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杧果铁还原酶(FRO)编码基因的鉴定与表达模式分析
1
作者 韩广栋 孙丰沛 +4 位作者 任姿颖 曹晶雯 高爱平 黄建峰 宋志忠 《热带作物学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期225-233,共9页
铁(Fe)是植物生长发育的必需微量元素之一,参与植物体内多种生命活动和代谢过程。有关铁素吸收、转运和分配吸收的分子机制研究主要体现在一年生模式作物,果树中铁吸收与转运相关基因的生物学功能依然未知。本研究从二倍体杧果桂热82中... 铁(Fe)是植物生长发育的必需微量元素之一,参与植物体内多种生命活动和代谢过程。有关铁素吸收、转运和分配吸收的分子机制研究主要体现在一年生模式作物,果树中铁吸收与转运相关基因的生物学功能依然未知。本研究从二倍体杧果桂热82中克隆并鉴定了11个铁还原酶(FRO)编码基因,命名为MiFRO1~MiFRO11;除MiFRO1缺失Motif2~Motif5基序外,其他MiFROs均含有10个典型的Motif基序,除MiFRO3具有独特的三级结构外,其他MiFROs拥有相近的三级结构;11种不同科、属植物FRO蛋白的氨基酸水平一致性约为42.07%,MiFROs的氨基酸水平一致性约为62.43%;系统进化树表明MiFROs倾向于单独聚集在一起,在系统发育树上与其他10种植物的同源蛋白进化距离较远;实时荧光定量PCR表明MiFRO8在杧果树体中的整体表达水平最高,MiFRO4、MiFRO5、MiFRO8和MiFRO11在成年树体新生叶片和嫁接苗叶片中的表达量最高,MiFRO6和MiFRO7在成年树体新生韧皮部和嫁接苗茎部的表达水平最高,MiFRO1和MiFRO10在幼果的表达水平最高,MiFRO2和MiFRO9在嫁接苗根部的表达量最高,而MiFRO3在盛开期花朵中的表达量最高。此外,MiFROs在根部易受缺铁和NaCl胁迫的诱导而显著增加;MiFRO3、MiFRO5和MiFRO8受高铁毒害的抑制,表达量降低;MiFRO2、MiFRO5、MiFRO7受ABA胁迫,其表达量增加;MiFRO1、MiFRO5受PEG胁迫,其表达量增加,MiFRO2、MiFRO6和MiFRO7受低温(4℃)抑制,其表达量降低,但MiFROs对热胁迫(45℃)不敏感。本研究为明确杧果铁的吸收与转运机制提供基因资源,并为解析热带作物果树铁素营养与高效利用奠定理论基础。 展开更多
关键词 杧果 铁吸收 铁还原酶 非生物胁迫 表达模式
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猕猴桃AcHSP20基因家族的鉴定及表达分析 被引量：1
2
作者 侯雅琼 郎红珊 +3 位作者 闻蒙蒙 谷易云 朱润洁 汤晓丽 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期167-178,共12页
【目的】鉴定分析了猕猴桃的小热休克蛋白(HSP20s/sHSPs)基因家族,为猕猴桃AcHSP20基因的生物学功能研究和猕猴桃的抗性育种奠定基础。【方法】基于猕猴桃全基因组数据,利用生物信息学方法对猕猴桃AcHSP20基因家族进行鉴定,并分析了家... 【目的】鉴定分析了猕猴桃的小热休克蛋白(HSP20s/sHSPs)基因家族,为猕猴桃AcHSP20基因的生物学功能研究和猕猴桃的抗性育种奠定基础。【方法】基于猕猴桃全基因组数据,利用生物信息学方法对猕猴桃AcHSP20基因家族进行鉴定,并分析了家族成员的理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、亚细胞定位及启动子。同时利用荧光定量PCR技术分析了猕猴桃AcHSP20基因在非生物胁迫和激素处理后的表达变化情况。【结果】鉴定获得34个AcHSP20基因家族成员。其编码蛋白的氨基酸数目为85-371,分子量介于9.93-40.18 kD,等电点介于4.4-9.3,AcHSP20s多定位于细胞质和叶绿体。34个基因分布在17条染色体上,多数没有或只有一个内含子。基因的启动子含有植物激素和非生物胁迫响应元件。所有测定的AcHSP20基因在猕猴桃的根茎叶中均有表达且在高温及其他多种非生物胁迫和植物激素处理下差异表达显著。【结论】AcHSP20基因家族成员在猕猴桃的高温、ABA、MeJA、NaCl等逆境胁迫响应中发挥重要作用。 展开更多
