盐胁迫下拟南芥去乙酰化酶调控下游基因表达的转录组分析

胁迫是指植物持续地暴露在环境的刺激下,有能力建立保护和适应的机制。组蛋白的去乙酰化作为一种表观遗传现象,在植物适应环境中发挥了重要的作用。为了探究高盐胁迫下,组蛋白的去乙酰化酶在植物抵御和适应高盐胁迫中的作用,本研究以拟南芥野生型WT和四突（h2tq,HD2四个基因的突变体）为材料,采用RNA-seq技术和生物信息学方法,对生长10d的幼苗在高盐（150 mM NaCl）处理前和后进行比较转录组分析,并结合实时荧光定量PCR验证转录组数据的可靠性。结果显示：在高盐处理前WT和hd2q共有25个差异基因,其中上调基因2个,下调基因23个。在高盐处理后,WT和hd2q共有1407个差异基因,其中上调基因772个,下调基因635个。GO和KEGG分析显示,对照的差异基因主要富集在胞外区域和响应脱落酸上,盐处理的差异基因主要富集在胞外区域和细胞壁上。植物响应盐胁迫是一个涉及不同交叉途径的复杂过程,这些结果可为研究表观遗传在盐胁迫逆境下的刺激响应提供一定参考意义。     

HD2基因调控拟南芥下胚轴发育的功能研究

为探究组蛋白去乙酰化酶HD2基因在拟南芥下胚轴发育中的调控作用,本研究采用野生型（Col-0）、HD2突变体以及过表达植株为材料,研究其在1/2MS以及1/2MS+100 mmol/L甘露醇培养中下胚轴的表型特征,并结合转录组测序数据进一步分析. 实验结果显示,四种过表达株系下胚轴长度较Col-0长,伸长百分比为7.1%～19.5%,差异显著;甘露醇处理后,过表达植株下胚轴较Col-0更长,伸长百分比为14.6%～32.8%,差异更加显著,缩短幅度也更小. hd2a/hd2b和hd2a/hd2c双基因突变体植株在有无甘露醇时,下胚轴长度均显著短于Col-0,但干旱胁迫后变短幅度无明显增加. 转录组数据揭示,HD2基因调控光合系统响应基因影响植株暗形态建成反应,从而影响下胚轴发育. 甘露醇处理后,HD2基因诱导产生非生物刺激响应因子,帮助下胚轴抵抗不良环境. 综上所述,HD2基因在拟南芥下胚轴发育中承担重要调控作用.     

拟南芥花粉单细胞转录组分析

为了深入探究花粉基因表达的规律,应用单细胞技术对拟南芥花粉细胞进行了单细胞转录组测序.花粉单细胞RNA-seq结果表明,与叶片转录组相比,成熟花粉中大部分基因表达较低,可能与花粉转录沉默有关.花粉中富集果胶代谢、细胞骨架和钙信号转导等通路,与细胞壁形成和花粉管生长相关.花粉还富集组蛋白甲基化因子,说明花粉中存在表观遗传学调控.应用RT-PCR鉴定出6个花粉特异性表达且功能未知的基因,其中大多数为十字花科特有.总之,本研究精确定量了花粉细胞的基因表达谱,揭示出拟南芥花粉转录组的复杂性和独特性.     

盐胁迫下棉花根系的转录组分析及耐盐基因筛选

为揭示棉花耐盐分子机制,筛选出棉花盐胁迫应答相关基因.文章从4个新疆主栽棉花品种中筛选得到一个对盐胁迫具有强耐受性的‘新陆中69号’,并在盐胁迫下对棉花根系进行了转录组分析.结果表明:有891个基因表达量上调,666个基因表达量下调; GO富集分析结果表明:差异表达基因数量较多的主要集中在分子功能、细胞组分、生物学过程中; KEGG分析结果表明:差异表达基因主要参与木质素生物合成和植物MAPK信号通路.     

短时盐胁迫对盐芥和拟南芥抗氧化物酶的影响

本文测定了24h盐胁迫下盐芥(6周)和拟南芥(3周)中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,分析了盐胁迫下3种抗氧化物酶在两种植物中的响应特征.结果表明,拟南芥叶片中3种酶活性的变化特征为随盐处理浓度增加,SOD呈逐渐上升趋势,CAT呈逐渐下降趋势,POD活性上升幅度较大,且在200mM NaCl处理条件下,SOD和POD活性达到最大;盐芥根中的SOD、POD、CAT本底活性皆高于叶片.随着盐处理浓度增加,SOD活性基本无变化,叶片中的POD活性逐渐降低,CAT活性逐渐增加.而根中的POD活性却出现递增、CAT为先增加后降低现象.盐芥中的SOD本底含量水平高于拟南芥.     

