[目的]DnaJ蛋白在植物适应环境的过程中起着重要作用，本文旨在研究丹参DnaJ基因的进化关系和生物学功能，将进一步了解丹参抗逆性和次生代谢途径调控。[方法]对丹参DnaJ基因进行预测以及综合分析，包括外显子-内含子结构、保守结构域、顺式调节元件、系统发育关系和共表达谱。[结果]鉴定出67个丹参DnaJ基因，按顺序命名为SmDnaJ1—SmDnaJ67，大部分DnaJ基因只含有一个J结构域，根据基因结构和系统发育关系，67个丹参DnaJ基因被分为10个亚组，部分亚组的DnaJ基因不具备内含子结构。对SmDnaJ基因启动子序列进行分析，发现其含有光、高温、干旱以及多种激素响应等大量顺式调控元件，通过次生代谢途径部分基因的共表达分析，SmDnaJ与次生代谢途径中关键酶基因和转录调节因子具有相关关系。[结论]丹参DnaJ基因高度保守，参与胁迫响应以及次生代谢调控。

为了分析花生中蛋白磷酸酶2C基因(PP2C)的情况,对耐盐花生突变体(S2)和对照(S4)在胁迫处理前后的叶片进行RNA-Seq分析。通过生物信息学分析筛选出了79个具有完整开放阅读框的PP2C基因,它们位于花生A组野生种的10条染色体上,不同染色体上的PP2C基因数目差异很大,分布为1~15个。根据拟南芥中的PP2C基因的聚类分析结果,79个花生PP2C基因能聚到已报道的12个亚族15个亚类。为了分析这些PP2C基因对盐胁迫响应情况,利用突变体S2和对照S4构建了盐胁迫处理前后的表达谱,筛选出35个受盐胁迫诱导表达的PP2 C基因,涉及12个亚族14个亚类,其中A亚族b亚类、G亚族b亚类、I亚族、L亚族所有成员均受盐胁迫诱导表达;而G亚族a亚类的所有成员均不受盐胁迫诱导表达。对这35个PP2C基因的启动子研究发现,绝大多数PP2C基因的启动子存在多种胁迫响应元件:如与高温胁迫相关的调控元件HSE、与干旱诱导相关的MYB转录因子结合位点MBS、逆境胁迫应答元件TC-rich repeats、与抗氧化反应相关的ARE元件等。为花生PP2C基因的功能研究和利用奠定了基础。

为探究大豆LIM转录因子家族基因在应答盐胁迫中的功能，利用生物信息学方法，根据大豆全基因组数据，共鉴定出21个LIM基因，命名为GmLIM01～GmLIM21,分析大豆LIM基因家族的染色体位置、蛋白质的理化性质、进化关系、保守基序以及对非生物逆境胁迫的响应。结果表明，这些GmLIM基因在大豆20条染色体中的14条染色体上分布不均，片段重复是大豆LIM家族扩大的主要原因。根据系统发育进化分析，大豆21个LIM基因可分为5个亚家族，与其他9个物种的LIM基因一起构建进化树，也可分为5个亚家族。大豆的21个GmLIM基因共包含10个基序，大部分LIM蛋白含有motif 1、motif 2和motif 4这3个保守基序。此外，顺式调控元件的分析表明，在GmLIM基因的启动子序列中，与光响应、生长发育、植物激素和非生物逆境胁迫应答相关的调控元件非常丰富。定量PCR结果表明，在盐胁迫处理后大豆叶和根中GmLIM07、GmLIM17基因的表达量分别在3和6 h达到峰值，后随着处理时间的加长表达量下降。综上GmLIM基因在大豆的盐胁迫应答过程中具有重要的调控作用。

