发现,PmGRF01和PmGRF02、PmGRF09和PmGRF11、PmGRF04和PmGRF14等3对基因存在节段性重复,AtGRF04和PmGRF13、AtGRF05和PmGRF04之间存在线性关系,表明它们之间具有同源性。PmGRF基因重复序列的K_(a)/K_(s)值都远小于1,说明进化过程中受纯化选择。组织器官表达分析发现,PmGRF12、PmGRF06和PmGRF09在休眠芽中的转录丰度最高,且RT-qPCR分析发现大多数PmGRF在4个休眠时期的表达量差异显著。[结论]PmGRF基本符合植物GRF基因的典型特征,根据结构和表达分析推测PmGRF12、PmGRF06和PmGRF09可能参与芽的休眠过程。

外源褪黑素提高草莓黑斑病抗性的效果和作用机制初探

该研究以黑斑病抗性较弱的草莓主栽品种‘红颊’为试验材料,先从病株中分离和鉴定草莓黑斑病的致病菌,然后进行外源喷施褪黑素和接种黑斑病菌处理,通过统计病菌致病性、褪黑素的抑菌效果和促进草莓的抗菌性能力,并测定各处理草莓发病过程中叶片相关酶活性和抗性基因的表达水平,初步探讨外源褪黑素提高草莓对黑斑病抗病性的作用机理。结果表明:(1)通过病菌分离、序列分析和侵染试验结果证明,‘红颊’草莓黑斑病致病菌为链格孢菌。(2)在含有不同浓度(1、2、4和8 mmol/L)褪黑素的PDA培养基上链格孢菌菌丝的生长速度受到不同程度的抑制,褪黑素浓度越高病菌生长速度越慢,并在8 mmol/L褪黑素的培养基上链格孢菌菌丝的抑制率达68.9%。(3)外源褪黑素预处理草莓叶片和匍匐茎24 h后接种致病菌(链格孢菌),侵染的草莓叶片和匍匐茎的黑斑病发病进程得到有效延缓,抑制效果随着褪黑素浓度的升高而升高,并以0.5 mmol/L褪黑素抑制病原菌侵染的效果最佳。(4)0.5 mmol/L外源褪黑素预处理可显著提高接菌草莓叶片抗病相关酶CAT、POD、PAL和PPO的活性,其中PPO活性变化最大,比对照显著提高了23.8%。(5)0.5 mmol/L外源褪黑素处理可显著提高草莓抗病相关基因PR1A-like、PR10、WRKY1、PPO和CCR等的表达量。研究发现,外源褪黑素能有效抑制黑斑病致病菌链格孢菌的菌丝生长,延缓其发病进程,并以0.5 mmol/L浓度最佳;WRKY1转录因子在提高草莓黑斑病抗性的过程中起到了重要的调控作用,外源褪黑素可能通过激活该转录因子的表达调控相关抗病基因的表达和相关抗氧化酶和防御酶的活性,从而提高草莓对黑斑病的抗性。

园艺植物细胞内钙稳态调控机制研究进展

钙是园艺植物必需的营养元素之一,在植物生长发育、形态建成、逆境调控和信号转导等方面具有不可或缺的作用。园艺植物主要通过根系维管束依靠共质体和质外体途径吸收钙离子(Ca^(2+)),而植物地上部可以通过非维管束途径进行Ca^(2+)的吸收。保持细胞内钙稳态对于植物正常生长发育和应对逆境胁迫具有极为重要的作用。园艺植物细胞质内钙稳态涉及多种钙转运蛋白和细胞器,形成复杂的调控网络。当细胞质游离Ca^(2+)浓度高时,植物通过Ca^(2+)-ATPase和Ca^(2+)/H+反向转运蛋白促进细胞Ca^(2+)外流保持胞质内低Ca^(2+)浓度;Ca^(2+)浓度低时, Ca^(2+)由质膜、内质网和液泡膜上的钙离子通道进入胞质,增加胞质Ca^(2+)浓度。本文综述了园艺植物钙吸收、转运和细胞质内钙稳态的平衡机制等方面的研究进展,并对未来的研究动态进行了展望。