胁迫响应基因分析

Please wait a minute... 选择: 导出引用 EndNote Ris BibTeX 显示/隐藏图片 Select 1. 玉米花粉高温胁迫相关miRNA 的筛选及其靶基因分析 李川, 张盼盼, 张美微, 牛军, 穆蔚林, 郭涵潇, 乔江方 河南农业科学    2024, 53 (2): 1-16.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.02.001 摘要 （1083）      PDF （4835KB）（283）    可视化    收藏 以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料，以正常生长条件为对照，在花期进行高温胁迫，通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA，然后预测其靶基因，并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明，共筛选到818个miRNA前体序列。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组（HT958 vs CK958）中共筛选到19个显著差异表达miRNA序列，其中15个miRNA序列上调表达，4个下调表达，3个miRNA序列达到极显著水平（ P<0.01）。对这19个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了503个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、微管生物学过程、磷酸化作用、RNA聚合酶Ⅱ正向调控转录过程、甲基化作用等，KEGG富集较显著的代谢通路分别是谷胱甘肽代谢、碳代谢、花生四烯酸代谢、糖酵解/糖异生、叶酸生物合成等。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组（HT335 vs CK335）中共筛选到15个显著差异表达miRNA 序列，其中7 个miRNA 序列上调表达，8 个下调表达，1 个miRNA 序列达到了极显著水平（ P<0.01）。对这15个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了454个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化作用、蛋白质水解、DNA修复等，富集较显著的KEGG代谢通路分别是其他多糖降解、亚油酸代谢、代谢通路、硫胺素代谢、内质网内蛋白质加工过程等。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组（HT985 vs HT335）中共筛选到85个显著差异表达miRNA序列，其中35个miRNA序列为上调表达，50个为下调表达，24个miRNA序列达到了极显著水平（ P<0.01）。对这85个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了2 286个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质水解、跨膜转运等，富集较显著的代谢通路分别是鞘脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、其他多糖降解、代谢通路、半胱氨酸及甲硫氨酸代谢等。在HT958 vs CK958与HT335 vs CK335对比组中共筛选到94个显著差异表达miRNA序列，其中（预测全新）PC-3p-10069_1143、（预测全新）PC-3p-18335_646、（玉米）zma-miR164f-5p等28个miRNA序列达到了极显著水平（ P<0.01）。对这94个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了4 569个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质转运、蛋白质水解等，其富集较显著的KEGG代谢通路分别是内质网内蛋白质加工过程、真核生物核糖体生物合成、剪接体、鞘脂类代谢、内吞作用等。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 Select 2. 玉米逆境胁迫响应基因ZmTPR1 的表达和功能分析 曹丽茹, 梁小菡, 马晨晨, 叶飞宇, 庞芸芸, 李伟亚, 张新, 鲁晓民 河南农业科学    2024, 53 (1): 12-21.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.01.002 摘要 （702）      PDF （2292KB）（182）    可视化    收藏 在前期干旱-复水处理玉米转录组测序基础上，发现了一个响应干旱胁迫的基因 ZmTPR1（Tetratricopeptide repeat 1），对该基因进行生物信息学分析，并探究其在不同组织及逆境胁迫下的表达模式，利用CRISPR-Cas9技术敲除拟南芥中的同源基因 AtTPR1，分析干旱胁迫条件下纯合突变体植株的表型和生理生化指标，初步探究该基因的功能，为培育抗旱玉米品种提供基因资源。结果表明， ZmTPR1 基因位于玉米的第3号染色体，编码421个氨基酸，具有保守的卷曲螺旋结构域，可能参与玉米对植物激素、干旱等胁迫的响应。 ZmTPR1 基因在玉米各组织中均表达，在幼茎中的表达量最高；干旱、高温、盐和缺氮胁迫均可诱导 ZmTPR1 基因的表达，干旱胁迫后表达量上调最明显；干旱胁迫后 ZmTPR1 基因在抗旱玉米自交系郑36中的表达量均极显著高于敏旱玉米自交系B73。敲除 AtTPR1 基因后拟南芥抗旱能力下降， Attpr1 突变体在干旱胁迫下生长受到严重抑制，叶片萎蔫甚至干死，同时相对含水量、叶绿素含量、净光合速率及过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性极显著降低，丙二醛含量极显著升高。综合来看， ZmTPR1 基因参与玉米对多种非生物胁迫的响应过程，并在响应干旱胁迫中发挥着重要的作用。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 Select 3. 干旱-复水处理下玉米差异表达bHLH基因的鉴定与分析 谢小文, 张心悦, 付家旭, 邵京, 温鹏飞, 王同朝, 卫丽 河南农业科学    2023, 52 (9): 33-44.