为探究在非生物逆境胁迫条件下免疫亲和素（immunophilins）基因家族在水稻（Oryza sativa L. japonica Nipponbare）中的功能，利用生物信息学技术鉴定水稻中免疫亲和素基因家族成员，并进行克隆及组织特异性、非生物逆境胁迫下的表达分析。结果表明，水稻基因组中存在30个OsFKBPs及29个OsCYPs免疫亲和素家族基因。30个OsFKBPs主要聚类为3个大的亚群，29个OsCYPs主要聚类为4个大的亚群。通过PCR扩增得到完整的OsFKBPs与OsCYPs基因编码序列，且序列信息与预测一致。OsFKBPs与OsCYPs基因在水稻的各个组织、各个发育时期均有不同程度的表达。OsFKBP19在各组织各发育时间表达量较为一致；OsCYP29在叶鞘中表达量最高而OsCYP57在根中表达量最高。定量PCR结果显示，在高光强胁迫处理4 h后水稻叶片中OsCYP37基因被诱导持续上升表达，而在渗透胁迫及盐胁迫处理中无显著变化；高光强及渗透胁迫处理4 h后水稻叶片中OsFKBP19持续上升表达，而在盐胁迫处理中波动上升表达。综上，OsFKBPs及OsCYPs参与水稻的高光强、渗透胁迫及盐胁迫应答过程。

为探讨小G蛋白在玉米盐胁迫响应中的作用,克隆玉米ZmRab7基因并对其生理功能进行初步分析。生物信息学分析表明,ZmRab7基因编码206个氨基酸,包含保守的G1-G5基序和C末端Cys位点;系统进化分析显示,玉米ZmRab7蛋白与同为单子叶植物的高粱SbRab7亲缘关系最近;ZmRab7蛋白在二级结构和三级结构上由4个α-螺旋和多个β-折叠、无规卷曲组成功能域,且与双子叶植物拟南芥AtRab7空间结构高度相似。进一步研究发现,ZmRab7主要在玉米的根及幼胚中表达;该基因启动子区含有4个GT1GMSCAM4和2个DRECRTCOREAT盐胁迫响应元件,高盐能够轻微抑制其表达;酵母生长试验证实,ZmRab7-pYES2转基因酵母表现出盐胁迫不耐受表型。这些结果说明,玉米ZmRab7基因编码1个响应盐胁迫的Rab类小G蛋白,为进一步详细阐明玉米中Rab类蛋白的生理功能奠定了基础。

为深入研究CIPK基因家族在应对非生物胁迫应答等过程中的分子机制，探究非生物胁迫下草地早熟禾CIPK32基因的作用。以草地早熟禾午夜Ⅱ号为试验材料，应用RT-PCR技术克隆CIPK32基因，分析该基因在不同组织部位及不同非生物胁迫条件下的表达规律。并通过NCBI-CDD、SWISS-MODEL等在线软件对编码氨基酸序列进行蛋白结构、同源比对等生物信息学分析。结果表明：草地早熟禾CIPK32基因序列ORF为1 320 bp,共编码439个氨基酸。预测CIPK32蛋白相对分子质量为50.28 ku,等电点6.82,蛋白质分子式为C_(2249)H_(3574)N_(608)O_(665)S_(16),属于不稳定亲水性蛋白。草地早熟禾CIPK32含有典型STKc＿SnRK3和CIPK＿C结构域，与山羊草(XP＿020198391.1)、黑麦草(XP＿047091407.1)、大麦(XP＿044980943.1)编码氨基酸同源性较高，并含有酰胺化位置、N-糖基化位点、N-肉豆蔻酰化位点等多个结合位点。草地早熟禾CIPK32基因的表达水平呈现组织特异性，叶部>茎部>根部。干旱胁迫下该基因呈现先上调后下降的趋势，10%PEG6000处理16 h为最高值，是0 h的6.2倍；随着NaCl浓度的升高显著促进该基因的表达，200 mmol/L NaCl是0 mmol/L NaCl的6.9倍；低浓度NaNO_3及低浓度KH_2PO_4(0.1 mmol/L KH_2PO_4)环境均可促进CIPK32基因的表达。综上所述，草地早熟禾CIPK32基因具有组织特异性，干旱、盐、氮素和磷素胁迫均能诱导CIPK32基因的表达。CIPK基因家族在非生物胁迫中具有潜在的作用。

