【目的】基于全基因组鉴定分析柑橘CEP基因(CitCEPs)家族成员,了解各成员的分类进化关系,研究各基因成员在不同组织中的表达特异性以及对激素和非生物胁迫的响应,为进一步研究CEP基因家族的生物学功能打下基础。【方法】利用BLASTp基于Phytozome数据库鉴定柑橘CEP家族成员,采用GSDS、Prot Scale Tool、EXPASY、CLUSTALX、MEGA6.0、plant CARE、Cello等软件绘制家族成员基因结构图;分析预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质;构建系统进化树及亚细胞定位预测等,利用实时荧光定量PCR技术(q RT-PCR)检测柑橘CEP基因家族各成员在‘资阳香橙’(‘Citrus junos Ziyang’)不同处理下的瞬时表达情况。【结果】柑橘CEP基因家族由11个成员组成,其中CitCEP10和CitCEP11含1个内含子,其余成员均无内含子;该基因家族成员均含有SPGV/IGH保守结构域序列,其预测蛋白均为亲水性蛋白,亲水性最强的氨基酸其值为3.711,亲水性最弱的氨基酸其值为-2.778;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员位于细胞不同位置,其中CitCEP1、CitCEP2、CitCEP4、CitCEP5、CitCEP6、CitCEP8定位于细胞外,CitCEP3和CitCEP7在细胞外和线粒体中均存在,CitCEP9位于细胞核中,CitCEP10在细胞质膜上,而CitCEP11位于线粒体和细胞核中;聚类分析发现,该家族成员分布于不同的分支中,分别与拟南芥CEP不同成员聚在一起,表明柑橘CEP成员间具有不同生物功能。表达分析显示,CitCEP2主要在茎、叶和子叶中表达,CitCEP3主要在根和子叶中表达,而CitCEP10和CitCEP11主要在果皮中表达,其余成员在上述组织中表达极低或不表达,体现了不同成员间组织特异性的差异。在干旱条件下,CitCEP2表达下调,CitCEP3、CitCEP10和CitCEP11的相对表达量均逐渐上调;而在盐胁迫下,CitCEP2、CitCEP10的响应模式与其所对应的干旱胁迫类似,CitCEP3和CitCEP11则呈现先升后降趋势。在乙烯(ETH)、脱落酸(ABA)处理下,CitCEP2的表达量明显受到抑制,而在茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)处理下均表现为先上升、后下降的趋势;在6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)、IAA、GA3、ABA处理下CitCEP3也表现出类似趋势。CitCEP10在ETH处理下表达量显著上升,在6-BA、SA、ABA处理下表达量呈现先下降后上升趋势,而在Me JA、IAA、GA3处理中无明显规律。CitCEP11在ETH、Me JA、SA、IAA、GA3、ABA处理下表达均呈现下调趋势,与CitCEP3在ETH、SA处理下的表达模式类似。在6-BA处理下,CitCEP11表达呈现先下降后上升趋势。【结论】从柑橘全基因组上鉴定出了11个CitCEP基因成员,各成员均为亲水蛋白,并含有SPGV/IGH保守结构域,位于细胞中不同位置。在不同逆境和激素处理下,CitCEP2、CitCEP3、CitCEP10和CitCEP11呈现不同程度的响应,而其余成员响应不明显或未响应。推测CitCEP2、CitCEP3、CitCEP10与CitCEP11在柑橘生长发育和逆境响应过程中可能起着重要作用。

通过序列比对分析鉴定出9个GSK同源基因(命名为OsGSK1-9),它们分布在水稻的6条染色体上。聚类分析表明预测的OsGSK蛋白和其他植物中的GSK蛋白可被分为4个亚组。通过实时定量PCR进一步分析了OsGSK基因家族的基因在水稻各种组织和器官以及在多种逆境胁迫和植物激素处理条件下的表达量。结果表明:大多数OsGSK基因在水稻全生育期都有较高的表达量并且受多种激素(如脱落酸、生长素、油菜素内酯)和逆境(如干旱和盐胁迫)胁迫诱导表达,表明OsGSK基因家族在水稻发育和逆境适应过程中可能起重要作用。

