水稻BXL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

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作者 吴浩 董伟峰 +5 位作者 贺子天 李艳肖 谢辉 孙明哲 沈阳 孙晓丽 《生物技术通报》 北大核心 2025年第6期87-98,共12页

【目的】BXL(β-D-xylosidase)属于β-木糖苷酶中第三族糖苷水解酶,负责催化细胞壁中木聚糖的降解,在植物生长发育及抵御非生物胁迫过程中发挥关键作用。鉴定和分析水稻OsBXL家族基因的进化及表达,为深入探究其功能奠定基础。【方法】... 【目的】BXL(β-D-xylosidase)属于β-木糖苷酶中第三族糖苷水解酶,负责催化细胞壁中木聚糖的降解,在植物生长发育及抵御非生物胁迫过程中发挥关键作用。鉴定和分析水稻OsBXL家族基因的进化及表达,为深入探究其功能奠定基础。【方法】通过生物信息学手段对OsBXL基因家族进行系统进化关系、复制事件、基因结构、保守基序及组织表达特征分析,并通过荧光定量PCR验证OsBXLs家族成员在非生物胁迫和激素处理下的表达变化情况。【结果】水稻BXL基因家族有10个成员,可划分为3个亚家族,其中GroupⅢ为单子叶植物特有;各亚族内的基因结构及保守结构域均表现出高度相似性;OsBXL基因分布在4条染色体上,其中4号染色体上的OsBXL5/6/7/8形成一个基因簇;转录组数据显示,OsBXL1/2/3/4/8在大多数组织中表现出较高的表达水平,而OsBXL5/6/7/10表达则相对较低;OsBXL7/10基因在特定发育阶段的幼穗和种子中高表达;OsBXL7在自然群体中存在3种不同单倍型,不同单倍型品种的籽粒长度、宽度和千粒重存在显著差异;荧光定量PCR结果显示,OsBXL家族成员对干旱、盐碱、脱落酸和茉莉酸甲酯处理的响应模式不同。【结论】水稻BXL基因家族具有高度的保守性,OsBXL7可能调控水稻籽粒大小,OsBXL1/3同时响应盐碱胁迫和茉莉酸甲酯处理。这些结果将为未来研究OsBXL基因功能提供重要参考。 展开更多

关键词 水稻 β-D-木糖苷酶 籽粒大小 非生物胁迫 激素响应

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大豆KH家族基因鉴定及不同光周期下表达分析

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作者 刘煜宁 孙明哲 +2 位作者 陈茜 沈阳 孙晓丽 《大豆科学》 北大核心 2025年第3期39-50,共12页

KH基因家族编码蛋白是含KH结构域(K homology)的核酸结合蛋白,在植物开花调控中具有重要作用。为进一步挖掘大豆光周期调控基因,本研究通过生物信息学分析、RNA-seq数据分析及qRT-PCR验证,对大豆KH基因家族进行了系统鉴定和表达模式研究... KH基因家族编码蛋白是含KH结构域(K homology)的核酸结合蛋白,在植物开花调控中具有重要作用。为进一步挖掘大豆光周期调控基因,本研究通过生物信息学分析、RNA-seq数据分析及qRT-PCR验证,对大豆KH基因家族进行了系统鉴定和表达模式研究,以阐明其结构、进化及功能。结果显示:全基因组分析鉴定出55个GmKH基因,根据进化关系分为8个亚家族。大豆KH基因家族中存在大量基因复制,并与拟南芥KH蛋白具有较高同源性。RNA-seq数据分析表明,GmKH基因在分生组织、花和种荚发育过程中高表达,在种子成熟后期、老叶和茎中表达较低;30个GmKH基因的表达显著响应光周期变化。本研究采用荧光定量PCR技术,分析了与大豆E3开花位点关键基因GmPHYA3具有相似基因结构和保守序列特征的GmKH26、GmKH34和GmKH48基因在不同光周期下的表达情况,发现这些基因的表达受光周期调控,并在长短日照下呈现相反的表达模式。研究结果为大豆KH基因家族在开花调控及光周期适应性中的功能研究提供了理论依据。 展开更多

