科研产出
干旱胁迫对芋球茎淀粉和蔗糖代谢通路相关基因表达的影响
《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探究芋球茎响应干旱胁迫的分子机制，特别是干旱胁迫对淀粉和蔗糖代谢通路相关基因表达的影响，为耐旱品种选育提供依据。【方法】以荔浦芋1号为试验材料，对干旱胁迫下的芋球茎进行转录组测序，对获得的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析，进一步筛选与淀粉和蔗糖代谢通路相关的酶基因，并分析这些酶基因在干旱胁迫下的表达模式。【结果】芋球茎在干旱胁迫下筛选到差异表达基因1983个，其中上调表达基因373个，下调表达基因1610个。GO富集分析显示，差异表达基因在生物过程富集最多的是细胞过程和代谢过程，在细胞组分富集最多的是细胞解剖实体，在分子功能富集最多的催化活性和结合。KEGG富集分析显示，富集最多的通路分别是代谢通路、氮素代谢通路、抗坏血酸和醛酸代谢通路。对淀粉和蔗糖代谢通路的差异表达基因进行统计，共筛选到26个差异表达基因，涉及11种酶，其中上调表达基因5个，下调表达基因21个。在干旱胁迫下，淀粉合成酶、己糖激酶、果糖激酶、UTP-葡萄糖-1-磷酸盐尿苷酸转移酶、α-淀粉酶、内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和β-呋喃果糖苷酶的基因下调表达；UDP-葡萄糖磷酸水解酶和海藻-6-磷酸合成/磷酸酶的基因上调表达；蔗糖合成酶和β-呋喃果糖苷酶的基因既有上调表达，也有下调表达。【结论】淀粉和蔗糖代谢通路相关基因的表达受到干旱胁迫的影响。调控淀粉代谢和海藻糖生物合成相关基因下调表达，而调控蔗糖代谢相关基因既有上调表达，也有下调表达。
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芋淀粉合成酶基因家族的鉴定、生物信息学及表达分析
《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]鉴定芋淀粉合成酶(CeSS)基因家族,并对其生物信息学及表达模式进行分析,为芋产量、品质和营养性状的遗传改良提供参考.[方法]使用HMMER3.12b软件以SS基因家族典型保守结构域Glyco_transf_5为模型,鉴定芋基因组中SS基因家族信息,利用生物信息学软件分析其分子结构特征、系统发育关系及顺式作用元件,采用转录组和实时荧光定量PCR技术检测其在正常生长发育条件和干旱胁迫下的转录表达.[结果]在芋基因组中鉴定了 6个SS基因(CeSS1、CeSS2、CeSS3-1、CeSS3-2、CeSS4和CeGBSS1).6个预测的芋SS基因长度为4980~61 347 bp,对应的CDS长度为1275~2895 bp,编码蛋白的氨基酸残基数量为424~964个,分子质量为48 067.43~109 391.75 Da,理论等电点为5.18~6.11.系统进化分析显示6个芋SS蛋白分布在5个亚家族.基因结构分析显示,6个CeSS基因外显子数量为7~15个.在6个CeSS蛋白中鉴定出10个保守motif,其中7个获得注释.在保守结构域上,CeSS1、CeSS2、CeSS4和CeGBSS1蛋白均含有淀粉合成酶催化结构域(motif 2和motif 5)和糖基转移酶群组1(motif 1和motif 3),而CeSS3-1蛋白含有motif 1、motif 3和motif 5,CeSS3-2蛋白只含有motif 2.基因启动子区域顺式作用元件分析表明,共预测到73个顺式作用元件,其中36个具有功能注释,除了具有核心元件TATA-box和CAAT-box外,还涉及大量与光响应、激素响应、胁迫响应及生长发育等相关元件.在正常生长发育条件下,6个CeSS基因在叶片和球茎的整体表达量均高于叶柄和根,其中CeGBSS1基因的表达量远高于其他基因,且在叶片和球茎的相对表达量极显著高于叶柄和根(P<0.01,下同);在球茎不同发育阶段,CeGBSS1基因在所有的发育阶段均有较高表达量,且在30~90 d发育过程中呈上升趋势,其余基因的表达量较低.在干旱胁迫下,6个CeSS基因在叶片的相对表达量较对照组显著(P<0.05)或极显著下降.[结论]在芋基因组中鉴定了 6个SS基因,并明确其分子结构特征和表达模式,其中CeGBSS1基因可能是芋淀粉生物合成的关键基因.
