科研产出
石榴蔗糖代谢相关酶SPS和INV基因家族鉴定与表达分析
《山东农业科学 》 2024 北大核心
摘要：蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖转化酶(INV)是蔗糖代谢的关键调控酶,在植物生长发育过程中起重要作用.本研究利用生物信息学和荧光定量PCR等分子手段,鉴定石榴SPS和INV基因家族成员,分析其理化性质、保守结构域、保守基序、二级结构、亚细胞定位、系统进化关系和表达模式.结果表明,从石榴基因组中鉴定出 4 个SPS基因和 11 个INV基因,其编码蛋白均为不稳定蛋白,具有典型的保守结构域,家族成员间特征motif数量和种类大致相同,蛋白结构高度保守;这些蛋白不均匀地分布在染色体上,均定位于叶绿体中,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成.石榴SPS和INV基因家族成员间存在不同程度的亲缘关系,与巨桉同源性较高;不同SPS和INV基因在石榴果实不同发育时期的表达模式存在差异,PgINV3 在 9 月 15日(果实增大期)表达水平最高,显著高于其他时期.本研究结果对解析石榴果实中蔗糖代谢的分子机理具有重要意义.
关键词： 石榴 SPS基因 INV基因 生物信息学分析 基因表达
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玉米氮胁迫响应NRT基因的鉴定及ZmNRT2.5的克隆和表达分析
《玉米科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：硝酸盐转运蛋白(Nitrate Transporters,NRTs)在植物根系NO3-吸收或转运中发挥重要作用.为探究玉米NRTs基因在氮素吸收中的功能,从前期转录组数据中鉴定出7个响应氮素处理的差异表达ZmNRTs基因.启动子顺式作用元件分析表明,这些ZmNRTs基因的启动子均含有多个植物逆境或激素应答元件,推测他们可能与玉米非生物胁迫应答或植物激素调控氮素吸收相关.从玉米根系中克隆了对氮素处理响应最大的ZmNRT2.5,该基因CDs全长为1 563 bp,编码520个氨基酸.进化树分析结果表明,ZmNRT2.5与AtNRT2.5同源性最高,含有保守的硝酸盐转运结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,含11个跨膜结构域.实时荧光定量PCR分析表明,Zm-NRT2.5主要在根、老叶和叶鞘中表达.低氮处理显著诱导ZmNRT2.5在根中的表达,植物激素脱落酸、赤霉素和乙烯均参与调控ZmNRT2.5的表达.同时,ZmNRT2.5基因的表达受到盐胁迫的显著抑制.
关键词： 玉米 氮胁迫 NRTs ZmNRT2.5 表达分析
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水稻谷氨酸受体的低温胁迫响应研究
《种子 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：水稻在低温胁迫条件下易受到损害。谷氨酸受体（GLRs）作为一种冷感受器在线虫、小鼠和人类神经元中传递低温信号，但关于植物GLRs的低温作用还未得到充分了解。为了深入研究水稻GLRs的低温响应功能，本实验开展水稻在低温胁迫下经谷氨酸受体激动剂（gly）处理后表型、生理指标和基因表达模式的研究。结果表明，10 mmol/L浓度的谷氨酸受体激动剂处理能够增强水稻苗期耐低温性。生理和分子生物学实验表明，水稻苗期通过调节超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、丙二醛和叶绿素含量等生理指标的表达来提高低温环境下的耐冷性。此外，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功构建了OsGLR6.5和OsGLR6.9基因的敲除突变体，发现OsGLR6.5基因在水稻低温胁迫中可能具有重要的调控功能。这些发现对深入理解水稻对低温环境的适应机制具有重要意义。
关键词： 水稻 谷氨酸受体 耐冷性 基因表达 CRISPR/Cas9
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两个家蚕CPFL表皮蛋白基因的鉴定与表达分析
《山东农业科学 》 2024 北大核心
摘要：昆虫CPFL表皮蛋白是一类重要的结构蛋白.本研究通过生物信息学分析从家蚕基因组中鉴定出2 个CPFL基因,命名为BmHCP1 和BmHCP2.氨基酸序列分析发现,2 个蛋白在羧基末端均具有CPFL表皮蛋白典型的保守结构序列YGW以及重复序列AAH、AAPA、AAPV.进化树分析显示,2 个蛋白与鳞翅目昆虫艺神袖蝶(Heliconius erato)和柑橘凤蝶(Papilio xuthus)具有较高同源性.荧光定量PCR分析显示,BmHCP1和BmHCP2 存在组织、时相特异性表达,幼虫期在头部、中肠、表皮等组织中表达量较高;蛹期除翅原基、血淋巴、触角和足等组织外均有较高表达量;成虫期在足、触角、翅原基、表皮等组织中表达量较高;蛹期在大多数组织的表达量明显高于幼虫期和成虫期.研究结果为进一步探明家蚕表皮蛋白基因的功能奠定了基础.