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。

【目的】WRKY转录因子在植物应对生物和非生物胁迫中起重要调控作用。油茶是我国南方丘陵地区重要的经济树种，常受各种逆境胁迫影响。深入挖掘油茶WRKY基因家族成员并探讨其应对逆境胁迫的表达调控模式具有重要意义。【方法】以油茶全基因组数据为参考，利用生物信息学方法，鉴定分析了CoWRKYs基因家族成员，并基于油茶逆境胁迫的相关转录组数据，明确CoWRKYs在低磷、干旱和低温等非生物胁迫下的表达模式，最后基于qRT-PCR方法解析CoWRKYs在不同逆境胁迫下的瞬时表达特征。【结果】CoWRKYs基因家族包含89个成员（CoWRKY1～CoWRKY89）。根据系统发育特征可将其分为3大类，I类、II类和III类的数量分别为20、55和14。保守基序分析表明，进化关系密切的CoWRKYs蛋白具有相同或相似的基序组成。CoWRKYs在低磷、干旱、低温等非生物胁迫下表达谱分析的结果显示，65个CoWRKYs呈现显著表达差异，其中17个CoWRKYs同时受三种非生物胁迫的调控，且大部分基因在逆境胁迫下表现为上调表达，推测这些CoWRKYs在油茶的非生物逆境胁迫中可能起正调控作用。qRT-PCR结果表明，5个基因（CoWRKY11、CoWRKY14、CoWRKY20、CoWRKY29和CoWRKY56）在低磷、干旱和高盐胁迫下均被诱导表达，但不同基因在各逆境胁迫下的表达模式存在差异。其中，CoWRKY14在低磷胁迫24 h表达量是对照组的44倍（P <0.05），呈现高表达模式，推测其在油茶干旱胁迫响应中具有重要作用。【结论】大部分CoWRKYs基因参与油茶抗逆胁迫响应，且表现为正向调控。其中CoWRKY11、CoWRKY14、CoWRKY20、CoWRKY29和CoWRKY56在低磷、干旱和盐胁迫下可以被快速诱导激活，参与油茶逆境胁迫响应。本研究为油茶WRKY转录因子的进一步功能分析奠定了理论基础，为油茶抗逆品质的遗传改良提供参考依据。

NRL(NPH3/RPT2-Like)是植物所特有的一类光响应蛋白，在向光素信号途径中发挥重要作用。利用生物信息学手段结合qRT-PCR技术，在玉米基因组水平对该家族基因进行鉴定并对其编码蛋白的性质、结构、进化、生育期组织表达和逆境表达进行分析。结果鉴定了31个ZmNRL基因，不均匀地分布于玉米9条染色体上，编码的氨基酸序列长度在464～749个，预测具有叶绿体、细胞核和细胞质等亚细胞定位。依据蛋白保守性将ZmNRL家族划分为四大类，基因结构也具有一定的保守性，多数基因含有4个外显子。基因启动子存在大量脱落酸、茉莉酸、光响应和抗氧化等顺式元件分析，其中G-box和Sp1等两类光相关元件数量较多。ZmNRL家族基因在生育期组织部位表达具有一定的时空特异性，总体表达量不高，仅有ZmNRL2、ZmNRL4、ZmNRL24和ZmNRL29相对高表达。通过生育期组织表达数据共表达及其模块GO富集分析发现，6个ZmNRL基因可通过叶绿体等生物发生及组装生物过程，参与对叶片生长发育的调控。qRT-PCR结果表明，高温处理玉米幼苗ZmNRL12上调表达显著，干旱、盐和病原物接种处理ZmNRL5、ZmNRL7和ZmNRL19基因下调表达。综上，在玉米基因组鉴定出31个ZmNRL基因，该家族基因不仅具有明显的组织表达特异性，而且可参与玉米幼苗对生物和非生物逆境应答。

