短命植物小拟南芥光周期调控基因CONSTANS的克隆与表达特征分析 被引量：6

1

作者 刘芳 肖衡 +4 位作者 金玉环 孙琦 黄薇 康凯程 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期190-199,共10页

目的光周期是影响植物生长发育的重要因素之一,CONSTANS(CO)是植物光周期开花途径中关键的基因。方法本研究基于短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)转录组数据库,获得1条与拟南芥CO基因AtCOL1基因序列高度相似的unigene,通过RT-PCR... 目的光周期是影响植物生长发育的重要因素之一,CONSTANS(CO)是植物光周期开花途径中关键的基因。方法本研究基于短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)转录组数据库,获得1条与拟南芥CO基因AtCOL1基因序列高度相似的unigene,通过RT-PCR方法从小拟南芥中克隆了该CO同源基因,命名为ApCOL1;进行了基因的生物信息学分析及节律表达、组织表达和响应非生物胁迫的表达特征分析。结果研究结果表明ApCOL1具有两个B-box和一个CCT结构域,氨基酸序列上与AtCOL1相似性高达86.8%。系统进化分析表明ApCOL1与AtCOL1和琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)的AlCOL1亲缘关系较近,且属于第I亚组成员。qRT-PCR实验表明在长日照和短日照条件下ApCOL1具有相似的昼夜节律表达特征;ApCOL1在小拟南芥各组织中均有表达,但在果荚中表达量最高。250mmol/LNaCl胁迫和20%PEG-6000模拟干旱胁迫12h明显抑制ApCOL1基因的表达,并且随着胁迫时间的延长ApCOL1表达水平没有显著差异。在高温(40℃)胁迫下,ApCOL1基因的表达在24h内先下降后上升并达到最高,48h又下降到对照水平。低温(4℃)胁迫24h之前,ApCOL1基因的表达没有明显变化,但处理48h表达水平显著下降。结论本研究表明ApCOL1基因能够响应盐、干旱、高温和低温等非生物胁迫,暗示该基因在小拟南芥抵抗逆境胁迫中起着重要作用。 展开更多

关键词 小拟南芥 CONSTANS基因 生物节律 非生物胁迫

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棉花BFT基因的全基因组分析

2

作者 张亭亭 刘慧 +2 位作者 桑娜 马斌 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第6期718-727,共10页

BROTHER OF FT AND TFL1(BFT)被称为FLOWERING LOCUS T(FT)和TERMINAL FLOWER 1(TFL1)的兄弟,在植物开花通路中发挥着重要的调控作用。在盐胁迫下,拟南芥BFT蛋白在顶端分生组织中同bZIP转录因子FD互作,形成复合体调控开花转变。为了探... BROTHER OF FT AND TFL1(BFT)被称为FLOWERING LOCUS T(FT)和TERMINAL FLOWER 1(TFL1)的兄弟,在植物开花通路中发挥着重要的调控作用。在盐胁迫下,拟南芥BFT蛋白在顶端分生组织中同bZIP转录因子FD互作,形成复合体调控开花转变。为了探索棉花BFT同源基因的功能,本研究基于棉花最近更新的基因组数据库,通过全基因组分析共鉴定了12个BFT基因,其中四倍体陆地棉和海岛棉中均发现4个BFT基因,二倍体亚洲棉和雷蒙德氏棉中各有2个BFT基因;核苷酸和氨基酸序列比对分析发现,棉花BFT基因结构和编码蛋白保守基序与其它植物的BFT高度一致,表明在进化过程中相当保守;组织表达结果显示GhBFT 1和GhBFT 2在陆地棉叶和花中表达量较高;胁迫诱导表达分析表明GhBFT 1和GhBFT2不同程度地响应盐、干旱、ABA、高温及低温胁迫,并具有相似的表达特征。酵母双杂交和双分子荧光互补实验证明,GhBFT1和GhBFT2均能与4个GhFD同源蛋白互作。该研究结果为深入探索GhBFT基因的功能奠定了一定基础。 展开更多

关键词 开花调控 蛋白互作 BFT FD 开花时间

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陆地棉编码成花素同源基因GhFT1-A和GhFT1-D启动子的克隆及活性分析