关键词 猕猴桃 AcHSP20基因家族 基因特征 生物信息学
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杧果NFU家族基因的克隆、鉴定及其对非生物胁迫的响应分析 被引量：3
3
作者 李又欢 鲍中奇 +4 位作者 高太平 黄建峰 王力敏 张洪霞 宋志忠 《热带作物学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期1313-1321,共9页
从二倍体杧果‘桂热82’中克隆和鉴定了4个Fe-S簇装配所需的NFU支架蛋白编码基因,命名为MiNFU1~MiNFU4。MiNFU2和MiNFU3拥有全部3个NFU蛋白典型的Motif基序,MiNFU1缺失Motif 3而MiNFU4缺失Motif 1和Motif 2;MiNFU1~MiNFU3拥有相似的三... 从二倍体杧果‘桂热82’中克隆和鉴定了4个Fe-S簇装配所需的NFU支架蛋白编码基因,命名为MiNFU1~MiNFU4。MiNFU2和MiNFU3拥有全部3个NFU蛋白典型的Motif基序,MiNFU1缺失Motif 3而MiNFU4缺失Motif 1和Motif 2;MiNFU1~MiNFU3拥有相似的三级结构,而MiNFU4的三级结构与其差异较大,极为独特;13种不同科属植物之间的NFU家族成员数目略有差异,拟南芥、盐芥和短柄草3种一年生草本植物基因组中含有更多的支架蛋白,而非功能性支架蛋白在杧果、草莓、桃、苹果、柑橘和葡萄等多年生果树作物中更易发生丢失;植物NFU同源蛋白在系统发育树上可以分为2个亚家族,且在遗传进化关系上差异较大,同为十字花科、禾本科或蔷薇科植物的NFU同源蛋白分别倾向于紧密聚在一起,杧果NFU蛋白与柑橘和番茄相应的同源蛋白紧密聚在一起;杧果NFU家族基因在不同组织/器官中的表达水平差异显著,MiNFU2在所有检测组织中的整体表达表达水平最高,其次是MiNFU4和MiNFU1,而MiNFU3整体表达水平最低,杧果NFU家族基因均在幼苗叶片中的表达量最高,其次是韧皮部和盛开期花朵,在果实(幼果和熟果)中的表达水平相对较低;杧果NFU家族基因在转录水平对缺铁、高铁毒害、NaCl、PEG和低温处理的响应差异明显,虽然MiNFU3的整体表达最低,但却不受5种非生物胁迫的影响,MiNFU1和MiNFU4对高铁处理最为敏感,其表达水平在‘桂热82’幼苗全身组织均受高铁处理的调控而显著增加。此外,NaCl处理显著增加MiNFU1在根部的表达量,缺铁和PEG处理倾向于降低根部响应的NFU基因的表达水平,而低温处理倾向于降低叶片中响应的NFU基因的表达水平。本研究为明确杧果Fe-S簇装配分子机制提供基因资源,并为解析热带作物果树铁素营养和铁代谢奠定理论基础。 展开更多
关键词 杧果 铁代谢 Fe-S簇装配机制 NFU支架蛋白 非生物胁迫
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杧果Fe-S簇装配基因MiISU1的生物学功能 被引量：1
4
作者 崔吉洁 蔡文波 +4 位作者 庄庆辉 高爱平 黄建峰 陈亚辉 宋志忠 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期139-146,共8页
Fe-S簇装配机制相关基因在植物生长发育过程中起重要作用,克隆参与杧果线粒体Fe-S簇装配机制的ISU1,并分析其生物学功能,为研究热带果树Fe-S簇装配的分子机制提供基因资源和理论支撑。利用同源克隆法获得杧果MiISU1,通过实时荧光定量PC... Fe-S簇装配机制相关基因在植物生长发育过程中起重要作用,克隆参与杧果线粒体Fe-S簇装配机制的ISU1,并分析其生物学功能,为研究热带果树Fe-S簇装配的分子机制提供基因资源和理论支撑。利用同源克隆法获得杧果MiISU1,通过实时荧光定量PCR分析该基因的组织特异性表达特征及其在转录水平对不同铁素处理的响应情况,创制MiISU1超表达转基因拟南芥株系并分析其潜在的生物学功能。结果表明,从二倍体杧果‘桂热82’中克隆获得MiISU1,在幼果中的表达水平最高,其次是在成熟果实、盛开期花朵和新生叶片中,而在新生根和新生韧皮部中的表达量较低;缺铁处理显著抑制了MiISU1在一年生杧果嫁接幼苗根中的表达量,而高铁毒害显著增强了MiISU1在整株幼苗不同组织中的表达量。此外,超表达MiISU1显著促进了转基因拟南芥的生长、铁素富集水平、叶片叶绿素含量、硝酸还原酶、乌头酸酶和琥珀酸脱氢酶的酶活力,通过增强转基因植株的根系发育进而提升对缺铁胁迫的耐受能力。MiISU1在杧果铁素营养和代谢中发挥作用,其活性受铁素供应水平的调控。 展开更多