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澳洲坚果果仁MiMYB44L基因克隆与结构功能分析
《广西植物 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：澳洲坚果(Macadamia integrifolia)是一种具有高经济价值的常绿坚果树，其果仁富含脂肪酸和蛋白质等营养成分。为鉴定澳洲坚果果仁中与营养成分形成的相关基因，该研究采用转录组学、基因克隆、荧光定量和生物信息学等技术从澳洲坚果果仁营养成分含量有显著差异的品种‘桂热1号’和‘A4’的果仁转录组中挖掘调控基因。结果表明：(1)转录组分析发现‘桂热1号’相比‘A4’果仁有上调基因1 667个，下调基因1 798个；KEGG富集分析发现差异基因主要在淀粉和糖代谢、氨基酸生物合成和碳代谢路径中。(2)发现一个差异表达基因gene-LOC122077931,其编码R2R3-MYB转录因子MYB44L,并采用RACE技术在‘桂热1号’果仁中克隆了MiMYB44L,其全长1 165 bp, ORF长度999 bp,编码332个氨基酸。(3)生物信息学分析证明MiMYB44L蛋白含有R2R3-MYB家族特征的SANT结构域，不含有信号肽和跨膜结构域，含有磷酸化位点。(4)测定了10个澳洲坚果品种果仁中蛋白质含量，发现MiMYB44L在澳洲坚果高蛋白质含量品种中的表达量显著高于低蛋白质含量品种，整体相关系数为0.54,达到极显著水平。该研究结果为深入解析MiMYB44L在澳洲坚果营养成分形成中的调控作用机制提供了理论指导。
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芒果乙烯信号转导关键基因MiCTR1的克隆与序列分析
《热带作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：芒果属于典型的呼吸跃变型果实,采后代谢旺盛且对乙烯非常敏感,CTR1 是乙烯信号转导途径的负调控因子,在乙烯信号通路中发挥着核心作用.为了研究芒果 CTR1 在芒果采后贮藏过程中的表达模式及可能的作用,本研究从台农 1 号芒果转录组数据库中筛选 1 个CTR基因(MiCTR1),利用生物学方法对其编码的蛋白质进行测序分析,并对MiCTR1 基因在芒果后熟过程中经乙烯抑制剂 1-MCP 处理后的表达模式进行分析.结果表明:MiCTR1 的开放阅读框(ORF)长度为 1551 bp,编码 516 个氨基酸,预测蛋白的分子式为 C2503H3932N712O797S26,总原子数为 7970,分子量为57.58 kDa,理论等电点(pI)为 5.72,负电荷和正电荷的氨基酸残基总数分别为 64 和 50 个,脂肪系数为 70.78,亲水性总平均值为-0.596,有 111 个磷酸化位点,且以丝氨酸(Ser)的磷酸化修饰为主,苏氨酸(Thr)为辅,无跨膜结构,无信号肽,亚细胞预测分析显示其定位于细胞核.蛋白质结构域预测发现,MiCTR1 蛋白含有 1 个保守的PB1 结构域,位于氨基酸序列 189~285 处.系统进化分析表明,MiCTR1 与扁桃(Prunus dulcis)、桃(Prunus persica)、甜樱桃(Prunus avium)、杏(Prunus armeniaca)、梅(Prunus mume)的亲缘关系较近.荧光定量PCR结果显示,MiCTR1 的相对表达量在芒果后熟过程中升高,且经 1-MCP处理后其表达量下调.本研究结果为芒果后熟的分子机制提供基础.