拟南芥中一个参与盐胁迫应答基因的T-DNA插入纯合突变体的鉴定及表型分析

本研究以拟南芥为试验材料,探索基因at5g66070在受到非生物胁迫的表达情况,并研究其抗逆特性.结果表明,在NaCl处理下,该基因的表达量明显升高,表明该基因受到盐的诱导.通过PCR和RT-PCR在DNA和RNA水平上筛选鉴定at5g66070基因T-DNA插入纯合突变体.分析了野生型拟南芥与突变体在不同浓度NaCl处理下,其萌发率,根长以及苗期的生长差异.结果发现,相对于野生型来说,突变体对盐更敏感.具体来说,在含有150mMNaCl的MS培养基中,突变体的萌发率比野生型要低,根长比野生型要短,同时突变体幼苗更容易出现枯萎,萎黄症状.     

拟南芥逆境胁迫诱导转录因子DREB1A基因的克隆和序列分析

以拟南芥基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到逆境胁迫诱导转录因子DREB1A基因,将其克隆到pUC19质粒中.序列分析表明获得的基因序列与已报道的该基因的序列完全相同.     

拟南芥中参与盐胁迫应答的基因 At1g14260的功能初探

拟南芥中未知基因At1g14260的表达受到多种非生物胁迫的诱导, 特别是在NaCl的诱导下, At1g14260的表达量明显增加. 对T DNA插入突变体at1g14260(salk 118406)的分析表明, 敲除了基因At1g14260的拟南芥相比野生型对盐胁迫更加敏感. 此外, 构建了融合表达载体PBi221 At1g14260 GFP并且成功转入拟南芥原生质体中, 在荧光显微镜下观察到融合蛋白定位于原生质体细胞核中. 因此, At1g14260可能参与了拟南芥中盐胁迫的过程.     

盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究

采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定了盐胁迫下盐芥(Thellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(ZR)和脱落酸(ABA)等4种内源激素的质量分数,分析了2种植物的4种内源激素在盐胁迫下的响应特征.结果表明:48 h盐胁迫下拟南芥中的ABA质量分数增加2～2.7倍,是主要的胁迫响应激素;盐芥中呈积累增加的是IAA、ZR、GA,皆为促进生长的激素.说明盐胁迫下2种植物的激素应答方式不同.     

青霉菌组蛋白去乙酰化酶基因的敲除及其次级代谢产物变化

丝状真菌尤其是青霉菌Penicillium代谢的各类次级产物日趋成为研制新药的重要来源,很多药物如抗癌药物、抗生素、免疫抑制剂等均来源于真菌。然而真菌次级代谢受多因素的影响,其中表观遗传修饰起到重要的调控作用。组蛋白乙酰化表观遗传修饰常与转录激活相关,从而促进次级代谢产物的合成。以青霉属真菌Penicillium christenseniae SD-193.84为研究对象,利用生物信息学手段确定其组蛋白去乙酰化酶（HDAC）基因,建立该菌中同源重组基因敲除技术,对该基因进行敲除,并比较了基因敲除前后次级代谢产物的变化,发现HDAC影响了多种次级代谢产物的合成。本研究为青霉菌分子遗传操作及次级代谢调控提供了参考。     

人参亲环素基因表达载体构建及其在拟南芥中的抗盐活性分析

摘 要 为研究人参亲还素基因的抗盐活性,为该基因在人参抗逆育种方面的应用提供参考,通过植物转基因技术和外施不同浓度NaCl的方法获得阳性拟南芥植株,研究了不同植株类型不同盐浓度下的种子萌发率、植株生存率、植株主根长、植株分支数等相关指标。结果表明：在盐胁迫作用下转基因拟南芥种子萌发率高于野生型拟南芥;在盐胁迫作用下转基因拟南芥植株生存率显著高于野生型拟南芥;在盐胁迫作用下转基因拟南芥植株主根长大于野生型拟南芥;在盐胁迫作用下转基因拟南芥植株分支数与野生型拟南芥植株分支数没有明显差异。可见人参亲还素基因提高了转基因拟南芥抵御高盐胁迫的能力。     

拟南芥对镉胁迫的生理响应

研究拟南芥对不同Cd2+浓度处理（0、20、40、60和80 μM）的生理响应,以探讨Cd2+对植物的毒性效应及植物的耐性机理.结果发现,各浓度Cd2+导致拟南芥过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低（P<0.05）、植物根部细胞DNA出现明显的损伤,拟南芥生物量及根长也显著降低（P<0.05）,表明Cd2+对拟南芥体内的生物大分子产生了严重的胁迫效应.叶片光合色素含量随Cd2+浓度的升高而逐渐下降,在60和80 μM时处理效应达到显著水平（P<0.05）,表明高Cd2+抑制植物的光合作用.拟南芥体内丙二醛及可溶性蛋白含量随Cd2+浓度的增加明显上升,在60 μM时处理效应显著（P<0.05）,表明Cd2+胁迫导致其膜脂过氧化效应.在全部Cd2+处理下,拟南芥体内谷胱甘肽和植物螯合肽的含量均显著上升（P<0.01）;类黄酮、花色素苷等酚类物质也随Cd2+浓度的增加而上升,并在高Cd2+浓度（60和80 μM）下处理效应达到显著水平（P<0.05）,表明拟南芥通过积累具有活性氧抗性的次级代谢产物提高其对Cd2+的耐受性.本研究的结果能够为深入研究Cd2+对植物毒害的分子机制以及植物对Cd2+耐性的分子机制提供实验依据.     

