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大麦PRX基因家族全基因组鉴定及其干旱胁迫下的表达分析
1
作者 陆雯佳 汪军成 +7 位作者 姚立蓉 张宏 司二静 杨轲 孟亚雄 李葆春 马小乐 王化俊 《作物学报》 北大核心 2025年第5期1198-1214,共17页
过氧化物酶(Class Ⅲ peroxidase, PRX)基因家族在调控植物生长发育及非生物胁迫过程中发挥重要作用。大麦(Hordeum vulgare L.)是典型的C3植物,目前关于HvPRXs基因家族的功能研究鲜有报道。本研究通过生物信息学的方法对大麦PRX基因家... 过氧化物酶(Class Ⅲ peroxidase, PRX)基因家族在调控植物生长发育及非生物胁迫过程中发挥重要作用。大麦(Hordeum vulgare L.)是典型的C3植物,目前关于HvPRXs基因家族的功能研究鲜有报道。本研究通过生物信息学的方法对大麦PRX基因家族(HvPRXs)成员进行了分析,探究其在20%PEG-6000胁迫下的表达模式。大麦全基因组中共鉴定出了178个HvPRXs基因家族成员,并根据其在染色体上位置顺序依次命名为HvPRX1~HvPRX178。通过对大麦、水稻和拟南芥的过氧化物酶进行进化树分析将其分为5个亚家族,基因结构和Domain分析表明同一亚家族具有较高的保守性。基因复制分析显示, 15个HvPRX基因(8%)存在片段复制, 34个HvPRX基因(67%)存在串联复制,串联复制事件在HvPRX基因扩增中起重要作用。大麦与拟南芥的物种间共线性分析显示,大麦与拟南芥有4个PRX直系同源基因对,说明基因从单子叶到双子叶进行了大规模的分子进化事件。转录组分析显示, HvPRXs基因家族成员在大麦根、叶中表达存在差异。启动子顺式作用元件分析显示,99个HvPRXs含有与干旱胁迫响应相关的顺式作用元件。最后基于qRT-PCR分析其干旱胁迫下的表达特征,结果表明,HvPRX1、HvPRX18、HvPRX63、HvPRX160和HvPRX167受20%PEG-6000诱导在3 h表达量显著升高。本研究结果为全面探索HvPRXs基因的生物学功能、其调控大麦抗旱性的分子机制以及抗逆作物新品种的培育提供参考。 展开更多
关键词 大麦 prx基因家族 生信分析 干旱胁迫
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转2-CysPrx基因烟草抗氧化酶和PSII电子传递对盐和光胁迫的响应 被引量：28
2
作者 张会慧 田褀 +5 位作者 刘关君 胡彦波 吴翔宇 田野 李鑫 孙广玉 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2023-2029,共7页
以转2-Cys Peroxiredoxins(2-Cys Prx)基因的烟草(Nicotiana tabacum)为材料,非转基因烟草为对照,调查盐和光胁迫对转基因烟草幼苗叶片抗氧化酶和叶绿素荧光特性的影响,揭示2-Cys Prx基因在植物抗逆方面的功能。结果表明,弱光(200μmol ... 以转2-Cys Peroxiredoxins(2-Cys Prx)基因的烟草(Nicotiana tabacum)为材料,非转基因烟草为对照,调查盐和光胁迫对转基因烟草幼苗叶片抗氧化酶和叶绿素荧光特性的影响,揭示2-Cys Prx基因在植物抗逆方面的功能。结果表明,弱光(200μmol m 2s 1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草和对照的SOD活性皆增加,APX活性变化不大,H2O2含量稍有升高;强光(1000μmol m 2s 1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草SOD活性增强,APX活性下降,H2O2含量增加缓慢,而对照的H2O2含量迅速升高,转基因烟草叶片的PSII电子传递速率(ETR)、最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(PSII)均高于对照,而且PSII电子受体侧的受抑制程度明显低于对照。结果暗示在强光和盐胁迫使APX活性降低的情况下,2-Cys Prx可有效清除细胞中过量H2O2,增强光合电子传递链的稳定性,特别是PSII电子受体侧的电子传递,有效减轻盐和高光胁迫引起的PSII光抑制。 展开更多