关键词 大豆 KH家族基因 表达分析 光周期

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过表达野生大豆耐盐碱基因GsGSTU13提高了水稻苗期耐盐碱性 被引量：1

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作者 李宛鸿 胡冰霜 +2 位作者 孙晓丽 才晓溪 孙明哲 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2458-2467,共10页

谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)是一类高度保守的功能酶,在植物对非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。本研究通过生物信息学分析发现,野生大豆GsGSTU13与水稻GSTU17蛋白序列相似性最高,均含有高度保守的结构域。为... 谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)是一类高度保守的功能酶,在植物对非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。本研究通过生物信息学分析发现,野生大豆GsGSTU13与水稻GSTU17蛋白序列相似性最高,均含有高度保守的结构域。为探究GsGSTU13基因对水稻耐盐碱性的影响,通过遗传转化、PCR、RT-PCR和GST活性检测,获得了2个GsGSTU13过表达转基因水稻纯合株系。苗期耐盐碱性分析显示,200 mmol L^(-1) NaHCO_(3)处理下,GsGSTU13转基因株系的活性氧积累显著低于野生型,而存活率、相对含水量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和GST活性均显著高于野生型。综上,在水稻中过表达GsGSTU13基因增强了活性氧清除能力,提高了转基因水稻耐盐碱性,为耐盐碱水稻新种质创制提供了参考。 展开更多

关键词 水稻 野生大豆 耐盐碱性 谷胱甘肽S-转移酶 GsGSTU13

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大豆基因组中OSCA基因家族的进化和表达分析 被引量：13

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作者 李建伟 杨珺凯 +4 位作者 贾博为 孙明哲 刘瑀 殷奎德 孙晓丽 《中国油料作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期589-599,共11页

OSCA是钙通透性阳离子通道蛋白,在高渗胁迫感应中发挥重要的作用。本研究利用生物信息,筛选并鉴定出21个大豆OSCA家族成员。通过染色体定位及同源性分析表明,OSCA家族成员分布在15条染色体上,且存在大量的复制现象;通过Ka/Ks分析表明大... OSCA是钙通透性阳离子通道蛋白,在高渗胁迫感应中发挥重要的作用。本研究利用生物信息,筛选并鉴定出21个大豆OSCA家族成员。通过染色体定位及同源性分析表明,OSCA家族成员分布在15条染色体上,且存在大量的复制现象;通过Ka/Ks分析表明大豆OSCA家族基因的进化经受纯化选择压力。通过构建系统进化树,将大豆OSCA家族分为2个亚家族,第一亚家族又分为三组(GroupⅠ~Ⅲ),且各组内成员具有相似的内含子-外显子组成模式。保守性分析结果表明,大豆OSCA基因家族很保守,都包含3个功能结构域(即Late exocytosis,Cytosolic domain of 10TM putative phosphate transporter和Calcium-dependent channel);进一步组织表达分析结果表明,OSCA基因家族在不同组织的表达量不同。盐碱胁迫表达模式分析表明,OSCA3.1上调表达变化倍数最大。进一步的启动子分析结果表明,这些盐碱胁迫应答的基因启动子中存在着多种不同的胁迫响应元件,其中干旱和ABA应答相关的元件较多。以上结果为OSCA基因家族提供了新的有价值的信息,并为后续研究提供了重要参考。 展开更多

关键词 大豆 OSCA 家族分析 表达分析

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过表达野生大豆S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因GsSAMS提高水稻耐盐碱性 被引量：7

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作者 才晓溪 沈阳 +5 位作者 胡冰霜 王研 陈悦 孙明哲 贾博为 孙晓丽 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期50-56,共7页