关键词： 家蚕 CPFL表皮蛋白 序列分析 表达分析 荧光定量PCR
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甘薯CLE多肽家族的全基因组鉴定和IbCLE12的克隆及抗旱性表达分析
《山东农业科学 》 2023
摘要：CLAVATA3/Embryo surrounding region-related（CLE）多肽作为植物体内小分子信号激素，在植物的生长发育和抗逆性中发挥重要的调控作用。本研究从甘薯近缘野生种Ipomoea trifida的基因组数据库中筛选出12个ItfCLE基因，并对其结构、蛋白理化性质、进化关系以及转录水平的表达进行了分析。结果表明，12个ItfCLE蛋白的长度和分子量分别为81～154 aa和9.0～17.5 kDa;均具有C末端保守基序（VSKRKVPSGPBPJHN）;除了ItfCLE2和ItfCLE6,均为不稳定蛋白；除了ItfCLE5,均为亲水性脂溶蛋白；亚细胞定位表明均为胞外分泌型小肽。进化分析表明这12个CLE多肽属于5个不同的亚组。表达模式分析表明，各ItfCLE基因在不同组织中的表达不同，ItfCLE9和ItfCLE10在花中表达较高，ItfCLE4和ItfCLE12在根中表达较高，ItfCLE2、ItfCLE6和ItfCLE8在茎中表达较高；ItfCLE12基因受干旱诱导表达最高，ItfCLE8受干旱和盐胁迫诱导上调表达。进一步从甘薯栽培种济薯25中克隆ItfCLE12的同源基因IbCLE12,实时荧光定量结果表明IbCLE12受PEG6000干旱和ABA处理诱导显著上调表达，推测IbCLE12在甘薯抗旱性中发挥重要的调控作用。本研究结果可为进一步解析甘薯CLE多肽家族功能及IbCLE12基因在甘薯抗旱性中的分子机制奠定基础。
关键词： 甘薯 CLE多肽 生物信息学分析 IbCLE12 基因表达 抗旱性
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兔轮状病毒VP8*蛋白原核表达、基因序列及蛋白特性分析
《畜牧与兽医 》 2023 北大核心
摘要：为深入研究兔轮状病毒VP8*蛋白的结构和功能，本研究利用生物信息学软件DNAStar对兔轮状病毒Z3171株的VP8*基因序列进行核苷酸和氨基酸同源性分析，运用生物信息学方法对该蛋白的理化性质、亲/疏水性、磷酸化及糖基化位点、结构域、中和表位及三维结构等进行了分析。设计合成引物，采用PCR方法扩增VP8*蛋白编码基因，并将目的片段克隆到pET28a（+）原核表达载体，经体外原核表达，采用亲和层析纯化获得VP8*目的蛋白。结果显示：Z3171株的VP8*基因与国内外参考序列对比，核苷酸序列同源性为32.8%～90.3%,氨基酸序列同源性为39.2%～91.9%。生物信息学分析显示该蛋白理化性质稳定，无跨膜结构域，不含有信号肽，主要定位于细胞骨架中。其中1个中和表位区域内有2个氨基酸插入，该区域三维构象亦发生变化。PCR扩增的VP8*基因条带大小为558 bp,经测序与目的基因完全一致；经SDS-PAGE和Western blot鉴定，重组VP8*蛋白以可溶形式表达，血凝性试验结果表明该蛋白无血凝性。本研究为VP8*免疫原性分析及研制兔轮状病毒疫苗提供了参考。
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石榴CBF基因家族的鉴定及响应冷胁迫的表达模式
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：冷胁迫是限制石榴生产的主要非生物胁迫之一。C-repeat binding factors （CBFs）是一种可被快速诱导的关键信号基因，在植物的低温应答中起着至关重要的作用。然而，CBF家族在石榴中尚未阐明，该家族在低温诱导条件下的表达模式尚不清楚。本研究在石榴基因组中鉴定了7个Pg CBF家族基因，并分析了它们的蛋白保守结构域、蛋白理化性质、基因结构、系统进化、启动子顺式作用元件以及低温诱导条件下的表达模式。结果表明，7个Pg CBF蛋白均具有AP2/ERF结构域；7个PgCBF基因分布在1号（5个）和4号（2个）染色体；系统进化分析发现，7个Pg CBF蛋白分为3个亚类；启动子顺式作用元件分析发现，石榴CBF可能参与激素响应、非生物胁迫响应过程。冷胁迫处理下，除PgCBF4外，其余6个PgCBF基因均被显著诱导，表明PgCBF基因参与响应冷胁迫生物学过程，本研究为后续深入开展石榴抗性分子设计育种研究提供一定理论基础。
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大豆盐胁迫响应NRT基因的鉴定及GmNRT1.5A的克隆和表达分析