【目的】丹参Salvia miltiorrhiza是治疗心脑血管疾病的常用中药材。解析丹参药效物质合成代谢的分子调控机制能为丹参优质新品种的选育提供科学依据。【方法】基于比较转录组挖掘获得响应甲基茉莉酸(MeJA)诱导的转录因子SmJRB2。采用同源克隆技术克隆获得该基因的编码序列，并进行生物信息学分析。采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析SmJRB2基因的组织表达和MeJA诱导表达特征；基于农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的丹参遗传转化技术对SmJRB2基因的功能进行鉴定。【结果】SmJRB2共编码501个氨基酸，属于bHLH转录因子家族的MYC类转录因子。SmJRB2基因在丹参叶片和主根中的表达量最高。SmJRB2基因强烈响应MeJA的诱导,诱导4 h时表达量最高。超表达SmJRB2促进丹参酮的积累，抑制表达SmJRB2基因则降低丹参酮的合成。【结论】SmJRB2是丹参酮代谢合成的正向调节因子。图8表1参40

[目的]Shaker基因家族在植物应对低钾环境胁迫和盐胁迫过程中发挥重要作用。杜梨是我国梨生产中应用较广的砧木,鉴定梨Shaker基因家族并研究其在杜梨低钾和盐胁迫下的响应,为提高杜梨耐低钾和盐胁迫提供理论依据。[方法]结合已公布的梨全基因组及拟南芥基因组相关数据,鉴定梨Shaker基因家族成员并分析其进化特征,通过RT-qPCR技术分析在低钾和盐胁迫下基因在杜梨幼苗根部表达特征。[结果]在全基因组中鉴定出9个梨Shaker家族的候选基因,这些基因分布在梨7条染色体上,根据进化分析将其分为5个亚族(Ⅰ—Ⅴ)。家族成员氨基酸序列大小、相对分子质量和等电点分别为587～1 481、(67.91～168.80)×10~3和6.23～8.80,亚细胞定位预测显示该家族成员主要定位于细胞质膜。基因结构分析发现,各亚族具有相似的外显子/内含子结构,但外显子和内含子数量不同。启动子顺式作用元件分析结果表明,PbShaker的启动子含有与抗氧化剂、低温、激素、干旱胁迫等相关的顺式作用元件。杜梨幼苗根中PbAKT1.1、PbAKT2/3和PbKC1.2在低钾胁迫15 d的表达量均明显上调,而盐胁迫下所有基因表达量均明显上调。PbAKT1.1/1.2和PbKC1.1在轻度盐胁迫下表达量高于重度盐胁迫的表达量,表明重度盐胁迫抑制其转录丰度;PbKC1.2随盐胁迫程度增加其表达量增加。[结论]梨Shaker基因家族成员在低钾和盐胁迫下有不同程度的响应,表明其在耐低钾和耐盐方面可能有不同的作用机制。

[目的]本文旨在鉴定菊芋14-3-3基因家族成员并分析它们对高温、低温、盐和干旱胁迫的响应的表达模式，为研究14-3-3蛋白功能及菊芋育种提供依据。[方法]采用克隆和生物信息学分析研究基因性质，采用RNA-seq数据分析和qRT-PCR研究基因对非生物胁迫响应模式。[结果]从菊芋中克隆到14-3-3基因家族的10个成员HtGRF1–10，GenBank号为OP132618–27。根据进化关系将其分为2个亚家族：HtGRF1–7属于非ε组，HtGRF8–10属于ε组，通常形成同源或异源二聚体。组织表达分析表明，HtGRF2/3/6/9在芽、根、茎、叶中的表达丰度较高，HtGRF3/5/9在块茎发育过程中前高后低。综合分析根和叶中HtGRFs对非生物胁迫响应时发现，HtGRF6在高温、盐和干旱胁迫下下降；HtGRF2/3/7/8/9在盐胁迫下下降，而在干旱胁迫下上升；HtGRF1在低温胁迫下上调；HtGRF4/5在干旱胁迫下下降；而HtGRF10变化不显著。[结论]菊芋14-3-3蛋白是一个高度保守的多基因编码家族，在菊芋的生长发育和适应复杂环境中起着重要作用。