关键词 转2-Cys prx基因烟草 盐和光胁迫 抗氧化酶 PSII电子传递
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过表达和抑制表达2–Cys Prx基因烟草的生长特性和叶片光合功能 被引量：2
3
作者 胡举伟 张会慧 孙广玉 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期486-490,共5页
以过表达和抑制表达2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析其生长特性和光化学活性。结果表明:过表达2–Cys Prx基因烟草的株高、根长、生物量显著高于非转基因烟草和抑制表达2–Cys Prx基因烟草;抑制表达2–Cys Prx基因烟草的P... 以过表达和抑制表达2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析其生长特性和光化学活性。结果表明:过表达2–Cys Prx基因烟草的株高、根长、生物量显著高于非转基因烟草和抑制表达2–Cys Prx基因烟草;抑制表达2–Cys Prx基因烟草的PSⅡ反应中心电子传递速率(ETR)显著低于过表达2–Cys Prx基因烟草,过表达2–Cys Prx基因烟草的荧光曲线与Fm所围成的面积(Area)、2 ms时有活性反应中心的开放程度(Ψo)、吸收光能用于QA–以后电子传递的量子产额(φEo)、单位反应中心吸收光能用于电子传递的能量(ETo/RC)高于非转基因烟草,非光化学猝灭的最大量子产额(φDo)、单位反应中心耗散掉的能量(DIo/RC)低于非转基因烟草,而抑制表达转2–Cys Prx基因烟草呈现相反趋势。说明过表达2–Cys Prx基因烟草叶片吸收的光能更倾向于分配到光化学反应,以无效形式耗散的能量比例降低,这有利于为碳同化反应提供充足的同化力,以维持较高碳同化速率;抑制表达2–Cys Prx基因烟草叶片吸收的光能用于光化学反应的比例相对降低。 展开更多
关键词 2–Cys prx基因 烟草 叶绿素荧光动力学曲线 光合功能
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过表达和抑制表达2-Cys Prx基因烟草的生长、生理特性和叶片光合功能对模拟酸雨的响应
4
作者 代欣 张秀丽 +1 位作者 胡举伟 孙广玉 《华北农学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期52-59,共8页
为揭示2-Cys Peroxiredoxins(2-Cys Prx)基因在烟草龙江911抗逆中的功能,以过表达2-Cys Prx基因烟草、抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗为试材,研究了不同pH值的模拟酸雨对其生长指标、叶片生理生化特性和叶片光合生理的影... 为揭示2-Cys Peroxiredoxins(2-Cys Prx)基因在烟草龙江911抗逆中的功能,以过表达2-Cys Prx基因烟草、抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗为试材,研究了不同pH值的模拟酸雨对其生长指标、叶片生理生化特性和叶片光合生理的影响。结果表明:与对照相比,pH值4.0的模拟酸雨对3种基因型烟草的株高、叶面积、比叶重无明显影响,pH值2.5的模拟酸雨处理下,与对照相比,过表达2-Cys Prx基因烟草幼苗的株高无明显变化,抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗的株高显著降低;随着模拟酸雨pH值降低,3种基因型烟草叶片的硝酸还原酶(NR)活性、可溶性蛋白含量、SOD和APX活性、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、光系统Ⅱ潜在光化学效率(Fv/Fo)和细胞膜稳定指数逐渐下降,非光化学猝灭系数(qN)和H_2O_2含量逐渐增加,但在相同pH值的模拟酸雨处理下,过表达2-Cys Prx基因烟草各项生理指标均优于抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗。由此可知,增强2-Cys Prx基因在烟草中的表达可能提高烟草在模拟酸雨处理下的硝态氮利用能力,并在模拟酸雨处理造成APX活性下降时,清除叶绿体中的H_2O_2,使光合电子传递链保持稳定,增强烟草叶片的光合能力。 展开更多