【目的】通过生物信息学分析U-box在柑橘基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性以及对非生物胁迫和激素的响应,解析柑橘U-box基因家族的生物学功能。【方法】根据已经报道的拟南芥U-box基因,利用Phytozome数据库中的BLASTp工具鉴定柑橘基因组中的U-box基因。采用MEGA6.0、Cello、SMART、GSDS2.0、ExPASy和MapChart等软件构建系统进化树、亚细胞定位预测、预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质、绘制家族成员Scaffold定位图等,分析U-box基因家族在低温胁迫下表达模式,利用实时荧光定量PCR技术(q RT-PCR)检测柑橘U-box基因家族部分成员在NaCl、PEG6000和不同激素处理下的表达情况。【结果】从柑橘克里曼丁(Citrus clementina)全基因组中鉴定出56个Cc PUBs基因家族成员,可将其分为7类,即U-box only、U-box+ARM-1、U-box+WD40-1、TPR+U-box、Kinase+U-box、U-box+ARM-2和U-box+WD40-2。该家族蛋白理论等电点分布在5.19—9.14,编码的氨基酸数目介于281—1 441;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员位于细胞不同位置,主要位于细胞核或叶绿体,少数位于质膜;聚类分析发现,柑橘U-box与单子叶植物水稻的亲缘关系较远,柑橘中具有相同结构域的成员和拟南芥具有相同结构域的成员聚在一起,表明柑橘U-box成员具有不同生物学功能;Scaffold定位分析发现,56个U-box成员分布在1—9 Scafflod上且呈不均分布。在冷胁迫下的RNA-Seq分析结果表明,U-box基因家族参与植物对冷胁迫的应答,并表现出4种不同的应答模式;从柑橘U-box基因家族的5个不同簇上分别选取1个代表基因进行qRT-PCR,分析结果表明,Cc PUB48在金柑的各个组织中均有表达,CcPUB9和CcPUB4主要在茎和花中表达,Cc PUB10主要在花、茎和幼果中表达,CcPUB41主要在叶和茎中表达,体现了不同U-box成员的组织特异性的表达差异。CcPUB4、CcPUB10和CcPUB41在Na Cl胁迫下表达均上调,而CcPUB48在盐胁迫下的表达无明显变化。Cc PUB4在Na2CO3处理下表达明显上调,与Na Cl处理存在一致的表达趋势,而Ca Cl2处理下的表达与Na Cl处理下的表达趋势却存在差异。在PEG6000的处理条件下,CcPUB4的表达量呈现先上升后下降的趋势,CcPUB9、CcPUB41和Cc PUB48在PEG6000的处理下无明显变化。在赤霉素(GA3)处理下,Cc PUB4在3 h时明显上调,在生长素(IAA)和脱落酸(ABA)下呈现无规律变化,CcPUB10在ABA处理下表达量表现出逐渐上升。【结论】从柑橘克里曼丁全基因组上鉴定出56个U-box基因成员,各成员均含有U-box保守结构域,并位于细胞的不同位置。U-box基因家族参与植物对冷胁迫的应答并表现出4种不同的应答模式,在Na Cl、PEG6000和激素处理下,Cc PUB4和Cc PUB10有不同程度的响应,而Cc PUB9、CcPUB41和Cc PUB48响应不明显或未响应。

【目的】从苹果全基因组中鉴定OFP(OVATE family protein)家族蛋白成员,对其进行基因结构特征、组织表达及非生物逆境等系统分析,为研究苹果OFP的潜在功能提供理论基础。【方法】利用生物信息学手段,在苹果基因组数据库中筛选鉴定OFP基因家族成员;利用MEGA5.0软件进行系统进化树分析;通过Map Draw和GSDS等生物信息学工具分析基因结构及染色体定位;根据已有的苹果芯片数据库结果进行OFP基因表达谱分析;利用实时荧光定量PCR技术检测13个Md OFP的组织表达和诱导表达情况。【结果】苹果OFP基因家族包含28个成员,根据系统进化关系将其分为4组,分别包含13、6、4和5个成员;苹果中13条染色体上均有OFP基因分布,其中第12条染色体最多,有6个Md OFP成员,该基因家族的分布具有广泛性;芯片表达谱分析结果表明该类基因家族在花、果实和叶中的表达量较高,q RT-PCR验证结果较一致;经Na Cl和PEG处理后,苹果根部与地上部呈现出不同程度的响应差异,Na Cl处理明显诱导两组织中Md OFP04和Md OFP20的表达,Md OFP01、Md OFP12和Md OFP18的表达在根部与地上部组织则相反;温度胁迫明显影响Md OFPs的表达量,其中Md OFP04和Md OFP17经高温和低温胁迫处理后均明显上调。【结论】苹果OFP基因家族共有28个成员,分布于13条染色体上,该家族成员呈现出不同的组织表达模式和胁迫响应模式。

【目的】对苹果基因组中挖掘得到的HD-Zip I(Homeodomain leucine zipper I)家族基因进行生物信息预测,结合生理生化数据为苹果果实发育的激素调控网络研究提供最佳候选基因。【方法】应用Ex PASy进行HD-Zip I家族蛋白基本理化性质分析,采用MEME和PLACE软件预测各成员启动子含有的顺式作用元件及其功能,利用GSDS绘制基因内含子/外显子结构示意图;通过内源乙烯浓度、可溶性固形物、可滴定酸、硬度等品质指标检测‘皇家嘎啦’苹果果实在不同激素处理条件下的后熟进程;运用半定量RT-PCR分析HD-Zip I家族各成员对外源激素的响应。【结果】鉴定完整的22个HD...