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慈姑蔗糖合成酶基因家族的鉴定和表达分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：蔗糖合成酶(Su Sy)是植物进行蔗糖代谢的关键酶之一，控制着植物体内糖分的合成和运输，在植物的生长和代谢中起着重要作用。作为唯一的催化蔗糖分解与合成的可逆反应酶，蔗糖合成酶及其功能一直是揭示植物生长发育规律的重要研究内容。本研究以生物信息学手段对慈姑SuSy基因家族及其成员进行鉴定和表达分析。结果表明，慈姑SuSy家族共获得83个SuSy基因。这些基因编码的蛋白质的氨基酸长度位于180～1 084 aa之间，等电点变化位于4.52～9.56之间，平均值为6.29，大部分蛋白表现呈酸性。与马铃薯和拟南芥进化比较，110个SuSy基因被分成11个亚族，马铃薯和拟南芥中的SuSy基因全部存在于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ组中。同时，热图分析发现83个SuSy基因成员在2个慈姑品种中的表达存在明显差异，且不同的球茎发育阶段也存在差异表达，说明它们在不同品种慈姑中的功能存在差异。本研究为后续对慈姑SuSy基因功能研究及蔗糖-淀粉代谢调控的应用提供理论基础。
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甘薯扩展蛋白IbEXPA2基因克隆和表达分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：扩展蛋白(Expansin)是细胞壁的重要组成成分,参与细胞壁的舒张,与植物器官生长发育密切相关.甘薯是一种块根类作物,其块根不仅是繁殖器官,也是储能器官,因此,开展甘薯块根生长膨大机理研究具有重要意义.本研究在前期转录组学研究基础上,克隆到一个可能与块根膨大相关的扩展蛋白基因IbEXPA2,并进行生物信息学和qPCR表达分析.生物信息分析表明,IbEXPA2编码253个氨基酸,包含DPBB_1和Pollen_allerg_1结构域,具有一段信号肽及23个氨基酸的跨膜结构域.该基因编码的蛋白与三裂叶薯expansin-A4蛋白(登录号:XP_031109781.1)的同源性最高,为98.03%;时空表达分析表明该基因在甘薯品种'西瓜红'和'桂经薯8号'块根中表达显著高于纤维根,'西瓜红'生长的各个时期块根中表达均显著高于茎和叶,在移栽50 d时表达量最高,为对照纤维根的8.49倍;'桂经薯8号'生长多数时期在块根中的表达也显著高于茎和叶,在移栽35 d时表达量最高,为对照的8.11倍.推测该基因参与甘薯块根生长膨大调控.
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荔枝多胺氧化酶(PAO)基因家族的全基因组鉴定与表达分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为了探究PAO基因在荔枝（Litchi chinensis Sonn.）生长发育过程中的生物学功能，本研究基于荔枝全基因组数据，利用生物信息学方法筛选与鉴定荔枝PAO基因（LcPAO）成员，并对其理化性质、系统发育、结构、染色体定位、顺式作用元件、蛋白结构、miRNA靶位点和表达模式进行了分析。结果表明，一共鉴定得到10个LcPAO基因，全部为亲水蛋白。系统发育分析发现LcPAO落在4个亚族中的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ亚族。LcPAO1～LcPAO3和LcPAO9～LcPAO10属于典型的PAO蛋白，LcPAO4～LcPAO8还含有一个特异的SWIRM结构域，属于非典型PAO蛋白。顺式作用元件分析表明其主要含光响应元件、逆境胁迫相关元件以及激素响应相关元件。miRNA靶位点分析发现LcPAO基因受到22个miRNAs的靶向调控。转录组表达模式分析发现，除了LcPAO1和LcPAO4，余下的LcPAO基因可能与荔枝果皮着色相关。所有的LcPAO基因均可能与荔枝的化学控花相关。除了LcPAO1所有的LcPAO基因均可能与荔枝果实脱落相关。本研究为深入研究LcPAO基因的功能和调控机制提供参考。
关键词： 荔枝 多胺氧化酶（PAO） 生物信息学 表达分析
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阳桃木质素合成相关基因AcaCAD2克隆与表达分析