关键词 烟草 2-Cys prx基因 模拟酸雨 光合功能
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结球甘蓝PRX基因家族全基因组鉴定与逆境条件下的表达分析 被引量：3
5
作者 葛雯冬 王腾辉 +2 位作者 马天意 范震宇 王玉书 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期252-260,共9页
Ⅲ类过氧化物酶(class Ⅲ peroxidases, PRX)在植物生长发育和胁迫响应中发挥重要的作用,本研究利用生物信息学方法对结球甘蓝PRX基因家族进行鉴定,预测其结构和功能,并分析PRX基因在逆境条件下的表达模式,旨在明确甘蓝PRX基因家族的进... Ⅲ类过氧化物酶(class Ⅲ peroxidases, PRX)在植物生长发育和胁迫响应中发挥重要的作用,本研究利用生物信息学方法对结球甘蓝PRX基因家族进行鉴定,预测其结构和功能,并分析PRX基因在逆境条件下的表达模式,旨在明确甘蓝PRX基因家族的进化关系和功能。结果表明,结球甘蓝基因组中共鉴定出125个BoPRX基因家族成员,不均匀的分布在9条染色体上;编码氨基酸173-488 aa,大部分为亲水蛋白;亚细胞定位预测BoPRX基因大部分定位在叶绿体上。系统进化分析将甘蓝PRX蛋白分为5个亚族,每个亚族的成员都含有相似的外显子/内含子结构和蛋白质保守基序;启动子区域分析发现,BoPRX启动子序列中含有多种与激素和逆境等胁迫响应相关的顺式调控元件;基于转录组数据的热图分析显示,BoPRXs表达在叶绿体中最多。荧光定量PCR分析显示,6个BoPRX基因均受NaCl和PEG诱导上调;在ABA处理下,除BoPRX100外其余基因的表达在大部分时间被抑制,这些基因均受到ABA的差异调控,说明这些BoPRX基因都参与了ABA信号通路。综上所述,本研究揭示了PRX的复杂调控依赖于PRX的类型和信号分子,为进一步分析甘蓝PRX家族关键成员的功能提供了有价值的信息。 展开更多
关键词 甘蓝 prx基因 逆境胁迫 表达分析
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转2–Cys Prx基因烟草F_1幼苗叶片光系统Ⅱ光化学活性对干旱胁迫的响应 被引量：2
6
作者 胡举伟 张会慧 +1 位作者 逄好胜 孙广玉 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期593-598,共6页
以转2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析了干旱胁迫下转基因烟草的光化学活性。结果表明:干旱胁迫下,转2–Cys Prx基因烟草叶片OJIP曲线上K点和J点的相对荧光强度增加量明显低于非转基因烟草,而2 ms时有活性反应中心的开放程... 以转2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析了干旱胁迫下转基因烟草的光化学活性。结果表明:干旱胁迫下,转2–Cys Prx基因烟草叶片OJIP曲线上K点和J点的相对荧光强度增加量明显低于非转基因烟草,而2 ms时有活性反应中心的开放程度(Ψo)明显高于非转基因烟草;增强2–Cys Prx基因的相对表达,增加了干旱胁迫下烟草叶片PSⅡ电子供体侧OEC的电荷分离能力和受体侧QA向QB的电子传递能力;转2–Cys Prx基因烟草叶片在干旱胁迫下,吸收光能用于QA–以后的电子传递的能量比例(φEo)明显大于非转基因烟草,而非光化学猝灭的最大量子产额(φDo)。2–Cys Prx基因的表达可以提高烟草幼苗叶片的光化学活性,并改变光能的分配来增强其抗旱能力。 展开更多