关键词 杧果 铁代谢 Fe-S簇装配机制 ISU1 缺铁胁迫 转基因拟南芥
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酿酒葡萄铁调节转运蛋白基因VvIRT1的克隆、表达与功能
5
作者 宋志忠 徐维华 +4 位作者 肖慧琳 唐美玲 陈景辉 管雪强 刘万好 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期234-240,共7页
克隆酿酒葡萄铁调节转运蛋白基因VvIRT,分析其表达模式及其潜在的生物学功能,为研究果树铁素吸收与高效利用机制提供理论依据。利用同源克隆法克隆酿酒葡萄VvIRT1,运用实时荧光定量PCR分析组织特异性表达模式及其在转录水平对不同铁素... 克隆酿酒葡萄铁调节转运蛋白基因VvIRT,分析其表达模式及其潜在的生物学功能,为研究果树铁素吸收与高效利用机制提供理论依据。利用同源克隆法克隆酿酒葡萄VvIRT1,运用实时荧光定量PCR分析组织特异性表达模式及其在转录水平对不同铁素供应水平的响应特征,借助酵母异源表达系统分析其转运Fe^(2+)的功能。从二倍体酿酒葡萄‘马瑟兰’中分离和鉴定了1个铁调节转运蛋白VvIRT1,系统发育树表明VvIRT1与芸香科柑橘Cs IRT1和锦葵科陆地棉GhIRT1的遗传距离较近。VvIRT1在5年生成年树体新生根和组培幼苗根中特异表达;缺铁处理显著诱导了VvIRT1在组培幼苗全部组织(根、茎和叶)中表达,而高铁毒害显著抑制了VvIRT1在组培幼苗根中的表达。此外,酵母功能互补试验表明,VvIRT1能够恢复酵母突变菌株DEY1453的正常生长,VvIRT1具有转运外界Fe^(2+)的能力。 展开更多
关键词 葡萄 铁吸收与转运 铁调节转运蛋白 酵母功能互补
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杧果钾通道基因MiSPIK的克隆、表达与功能分析 被引量：2
6
作者 韩蕾 李俊林 +3 位作者 高爱平 黄建峰 李建召 宋志忠 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期164-172,共9页
Shaker类型钾通道在植物生长发育中起重要作用,其在果树中的生物学功能依然未知。克隆并揭示杧果SPIK钾通道基因的功能,为研究热带果树Shaker类型钾通道的生物学功能提供基因资源和理论基础。以杧果品种‘桂热82’为材料,利用RACE-PCR... Shaker类型钾通道在植物生长发育中起重要作用,其在果树中的生物学功能依然未知。克隆并揭示杧果SPIK钾通道基因的功能,为研究热带果树Shaker类型钾通道的生物学功能提供基因资源和理论基础。以杧果品种‘桂热82’为材料,利用RACE-PCR技术克隆Shaker类型钾离子通道基因MiSPIK(GenBank ID:OM179914),利用生物信息学手段分析该基因及编码蛋白的序列特征,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析该基因的组织特异性表达特征,及其在转录水平对缺钾、高钾、低温、NaCl和PEG处理等5种非生物胁迫的响应情况,并创制MiSPIK超表达转基因拟南芥株系。结果显示,MiSPIK蛋白的分子量为90006.83 kD,等电点(pI)为7.59,含有6个跨膜结构,属于不稳定的亲水蛋白。杧果MiSPIK与梨PbrSPIK和拟南芥AtSPIK的氨基酸序列一致性高达59.46%,三者紧密聚为一类,遗传距离最近。在转录水平上,MiSPIK在杧果花粉中特异性表达,并在一年生嫁接苗根部受缺钾或NaCl处理的抑制均显著降低,受高钾、PEG或低温胁迫诱导而显著增强。MiSPIK在拟南芥中表达后增强了转基因株系的钾素富集能力,并促进转基因植株提早抽薹和开花。杧果MiSPIK是花粉中特异表达的Shaker类型钾通道基因,其表达水平易受多种非生物胁迫的调控,可能在杧果钾素营养高效与利用中发挥作用。 展开更多
关键词 杧果 Shaker类型钾离子通道 SPIK 花粉 异源超表达
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