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拟南芥AtSWEET4基因启动子序列、编码蛋白结构分析及其在病原菌胁迫下表达特性检测

南方农业学报 2019年第9期50卷 1893-1902页

作者：刘晓柱李银凤贵州理工学院

【目的】分析拟南芥糖运输载体蛋白基因(AtSWEET4)启动子序列及其编码蛋白的结构,并检测病原菌胁迫下AtSWEET4基因的表达特性,为研究AtSWEET4蛋白在拟南芥生长发育和生物胁迫中的作用机制提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法分析A... 详细信息

【目的】分析拟南芥糖运输载体蛋白基因(AtSWEET4)启动子序列及其编码蛋白的结构,并检测病原菌胁迫下AtSWEET4基因的表达特性,为研究AtSWEET4蛋白在拟南芥生长发育和生物胁迫中的作用机制提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法分析AtSWEET4基因启动子序列及其编码蛋白的结构,并采用实时荧光定量PCR(qRTPCR)和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)组织染色法检测人工接种菜豆晕疫病菌(Pseudomonas syringae pv. phaseolicola,Psp)NPS3121和丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringae pathovar tomato,Pst)DC3000后AtSWEET4基因的表达情况。【结果】AtSWEET4蛋白由251个氨基酸组成,分子量为27.8 kD,分子式为C1300H2038N304O346S11,理论等电点(pI)为8.71,脂肪氨基酸指数为118.76,不稳定指数为38.72,平均亲水性指数为0.629,为稳定的亲水蛋白,且含有7个跨膜结构域,无信号肽,为非分泌型蛋白。AtSWEET4蛋白与芥属的亚麻荠和荠菜SWEET4蛋白亲缘关系最近,其次是十字花科的甘蓝和萝卜SWEET4蛋白,与禾本科的二穗短柄草SWEET4蛋白亲缘关系最远。AtSWEET4基因启动子序列中包含核心元件TATA-box、增强子元件CAAT-box、调控植物生长发育相关元件、激素响应相关元件、非生物胁迫响应相关元件和生物胁迫响应相关元件。Psp NPS3121和Pst DC3000均可诱导AtSWEET4基因表达,但表达模式不同:接种Psp NPS3121后6和12 h的AtSWEET4基因表达明显上调,但至接种后24 h又迅速下降;接种Pst DC3000后AtSWEET4基因表达量逐渐增加。【结论】AtSWEET4基因的启动子序列特征及其编码蛋白结构与其参与植物免疫反应密切相关。

关键词：拟南芥运输载体蛋白(SWEET4) 理化性质结构特征启动子序列病原菌胁迫表达分析

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玉米抗病相关基因ZmMYC2的功能研究

玉米抗病相关基因ZmMYC2的功能研究

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作者：陈明超安徽农业大学

学位级别：硕士

玉米作为重要的粮食和经济作物,它的生长和发育常常受到各种病原物的影响,导致玉米的产量降低和品质下降,因此挖掘玉米抗病相关基因并解析其功能对于玉米生产和优良玉米品种的选育具有重要的理论价值和实践意义。茉莉酸(JA)作为重要的... 详细信息