关键词 烟草 2-Cys prx胁基因 干旱胁迫 叶绿素荧光动力学曲线 光反应
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克氏原螯虾prx6基因抗鲶爱德华氏菌侵染的分子机制研究
7
作者 秦仕宇 金博阳 +4 位作者 李倩倩 张明达 文静 沈秀丽 杜志强 《福建农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1228-1235,共8页
【目的】以克氏原螯虾(Procambarus clarkii)为研究对象,探索过氧化物还原酶6(Peroxiredoxin 6,Prx6)基因(prx 6)在抗细菌先天免疫应答过程中的作用机制,为克氏原螯虾养殖过程病害问题的防治提供新思路。【方法】为了确定prx 6基因是否... 【目的】以克氏原螯虾(Procambarus clarkii)为研究对象,探索过氧化物还原酶6(Peroxiredoxin 6,Prx6)基因(prx 6)在抗细菌先天免疫应答过程中的作用机制,为克氏原螯虾养殖过程病害问题的防治提供新思路。【方法】为了确定prx 6基因是否参与到克氏原螯虾抗细菌先天免疫过程,检测鲶爱德华氏菌(Edwardsiella ictaluri)免疫刺激后的克氏原螯虾血细胞、肝胰腺、鳃以及肠组织中prx 6的相对表达量。采用体外转录法制备Prx6双链RNA(double-strands RNA,dsRNA),使用无菌注射器注射至克氏原螯虾血窦处,通过qRT-PCR检测其干扰效果。随后,通过RNAi试验分析鲶爱德华氏菌免疫刺激后克氏原螯虾的存活率,并通过qRT-PCR检测克氏原螯虾内源抗菌肽(antimicrobial peptides,Amps)基因的变化情况。【结果】通过qRT-PCR试验,发现经鲶爱德华氏菌刺激后克氏原螯虾各组织中prx 6基因的表达量上调,表明其可能参与了克氏原螯虾抗鲶爱德华氏菌的先天免疫调节。为深入研究prx 6基因的免疫调节作用机制,体外制备了Prx 6双链RNA,并注射dsRNA后检测克氏原螯虾肝胰腺中prx 6的相对表达量,结果显示其表达水平被显著抑制。在RNAi试验中,注射病原菌之后,与dsGFP对照组相比,克氏原螯虾的存活率显著下降,证明prx 6在宿主抵抗病原菌感染过程中发挥了重要作用。进一步检测病原菌感染后克氏原螯虾抗菌肽基因的变化情况,结果显示,与dsGFP对照组相比较,克氏原螯虾内源的抗菌肽基因ALF4、ALF 1、crustin 1、crustin 2、lys和lectin 2表达量被明显抑制。推测prx 6基因可能通过调节抗菌肽基因的表达水平,影响了克氏原螯虾对病原菌的抵抗能力,进而导致存活率下降。【结论】prx 6在克氏原螯虾对鲶爱德华氏菌的先天免疫中起重要作用,可能通过调控抗菌肽的表达参与克氏原螯虾抵抗鲶爱德华氏菌的免疫应答过程。 展开更多
关键词 克氏原螯虾 RNA干扰 先天免疫 prx 6基因 抗菌肽基因 鲶爱德华氏菌
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不结球白菜过氧化还原蛋白基因Brc2-Cys Prx的克隆和表达分析 被引量：4
8
作者 刘世拓 肖栋 +5 位作者 许玉超 侯喜林 徐玮玮 韩克 董慧杰 胡春梅 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期40-47,共8页
[目的]双半胱氨酸型硫氧还蛋白过氧化物酶Brc2-Cys Prx是过氧化还原蛋白Peroxiredoxins(Prxs)的亚家族。Prxs是植物抗氧化酶防御系统的成员,对清除植物体内活性氧具有重要作用。本文旨在克隆和研究Brc2-Cys Prx基因在不结球白菜处于不... [目的]双半胱氨酸型硫氧还蛋白过氧化物酶Brc2-Cys Prx是过氧化还原蛋白Peroxiredoxins(Prxs)的亚家族。Prxs是植物抗氧化酶防御系统的成员,对清除植物体内活性氧具有重要作用。本文旨在克隆和研究Brc2-Cys Prx基因在不结球白菜处于不同胁迫条件下的表达模式。