3

作者 蔡大润 李超 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第3期305-311,共7页

在陆地棉全基因组中序列比对GhFT1基因在At和Dt基因组上的差异,设计特异性引物克隆其上游约1.8 kb的非编码序列作为目的启动子,通过测序结果区分At、Dt类型。本研究克隆出1701 kb GhFT1-A启动子和1771 kb GhFT1-D启动子(简称1.8 kb)。... 在陆地棉全基因组中序列比对GhFT1基因在At和Dt基因组上的差异,设计特异性引物克隆其上游约1.8 kb的非编码序列作为目的启动子,通过测序结果区分At、Dt类型。本研究克隆出1701 kb GhFT1-A启动子和1771 kb GhFT1-D启动子(简称1.8 kb)。序列比对分析发现了At和Dt基因组上不同GhFT1启动子间存在许多核苷酸序列差异。GhFT1-A和GhFT1-D启动子上存在大量的、作用广泛的顺式作用元件,并发现了一个顺式作用元件富集的重复片段区域。启动子活性检测证明了GhFT1基因上游1.8 kb的At和Dt启动子均具有活性,但At亚基因组启动子的活性弱于Dt型。陆地棉编码成花素同源基因GhFT1的启动子对于调控GhFT1-A和GhFT1-D的表达具有重要作用,并且它们之间的活性存在差异,暗示At和Dt基因组对开花调控作用不同。 展开更多

关键词 陆地棉 FLOWERING LOCUS T 1 成花素 启动子 顺式作用元件

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棉花硫氧还蛋白基因GhWCRKC2-5参与开花调控的功能研究 被引量：1

4

作者 李云飞 桑娜 +3 位作者 刘慧 于秀立 张亭亭 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第6期774-782,共9页

目的FLOWERING LOCUST(FT)位于开花调控网络的中心,编码成花激素,不仅调控植物开花转变,还参与调控植物多方面的生长发育。硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)在植物的逆境胁迫中发挥着重要的生物学功能。方法我们前期克隆了一个棉花FT同源基... 目的FLOWERING LOCUST(FT)位于开花调控网络的中心,编码成花激素,不仅调控植物开花转变,还参与调控植物多方面的生长发育。硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)在植物的逆境胁迫中发挥着重要的生物学功能。方法我们前期克隆了一个棉花FT同源基因GhFT1,利用酵母双杂技术筛选到一个与GhFT1蛋白互作的硫氧还蛋白GhWCRKC2-5。本研究采用RT-PCR技术从陆地棉中扩增了GhWCRKC2-5基因的开放阅读框cDNA。该基因编码一个203个氨基酸的短肽,含有WCRKC保守氨基酸基序,为非典型的Trx。全基因组分析表明棉花中含有46个非典型的Trxs,系统进化分析显示GhWCRKC2-5与Theobroma cacao的TcWCRKC亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明GhWCRKC2-5基因在棉花根和花中表达较高,在茎、叶和顶端分生组织中表达较低;在纤维不同发育时期,GhWCRKC2-5基因表达呈现出降低-升高-降低的趋势,在棉花开花后25d时的纤维表达最高。结果在拟南芥中过量表达GhWCRKC2-5基因,转基因拟南芥明显比野生型早花,并且转基因拟南芥的FT及开花通路中关键基因SUPPESSOR OF OVER EXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)明显上调表达。利用病毒介导的基因沉默技术干扰GhWCRKC2-5基因的表达,GhWCRKC2-5沉默的植株比对照植株开花时间晚。结论GhWCRKC2-5基因在棉花的开花转变中起着重要作用,本研究为深入分析棉花开花调控机理奠定基础。 展开更多

关键词 陆地棉 Trx GhWCRKC2-5基因 早花

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小拟南芥激素相关基因及GH3.6的克隆与表达 被引量：6

5

作者 黄薇 孙琦 +3 位作者 刘芳 金玉环 罗先梅 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第3期323-331,共9页