S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)是生化反应中合成甲基供体的关键酶,在植物逆境响应中具有重要的作用。为了鉴定野生大豆S-腺苷甲硫氨酸合成酶GsSAMS基因对水稻盐碱胁迫耐性的影响,本研究采用USER克隆技术构建植物过表达载体,以农杆菌介导... S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)是生化反应中合成甲基供体的关键酶,在植物逆境响应中具有重要的作用。为了鉴定野生大豆S-腺苷甲硫氨酸合成酶GsSAMS基因对水稻盐碱胁迫耐性的影响,本研究采用USER克隆技术构建植物过表达载体,以农杆菌介导法侵染水稻愈伤组织,经过PCR、半定量PCR(RT-PCR)等分子检测获得GsSAMS转基因水稻株系;通过对比野生型和转基因水稻盐碱胁迫处理后的表型、存活率及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等指标,发现GsSAMS转基因株系耐盐碱性显著优于野生型。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析发现盐碱胁迫处理后,OsM6PR1、OsNAC5、OsPOX1基因在转基因株系中的表达显著高于野生型,说明GsSAMS可通过提高抗氧化物酶POD和CAT活性及相关基因的表达,增强转基因水稻盐碱胁迫耐受性。本研究获得的耐盐碱水稻新株系对盐碱地的开发利用具有重要意义。 展开更多

关键词 野生大豆 S-腺苷甲硫氨酸合成酶 GsSAMS 盐碱胁迫 转基因水稻

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GsERF6基因过表达对水稻耐盐碱性的影响 被引量：4

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作者 才晓溪 胡冰霜 +5 位作者 沈阳 王研 陈悦 孙明哲 贾博为 孙晓丽 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期561-569,共9页

乙烯响应因子(ERF)是植物特有的一类转录因子,在响应非生物胁迫中具有重要作用。本研究通过生物信息学发现,野生大豆耐盐碱ERF转录因子GsERF6与水稻ERF同源蛋白的氨基酸序列相似性很高,均包含1个高度保守的AP2结构域。为探究GsERF6基因... 乙烯响应因子(ERF)是植物特有的一类转录因子,在响应非生物胁迫中具有重要作用。本研究通过生物信息学发现,野生大豆耐盐碱ERF转录因子GsERF6与水稻ERF同源蛋白的氨基酸序列相似性很高,均包含1个高度保守的AP2结构域。为探究GsERF6基因在水稻耐盐碱应答中的作用,通过遗传转化、PCR和半定量RT-PCR鉴定,获得了2个纯合的GsERF6过表达转基因水稻株系。表型鉴定表明,200 mmol L^(-1) NaHCO3处理下GsERF6转基因水稻的存活率、相对含水量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性、可溶性糖和脯氨酸含量均显著高于对照,活性氧积累则反之。实时荧光定量PCR分析表明,40 mmol L^(-1) NaHCO3处理6 h后渗透调节基因OsP5CS2和OsLEA14在GsERF6转基因水稻中的表达量显著高于对照。本研究表明,水稻中GsERF6的过表达可通过提高ROS清除水平、渗透调节能力及胁迫应答基因的表达来提高其耐盐碱性。 展开更多

关键词 水稻 耐盐碱 乙烯响应因子 野生大豆 GsERF6

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水稻AP2/ERF转录因子基因OsERF096启动子克隆及活性分析 被引量：5

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作者 陈悦 陈茜 +6 位作者 董伟峰 才晓溪 沈阳 杨珺凯 贾博为 孙明哲 孙晓丽 《土壤与作物》 2022年第2期159-169,共11页

提高水稻耐冷性对保障水稻高产、稳产具有重要意义。AP2/ERF转录因子能够抵抗外界逆境胁迫,课题组前期研究发现水稻OsERF096基因显著受冷胁迫诱导表达。本研究克隆了OsERF096启动子序列(-1~-1215 bp),通过软件预测发现OsERF096启动子中... 提高水稻耐冷性对保障水稻高产、稳产具有重要意义。AP2/ERF转录因子能够抵抗外界逆境胁迫,课题组前期研究发现水稻OsERF096基因显著受冷胁迫诱导表达。本研究克隆了OsERF096启动子序列(-1~-1215 bp),通过软件预测发现OsERF096启动子中含有多个与低温及激素响应相关的顺式作用元件。根据元件分布特征进行了5′端片段缺失设计,构建了GUS表达载体P_(OsERF096-1215)-GUS、P_(OsERF096-1102)-GUS、P_(OsERF096-827)-GUS、P_(OsERF096-501)-GUS,并转化拟南芥。通过GUS染色和GUS基因qRT-PCR检测发现,正常生长条件下,4个不同长度的启动子中P_(OsERF096-1215)启动子活性最高,P_(OsERF096-1102)最低。与前期qRT-PCR检测不同,冷处理下OsERF096启动子活性未发生显著变化。这些结果为后续OsERF096基因的表达调控及生物学功能研究奠定重要基础。 展开更多