《大豆科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：硝酸盐转运蛋白(Nitrate Transporters,NRTs)在植物根系NO3-吸收或转运中发挥重要作用,为探究大豆NRTs基因在盐胁迫响应中的功能,本研究从前期盐胁迫处理的转录组数据中鉴定出8个持续响应盐胁迫的差异表达GmNRTs基因.这些GmNRTs基因的启动子上均含有多个与逆境胁迫或植物激素应答相关的元件,推测它们可能与大豆非生物胁迫应答或植物激素调控盐胁迫响应相关.同时,从齐黄34根系中克隆了盐胁迫处理上调倍数最大的基因GmNRT1.5A,并对其进行了生物信息学和表达分析.结果显示:GmNRT1.5A的蛋白质编码区全长为1 794 bp,编码597个氨基酸,蛋白分子质量为66.78 kD,理论等电点为5.85.进化树分析结果表明,GmNRT1.5A与AtNRT1.5同源性最高,含有12个跨膜结构域,含有典型的NRT1s保守结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主.实时荧光定量PCR分析表明,GmNRT1.5A主要在籽粒和根系中表达,盐胁迫和干旱胁迫显著诱导根系中GmNRT1.5A的表达.此外,GmNRT1.5A的表达受植物激素的调控,ABA和ACC显著诱导其表达,但GA3处理显著抑制GmNRTI.5A表达.本研究表明,GmNRT1.5在响应盐胁迫逆境中发挥重要作用,为探索GmNRTs基因在响应逆境胁迫中的功能提供了新思路,也为深入研究GmNRT1.5基因的功能提供了基础.
关键词： 大豆 盐胁迫 NRTs GmNRT1.5A 表达分析
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甘薯IbbZIP22基因克隆与表达分析
《山东农业科学 》 2023 北大核心
摘要：本研究以济薯25为材料，克隆得到IbbZIP22基因。该基因编码区全长1 368 bp,编码455个氨基酸。序列和结构分析发现该基因编码的蛋白上有bZIP＿plant＿RF2保守结构域，推测其属于RF2类bZIP转录因子；对IbbZIP22蛋白进行亚细胞定位预测，推测该蛋白位于细胞核中；系统发育分析表明，IbbZIP22蛋白与三裂叶薯中的ItRF2a-like蛋白亲缘关系最近。采用实时定量PCR技术对济薯25和徐紫薯8号不同部位的IbbZIP22基因表达模式进行分析，发现IbbZIP22基因均在两个品种块根中表达量最高，且济薯25块根中的表达量显著高于徐紫薯8号，推测该基因参与淀粉调控。利用同源克隆技术，从济薯25基因组DNA中克隆IbbZIP22基因的启动子序列，该序列中除包含CAAT-box、TATA-box等核心启动子元件外，还存在多个参与光响应、抗逆和激素应答等元件。本研究结果为探究甘薯抗逆和淀粉调控机制提供了理论依据。
关键词： 甘薯 IbbZIP22基因 克隆 表达分析 启动子 淀粉
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花生SWEET基因全基因组鉴定及表达分析
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：SWEET(sugars will eventually be exported transporter)蛋白是一类结构保守、不依赖能量的糖转运蛋白,在植物生长发育、响应生物/非生物逆境胁迫等生理过程发挥重要作用.目前,尚未见花生SWEET基因相关报道.本研究首次全基因组挖掘了花生SWEET基因,对其分子特征及表达模式进行了细致分析.结果表明,栽培种花生和2个祖先野生种基因组分别存在55、25、28个SWEET基因,随机不均匀分布在各染色体上.来源于野生种和栽培种的同源基因在染色体位置相近,但也存在个别缺失,这验证了花生野生种和栽培种的进化关系,也暗示了基因组复制加倍过程中存在同源基因的丢失或扩张.基因内含子-外显子数目和位置以及启动子中顺式作用元件种类和数量均存在差异,暗示了花生SWEET基因生物学功能的多样性.系统进化分析将花生SWEET基因分为4个亚家族Clade I~Clade IV,同一亚家族同一分支的基因具有相似的外显子-内含子结构.分析Clevenger等组织表达谱发现部分基因表现为组织优势表达,这为深入了解SWEET基因行使功能部位提供了参考.此外,基于课题组前期发表的干旱和高盐胁迫转录组分析和RT-qPCR验证,我们挖掘出AhSWEET3a和AhSWEET4e等响应花生干旱或高盐胁迫的基因,功能有待进一步鉴定.研究结果为下一步深入分析花生SWEET基因功能提供了理论参考.
关键词： SWEET基因家族 分子特征 表达分析 非生物胁迫 花生
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