[目的]本文利用生物信息学手段从绿豆基因组中筛选谷胱甘肽过氧物酶（glutathioneperoxidase，GPX）基因家族成员，旨在探究其组织表达模式及其对若干胁迫的响应。[方法]利用生物信息学的手段对绿豆GPX家族的等电点、相对分子质量、共线性、上游顺式作用元件等方面进行分析，通过转录组测序和RT-qPCR进一步分析绿豆GPX基因家族的组织表达模式以及在不同逆境胁迫和激素下的表达水平。[结果]从绿豆基因组中筛选出8个GPX基因，它们不均匀地分布于1/2/3/5/10号染色体上。根据基因结构及基序分析发现，8个GPX的基因结构类似，均含有6个内含子区域，并且大部分GPX成员都具有UTR区。转录组以及RT-qPCR分析结果表明，多个GPX家族成员均能响应多种逆境胁迫。组织表达的分析结果显示，不同GPX家族成员在不同组织中呈特异性表达；GPX家族整体在绿豆中表达丰度较低，但表达量能被各种胁迫强烈诱导。[结论]在绿豆中共鉴定到8个GPX基因并根据其基因登录号将其命名为GPX1-8，GPX基因家族较为保守，GPX1-8上都含有3个保守motif。GPX2/3启动子都含有多个茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate，MeJA）响应元件，GPX4启动子含有6个连续的脱落酸（Abscisic Acid，ABA）响应元件。定量PCR的结果显示：GPX2/4/6在渗透胁迫下的表达受到强烈抑制，其表达量下降了50%-75%，而GPX8在渗透胁迫下的表达略微受到诱导，表达上调1.3倍，并且GPX8在ABA处理下的表达显著提高，表达上调约2倍，这与转录组测序的趋势相吻合。

【目的】根据前期基因家族鉴定分析得到OfWRKY120,对该基因盐胁迫响应的功能进行分析,为桂花盐胁迫下的调控机制研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对OfWRKY120保守结构域、系统进化进行分析,并采用qRT-PCR技术研究盐胁迫下OfWRKY120在桂花叶片中的相对表达量。构建OfWRKY120超表达载体,使用亚细胞定位、酵母自激活检测等探究其特性,将该基因瞬时转化本氏烟草后,对烟草进行盐处理,利用DAB、NBT染色和相关生理指标的测定,解析瞬时转化OfWRKY120对本氏烟草耐盐性的影响。【结果】OfWRKY120基因全长为1 422 bp,编码474个氨基酸,存在WRKY superfamily保守结构域。盐胁迫能够激活桂花叶片中OfWRKY120的表达,在72 h时相对表达量最高,与对照有显著差异。亚细胞定位结果表明,OfWRKY120定位于细胞核。酵母自激活结果 显示OfWRKY120无自激活活性。盐胁迫后,OfWRKY120瞬时过表达植株的超氧阴离子(O_2~(-·))和脯氨酸含量显著高于空载对照,且DAB和NBT染色表现出更深的颜色。本氏烟草中的qRT-PCR结果显示,OfWRKY120显著降低了NbCAT的表达,而显著提高了NbP5CS1、NbP5CS2和NbP5CR的表达。【结论】OfWRKY120过表达增加了盐胁迫下本氏烟草中活性氧(ROS)的含量,导致植物对盐胁迫的敏感性提高。