关键词 水稻 AP2/ERF OsERF096 启动子 GUS活性

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野生大豆阳离子质子转运体CHX19.3与14-3-3蛋白的相互作用研究 被引量：5

8

作者 沈阳 才晓溪 +5 位作者 贾博为 孙明哲 周伍红 杨珺凯 胡冰霜 孙晓丽 《黑龙江八一农垦大学学报》 2020年第1期1-9,59,共10页

植物14-3-3家族作为蛋白互作的桥梁,在逆境应答过程中发挥重要作用。前期获得了一个野生大豆阳离子质子转运体CHX19.3,其能显著提高耐盐碱性。为进一步揭示CHX19.3调控耐盐碱性的分子机制,研究利用分裂泛素的酵母双杂交系统鉴定了CHX19.... 植物14-3-3家族作为蛋白互作的桥梁,在逆境应答过程中发挥重要作用。前期获得了一个野生大豆阳离子质子转运体CHX19.3,其能显著提高耐盐碱性。为进一步揭示CHX19.3调控耐盐碱性的分子机制,研究利用分裂泛素的酵母双杂交系统鉴定了CHX19.3与14-3-3家族蛋白的相互作用。结果显示成功构建了诱饵载体pBT3-STE-GsCHX19.3,GsCHX19.3-Cub-LexAVP16融合蛋白对酵母菌没有毒性,且拓扑结构符合该酵母双杂交系统。Y2H结果发现在检测的10个14-3-3蛋白中,只有GF14f能够与CHX19.3蛋白互作,其余14-3-3蛋白均不存在相互作用。研究表明野生大豆CHX19.3与14-3-3家族蛋白互作具有特异性,为进一步深入研究CHX19.3通过与GF14f互作调控耐盐碱性的分子机理奠定了基础。 展开更多

关键词 野生大豆 阳离子质子转运体 14-3-3蛋白 酵母双杂交 蛋白互作

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玉米CHX基因家族全基因组鉴定与表达分析 被引量：5

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作者 贾博为 金军 +4 位作者 庄齐 董伟峰 才晓溪 孙明哲 孙晓丽 《黑龙江八一农垦大学学报》 2022年第4期23-30,64,共9页

CHX(cation/H+exchanger)基因家族属于CPA2(cation proton antiporter 2)超家族的一员,蛋白序列的N端存在一个Na+/H+exchanger结构域。现有研究表明,植物CHX基因家族参与调控转运细胞质子和离子,在生长发育和胁迫应答中扮演重要角色。因... CHX(cation/H+exchanger)基因家族属于CPA2(cation proton antiporter 2)超家族的一员,蛋白序列的N端存在一个Na+/H+exchanger结构域。现有研究表明,植物CHX基因家族参与调控转运细胞质子和离子,在生长发育和胁迫应答中扮演重要角色。因此,研究从玉米CHX基因家族入手,首先通过全基因组水平筛选鉴定出16个玉米CHX基因。染色体定位分析表明ZmCHXs不均匀地分布在8条不同的染色体上;系统进化分析显示,16个ZmCHXs基因可分为3组,并且各组内蛋白序列和基因结构保守。组织表达特性分析发现ZmCHXs主要表达在花药中。进一步非生物胁迫表达分析结果表明,仅有GroupⅣ基因表达受冷及盐胁迫诱导。通过研究将为后续深入探究玉米CHX基因家族参与的非生物胁迫应答分子机制提供理论依据。 展开更多

