玉米SQD3基因的克隆、生物信息学及表达模式分析

SQD基因是膜脂中合成硫脂(SQDG)的关键基因,在植物生长发育和光合作用中发挥重要作用。ZmSQD3基因克隆、生物信息学及表达模式分析表明,ZmSQD3基因编码区域中CDS长度为1314 bp,编码437个氨基酸,与ZmSQD3基因亲缘关系最近的是高粱的SQD基因,相似度为92.62%,ZmSQD3基因编码蛋白理论分子量为49.2 kda,等电点为6.85,属不稳定亲水碱性磷酸蛋白,ZmSQD3蛋白被丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸激酶磷酸化激活从而控制基因的表达,蛋白质二级结构显示Zm SQD3基因编码蛋白中46.00%为α螺旋,14.19%被无规则卷曲占据,β折叠占6.18%,β转角占33.64%。基因表达分析表明,低磷(5μM KH2PO4)胁迫下,无论是根系还是叶片,均呈现出1 d时表达量最低,7 d表达量最高。

高粱AGO蛋白家族基因鉴定及表达分析

Argonaute (AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合物RISC的核心成分,在小RNA、Dicer-like酶等的协同下共同激发RNA沉默反应。为阐明高粱中AGO蛋白的功能,本研究采用生物信息学的方法首次在高粱全基因组水平鉴定15个SbAGOs,分别定位于高粱的7条染色体上,根据氨基酸序列将其划分为三个亚家族。亚家族Ⅲ中SbAGO7和SbAGO3都含有3个外显子,亚家族Ⅱ中SbAGO4和SbAGO6都具有22个外显子,成员最多的亚家族Ⅰ中基因外显子数量介于19～24之间。其中,亚家族Ⅰ中SbAGO1-1和SbAGO1-3、SbAGO1-3和SbAGO1-4、SbAGO5-2和SbAGO5-4发生过基因复制事件,可能存在功能冗余现象。NCBI表达谱数据库分析发现,SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4在高粱不同组织器官和生长发育阶段均有较高表达,其中SbAGO1-1和SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4表达时期和表达量基本一致,可能在调控高粱生长发育方面发挥协同作用。高温、干旱及高温与干旱复合逆境表达谱芯片数据分析发现,高温处理引起5个SbAGOs基因差异表达,干旱处理SbAGOs表达变化不明显,复合逆境引起7个SbAGOs基因差异表达;2个处理共同差异表达基因为SbAGO1-3、SbAGO1-1、SbAGO5-2和SbAGO3,表达量变化趋势相近。其中SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO5-6下调表达,SbAGO3、SbAGO5-2、SbAGO1-4和SbAGO10上调表达。本研究结果为揭示SbAGO蛋白功能和发掘高粱的抗逆育种靶向基因资源提供了一定的理论依据。

高粱LOX基因家族全基因组鉴定及表达模式分析

利用生物信息学技术鉴定高粱脂氧合酶(LOX)家族基因,并对其进化关系、基因结构、保守基序、不同组织及低温胁迫下的表达模式等进行分析,以此为高粱LOX基因的功能研究奠定基础。结果表明,共鉴定出11条高粱LOX家族基因,根据其染色体位置命名为SbLOX1—SbLOX11,该家族基因可分为2个亚族(9-LOX、13-LOX)且同一亚族基因结构基本相似。表达分析发现,不同基因家族成员在不同组织部位的表达模式各不相同,SbLOX10和SbLOX9基因在各个组织部位中表达量均较低,SbLOX2—SbLOX5、SbLOX8在各个组织部位中表达量均较高。对低温(4℃)处理下高粱LOX基因转录组数据进行分析发现,耐冷型高粱9-LOX亚族中的SbLOX1、SbLOX3、SbLOX5和13-LOX亚族中的SbLOX4、SbLOX9在大多时间点均呈上调表达,且在冷敏感材料中表达量也较高,推测LOX基因在低温胁迫响应中具有重要作用。

低磷胁迫下玉米幼苗生理响应及相关基因表达研究

以玉米品种合344为试验材料,对低磷胁迫下玉米幼苗叶片生理表型指标与玉米叶片转录组差异基因表达数据联合分析,探究低磷胁迫下与玉米幼苗叶片生理表型变化相关的关键响应基因及其调控规律。结果表明,低磷胁迫下玉米叶片的叶绿素荧光参数(FV/FM)以及叶绿素含量均有不同程度的降低,并且叶绿素合成相关基因大部分为下调表达,叶绿素降解相关基因大部分为上调表达。玉米叶片光合特性相关基因大部分呈下调表达,同时光合效率显著降低。在低磷胁迫下,SOD与POD活性随处理时间增长逐渐上升,编码两种酶的基因大部分上调表达。同时检测到8条MDA合成关键基因LOX,磷胁迫下其中7条均有不同程度的上调表达,同时MDA含量也随处理时间逐渐上升。

不同维生素浸种对玉米种子萌发的影响

以玉米杂交种郑单958为试验材料,采用不同质量浓度50、100、200 mg/L的水溶性维生素V_(B1)、V_(B2)、V_(B6)、V_(B12)、V_C、V_H、V_(PP)浸种24 h,处理后分析玉米种子萌发及胚芽和根生长中脯氨酸等可溶性调节物质情况。结果表明,供试维生素在100、200 mg/L处理下基本都呈现对种子萌发指数的促进,其中,100 mg/L维生素处理对种子萌发率促进效果显著;200 mg/L维生素处理对种子发芽势显著促进作用;50 mg/L维生素对上述3个指标的影响不同。与未处理对照相比,不同种类维生素和不同质量浓度的同一维生素对根冠比影响不同。维生素浸种均可引起玉米胚芽可溶性糖含量显著升高,外源维生素浸种处理可显著影响玉米种子萌发和胚芽及胚根的生长,且不同维生素在不同浓度下对各生长指标影响及脯氨酸等可溶性调节物质变化不尽相同,对种子萌发呈显著促进作用的V_(B2)和V_(B12)在玉米种子萌发中应用前景较好。