王转, 臧庆伟, 郭志爱, 景蕊莲[1]2004年在《小麦幼苗期水分胁迫所诱导基因表达谱的初步分析》文中研究指明利用抑制差减杂交 (SuppressionSubtractiveHybridization ,SSH)和高密度点阵膜技术研究小麦 2叶幼苗期水分胁迫诱导表达基因。通过筛选具有 15 30个克隆的SSH文库 ,获得 181个阳性克隆。序列同源性比较和功能查询结果发现 ,83 2 %的水分胁迫诱导表达基因分别与不同逆境胁迫条件下表达的基因具有较高的同源性 ,这些基因在生物体内的功能都是直接或间接对细胞遭受逆境胁迫起保护作用。其中 17个EST未找到同源性较高的匹配序列 ,已经在GenBank注册。用反向Northern、RT PCR和Northern进一步检验所获得的功能已知EST ,初步建立了小麦幼苗期水分胁迫诱导的基因表达谱
王转[2]2003年在《小麦幼苗水分胁迫诱导的基因表达谱》文中研究指明在各种自然灾害中，旱灾居于首位。世界范围内，干旱缺水对农业和社会造成的损失相当于其他各类自然灾害造成的损失之和。小麦是世界第一大粮食作物，干旱是小麦增产的主要限制因子。利用分子生物学方法从整体水平研究小麦在水分胁迫条件下的代谢机制，进而研究其抗旱机理，对于全面认识作物抗旱性的遗传基础，培育抗旱节水新品种，具有重要意义。 本研究以小麦抗旱品种旱选10号小麦幼苗作为实验对象，构建水分胁迫诱导表达基因的抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)文库，通过对文库的筛选、克隆测序和功能分析，建立小麦幼苗水分胁迫诱导的基因表达谱。为深入认识小麦抗旱性的遗传机理、发掘抗旱相关重要基因奠定基础。 小麦种子在20℃生长箱中水培萌发后，12h/d光照培养幼苗长至一叶一心，用-0.5MPa的PEG-6000水溶液胁迫培养48h作为处理组(Tester)，水培48h作为对照组(Driver)，进行抑制差减杂交，构建具有1530个重组克隆的SSH文库。采用高密度点阵膜技术，利用正向和反向差减探针筛选文库，共得到阳性克隆181个。测序后获得152个质量较好的序列，其中101个为不重复EST，在GenBank里进行同源性比较和功能分析。序列同源性比较结果发现80％以上的EST可以找到同源性较高的cDNA，其中85％以上的cDNA来源于植物在生物与非生物胁迫条件下特异表达的cDNA文库，包括病原菌诱导、水分(干旱)、热、盐、冷害、铝胁迫及ABA处理等。在可以找到同源序列的EST中有50％以上的序列同时与几种胁迫文库的cDNA有较高的同源性，这说明各种逆境胁迫都直接或间接影响植物体的水分代谢，植物体对环境胁迫可能存在着某些共同的反应机制。功能比较分析结果发现84条EST的功能已知，基因产物为31种，大致可分为两类。一类是功能蛋白类，如光合作用相关酶类、热激蛋白、铁蛋白、糖代谢相关蛋白、蛋白酶类等，在细胞内可直接发挥保护功能。另一类是调控蛋白类，如转录因子、蛋白激酶等，在各种胁迫反应的信号转导或基因表达中起调节作用，间接起保护作用。采用反向Northern和RT-PCR方法验证功能已知EST的表达情况。功能未知的EST已经在GenBank注册。通过分析，初步建立了小麦幼苗水分胁迫诱导表达基因的表达谱。
庞晓斌[3]2006年在《小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱》文中认为本研究以小麦幼苗为材料，应用抑制性差减杂交(Suppression Subtractive Hybridization，SSH)技术分别构建小麦幼苗水分胁迫1h、6h、12h的cDNA文库。通过测序，各得到1697、1131和1833条EST序列。同时，构建了EST序列本地化分析平台，为批量分析水分胁迫条件下的小麦EST序列，研究水分胁迫应答基因的表达情况提供了有利的工具。运用cDNA Macroarray及生物信息学对小麦幼苗水分胁迫1h、6h、12h、24h和48h的cDNA文库进行分析，探索不同水分胁迫条件下应答基因的表达情况，发现了不同类基因随水分胁迫时间变化的4种表达模式，揭示了小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱。对其中11个高表达基因运用Northern杂交做进一步分析，发现Northern杂交结果与cDNA Macroarray的结果基本一致，验证了Northern结果的可靠性与真实性，证明了本研究所得的小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱的正确性。为从基因表达的整体水平上认识小麦抗旱性的分子机理奠定了基础。
