玉米逆境胁迫响应基因专题

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 （2423）      PDF （4835KB）（367）    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 （1990）      PDF （2292KB）（224）    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 （3053）      PDF （5798KB）（344）    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. 玉米ZmHY5和ZmHY5L基因的克隆及其转录丰度对不同光质处理的响应 姚帅涛, 吴文静, 王少瓷, 詹为民, 刘通, 姜良良, 杨建平 河南农业科学    2023, 52 (3): 26-35.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.03.003 摘要 （1355）      PDF （2196KB）（308）    可视化    收藏 为了探索玉米（Zea mays）HY5（Elongated hypocotyl 5）基因的功能，以玉米自交系B73为材料克隆了2个HY5基因，分别命名为ZmHY5和ZmHY5L。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析ZmHY5和ZmHY5L基因在玉米不同组织中的表达量，以及对不同光质、转换光和长短日照处理的响应。结果表明，玉米与高粱、南荻、谷子及拟南芥的HY5具有相似的结构域和较高的氨基酸序列一致性，意味着它们可能具有类似的功能。ZmHY5和ZmHY5L基因的组织表达模式类似，均在叶片中的表达量最高，但整体上ZmHY5基因表达量明显高于ZmHY5L基因；两者对不同持续光质的响应模式也基本类似，ZmHY5基因在蓝光条件下表达量最高，对黑暗转白光的响应更明显。ZmHY5L基因在长日照条件下的响应能力强于ZmHY5基因，而ZmHY5基因在短日照条件下具有更强的黑暗阶段响应能力。暗示ZmHY5和ZmHY5L基因可能在玉米光形态建成及花期调控中发挥作用。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 Select 5. 不同氮效率玉米品种响应氮肥减施的差异表达基因分析 李川, 张盼盼, 张美微, 牛军, 赵霞, 何冠华, 乔江方 河南农业科学    2022, 51 (9): 10-24.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.09.002 摘要 （3113）      PDF （7133KB）（177）    可视化    收藏 为了研究不同氮效率玉米品种伟科518（氮高效品种，WK518）、农大108（氮低效品种，ND108）在氮减施条件下的差异表达基因（Differently expressed genes，DEG）及其功能，在不同氮条件下［正常氮（225 kg/hm2，HN）、低氮（0 kg/hm2，LN）］，对灌浆中期WK518和ND108穗位叶进行高通量转录组测序，筛选DEG，进行GO和KEGG富集分析，并对差异表达的转录因子进行分析。结果表明，低氮条件下，在WK518与ND108对比组中共检测到2 065个上调表达基因、2 319个下调表达基因。正常氮条件下，在WK518与ND108对比组中共检测到2 368个上调表达基因、3 780个下调表达基因。WK518在不同氮条件下共检测到1 009个上调表达基因、2 268个下调表达基因。ND108在不同氮条件下共检测到364个上调表达基因、510个下调表达基因。低氮条件下，WK518与ND108中的DEG主要富集于尿卟啉−Ⅲ C−甲基转移酶活性、甘露糖−6−磷酸异构酶活性、氧化−还原过程、线粒体组织、核染色质等GO条目，氨基糖及核苷酸糖新陈代谢，苯丙氨酸新陈代谢，类单萜生物合成，甘氨酸、丝氨酸及苏氨酸新陈代谢、碱基剪切修复等KEGG代谢通路。正常氮条件下，WK518与ND108中的DEG主要富集于气孔关闭、跨膜受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、叶绿体基质、类囊体、叶绿体被膜等GO条目，光合作用生物体中碳固定、氨基糖及核苷酸糖新陈代谢、糖酵解/糖异生、丙氨酸新陈代谢、光合作用-天线蛋白等KEGG代谢通路。WK518在不同氮条件下的DEG主要富集于几丁质反应、蛋白质磷酸化、生物膜、吲哚硫代葡萄糖苷代谢过程、肌醇半乳糖苷-蔗糖半乳糖基转移酶等GO条目，光合作用生物体中碳固定、植物激素信号传导、内质网内蛋白质加工过程、植物-病原体相互作用、植物MAPK信号通路等KEGG代谢通路。ND108在不同氮条件下的DEG主要富集于干旱胁迫响应、毒素分解代谢过程、几丁质酶活性、海藻糖生物合成过程、海藻糖-磷酸酶活性等GO条目，乙醛酸及二羧酸盐新陈代谢、植物MAPK信号通路、灵菌素生物合成、玉米素生物合成、生物素新陈代谢等KEGG代谢通路。不同氮条件下，在WK518和ND108中共检测出58个差异表达转录因子家族，包括GRAS、bHLH、MYB相关、NAC、C3H、ERF、C2H2、WRKY、FAR1等植物中重要的调控生长发育、生物及非生物胁迫响应的转录因子家族。 相关文章 | 多维度评价 Select 6. 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 （3339）      PDF （4139KB）（276）    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