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作者：林芳羽沈阳农业大学

学位级别：硕士

bZIP(basic region-leucine zipper)转录因子是真核生物中种类最多、最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育和抵御逆境胁迫等生物学过程中发挥着至关重要的作用,然而其在植物中响应逆境胁迫的调控机制仍不清楚,本文对白桦的bZIP转录... 详细信息

bZIP(basic region-leucine zipper)转录因子是真核生物中种类最多、最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育和抵御逆境胁迫等生物学过程中发挥着至关重要的作用,然而其在植物中响应逆境胁迫的调控机制仍不清楚,本文对白桦的bZIP转录因子进行了分析,并进一步研究了白桦BpbZIP5的功能和耐盐调控机制,为白桦耐盐分子育种提供了前期数据,研究结果如下:首先在白桦的基因组数据中获得了29个bZIP转录因子的序列,对它们的理化性质和保守结构域等方面进行了分析,并构建了系统发育树,选出1个BpbZIP5基因进行深入研究。然后,我们利用实时荧光定量PCR技术研究了盐胁迫条件下BpbZIP5基因在白桦不同组织中的表达情况,结果显示,该基因在白桦的根、茎和叶中均能够受盐胁迫的调控,且在根和叶中为上调表达,并且表达变化比较显著,表明BpbZIP5可能在白桦响应盐胁迫过程中起着重要作用,并且具有组织表达特异性。构建了BpbZIP5基因过表达、抑制表达和基因编辑载体,通过遗传转化白桦,获得转基因植株,盐胁迫后,进行生理指标检测和组织化学染色分析,发现该基因能够提高白桦的耐盐能力。并且在盐胁迫下,与野生型白桦相比,BpbZIP5过表达植株中的SOD、POD、P5CS、P5CDH和Pro DH基因的表达量发生了上调或下调,表明BpbZIP5通过调控这些基因的表达来提高SOD和POD的活性及脯氨酸的含量,从而增强白桦的耐盐能力。构建pGBKT7-BpbZIP5酵母表达载体,通过酵母转化试验,发现BpbZIP5具有转录激活活性,并且进一步研究发现,其转录激活区位于N端第1-87个氨基酸之间。并将BpbZIP5构建到pBI121-GFP载体上,利用基因枪技术瞬时转化洋葱表皮细胞,激光共聚焦结果显示,BpbZIP5定位于细胞核。构建pGADT7-Rec2-BpbZIP5载体,利用以转录因子为中心的酵母单杂交技术(TF centered-Y1H),发现BpbZIP5转录因子能够与MYB结合位点MYBCOREATCYCB1(AACGG)、光响应元件GATA-box(GATA)、铜元素响应元件CURECORECR(GTAC)以及两种未知功能的新元件结合,命名为TAC-box(CTAC)和CGA-box(CCGA)。

关键词：白桦 bZIP5转录因子耐盐调控机制顺式作用元件

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盐生草根系基因HgAKR6C的克隆与初步功能分析

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草业学报 2024年第1期33卷 61-74页

作者：胡尚钦汪军成姚立蓉司二静马小乐杨轲张宏孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgA... 详细信息

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgAKR6C。HgAKR6C基因蛋白质编码区(CDS)全长951 bp,共编码氨基酸317个。系统发育进化树分析表明,HgAKR6C与拟南芥中AtAKR6C1基因亲缘关系最近。亚细胞定位表明该基因可能主要定位于细胞质和细胞核中。qRT-PCR结果表明HgAKR6C在盐处理24 h时表达量达到峰值。构建酵母异源表达载体转化缺陷型菌株发现,HgAKR6C基因可能参与Na+的外排和介导K+的吸收。综上所述,HgAKR6C具有调节盐生草耐盐性的功能,而盐生草根系耐盐基因HgAKR6C的调控机制还需进一步的研究验证。

关键词：盐生草 HgAKR6C 基因克隆耐盐调控机制

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盐胁迫下两个甜瓜品种的转录组分析

盐胁迫下两个甜瓜品种的转录组分析

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作者：陈嘉贝上海交通大学

学位级别：硕士

甜瓜是世界重要的果品之,也是我国重要的设施栽培作物。甜瓜的耐盐性在所有瓜类作物中仅次于南瓜，这使其有可能成为耐盐高产的作物种质资源。甜瓜耐盐性方面的研究主要集中在生理生化方面，有关甜瓜耐盐的分子机制鲜有报道。随着甜瓜... 详细信息