WRKY转录因子家族是植物体内最大的转录因子超家族之一,广泛分布在多种植物中。WRKY转录因子家族因具有高度保守的WRKY结构域而得名,它可以结合靶基因启动子W-box顺式作用元件,从而调控多种类型靶基因的表达,在植物响应生物及非生物胁迫(盐胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫等)过程中起到重要的调控作用。本文介绍了WRKY转录因子家族的分子结构特征及作用机制,分析了其在植物响应生物和非生物胁迫过程中的生物学功能及分子调控机理,总结了WRKY转录因子家族在牧草中的研究进展,指出深入研究野生植物体内WRKY转录因子的调控机理,可能会为我们探索WRKY转录因子调控功能提供新的视角。本文为深入研究WRKY转录因子家族的调控机理,及其在牧草中发挥的生物学功能奠定理论基础和提供研究思路。

分析短柄草Hsf家族成员的进化关系,并进行分类;利用多种软件和在线工具分析短柄草Hsf的蛋白结构功能域和基因启动子区域的顺式作用元件;分析基因组信息,进行基因的染色体定位;利用荧光实时定量技术(qRT-PCR),分析短柄草Hsf基因在高温胁迫下的表达模式,鉴定出一些高温诱导表达的Hsf基因。

以普通栽培番茄(Lycopersicon esculentum)品种桃太郎为试材,通过半定量RT-PCR方法研究了5个转化酶基因在果实不同发育阶段不同部位的表达,并进一步研究了苗期番茄在亚高温、亚低温、NaCl盐胁迫和渗透胁迫下转化酶基因的表达变化。结果表明:果实膨大期主要受Lin5、Lin6和Lin8表达的调控;绿熟期仅有Lin8在发挥作用,而在果实完熟期Lin6、Lin8和AI2的表达明显。这说明在番茄果实发育的不同时期及果实的不同发育部位都受到酸性转化酶基因家族的不同成员的共同调控。亚适温对AI2的影响最明显,无论是亚低温还是亚高温,均能明显抑制AI2的基因表达;而对细胞壁束缚性的转化酶...

为揭示结缕草LEA蛋白在植物逆境胁迫应答过程中的作用与功能,利用RT-PCR方法从日本结缕草Meyer中克隆得到一个lea基因,命名为Zjlea3,对其进行生物信息学分析。蛋白质理化性质分析结果表明:该基因编码产物包含177个氨基酸,预测分子质量为18.3 ku,理论等电点(pI)为5.63,为亲水性蛋白,含有9个特征性的11氨基酸基序,属于LEA蛋白中的第3组成员。聚类分析结果表明:Zjlea3蛋白与高粱、石茅等耐高温物种的同源蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示:在低温、干旱和高盐胁迫下,Zjlea3基因表达量均有上调,表达量峰值分别出现在72,24,72 h,其中受低温诱导上调幅度最大。转基因酵母抗逆性分析显示:转化Zjlea3基因的酵母细胞对冷冻、高盐和高渗胁迫的耐受能力显著提升。由此推测Zjlea3蛋白参与结缕草抵御低温、干旱和高盐等非生物胁迫的调控。

类甜蛋白(TLP)家族基因在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用.本研究利用生物信息学方法对茶树TLP家族基因进行分析和预测，并通过qRT-PCR检测了其在炭疽菌侵染和高温干旱胁迫下的表达水平.从茶树基因组中共鉴定出31个TLP基因，命名为CsTLP1～CsTLP31.系统进化分析表明，31个TLP基因分成10个类群，其中，类群5中的成员最多，且集中在13、14号染色体上.结合基因的表达特征可知，类群5和类群6中的较多成员在逆境胁迫下呈现差异表达.qRT-PCR验证表明：在炭疽菌侵染胁迫下，CsTLP20、CsTLP21、CsTLP23、CsTLP27的表达量与对照相比显著上调；在高温干旱胁迫下，10个TLP基因的表达量与对照相比存在显著差异，其中，CsTLP20、CsTLP21、CsTLP22、CsTLP23、CsTLP28的表达量显著上调，CsTLP7、CsTLP16、CsTLP27的表达量显著下调，CsTLP15、CsTLP26的表达量在部分时间点显著上调.综合来看，CsTLP20、CsTLP21、CsTLP23的表达量在炭疽菌侵染和高温干旱胁迫下均显著上调，表明它们是TLP家族基因中参与逆境响应的重要成员.研究结果为进一步开展茶树TLP家族基因的功能验证和抗逆机理研究提供参考.

在日光温室内,以长春密刺,农大14,和津杂2号黄瓜为材料,进行了冬、春季日光温室生态环境对黄瓜内源激素水平影响的比较研究。结果表明,冬季日光温室黄瓜根系伤流液中GA_3含量较春季相比大量减少,ABA含量增加,果实内 ABA/GA_3的比值提高,增强了黄瓜植株的抗寒能力。施用外源激素,可以使黄瓜植株各器官光合产物比例顺序发生改变,黄瓜单瓜重增加。