[目的]本文旨在鉴定茶树海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)基因家族,并探索其在茶树抵御低温胁迫调控中的功能。[方法]利用生物信息学的方法,对茶树TPP基因家族进行进化树、保守结构域、启动子顺式元件等特性进行分析;通过茶树TPP基因家族的组织特异性表达及其对低温胁迫的响应,初步探讨CsTPP的生物学功能。[结果]从茶树基因组中鉴定到12条具有Trehalose-PPase保守结构域的CsTPP序列。系统进化树分析表明,根据与拟南芥、水稻的TPP基因同源性差异比较,可以将CsTPP分成3组。启动子顺式元件分析表明,CsTPP的启动子区含有多个胁迫响应相关元件和激素响应相关元件。基因表达分析显示,12个CsTPP基因在不同组织的表达量差异较大,具有明显的组织表达特异性。低温胁迫响应分析显示,4个CsTPP基因可能参与茶树叶片响应低温胁迫过程。[结论]CsTPP基因家族可能参与茶树响应低温胁迫的过程。

【目的】土壤盐碱化是制约中国小麦生产的重要因素之一,耐盐性改良成为重要的育种目标。分析小麦TaSRP的功能,解析TaSRP的耐盐性作用机制。【方法】对小麦盐处理转录组测序结果进行分析,发现一个受盐胁迫诱导表达的小麦凝集素类基因TaSRP。根据TaSRP编码的氨基酸序列,通过在NCBI中比对得到水稻、大豆和拟南芥中与TaSRP相似的蛋白序列,利用DNAMAN和MEGA5.05软件进行多重序列比对和同源性分析。根据TaSRP的保守序列设计特异引物,利用TaSRP的实时荧光定量PCR检测TaSRP在不同胁迫处理条件下的表达模式;构建带有CaMV 35S启动子的16318hGFP-TaSRP绿色荧光表...

【目的】磷是植物生长发育所必需的大量营养元素,研究无机磷酸盐(inorganic phosphate,Pi)胁迫下羊草的响应,筛选不同浓度Pi胁迫下的内参基因,并分析Pi响应相关基因的表达,为羊草Pi胁迫响应的分子机制研究提供基础数据。【方法】以羊草幼苗为材料,进行不同浓度Pi处理培养,对羊草的株高和根长进行检测,利用钒钼黄比色法检测羊草植株中Pi的含量。根据羊草转录组数据选取7个候选内参基因,从NCBI核酸序列数据库选取1个候选内参基因,对羊草不同处理材料进行总RNA提取和cDNA合成,利用qRT-PCR对候选内参基因的表达进行检测,并通过geNorm、NormFinder和Bestkeeper软件对其稳定性进行评估。根据筛选获得的较稳定内参基因,对Pi响应基因的qRT-PCR检测数据进行相对定量分析。【结果】表型观测结果显示,无论是低Pi还是高Pi胁迫都使得羊草的生长减缓;株高对低Pi或缺Pi胁迫较为敏感,根长对高Pi胁迫较为敏感;并随着处理浓度的增加羊草中Pi的含量也增加。qRT-PCR溶解曲线分析显示8个候选内参基因均具有单一的溶解峰,基因表达谱分析表明8个候选内参基因的CT值范围是17.16—26.61,其中,LcGAPDH的表达丰度最高为17.16—20.22,Lc18SrRNA的表达丰度最低为23.28—26.61,CT值变异系数最小的为LcARPT(2.09%),最大的为LcTUA(6.8%)。综合geNorm、NormFinder和Bestkeeper稳定性排名,通过计算几何平均数,获得8个候选内参基因综合稳定性排名,其中排名靠前的3个基因分别为Lc18SrRNA、LcCAP和LcEF1α,排名最后的2个基因为LcTUA和LcTUB。分别以Lc18SrRNA、LcCAP和LcEF1α作为内参基因,qRT-PCR相对定量表达分析结果显示,与对照相比,LcPHO1-2的表达受低Pi或者缺Pi诱导;LcPAP2的表达受高Pi诱导;而LcPAP27的表达同时受低Pi和高Pi下调。【结论】低Pi和高Pi胁迫均使羊草生长受阻,羊草地上组织与地下组织对Pi胁迫响应的模式不同。筛选出3个表达较为稳定的内参基因Lc18SrRNA、LcCAP和LcEF1α。LcPHO1-2和LcPAP2分别参与了羊草对低Pi和高Pi的应答响应,LcPAP27同时参与了羊草对低Pi和高Pi的响应进程。

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表