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植物NIP水通道蛋白的结构、功能和调控研究进展

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科学通报 2023年第14期68卷 1799-1813页

作者：陈瑶尤垂淮陈燕玲孙婷婷赵振南黄廷辰阙友雄苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002 福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福州350002 福建农林大学生命科学学院福州350002

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)又名根瘤素26-like内在蛋白、类根瘤菌26膜内在蛋白、类Nodulin26内在蛋白,是水通道蛋白(aquaporin protein,AQP)家族的亚家族之一.NIP由AqpN基因进化而来,广泛存在于植物体中,其对底物选择具有特异性,根据选择性过滤器(aromatic/arginine,ar/R区)的不同分为3个亚族.NIPs参与水分、尿素、甘油、硼、砷、硅等物质的吸收和转运,在维持植物生长过程中的水分平衡和渗透压及抵御逆境胁迫等方面发挥重要作用.近年来,有关NIPs对植物生长发育和逆境调控功能的研究越来越多.本文系统阐述了植物NIP家族的起源与进化、结构与分类、生物学功能及调控机制,并对目前NIP研究中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论,为深入探究NIP家族在不同植物中的作用模式和遗传改良应用提供参考资料.

关键词： NIP水通道蛋白结构生物学功能逆境胁迫调控机制

甘蔗栽培种WRKY基因家族鉴定及其在黑穗病菌胁迫下的表达分析

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福建农林大学学报（自然科学版） 2022年第1期51卷 1-14页

作者：王东姣张畅阙蓓蓓尤垂淮罗俊苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建农林大学国际学院福建农林大学生命科学学院福建福州350002

从甘蔗栽培种R570基因组数据库中挖掘到60个ShWRKY(ShWRKY1~ShWRKY600)基因,分布于10条染色体上,每条染色体上有3~13个ShWRKY基因.系统进化树分析表明60个ShWRKY蛋白中,属于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类的分别有10、32和18个.所有ShWRKY家族成员皆为亲... 详细信息

从甘蔗栽培种R570基因组数据库中挖掘到60个ShWRKY(ShWRKY1~ShWRKY600)基因,分布于10条染色体上,每条染色体上有3~13个ShWRKY基因.系统进化树分析表明60个ShWRKY蛋白中,属于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类的分别有10、32和18个.所有ShWRKY家族成员皆为亲水性核定位蛋白,且除ShWRKY13为稳定蛋白外,其余家族成员都不稳定.ShWRKY基因家族的外显子数目为1~5个,保守基序数目为3~7个.启动子区域序列预测显示,ShWRKY基因包含多个与胁迫、生长发育和激素响应相关的顺式作用元件.表达谱分析显示,ShWRKY基因在甘蔗不同组织中差异表达,且参与对黑穗病菌胁迫的响应过程.RT-qPCR检测结果显示,接种黑穗病菌7 d后,ShWRKY37基因在2个甘蔗抗病品种和1个感病品种中上调表达,而在另外1个感病品种中下调表达;ShWRKY51基因则在抗病品种中下调表达,而在感病品种应答早期(1 d)上调表达.

关键词：甘蔗 WRKY转录因子生物信息学分析黑穗病菌胁迫基因表达

植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶及其协同抗病性研究进展

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农业生物技术学报 2022年第7期30卷 1394-1411页

作者：陈燕玲岑光莉孙婷婷尤垂淮阙友雄苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建农林大学生命科学学院

植物几丁质酶(chitinase)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)能够水解病原菌细胞壁的主成分几丁质、β-1,3-葡聚糖和肽聚糖，有效抑制病原菌的生长，是植物防御系统中的两个重要的防卫因子。此外，两者还具有协同抑菌作用，被广泛应... 详细信息

植物几丁质酶(chitinase)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)能够水解病原菌细胞壁的主成分几丁质、β-1,3-葡聚糖和肽聚糖，有效抑制病原菌的生长，是植物防御系统中的两个重要的防卫因子。此外，两者还具有协同抑菌作用，被广泛应用于植物抗病基因工程。本文通过阐述植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的结构、分类、生物学特性、表达调控机制及两者之间的协同抗病作用研究进展，为系统了解植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的作用模式以及植物抗病遗传改良提供参考资料。

关键词：几丁质酶 β-1,3-葡聚糖酶结构特点功能特性协同抗病作用

植物MYC转录因子：结构特点、作用机制和功能调控

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农业生物技术学报 2022年第6期30卷 1186-1201页

作者：邹文会苏亚春任永娟张畅臧守建赵振南陈燕玲阙友雄福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室

MYC (myelocytomatosis)转录因子(transcription factors, TFs)是茉莉酸(jasmonic acid, JA)信号转导通路的核心调控因子，参与植物的生长发育、次生代谢物的合成、逆境应答、植物激素信号转导及其通路之间的相互作用。本文针对植物MYC... 详细信息