高婷[4]2004年在《利用抑制差减杂交技术研究小麦幼苗水分胁迫诱导的基因表达谱》文中研究表明小麦是世界上第一大粮食作物,而干旱缺水是影响小麦产量的最主要限制因子。因此,从基因表达的整体水平来研究小麦抗旱分子机制,对于全面认识作物抗旱性的遗传基础及培育抗旱节水新品种具有重要意义。本文以旱选10 号为材料,采取抑制差减杂交法构建了小麦幼苗水分胁迫诱导表达的SSH cDNA 文库,具有1920 个重组克隆。通过测序,共获得1131条质量较好的EST 序列。将序列与GenBank dbEST 库进行比对,发现绝大多数EST 都可找到同源性较高的cDNA,其中73%以上的cDNA 来自植物在生物与非生物胁迫条件下特异表达的cDNA 文库。在可以找到同源序列的EST 中有55%以上同时与几种胁迫特异表达文库的cDNA 有较高的同源性,说明各种逆境胁迫都直接或间接影响植物体内的水分代谢,植物体对外界的胁迫反应可能存在着某些共同的机制。与核酸数据库进行BLASTx 和BLASTn 比较分析表明,共有786 条EST 具有蛋白质编码功能,占全部分析EST 的69.5%,其余345 条EST 编码产物与已知蛋白质同源性较低或找不到任何同源序列。片段重迭群(contig)分析表明有202 条Uni-ESTs,其中有134 个重迭群和68条单拷贝序列。将已知功能的Uni-EST 进行分类。这些EST 分属81 种功能,涉及植物体内的各种代谢反应,其中参与初级代谢、抗病/防御反应、信号传导等代谢过程的基因相对比较多,说明植物抗旱性涉及到植物的生理生化的多条途径,受到多个基因的调控。而且,这些基因的产物不是属于在细胞内可直接发挥保护功能的功能蛋白类,就是属于在各种胁迫反应的信号传导或基因表达中起调节作用的调控蛋白类,这说明胁迫诱导表达基因产物的功能表现为直接或间接对细胞遭受逆境胁迫起保护作用。通过分析,初步建立了小麦幼苗水分胁迫诱导表达基因的表达谱。
李永春, 孟凡荣, 王潇, 陈雷, 任江萍[5]2008年在《水分胁迫条件下“洛旱2号”小麦根系的基因表达谱》文中研究指明为探讨小麦水分胁迫反应的分子调控机制,以抗旱小麦品种"洛旱2号"根系为材料,采用Affymetrix小麦基因芯片比较了20%PEG6000溶液处理后根系及对照的基因表达谱。结果表明,洛旱2号根系中受水分胁迫诱导而上调和下调表达的基因分别有3743个(4074个探针组)和4573个(5043个探针组),下调表达的基因远远多于上调表达的基因,其中上调2倍以上的1593个(1716个探针组),下调2倍以上的2238个(2451个探针组)。通过Affymetrix的Net Affx Analysis Center查询和NCBI的BLASTx分析,差异表达2倍以上的基因中有619个已注释了功能,利用MIPS数据库将注释基因分为10类,包括生物代谢、逆境胁迫反应、细胞组分生成、蛋白合成、细胞信号交流、细胞运输、转录相关、细胞分裂和蛋白质加工等。差异表达16倍以上的基因中有32个已注释了功能,其中与逆境胁迫反应相关的基因16个,与生物代谢相关的基因5个。利用实时定量RT-PCR对8个代表性候选基因在水分胁迫条件下的差异表达特性分析表明,其结果和芯片杂交分析的结果基本一致。