植物激素是植物体内产生的一些微量的、能调节自身生理过程的有机化合物,生长素是一种重要的植物激素,在植物生长发育的过程中起着重要作用。为了探索激素相关基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)逆境适应过程中的作用,本研究... 植物激素是植物体内产生的一些微量的、能调节自身生理过程的有机化合物,生长素是一种重要的植物激素,在植物生长发育的过程中起着重要作用。为了探索激素相关基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)逆境适应过程中的作用,本研究基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据库,首先筛选出2156个激素相关基因,包括生长素、脱落酸、乙烯、水杨酸、茉莉酸、油菜素内酯、细胞分裂素及赤霉素相关的基因,其中生长素和脱落酸相关基因所占比例最多并且多为上调表达。进一步通过分层聚类(H-Cluster),K均值聚类(K-means Cluster)和密度聚类(SOM Cluster)分析持续上调的基因,发现一个编码吲哚乙酸酰胺合成酶的基因GRETCHEN HAGEN 3.6(GH3.6)在高盐胁迫过程中明显上调表达。采用RT-PCR克隆小拟南芥Ap GH3.6基因,其开放阅读框长为1839 bp,编码612个氨基酸。系统进化分析表明,Ap GH3.6与山"菜(Eutrema salsugineum)GH3.6进化关系最近,属于同一进化分支。转录组数据分析表明在250 m M Na Cl下,Ap GH3.6持续上调表达;实时荧光定量PCR分析表明Ap GH3.6在小拟南芥各个组织中均有表达,但在花中表达量最高;高盐胁迫表达分析表明,随着胁迫时间增加,Ap GH3.6表达量不断升高。为了进一步研究该基因的功能,构建了植物过量表达载体35S∶Ap GH3.6并转化农杆菌GV3101。本研究为深入分析激素相关基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。 展开更多

关键词 小拟南芥 GRETCHEN HAGEN3(GH3) 生长素 基因表达

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陆地棉GhBFT1基因的克隆、表达及亚细胞定位分析 被引量：1

6

作者 李研 刘慧 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期183-189,共7页

植物的磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族(PEBP)分为3个亚家族,其中BFT属于TFL1亚家族成员,在维持植物分生组织的无限生长方面起着重要作用。棉花是重要的经济作物,但BFT1家族成员目前没有相关的研究报道。本研究克隆GhBFT1基因,开展基因表达、... 植物的磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族(PEBP)分为3个亚家族,其中BFT属于TFL1亚家族成员,在维持植物分生组织的无限生长方面起着重要作用。棉花是重要的经济作物,但BFT1家族成员目前没有相关的研究报道。本研究克隆GhBFT1基因,开展基因表达、亚细胞定位分析,初步探索GhBFT1基因在棉花中可能的功能。通过RT-PCR的方法从新陆早33中克隆了一个GhBFT1同源基因,ORF长度为525bp,推测编码174个氨基酸,包含TFL1亚家族蛋白保守氨基酸位点His88/Asp144,同源建模分析表明GhBFT1蛋白三维结构与TFL1家族蛋白的结构非常相似,进化树分析表明GhBFT1基因与番木瓜、榴莲、哥伦比亚锦葵、可可等亲缘关系更为接近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明GhBFT1基因在棉花根、雄蕊、开花当天和开花后1天的胚珠中表达量较高。构建融合表达载体35S∶GhBFT1-GFP,转化至农杆菌GV3101,然后转化本氏烟草叶片中,用激光共聚焦显微镜观察烟草叶表皮细胞,发现细胞质和细胞核中均有强烈的绿色荧光信号,表明GhBFT1是细胞质和细胞核定位的蛋白。本研究对棉花家族基因做了一定的功能探索,为将来深入研究棉花BFT1基因在棉花生长发育和开花转变中的功能奠定基础。 展开更多

关键词 陆地棉 磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族 基因表达 蛋白亚细胞定位

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小拟南芥转运蛋白基因及NHX2基因的克隆与表达 被引量：4

7

作者 孙琦 黄薇 +3 位作者 刘芳 金玉环 肖建旺 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期200-209,共10页