MYC (myelocytomatosis)转录因子(transcription factors, TFs)是茉莉酸(jasmonic acid, JA)信号转导通路的核心调控因子，参与植物的生长发育、次生代谢物的合成、逆境应答、植物激素信号转导及其通路之间的相互作用。本文针对植物MYC转录因子，从序列特征、结构特点、功能特性及其在生物和非生物胁迫中的作用机制等方面进行研究进展综述。本文为进一步深入探讨MYC转录因子的功能作用和调控模式积累基础资料。

关键词： MYC转录因子结构特点功能特性调控机制

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甘蔗AP2/ERF基因家族的鉴定及表达

应用与环境生物学报 2022年第1期28卷 67-81页

作者：陈玉凤李竹苏炜华孙婷婷汪洲涛岑光莉阙友雄蒙寅恬许莉萍苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002 福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福州350002

AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生... 详细信息

AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生物信息学方法从甘蔗野生种割手密(Saccharum spontaneum)基因组挖掘获得121条SsAP2/ERF基因序列,对其编码蛋白的理化性质、系统进化树、染色体定位和基因结构等进行分析.此外,从我国大陆主栽甘蔗品种ROC22中克隆获得1条SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,并分析其表达模式.结果显示,SsAP2/ERF家族基因分布于31条割手密染色体上,且存在基因聚集现象,属于AP2、ERF和RAV亚家族的基因数目分别为28、86和***2/ERF-001-SsAP2/ERF-121蛋白之间的分子量差异较大,介于16548.18-609263.26,不含信号肽,且99.17%无跨膜螺旋结构,含有3-10个保守基序和1个以上的外显子,推测大多数蛋白为定位于细胞核或细胞质的不稳定的亲水性蛋白.SsERF亚家族包含42个SsDREBs和44个SsERFs亚组成员,其AP2结构域的第14位氨基酸残基具有极高的保守性.克隆获得DREB(A-2)亚组成员SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,两者氨基酸序列相似性达97.58%.qRT-PCR分析显示,ScDREB2B-2基因在ROC22中受聚乙二醇(PEG)、NaCl和脱落酸(ABA)诱导上调表达;在品种Badila中仅受PEG和NaCl诱导上调表达,而在ABA处理下的基因表达量不变,表明该基因在ROC22中可能通过ABA依赖性途径调节应答干旱和盐胁迫,而在Badila中可能通过非ABA依赖性途径调节响应干旱和盐胁迫.本研究结果可为探究甘蔗SsAP2/ERF基因家族的结构和功能提供科学依据.

关键词：割手密 AP2/ERF基因家族 ERF亚家族全基因组分析表达模式

钩吻GeERF转录因子的鉴定及在低温胁迫下的表达

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中国中药杂志 2022年第18期47卷 4908-4918页

作者：尤垂淮刘安玉张婷赵亚菲崔天真谢津津林海玲阙友雄苏亚春阙万才福建农林大学生命科学学院福建福州350002 福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建福州350002 福建医科大学附属协和医院药学部福建福州350001

钩吻Gelsemium elegans因其日益凸显的药用价值遭受人为采挖破坏,导致野生钩吻储量减少。人工栽培钩吻药材成为趋势,但钩吻不耐低温,挖掘低温响应基因对钩吻抗逆育种具有重要意义。该研究基于4℃低温胁迫下的钩吻转录组数据库,挖掘获得2... 详细信息

钩吻Gelsemium elegans因其日益凸显的药用价值遭受人为采挖破坏,导致野生钩吻储量减少。人工栽培钩吻药材成为趋势,但钩吻不耐低温,挖掘低温响应基因对钩吻抗逆育种具有重要意义。该研究基于4℃低温胁迫下的钩吻转录组数据库,挖掘获得29个受低温诱导差异表达的钩吻GeERF基因。对其中21个具有完整编码框的GeERF基因序列进行生物信息学分析,结果显示,GeERF蛋白聚类在DREB亚组和ERF亚组的成员数量分别为12、9个。GeDREB1A-1~GeERF6B-1蛋白相对分子质量为23.78~50.96 kDa,氨基酸长度212~459 aa,推测均为亲水性的核定位蛋白。进一步从钩吻叶片中克隆获得GeERF2B-1基因的cDNA全长序列。亚细胞定位结果显示,GeERF2B-1在细胞核上定位。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析表明,GeERF2B-1基因在钩吻的根、茎和叶中组成型表达,且在根中表达量最高。此外,经4℃处理后,相较于对照,GeERF2B-1基因的表达量在12 h显著升高且达到峰值,表明该基因积极响应低温胁迫。研究结果为钩吻GeERF转录因子的功能研究提供科学依据,并为钩吻品种的抗逆性改良提供潜在的基因资源。

关键词：钩吻 ERF转录因子序列分析低温胁迫表达分析

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甘蔗NIP水通道蛋白的鉴定与抗病功能分析

甘蔗NIP水通道蛋白的鉴定与抗病功能分析

甘蔗细胞色素P450还原酶基因的RT-PCR扩增与表达分析

中国植物病理学会2023年学术年会

作者：陈瑶王东姣黄廷辰尤垂淮吴期滨阙友雄苏亚春福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学生命科学学院