莫言玲[6]2016年在《西瓜对干旱胁迫的响应机制及丛枝菌根真菌的缓解效应》文中提出干旱是影响植物正常生长并减少作物产量的主要非生物胁迫之一。西瓜[Citrullus lanatus(thunb.)Matsum.&Nakai.]是一种重要的水果型经济园艺作物,但它既怕涝又怕旱,整个生育期需要大量水分。近年来,频繁发生的自然干旱灾害严重制约了西瓜产业的发展。因此,挖掘和利用新的抗旱种质资源,深入了解抗性种质的抗旱机制对于改良现有栽培西瓜品种的抗旱性具有重要的实际意义。此外,随着人们节水理念的不断提升及发展有机农业的倡导,利用有益微生物的生态效应提高作物的抗旱性也将成为未来抗旱节水栽培的一个重要发展方向。前人的报道指出,利用丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)可以提高水分亏缺灌溉条件下西瓜的果实产量和植株的水分利用效率,但对其作用的机理机制还知之甚少。本研究以来源于不同地区、具有不同生态类型的12个西瓜基因型为试材,采用盆栽控水的方式进行持续干旱处理,依据旱害指数和隶属函数值法对其抗旱性进行了综合评价。在此基础之上,进一步比较了两个具有明显抗旱性差异的西瓜基因型在干旱及复水条件下的生长、气孔特征、光合作用、抗氧化酶活性及抗逆相关基因表达的变化情况;同时采用RNA-Seq技术研究了两者在干旱胁迫下叶片基因的表达谱异同。最后再以敏感西瓜种质Y34作为供试材料,以地表球囊霉属(G.versiforme,GV)作为供试菌种,研究了AMF提高西瓜抗旱性的具体机理机制。主要研究结果如下:(1)干旱处理下,12个西瓜基因型对干旱胁迫的耐受能力存在明显差异,各基因型开始出现旱害症状的时间和发生旱害的程度各不相同。根据旱害指数和隶属函数值的统计结果,分析认为3个野生型材料M20、KY-3和Y-2为抗旱性强的西瓜种质,Y34、金美人和04-1-2为敏感种质,而其余基因型为中抗种质。(2)干旱胁迫下,敏感材料Y34的叶片发生萎蔫和黄化的时间比抗性材料M20早、程度深,表明Y34受到的伤害效应更大。干旱抑制了两个西瓜基因型的植株生长,但却提高了根冠比,M20比Y34的提高幅度大。电镜观察结果显示,M20具有更密的表皮毛密度。干旱条件下,M20能更早地调控WRKY70-like和MYB96-like基因的表达水平而关闭气孔,减少蒸腾,从而维持较高的叶片相对含水量。与Y34相比,M20的光系统II效率、初始Rubisco酶活性和叶绿素含量下降程度小,表明M20能更有效地平衡光化学和非光化学的能量分配,从而减轻干旱对光合器官造成伤害。干旱处理下,两个西瓜基因型的SOD,CAT,APX和GR酶活性都有所增加,但M20比Y34的提高程度大;此外,抗氧化酶相关编码基因(除APX外)的表达量也在M20植株中更高。因此,干旱胁迫下,M20叶片的H2O2、O2-和MDA含量增长幅度小。为了适应不断减少的土壤含水量,M20能积累更多的可溶性糖和脯氨酸含量而提高渗透势。这些抗旱机制使得M20在复水之后得以更快恢复正常的生理代谢。(3)基因表达谱分析显示,干旱会引起西瓜植株体内的转录水平发生大的变化。抗性材料M20通过上调相关基因表达水平而更早地启动抗氧化还原、自我平衡调节等抗逆反应,而敏感材料则更早地启动自噬生物学过程,并在后期大量上调蛋白水解生物学过程的相关基因。与Y34相比,M20具有更高水平的包括抗坏血酸氧化酶、过氧化物酶等在内的抗氧化酶基因、以及部分抗病和抗逆相关基因的基础表达量。(4)干旱胁迫下,接种AMF处理可以提高西瓜幼苗的叶片相对含水量和叶绿素含量,促进植株的生长,特别是促进根系的生长。干旱使得西瓜叶片的叶绿体超微结构发生明显改变并受到一定损伤,接种AMF处理缓解了干旱对叶绿体的伤害效应,同时降低了干旱对Pn,初始Rubisco酶活性,Fv/Fm,ΦPSⅡ,ETR和qP的抑制作用,并进一步提高了植株的瞬时水分利用效率和NPQ值。和非菌根植株相比,干旱条件下接种植株的SOD,CAT,APX,GR和MDHAR酶活性分别提高了23.47%,24.58%,10.28%,69.49%和25.85%,相关基因的表达水平也有所增加。因此,菌根植株MDA、O2-和H2O2的含量较低,而ASA/DHA和GSH/GSSG的比值也维持在相对较高的水平。所有这些综合效应使AMF最终增强了西瓜幼苗的抗旱性。(5)接种AMF能增加西瓜幼苗根系总表面积、总体积、分叉数和细小根系的比例,并提高根系活力。干旱胁迫下,西瓜幼苗根系MDA、H2O2和O2-大量积累。接种AMF诱导了根系抗氧化酶活性的提高,维持了抗氧化物质含量的正常水平并提高了其还原型和氧化型的比值,进而抑制了ROS的大量产生;同时还促进了根系可溶性糖和脯氨酸含量的积累。总之,接种AMF可以通过改善西瓜根系形态结构、增强根系抗氧化能力和渗透调节作用来提高西瓜幼苗对干旱胁迫的抗性。