甜瓜是世界重要的果品之,也是我国重要的设施栽培作物。甜瓜的耐盐性在所有瓜类作物中仅次于南瓜，这使其有可能成为耐盐高产的作物种质资源。甜瓜耐盐性方面的研究主要集中在生理生化方面，有关甜瓜耐盐的分子机制鲜有报道。随着甜瓜基因组测序的完成和分子生物学技术的不断发展，使得利用现代生物学手段来深入研究探讨甜瓜的耐盐分子机制成为可能，也有利于更全面地了解甜瓜的各种抗逆调控机制。本研究首次利用高通量测序技术(Illumina)对两个甜瓜品种的正常叶片（对照）和300mmol/L NaCl处理后的叶片进行转录组测序;对盐胁迫前后两个品种的离子流、叶绿素荧光、光合强度、蒸腾速率、气孔导度、植株干鲜重等进行测量;结合转录组数据和生理数据全面分析甜瓜盐胁迫下的基因表达变化，挖掘盐胁迫响应基因，并对这些基因进行功能预测和代谢途径分析;采用qPCR对转录组测序结果进行验证，并进步分析了12个编码不同功能蛋白的基因在盐胁迫1h，24h，1周三个时间点的表达模式。主要研究结论如下：1、研究盐胁迫对不同甜瓜品种幼苗叶绿素荧光参数、光合特征值、离子流、生物量的影响，为筛选耐盐响应基因提供生理数据。高浓度NaCl(300mmol/L)胁迫使净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、Fv/Fm、ФPSII降低，初始荧光(F0)、胞间CO2浓度(Ci)提高。‘玉露’受盐胁迫的影响程度小于‘冰雪脆’。300mmol/L浓度的高盐胁迫引起光合速率下降的主要原因是非气孔限制。高浓度NaCl(300mmol/L)胁迫使Na+、K+由内流状态变为外流状态，同时Cl-的内流量显著增大，体现了甜瓜的自我防御机制。2、Illumina测序平台对两个甜瓜品种的叶片组织的对照和300mmol/L NaCl处理四份材料进行转录组测序。共得到近4千万条100bp的高质量配对短序列，总数据量为7.67G。采用序列组装软件Cufflinks进行序列组装，共获得32625条基因。通过与已知甜瓜基因组数据进行序列比对，匹配度可达85.77%。‘冰雪脆’和‘玉露’样本中的基因分别为17607条和22126条，分别占32625个总基因的54.5%和67.8%。3、使用RPKM标准化处理方法，分别对两个甜瓜品种盐胁迫前后的测序文库进行差异比较分析，‘冰雪脆’和‘玉露’分别有1171个和1487个基因存在显著差异(︱log2Ratio︱≥1且P≤0.05)。‘冰雪脆’和‘玉露’有大量的共表达基因，包括232个共同上调基因和379个共同下调基因，同时‘冰雪脆’和‘玉露’有1436个基因具有品种特异性。4、将获得的基因与NCBI数据库NR进行比对(E-value 调控细胞代谢和氧化还原等生理生化过程的基因;而分子功能中，binding (离子结合等各种连接形式)和activity (包括催化酶、跨膜转运蛋白、电子载体等)中注释的基因最多。表明这些基因在甜瓜盐胁迫后的生长发育、生理调控等方面发挥着重要作用。6、通过对差异基因进行KEGG代谢通路富集分析，共有2166个差异表达基因注释到26个代谢通路(Pathway)，包括苯丙氨酸代谢途径、植物激素信号转导通路、次生代谢产物的生物合成、光合作用、淀粉和蔗糖代谢、二羧酸代谢等，表明盐胁迫响应基因参与上述代谢途径的调控，在甜瓜盐胁迫调控等方面发挥着重要作用。并发现10个基因参与了2条苯丙氨酸次生代谢途径。这些基因的发现丰富了盐胁迫下次生代谢产物的调控数据。玉露的差异表达基因在生长素、细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯等激素信号转导通路中富集，这些基因的发现为研究盐胁迫下甜瓜的激素信号转导途径及调控

关键词：甜瓜盐胁迫高通量测序代谢通路转录组分析耐盐调控机制

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