玉米作为重要的粮食和经济作物,它的生长和发育常常受到各种病原物的影响,导致玉米的产量降低和品质下降,因此挖掘玉米抗病相关基因并解析其功能对于玉米生产和优良玉米品种的选育具有重要的理论价值和实践意义。茉莉酸(JA)作为重要的植物激素,广泛参与到植物的生长发育和生物胁迫调控过程。MYC2属于bHLH类转录因子,作为JA信号通路中的核心调控因子,在多个物种中已被报道其参与到植物的生长发育和生物胁迫进程中。然而,玉米中MYC2基因的功能尚不明确。本研究通过构建拟南芥过表达以及突变体回补株系和水稻过表达株系来研究其功能,结果如下:1.通过序列分析发现ZmMYC2 CDS序列为2116bp,编码705个氨基酸。与其他物种同源序列比对发现具有多个高度保守的功能结构域,分别为JAZ interaction domain(JID)、basic-helix-loop-helix domain(bHLH)、leucine zipper(Zip)结构域。2.组织表达模式分析可知ZmMYC2在玉米的各个组织均有表达,而在叶与苞叶中表达量最高;诱导表达模式分析可知ZmMYC2受细菌性病原体、JA诱导表达。3.玉米原生质体瞬时表达分析结果显示ZmMYC2定位于细胞核。4.接种丁香假单胞杆菌(*** DC3000)后,ZmMYC2过表达植株相较于野生型、突变体以及回补株系叶片内HO积累明显更少,叶内菌含量以及死亡细胞数量明显更多,这些结果显示ZmMYC2降低了植物对于病原菌的抗性。***以及丁香假单胞杆菌共同处理后,ZmMYC2过表达植株的发病情况明显减轻,且发病时间推迟约2天,与单一的丁香假单胞杆菌处理相比,过表达植株与野生型的发病情况差异减小。另外,在病原菌处理后过表达植株细胞程序性死亡以及JA通路相关基因的表达量明显上升,而病原菌防御相关基因的表达量明显下降。说明ZmMYC2降低植物对病原菌的抗性需要通过JA通路来实现。***处理下,拟南芥回补株系的根长短于突变体,且与野生型相似,过表达株系根长最短,说明JA对过表达株系根系生长的抑制最为明显,因而ZmMYC2会提高植物对于JA的敏感性。7.稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae ***,Xoo)接种后,水稻过表达株系发病情况较野生型更加严重,说明在水稻中ZmMYC2也是与病原菌抗性相关。8.酵母双杂交结果显示,ZmMYC2蛋白可以与ZmJAZ1以及ZmJAZ3结合,说明在玉米中ZmMYC2可以与JA通路关键因子结合发挥功能。

关键词：玉米 MYC2 病原菌胁迫生长发育 JA

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辣椒疫霉菌胁迫下不同抗性辣椒品种根系分泌物的组成特征及差异性

辣椒疫霉菌胁迫下不同抗性辣椒品种根系分泌物的组成特征及差异性

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中国植物病理学会2024年学术年会

作者：万夷曼陈苑王群青山东农业大学植物保护学院北京大学现代农业研究院

植物在病原菌胁迫下所分泌的某些特定代谢产物是调控其根际群落组成的引擎,二者间的关联机制是研究植物与微生物跨界交流的关键。通过代谢组学分析,以发展根系代谢组原位工程的生物防治技术正在兴起。本研究以1 18份辣椒品种进行辣椒疫... 详细信息

植物在病原菌胁迫下所分泌的某些特定代谢产物是调控其根际群落组成的引擎,二者间的关联机制是研究植物与微生物跨界交流的关键。通过代谢组学分析,以发展根系代谢组原位工程的生物防治技术正在兴起。本研究以1 18份辣椒品种进行辣椒疫霉菌侵染实验进行抗病表型筛选,筛选出抗辣椒疫霉菌品种(*** CF2)和感病品种(*** PI 188479),对抗感品种被侵染的根系分泌物以及对照组的根系分泌物进行广靶代谢组分析。通过R软件对代谢物在不同样本间的积累模式进行层次聚类分析结果发现,感病品种在遭到辣椒疫霉菌胁迫后根系分泌物中的生物碱和类黄酮等物质呈现下调趋势,氨基酸呈现上调趋势;抗病品种在受到辣椒疫霉菌胁迫后,根系分泌物中的氨基酸和脂肪酸链等物质呈现上调趋势。本研究的结果初步揭示了辣椒疫霉菌抗、感病品种在相同的侵染条件下,根系分泌物组成的差异,加深对病原菌胁迫下植物—微生物互作机制的认知;同时,对定向提高植物的抗病能力,提高农产品安全,加速推进精准育种工作具有重要意义。

关键词：辣椒疫霉菌病原菌胁迫根系分泌物聚类分析

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