庞晓斌, 毛新国, 景蕊莲, 施俊凤, 高婷[7]2007年在《小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱分析》文中认为利用抑制差减杂交技术,分别构建小麦幼苗在水分胁迫1 h、6 h、12 h2、4 h和48 h条件下的cDNA文库,得到6 733条EST序列。通过对这些序列的组装、比对、注释和分类,初步构建了小麦不同水分胁迫条件下的应答基因表达谱,发现水分胁迫应答基因表达的时间特性及4种表达模式。在648个已知功能注释的uni-gene中,6.17%属转录因子类基因,2.16%为蛋白磷酸酶类基因,4.01%是蛋白激酶类基因,19.90%为避免损伤和修复蛋白类基因,2.0%为大分子保护因子类基因,9.11%为膜蛋白类基因,这些基因可能是抗旱相关的重要基因。
李慧玉[8]2007年在《柽柳根部响应高盐胁迫基因表达谱的建立及相关基因克隆》文中认为柽柳(Taramix sp.)具有强的耐盐碱能力，是进行植物耐盐碱机理研究的理想材料。为研究盐胁迫下柽柳根部的耐盐机理，本研究以0.4 mol／L NaCl胁迫处理刚毛柽柳(Tamarixhispida)根部组织为试材，分别构建对照及胁迫24h、48h的3个cDNA文库。3个文库的初始滴度为1.0×10~6 pfu、1.4×10~6 pfu、1.2×10~6 pfu，插入片段平均长度分别为0.8 kb、0.9kb、0.85kb，平均重组率为98.2％。通过对3个cDNA文库克隆的随机测序共获得7726条有效的EST序列，其GenBank注册号为EG966290～EG974015，这些EST代表了4168条无重复的单一序列(uniquesequence)，其中包括1142条contigs和3026条singlets。其中4508条EST与与NCBI的Nr数据库中的已知蛋白序列相似，并将它们按功能分成11类，占比例最高的是蛋白质合成类(protein synthesis)基因，约21.4％，功能未知(Function unknown)和转运类(Transport facilitation)分别占15％和12.2％，代谢类(Metabolism)占11.2％、细胞防御(Cell rescue，defense)占7.3％、能量(Energy)占7.0％、细胞结构类(Cell structure)6.8％、转录(Transcription)占5.1％、蛋白质定位(Protein destination)4.8％、信号转导(Signal transduction)占4.1％、细胞生长／分裂(Cell growth，division)占3.7％。3个cDNA文库中共有860条EST与抗逆相关，其中，活性氧清除的基因(27％)、胁迫响应(16％)、细胞结构(16％)、蛋白质合成及降解基因(10％)，代谢和能量、信号转导及转运所占比例次之，转录调控和渗透调物质合成基因最少，各占3％。通过对3个文库的EST的分析及比较，发现共有106条基因在NaCl胁迫前后呈差异表达，发现34条上调表达基因，27条下调表达基因，45条基因出现暂时差异表达，其中H~+-ATP合成酶、ABA胁迫成熟蛋白、脂质转运蛋白、金属硫蛋白、类萌芽素蛋白、晚期胚胎富集蛋白类ERD15和LEA5等基因胁迫后表达丰度上升；而细胞壁结构蛋白富含脯氨酸蛋白及木糖葡聚糖型内转运糖基化酶等基因胁迫后表达量下降；蛋白质翻译延伸因子EF1α和翻译起始因子eIF 5a等基因胁迫后出现瞬时的上升或下降。采用实时荧光定量PCR技术，分别研究文库中获得的8种POD和7种水通道蛋白基因在NaCl胁迫前后柽柳根和叶组织中的表达差异。结果表明，盐胁迫后POD基因在柽柳根和叶组织细胞中的表达模式相同，在胁迫24h时出现瞬时抑制现象；水通道蛋白基因在盐胁迫在根、叶器官中有表达模式有明显的差异。盐胁迫后7种水通道蛋白基因在根部表达量上升；在叶部它们胁迫后表达量下降。从文库中克隆获得了25条抗逆相关基因的全长cDNA序列，这些基因这些基因分属于：细胞防御、离子平衡和转运、抗病、细胞壁成分、信号转导与调控、水分胁迫相关蛋白、蛋白质的合成与降解。从盐胁迫下柽柳众多基因的表达特征信息可推断，柽柳根部对盐胁迫响应的过程可能是一个复杂的多基因协同作用的过程，涉及活性氧清除、细胞壁组分、胁迫信号转导与基因的表达调控、水分和离子的转运、脱水保护等多种途径。从而为系统阐明柽柳抗盐分子机理奠定坚实的基础。对刚毛柽柳抗逆基因的克隆，可为基因工程育种提供优良的侯选基因。