转运蛋白(transport protein)是膜蛋白的一大类,介导生物膜内外的化学物质及信号的交换。植物体内存在多个与Na +转运相关的蛋白,其中液泡膜Na +/H +逆向转运蛋白(Vacuolar Na^+/H^+ antiporter,NHX)在离子稳态和提高植物耐盐性方面发... 转运蛋白(transport protein)是膜蛋白的一大类,介导生物膜内外的化学物质及信号的交换。植物体内存在多个与Na +转运相关的蛋白,其中液泡膜Na +/H +逆向转运蛋白(Vacuolar Na^+/H^+ antiporter,NHX)在离子稳态和提高植物耐盐性方面发挥着重要作用。为了深入了解转运蛋白基因在短命植物小拟南芥( Arabidopsis pumila)耐盐方面的作用,本研究首先基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据筛选出1157个转运蛋白基因,按功能分为Na^+转运蛋白,K^+转运蛋白,Ca^2+转运蛋白,ABC转运蛋白以及糖转运蛋白等,其中功能注释为Na +转运蛋白的基因有24个。K均值(K-means)聚类分析结果显示,1157个转运蛋白基因分布于20个K subcluster,其中在K6、K9、K15子聚类中的基因数量分布较多,分别为172、193、190个。在分布于K6子聚类的Na^+转运蛋白基因中,有一个编码NHX2蛋白的基因经盐胁迫处理后明显上调表达。采用RT-PCR克隆了ApNHX 2基因, ApNHX2开放阅读框1626 bp,编码541个氨基酸。ApNHX2蛋白是一个典型的跨膜转运蛋白,具有12个跨膜结构区。系统进化分析表明ApNHX2与拟南芥AtNHX2亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,ApNHX 2基因在小拟南芥各组织中均有表达,但在花中表达量最高。为进一步研究该基因的功能,构建了过量表达载体35S∶ApNHX2并转化农杆菌GV3101。本研究为进一步阐述转运蛋白基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。 展开更多

关键词 小拟南芥 NA^+/H^+逆向转运蛋白 基因克隆 组织表达

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新疆小拟南芥烯醛双键还原酶基因对转基因烟草耐盐性的影响

8

作者 周童 杨立飞 +2 位作者 夏新宇 肖衡 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第3期345-350,共6页

为了研究前期从新疆小拟南芥中克隆的编码烯醛双键还原酶(alkenal reductase)Ap AER基因的功能,本研究构建了带有花椰菜花叶病毒(Ca MV)的35S启动子的植物过表达载体35S:Ap AER,并转化至农杆菌GV3101中,采用叶盘法转化烟草获得了转35S:A... 为了研究前期从新疆小拟南芥中克隆的编码烯醛双键还原酶(alkenal reductase)Ap AER基因的功能,本研究构建了带有花椰菜花叶病毒(Ca MV)的35S启动子的植物过表达载体35S:Ap AER,并转化至农杆菌GV3101中,采用叶盘法转化烟草获得了转35S:Ap AER基因的烟草。用250 mmol/L的Na Cl溶液分别胁迫转基因和野生型烟草2和4 d,并测定了脯氨酸(Proline)和丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)及过量化物酶(POD)酶活力等生理指标。结果表明:高盐胁迫下14 d,转基因烟草的长势明显优于野生型烟草,转基因烟草普遍植株较高、叶片大、叶色深;转基因烟草的Proline含量、CAT及POD酶活力均高于对照,而反映质膜受损情况的MDA含量显著低于对照。表明过表达Ap AER基因,能提高转基因植株清除醛自由基的能力、提高脯氨酸等渗透调节物质的含量及相关还原酶活性,从而显著提高转基因烟草的耐盐性。 展开更多

关键词 AP AER 转基因 烟草 耐盐性

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小鼠耳芥K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白KEA基因家族的鉴定、特征及缺钾胁迫表达分析

9

作者 郭力 金玉环 +2 位作者 刘丹青 李永光 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期326-334,共9页