关键词 玉米 CHX 非生物胁迫 生物信息学

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大豆SUT基因家族全基因组鉴定及响应盐碱胁迫表达分析

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作者 赵冰倩 孟强瑞 +6 位作者 孔瑞文 吴彤 George Bawa 贾博为 孙晓丽 李建伟 孙明哲 《中国油料作物学报》 2025年第4期882-893,共12页

蔗糖转运蛋白(sucrose transporter protein,SUT)是通过在膜上形成的蔗糖跨膜转运通道,将蔗糖从源器官分配到库器官的关键蛋白,在植物的各种发育和生理过程中发挥着重要作用。为挖掘大豆SUT家族基因潜在功能,本研究利用全基因组鉴定到11... 蔗糖转运蛋白(sucrose transporter protein,SUT)是通过在膜上形成的蔗糖跨膜转运通道,将蔗糖从源器官分配到库器官的关键蛋白,在植物的各种发育和生理过程中发挥着重要作用。为挖掘大豆SUT家族基因潜在功能,本研究利用全基因组鉴定到11个GmSUT基因,分布在2、4、8、10、16和18号染色体上,分为3个组(Type I~III)。GmSUT成员高度保守,均有MFS_2和Sucrose/H~+symporter结构域;跨膜结构域预测结果显示,GmSUT均有11个以上的跨膜结构域。亚细胞定位预测结果表明,所有成员定位在细胞质膜。RNA-seq分析表明,GmSUT在花和种子中集中表达;实时荧光定量PCR结果表明GmSUT的表达受到盐、碱胁迫的影响,其中GmSUT2.2/2.4/2.5/2.6/2.7/4.1/4.2在盐胁迫下被抑制表达,GmSUT2.1/2.4/2.5/2.6/2.7/3.1/4.2在碱胁迫下被激活表达,GmSUT2.5在盐、碱胁迫下表达最显著,推测GmSUT2.5在盐、碱胁迫应答过程中发挥着重要的作用。综上,GmSUT家族基因的鉴定及响应盐、碱胁迫表达为栽培大豆的抗盐碱育种提供了基因资源,为后续深入研究大豆GmSUT基因功能提供理论基础。 展开更多

关键词 大豆 蔗糖转运蛋白 基因家族 盐碱胁迫

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大豆谷氨酸受体通道蛋白基因家族鉴定与表达分析

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作者 李媛 孙志成 +4 位作者 王佳 关永旭 孙明哲 贾博为 孙晓丽 《植物遗传资源学报》 2025年第8期1619-1633,共15页

植物谷氨酸受体通道蛋白(GLRs,glutamate receptor-like channels)是一类参与细胞代谢、种子萌发、植物生长发育及长距离信息传递的Ca2+通道蛋白。本研究通过对大豆蛋白组进行全蛋白组鉴定,共获得29个大豆GLR成员。系统进化关系表明大豆... 植物谷氨酸受体通道蛋白(GLRs,glutamate receptor-like channels)是一类参与细胞代谢、种子萌发、植物生长发育及长距离信息传递的Ca2+通道蛋白。本研究通过对大豆蛋白组进行全蛋白组鉴定,共获得29个大豆GLR成员。系统进化关系表明大豆GLR基因分为GroupⅠ~Ⅲ,同一亚家族成员基因结构、保守结构域和保守基序分布相对保守。顺式作用元件分析证实大豆GLR基因启动子区包含与激素、胁迫、光照以及植物生长发育相关调控元件。组织和胁迫表达模式分析表明,GLR基因在大豆各组织均有较高表达,且显著受盐碱胁迫诱导表达。qRT-PCR分析显示GmGLR3.13、GmGLR3.15、GmGLR4.8、GmGLR4.9和GmGLR4.10基因在盐和碱胁迫下呈现显著差异,表明其可能在胁迫应答方面具有重要作用。研究结果为深入探究大豆GLR基因在逆境应答中的作用提供重要的理论依据。 展开更多

关键词 大豆 GLR 全基因组鉴定 盐碱胁迫

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