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.09.004 摘要 （2213）      PDF （5798KB）（274）    可视化    收藏 为了挖掘玉米（ Zea mays）抗旱相关bHLH（Basic helix‑loop‑helix）转录因子，对干旱-复水处理下玉米中差异表达的bHLH基因进行鉴定，并对其蛋白质理化性质、系统进化、染色体分布和复制关系、基因结构和蛋白质保守基序、启动子区顺式作用元件及干旱-复水处理下的表达量等进行分析。结果表明，在干旱-复水处理下玉米中共鉴定筛选出51个差异表达bHLH基因，编码氨基酸数目介于80~705个，分子质量介于21.26~92.17 ku，等电点介于4.54~12.41；bHLH基因分为16个亚族，其中，最大的亚族为Ⅺ（含有9个bHLH蛋白），最小的亚族为Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ和ⅩⅢ（均只有1个bHLH蛋白）；bHLH基因不均匀地分布在玉米10条染色体上，其中有7对基因之间存在复制关系；外显子数目差别很大，有9个bHLH基因含有1 个外显子，27 个bHLH 基因含有2~5 个外显子，15 个bHLH 基因含有6 个及以上外显子；Motif 1和Motif 2在bHLH蛋白的保守基序中出现的频率较高，其次是Motif 3和Motif 5，出现频率最少的是Motif 6 和Motif 9；启动子区域含有ABRE、GARE-motif、P-box、AuxRR-core、MBS，TGACG-motif、CGTCA-motif、TCA-rich、TGA-element和TCA-element等植物激素和非生物胁迫响应元件。干旱-复水处理下，51 个玉米bHLH 基因呈现不同的表达模式，其中， ZmbHLH20、 ZmbHLH25、 ZmbHLH9、 ZmbHLH137、 ZmbHLH178等14 个基因正向响应干旱胁迫， ZmbHLH58、 ZmbHLH87、 ZmbHLH36、 ZmbHLH106等14 个基因负向响应干旱胁迫，它们是今后深入研究玉米bHLH 家族响应干旱的候选基因。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 Select 4. 盐碱胁迫下不同倍性水稻4 种转录因子家族基因的表达模式分析 黄海, 瞿小杰, 刘金海, 彭赞文 河南农业科学    2023, 52 (6): 22-33.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.003 摘要 （720）      PDF （1817KB）（117）    可视化    收藏 以二倍体水稻（ Oryza sativa L.）桂育12及其同源四倍体水稻为试验材料，研究二倍体、四倍体水稻中bZIP（Basic leucine zippers）、MYB（V⁃myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog）、AP2/ERF（APETALA2/ethylene response factor）、WRKY转录因子家族基因在盐碱胁迫条件下的表达模式变化，为解析不同倍性水稻的耐盐碱机制奠定基础。结果表明，不同倍性水稻中同一转录因子基因对盐碱胁迫的响应不同。在盐胁迫条件下， OsbZIP05、OsbZIP45、OsJAMYB和 OsDREB1A（Dehydration responsive element binding protein 1A）等基因在四倍体水稻中的诱导（抑制）程度高于二倍体水稻； OsbZIP49、 OsbZIP61、CSA（Carbon starved anther）、 OsWRKY5、OsDREB41和 OsAP211等基因在四倍体水稻中的表达趋势与二倍体水稻完全相反。在碱胁迫条件下， OsbZIP61、CSA、OsJAMYB和 OsWRKY70基因在四倍体水稻中的诱导（抑制）程度高于二倍体水稻； OsbZIP49、OsWRKY1、OsWRKY8、OsWRKY24、 OsWRKY45、 OsWRKY72、OsWRKY76、OsDREB1A和 OsEREBP2（Ethylene⁃responsive element binding protein 2）等基因在四倍体水稻中的表达趋势与二倍体水稻完全相反。综上，盐碱胁迫条件下同一转录因子基因在不同倍性水稻中的表达模式有较大的差异，并且碱胁迫引起四倍体水稻中转录因子基因的表达模式更加复杂。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 Select 5. 干旱-复水处理下差异表达玉米WRKY 基因的鉴定与分析 付家旭, 闫亚丽, 谢小文, 张心悦, 温鹏飞, 关小康, 王同朝, 卫丽 河南农业科学    2022, 51 (8): 9-19.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.08.002 摘要 （2300）      PDF （4139KB）（245）    可视化    收藏 为了挖掘玉米抗旱相关WRKY转录因子，对干旱-复水处理下差异表达的玉米WRKY基因进行鉴定，并对其蛋白质理化性质、系统进化、染色体分布和复制关系、基因结构和蛋白质保守基序、启动子区顺式作用元件及干旱-复水条件下的表达量等进行分析。结果表明，共鉴定筛选出51个差异表达的玉米WRKY 基因，编码氨基酸数目介于99~729 个，分子质量介于11.22~78.73 ku，等电点介于4.58~12.26；WRKY基因分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组，其中Ⅱ又分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe 5个亚组；WRKY基因不均等分布在10条染色体上，存在2对串联复制和16对片段复制；外显子数目为1~12个，大部分WRKY基因（41个）含有2~4 个保守基序，且同一组中的WRKY 成员具有相似的基序组成；启动子区含有ABRE、AuxRR-core、TCA-element、TC-rich repeats、TGACG-motif、LTR、MBS、TATC-box、P-box、CGTCA-motif、GC-motif、TGA-element、GARE-motif等植物激素及非生物胁迫相关的顺式作用元件。干旱-复水处理下，51个玉米WRKY基因呈现出不同表达模式，其中 ZmWRKY1、ZmWRKY10、ZmWRKY16、ZmWRKY28、 ZmWRKY30、ZmWRKY33、ZmWRKY42、ZmWRKY65、ZmWRKY68、ZmWRKY78、ZmWRKY96、ZmWRKY99、 ZmWRKY100、ZmWRKY102 和 ZmWRKY111 等15个基因正向响应干旱胁迫， ZmWRKY87 负向响应干旱胁迫，它们是今后深入研究玉米WRKY家族响应干旱的候选基因。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价