[方法]以不结球白菜霜霉病抗病自交系‘苏州青’和霜霉病感病自交系‘矮脚黄’为试验材料,利用RACE技术克隆得到不结球白菜Brc2-Cys Prx基因。利用生物信息学方法对该基因进行信息学分析。采用qRT-PCR技术对不结球白菜叶片Brc2-Cys Prx基因在霜霉病菌侵染及NaCl、CdCl_2、PEG6000和ABA等非生物胁迫处理条件下的表达模式进行研究。[结果]Brc2-Cys Prx基因的c DNA全长为999 bp,其中开放阅读框长度为810 bp,共编码270个氨基酸。该蛋白不存在信号肽序列,预测相对分子质量为28.15×10~3,理论等电点为5.87。不结球白菜Brc2-Cys Prx蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成。该蛋白含有1个PRX_Typ2cys结构域,属于硫氧还蛋白超家族。系统进化分析表明:不结球白菜Brc2-Cys Prx蛋白与同属植物的进化关系相近,其中与大白菜和甘蓝型油菜进化关系最近。霜霉病菌侵染条件下,Brc2-Cys Prx基因表达呈逐渐上调趋势,在‘矮脚黄’中的表达与‘苏州青’相比上调迟钝,且该基因在‘矮脚黄’中的表达量一直低于‘苏州青’。0.2 mol·L^(-1)NaCl和200 g·L^(-1)PEG6000处理抑制Brc2-Cys Prx基因的表达;150μmol·L^(-1)CdCl_2处理促进Brc2-Cys Prx基因的表达,在24 h达到最大值;100μmol·L^(-1)ABA处理后,Brc2-Cys Prx基因表达上调,而12 h后,表达受抑制。[结论]霜霉病菌侵染条件下,Brc2-Cys Prx在抗性系‘苏州青’和感病系‘矮脚黄’中的表达存在差异,并且在抗病系中的表达量较高,推测Brc2-Cys Prx基因的高转录水平是抗病品种较之感病品种对霜霉病菌侵染具有更高抗性的原因之一。在非生物胁迫条件下,Brc2-Cys Prx基因具有不同的应答模式,推测可能是涉及到不同的物质或信号途径的原因。 展开更多
关键词 不结球白菜 霜霉病菌 活性氧 抗氧化防御系统 Brc2-Cys prx基因 基因表达
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花绒寄甲Prx6基因的确定和表达分析 被引量：1
9
作者 郭瑞坚 郝春凤 +3 位作者 张正青 张伟 王化鹏 李孟楼 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2016年第8期148-154,161,共8页
【目的】获得花绒寄甲过氧化物还原酶6基因(Prx6),分析其在花绒寄甲发育和衰老过程中相对表达量的变化,以进一步揭示花绒寄甲衰老的分子机制。【方法】基于花绒寄甲成虫转录组数据库获得Prx6基因,并对其进行生物信息学分析。利用实时荧... 【目的】获得花绒寄甲过氧化物还原酶6基因(Prx6),分析其在花绒寄甲发育和衰老过程中相对表达量的变化,以进一步揭示花绒寄甲衰老的分子机制。【方法】基于花绒寄甲成虫转录组数据库获得Prx6基因,并对其进行生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,分析Prx6在花绒寄甲发育和衰老阶段的表达量。【结果】从花绒寄甲成虫转录组数据库中获取了2个Prx6基因,分别命名为Prx6-1和Prx6-2,其开放阅读框长度依次为654和672bp,分别编码218和224个氨基酸。多序列比对和系统发育分析表明,这2个基因均属于1-Cys家族,并且与鞘翅目的赤拟谷盗Prx6-1和Prx6-2的同源性最高,分别为71%和82%。发育阶段的定量结果表明,Prx6-1在2龄幼虫、蛹和初孵成虫体内的表达量较高,在6龄幼虫体内的表达量最低;Prx6-2在2龄和4龄幼虫体内表达量较高,在6龄幼虫体内表达量最低。在成虫衰老过程中,2个Prx6基因表达量整体上呈现出随羽化后时间的延长而增加的趋势。【结论】花绒寄甲Prx6基因影响其发育,特别是在2龄和6龄幼虫期。在花绒寄甲衰老过程中,2个Prx6基因的表达量随其羽化后时间的延长而升高。 展开更多
关键词 花绒寄甲 prx6基因 实时荧光定量PCR 幼虫发育阶段 成虫
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