张跃强, 李剑峰, 王重, 樊哲儒, 王浩[9]2012年在《干旱胁迫下小麦幼苗基因表达谱的cDNA-AFLP分析》文中研究表明为了分离和识别小麦抗旱相关基因,给小麦抗旱节水育种提供依据,以既抗旱又具备高水分利用效率的新疆春小麦主栽品种新春6号为材料,采用cDNA-AFLP技术,分析了小麦在两叶一心期干旱胁迫条件下的诱导表达基因。通过253对引物组合的筛选,共得到748个干旱胁迫特异上调表达的转录衍生片段(TDF)。对其中22条片段进行克隆、测序、Blastx比对和功能分类分析的结果表明,有18个TDFs所推导的蛋白质序列与NCBI已有序列同源,功能涉及逆境胁迫反应、发育、信号转导、抗病蛋白、跨膜转运、能量代谢等方面;有4个TDFs在NCBI找到同源序列,但功能未知。
陆海峰[10]2006年在《缺水胁迫下玉米基因表达谱分析》文中指出以pBluescript SK(+)质粒为载体，构建了旱、盐碱共胁迫和正常生长的耐旱玉米(Zea mays)YQ7-96品系玉米雌雄分化期叶、茎和花器的混合cDNA文库，大规模测序并对玉米的16762个表达序列标签(EST)进行注释，利用该玉米EST数据库，制备了含有11855个假定独立转录本(TUT)的玉米cDNA阵列，其中含有2011个新的玉米TUTs。叁叶期是玉米对缺水胁迫敏感的重要生理期之一，通过cDNA阵列杂交技术，研究了水分胁迫下叁叶期玉米叶和根的基因表达谱。缺水胁迫下，玉米叶和根呈现了不同的基因表达谱，在叶中，1162个基因发生应答，其中47.2％的基因是下调的，而在根中，939个基因发生应答，其中83.1％的基因是上调的，两种组织里只有73个基因的应答是一致的。系统聚类和K-means均值聚类表明在叶和根组织里有着不同的基因调节机制。复水24小时后的叶内基因表达谱意味着叶内存在两种基因调节子，一种是与随胁迫共同发生的，另一种是胁迫过后继续对基因表达产生影响。在具有功能分类的叶和根应答基因里，分别有60.5％和58.9％的基因与物质能量代谢有关，说明缺水胁迫主要影响玉米发育过程中物质能量代谢等生化功能。叶和根在应对缺水胁迫时的信号转导途径具备异同点。一批转录本已经被鉴定，它们有着明显的上调表达量，根据数据分析，可能与增强对旱胁迫的抗性相关。
参考文献：
[1]. 小麦幼苗期水分胁迫所诱导基因表达谱的初步分析[J]. 王转, 臧庆伟, 郭志爱, 景蕊莲. 遗传学报. 2004
[2]. 小麦幼苗水分胁迫诱导的基因表达谱[D]. 王转. 中国农业科学院. 2003
[3]. 小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱[D]. 庞晓斌. 吉林大学. 2006
[4]. 利用抑制差减杂交技术研究小麦幼苗水分胁迫诱导的基因表达谱[D]. 高婷. 山西农业大学. 2004
[5]. 水分胁迫条件下“洛旱2号”小麦根系的基因表达谱[J]. 李永春, 孟凡荣, 王潇, 陈雷, 任江萍. 作物学报. 2008
[6]. 西瓜对干旱胁迫的响应机制及丛枝菌根真菌的缓解效应[D]. 莫言玲. 西北农林科技大学. 2016
[7]. 小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱分析[J]. 庞晓斌, 毛新国, 景蕊莲, 施俊凤, 高婷. 作物学报. 2007
[8]. 柽柳根部响应高盐胁迫基因表达谱的建立及相关基因克隆[D]. 李慧玉. 东北林业大学. 2007
[9]. 干旱胁迫下小麦幼苗基因表达谱的cDNA-AFLP分析[J]. 张跃强, 李剑峰, 王重, 樊哲儒, 王浩. 麦类作物学报. 2012
[10]. 缺水胁迫下玉米基因表达谱分析[D]. 陆海峰. 广西大学. 2006