K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白(K^(+) efflux antiporter,KEA)蛋白通过调节细胞的离子和pH稳态在植物生长及抗逆过程中发挥重要作用,关于KEA的研究主要集中在模式植物拟南芥中,在其他植物中的研究少有报道。在本研究中,通过全基因组分析从短... K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白(K^(+) efflux antiporter,KEA)蛋白通过调节细胞的离子和pH稳态在植物生长及抗逆过程中发挥重要作用,关于KEA的研究主要集中在模式植物拟南芥中,在其他植物中的研究少有报道。在本研究中,通过全基因组分析从短命植物小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)中鉴定出12个KEA基因,并开展了基因结构、蛋白motif、系统进化和共线性分析。染色体定位分析发现它们不均匀的分布在8条染色体上。系统进化分析表明12个KEA基因分为两个亚家族。共线性分析表明小鼠耳芥中有9对共线性KEA基因。在ApKEA启动子区域鉴定到与胁迫响应、营养和发育、激素响应、光响应等相关的调控元件。qRT-PCR分析表明,6个ApKEA基因在缺钾胁迫下表达上调,暗示它们在缺钾胁迫中发挥重要作用。研究结果为深入分析ApKEA基因的功能及解析小鼠尔芥适应荒漠环境生长发育机制提供了基础。 展开更多

关键词 K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白 小鼠耳芥 缺钾胁迫 基因表达 短命植物

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小鼠耳芥CONSTANS-like基因家族的鉴定及响应干旱胁迫表达分析

10

作者 刘丹青 金玉环 +2 位作者 郭力 李永光 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第5期597-607,共11页

CONSTANS-like家族蛋白是植物光周期途径的转录因子,在植物的生长发育和胁迫应答等过程中起着重要的作用。本研究利用HMMER3.0在小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)全基因组范围内进行ApCOL基因家族成员分析,共得到34个ApCOL家族成员。系统... CONSTANS-like家族蛋白是植物光周期途径的转录因子,在植物的生长发育和胁迫应答等过程中起着重要的作用。本研究利用HMMER3.0在小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)全基因组范围内进行ApCOL基因家族成员分析,共得到34个ApCOL家族成员。系统进化分为3个亚组,每组ApCOL蛋白质均具有典型的B-box和CCT结构域。亚细胞定位预测结果显示ApCOL成员均定位在细胞核中。基因结构分析表明,ApCOL的外显子、内含子结构和长度在各亚组内具有同一性。26个ApCOL基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)存在共线性关系。ApCOL基因上游启动子序列存在多种光响应、环境胁迫、生长发育以及激素应答等相关顺式作用元件;通过qRT-PCR分析,发现12个ApCOL表达量在PEG6000胁迫下显著上调,暗示这些ApCOL基因参与干旱胁迫响应。本研究丰富了ApCOL家族转录因子的信息,为更好的研究小鼠耳芥生长发育和胁迫响应机制提供一定的参考。 展开更多

关键词 小鼠耳芥 转录因子 COL基因家族 基因表达

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新疆小拟南芥NAC转录因子ApNAC055的克隆及表达分析 被引量：6

11

作者 林军 张亮 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第6期747-753,共7页

本研究从新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)盐胁迫转录组数据结果中,得到1条与拟南芥NAC转录因子ANAC055(Gene Bank登录号为AEE75683.1)序列高度相似的Unigene。根据ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术从小拟南芥叶片c DNA中克隆... 本研究从新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)盐胁迫转录组数据结果中,得到1条与拟南芥NAC转录因子ANAC055(Gene Bank登录号为AEE75683.1)序列高度相似的Unigene。根据ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术从小拟南芥叶片c DNA中克隆了该基因的coding sequence(CDS),命名为Ap NAC055。生物信息分析结果表明,Ap NAC055蛋白是1个无跨膜区域的亲水性蛋白,N端具有一段No apical meristem(NAM)保守结构域;该蛋白二级结构包含73个α-螺旋和33个β-转角。系统进化分析结果表明,Ap NAC055与芜菁NAC055进化关系较近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析结果显示,Ap NAC055在小拟南芥各组织中均有表达,在叶片和果荚中表达量均较高,尤其在果荚中;盐胁迫处理可明显诱导Ap NAC055的表达。本研究表明,Ap NAC055可能在小拟南芥耐盐中起重要作用。 展开更多

关键词 小拟南芥 无苞芥 NAC转录因子 耐盐 基因表达

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