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)是水通道蛋白(aquaporin proteins,AQPs)家族的一个亚家族,在响应植物生物和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究基于甘蔗热带种(Saccharum officinarum)、甘蔗近缘野生种割手密(***)和甘蔗栽培种R570 (Sccharum hybrid cultivar R570)基因组数据库,分别鉴定到15个SsNIP、44个SoNIP及4个ShNIP基因。进化树分析表明,甘蔗NIP基因家族可分为三类。转录组分析显示,NIP基因在蔗芽中高表达,且Ⅱ类家族成员积极响应甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)的胁迫。进一步,从甘蔗栽培种ROC22中同源克隆到1个NIPⅡ类家族成员ScNIP1,其cDNA全长1 016 bp,编码288个氨基酸,属膜定位蛋白。在水稻中过表达ScNIP1基因,显著增强了对稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)的抗性。该研究揭示了甘蔗NIP基因家族的系统演化、表达谱及抗病功能,为甘蔗抗病育种提供理论依据和潜在的基因资源。

关键词：甘蔗水通道蛋白全基因组分析基因克隆抗病功能

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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应用与环境生物学报 2016年第2期22卷 173-178页

作者：苏炜华黄珑黄宁刘峰苏亚春肖新换凌辉阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗产业技术研发中心福州350002

细胞色素P450基因在电子传递链、次生代谢物质合成和对外源化学药物毒性降解中发挥着重要作用,为了深入了解该基因在甘蔗中的功能,通过RT-PCR扩增获得甘蔗细胞色素P450还原酶基因的cDNA全长序列,命名为ScCPR450(Gen Bank Accession Numb... 详细信息

细胞色素P450基因在电子传递链、次生代谢物质合成和对外源化学药物毒性降解中发挥着重要作用,为了深入了解该基因在甘蔗中的功能,通过RT-PCR扩增获得甘蔗细胞色素P450还原酶基因的cDNA全长序列,命名为ScCPR450(Gen Bank Accession Number:KR864841).该基因全长999 bp,含有744 bp的完整开放阅读框,编码247个氨基酸.亚细胞定位结果显示,ScCPR450蛋白分布于细胞质中,与生物信息学预测结果相符.q RT-PCR表达分析表明,该基因在甘蔗中组成型表达,但有组织特异性,芽中表达量最高,其次是叶,而皮中表达量最低.在脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(Me JA)、聚乙二醇(PEG)和氯化铜(CuCl_2)胁迫诱导过程中,该基因的表达量呈现不同变化模式,其中SA胁迫6 h下,ScCPR450基因的表达量最高,约为对照的12.21倍;在PEG胁迫下,ScCPR450基因的表达量上调且表达量稳定,推测ScCPR450基因在甘蔗响应生物和非生物胁迫中发挥一定的作用.本研究可为该基因家族其它成员的克隆以及深入解析该基因的功能特性奠定基础,进而为基于基因工程技术对甘蔗品种进行定向改良提供基因资源.

关键词：甘蔗 ScCPR450基因亚细胞定位分析基因表达模式分析胁迫

基于蔗糖代谢基因多态性的甘蔗基因型遗传多样性

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中国农业科学 2011年第9期44卷 1788-1797页

作者：许莉萍阙友雄苏亚春福建农林大学作物科学学院/农业部甘蔗遗传改良重点开放实验室

【目的】探讨利用基于蔗糖代谢酶基因多态性的目标区域扩增多态性(target region amplification polymorphism,TRAP)标记进行甘蔗遗传多样性、遗传距离及遗传距离与糖分表型值关联性分析的可行性。【方法】利用4个根据参与蔗糖代谢酶基... 详细信息

【目的】探讨利用基于蔗糖代谢酶基因多态性的目标区域扩增多态性(target region amplification polymorphism,TRAP)标记进行甘蔗遗传多样性、遗传距离及遗传距离与糖分表型值关联性分析的可行性。【方法】利用4个根据参与蔗糖代谢酶基因SuSy、SPS、SAI和PPDK设计的锚定引物和9个随机引物,筛选具有多态性的17对引物组合,对28个糖分性状表型不同的甘蔗基因型进行TRAP标记,通过分子标记数据,估算不同基因型蔗糖代谢基因的遗传变异和遗传距离,并进行聚类分析。【结果】共扩增出170个条带,其中109个为多态性条带,多态性比率为64.1%,平均每个引物组合产生10个条带,6.4个多态性条带。在所测试的28个甘蔗基因型中,基于蔗糖代谢酶基因多态性所估计的遗传相异系数(genetic dissimilarity,GD)为0.12—0.80。基于GD的UPGMA聚类结果显示,在GD=0.49处,供试基因型可被划分为4类,但就所采集的特定时期的锤度数据而言,类间和类内的锤度表型值没有明显的规律。【结论】甘蔗不同基因型间4个蔗糖代谢酶基因遗传变异较高,多态性丰富,暗示TRAP技术在评价甘蔗蔗糖分性状方面具有应用潜力,但与锤度表型值数据的关联性还有待进一步研究。

关键词：甘蔗蔗糖代谢基因目标区域扩增多态性(TRAP)标记遗传多样性