利用寡核苷酸芯片进行拟南芥SO2胁迫基因表达谱分析

运用拟南芥寡核苷酸芯片ATH1,分析SO2胁迫对拟南芥基因表达谱的影响.在22 810个探针中共检出30 mg*m-3SO2胁迫组与对照组间表达改变1倍以上的基因494个,其中上调220个,下调表达274个,主要涉及与细胞代谢(189个)、结合(177个)、转录调控(74个)、结构分子(55个)、信号转导(53个)、物质运输(39个)等功能相关的基因.胁迫组中与细胞防御相关的基因,包括防御酶基因、病程相关蛋白PRs和细胞壁防御相关基因等表达上调.结果表明,SO2胁迫时植物细胞能够通过对基因转录的调控,从分子水平上改变细胞的生理过程,提高植株对逆境的适应性.     

拟南芥雄性不育突变体EC2-157基因的精细定位

通过背景纯化与遗传分析,从拟南芥雄性不育突变体中筛选到一株隐性单基因控制的雄性不育株EC2—157．细胞学观察表明,突变体的花药中不形成花粉粒．利用图位克隆的方法对不育基因ms157进行了定位,结果表明ms157位于第四条染色体上分子标记CIW7和T13K14之间285kb的区间内．目前尚未见到该区间雄性不育基因的报道,因此ms157是一个新的雄性不育基因．     

拟南芥 BAH1 与大肠杆菌热胁迫耐受的关系分析

拟南芥BAH1含有保守的C3H4型RING结构域,与DnaJ锌指结构类似.利用原核表达纯化的BAH1进行体外泛素化实验证明了BAH1具有E3连接酶活性.然后通过表型回复实验发现BAH1融合J-domain结构域后(JdBAH1)和DnaJ一样能明显弥补danJ突变株MF634的热敏表型,在43℃存活;而转入突变锌指结构的JdBAH1C231S,C234S,C276S,C279S(JdBAH1△Zn1/2)菌株在43℃高温条件下不能存活,说明BAH1在大肠杆菌内具有类似DnaJ锌指结构的功能.因此,BAH1在E.coli中的功能有可能与DnaJ相似,通过锌指结构参与了DnaK/DnaJ伴侣系统发挥功能.     

拟南芥雄性不育突变体nps的基因定位

nps是经EMS诱变筛选得到的一拟南芥雄性不育突变体．通过背景纯化与遗传分析,发现nps突变体是受隐性单基因控制．形态学观察表明,突变体的花缺失花瓣和雄蕊,主要由两轮萼片和一轮肥大的雌蕊组成．利用图位克隆的方法对不育基因NPs进行了定位,结果表明NPS位于第五条染色体上分子标记F15L12和MHJ24之间1378kb的区间内．数据库预测该区间内包含10个与花发育ABC模型相关的基因,因此,对NPS基因的研究有助于深入了解拟南芥的花发育过程与花器官形成．     

NaCl胁迫下红砂种子萌动期差异表达基因的转录组分析

【目的】筛选NaCl胁迫下红砂萌发期的差异表达基因,为耐盐碱树种选育提供基因资源。【方法】以前期拟合的萌发阈值浓度(273 mmol/L,记为M)、最适萌发浓度(43 mmol/L,记为L)、蒸馏水(记为C)处理红砂种子,每个处理3次重复,待胚根突破种皮,不超过2 mm时取出,进行转录组测序。【结果】分别在L与C对比组(记为LvsC)、M与C对比组(记为MvsC)、M与L对比组(记为MvsL)中筛选出210、2 273、2 888个差异表达基因,其中LvsC中116个上调表达,94个下调表达; MvsC中1 781个上调表达,492个下调表达; MvsL中2 165个上调表达,723个下调表达; 上调表达基因在KEGG富集中主要集中在核糖体、碳代谢、细胞色素P450代谢、谷胱甘肽代谢等途径,下调表达基因主要富集在蔗糖淀粉代谢、内质网蛋白质加工等过程。【结论】盐胁迫条件下,差异基因诱导相关反应协同发挥作用,最终使胚轴细胞伸长,突破种皮完成萌发。