《植物生理学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：肉桂醇脱氢酶(Cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD, EC1.1.1.195)是植物木质素合成途径的关键酶,参与多种生物和非生物胁迫的过程,与植物的生长发育密切相关。为探究AcaCAD2基因在阳桃木质素合成过程中的作用及表达规律,本研究通过克隆得到阳桃AcaCAD2基因,并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明, AcaCAD2含有1 074 bp的开放阅读框,编码368个氨基酸,属于稳定亲水性蛋白,不含跨膜结构和信号肽。结构域分析发现该蛋白具有典型的CAD结构域,包含2个Zn~(2+)结合位点和1个NADP~+辅酶结合位点。系统发育分析表明AcaCAD2与拟南芥At CAD5和At CAD4亲缘关系较近,亚细胞定位分析发现AcaCAD2蛋白定位在细胞膜中。q RT-PCR结果显示该基因在阳桃小枝发育的过程中呈现先增加后降低的趋势,在阳桃叶、花、果、叶芽中表达相对较弱,呈现出明显的组织特异性。本研究结果为进一步探究AcaCAD2对阳桃木质素合成的影响提供了理论参考。
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芒果赤霉素氧化酶基因GA3ox的克隆、表达及亚细胞定位分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：赤霉素3-氧化酶(gibberellin 3-oxidases,GA3ox)是赤霉素(gibberellic acid,GA)生物合成途径中的关键限速酶之一.芒果中GA3ox基因的功能及其表达模式未见报道.本研究利用RACE技术克隆了一个芒果GA3-氧化酶基因(GA3ox),该基因全长cDNA序列为1 680 bp,编码氨基酸381个,开放阅读框(open reading frame,ORF)为1 146bp,蛋白分子量为42.6 kD,等电点为5.13,不含信号肽,不含跨膜结构域.系统发育树分析发现,该基因编码的蛋白主要与开心果亲缘关系较近,其次为克莱门柚、甜橙、麻疯树等植物.通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该基因主要定位在细胞质中.通过对乔化、矮化芒果品种不同发育时期的叶片的实时荧光定量PCR分析发现,该基因主要在矮化品种中表达量较高,在乔化品种各个时期表达量较低,且差异不大.矮化品种中主要在开花期表达量最高,坐果期7-8周含量最低,但都高于乔化品种的任何取样时期.该基因的克隆和表达分析为下一步功能的研究及其在芒果株形调控分子机制提供理论依据.
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火龙果溃疡病菌实时荧光定量PCR内参基因的筛选
《生物技术通报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：火龙果溃疡病是由火龙果溃疡病菌引起的重要真菌病害,近年来在世界火龙果产区的爆发严重影响了火龙果产业的发展.为研究火龙果溃疡病菌响应逆境胁迫的基因表达和功能,需要筛选火龙果溃疡病菌在各种条件下表达稳定的内参基因.以火龙果溃疡病菌菌株LJ02 为研究对象,以在马铃薯葡萄糖液体培养基(PDW)培养的菌丝体为对照组,以在LB培养基培养的菌丝体和分别在添加过氧化氢、吡唑醚菌酯和苯醚甲环唑的PDW培养的菌丝体为处理组.利用实时荧光定量PCR技术以及内参基因稳定性评估软件(geNorm、NormFinder、Bestkeeper和RefFinder),评估 18 个候选内参基因(CYT1、SDH2_1、TBCC、SUI1、RPL19、PPH、ATP5B、UBE2_16、RPL13、UBE2_2、PRS17、SUCLA2、ATP5A、TUB1_2、ACT1、EFTU、EF1A和GAPDH)的表达稳定性.结果显示,火龙果溃疡病菌的 18 个候选基因在上述培养条件下的Ct值介于 14.80-24.66 之间,表达水平适中;稳定性最高的内参基因是CYT1,其次为SUI1,GAPDH和ACT1 的稳定性最差;最少使用 2 个内参基因组合可以提高定量PCR分析结果的准确性,此时SUCLA2 和ATP5A是最稳定的内参基因组合.该结果可为研究火龙果溃疡病菌生物学过程中的基因表达提供理论依据.
关键词： 火龙果溃疡病菌 内参基因 实时荧光定量PCR 菌丝生长 表达分析 非生物胁迫 内参基因分析软件
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