《甘蔗 MAPK 级联基因全基因组鉴定:揭示其在非生物胁迫响应中的关键作用》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2025-04-24
  •   在植物的生长发育过程中,会面临各种各样的非生物胁迫,比如干旱、高盐、低温等。这些胁迫就像一道道难关,严重影响着植物的生长和产量。甘蔗作为全球重要的糖料作物和潜在的生物乙醇原料,其生长同样深受非生物胁迫的困扰。然而,由于现代甘蔗品种基因组具有高度的多倍性和非整倍性,极为复杂,之前在多倍体甘蔗品种 R570 基因组中,MAPK(丝裂原活化蛋白激酶,mitogen-activated protein kinase)级联基因的相关研究还存在空白,这就如同在黑暗中摸索,让科研人员难以深入了解甘蔗应对非生物胁迫的内在机制。因此,开展对甘蔗中 MAPK 级联基因的研究迫在眉睫,这不仅有助于揭示甘蔗应对非生物胁迫的分子机制,还能为甘蔗的遗传改良提供理论依据。

    中国热带农业科学院热带生物技术研究所等研究机构的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们通过全基因组分析,在多倍体甘蔗品种 R570 基因组中成功鉴定出 89 个 ScMAPK、24 个 ScMAPKK(MAP 激酶激酶,MAP kinase kinases)和 107 个 ScMAPKKK(MAP 激酶激酶激酶,MAP kinase kinase kinases)基因,并对这些基因进行了系统的分析。研究成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2025-4/20250417051331959.htm
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  • 《甘蔗耐盐基因调控网络机制获揭示》

    • 来源专题:耕地与绿色发展
    • 编译者:张毅
    • 发布时间:2025-03-27
    • 近日,广东省科学院南繁种业研究所研究员王勤南团队与福建农林大学研究员高三基合作,在甘蔗野生种质资源割手密AP85-441中鉴定到24个液泡H+-焦磷酸酶(H+-PPases,VPP)基因,而ScVPP1过表达的拟南芥转基因植株具有显著的耐盐性。相关成果在线发表于《植物细胞报告》(Plant Cell Reports)。 甘蔗是一种重要的糖料作物,蔗糖占我国食用糖的90%以上。我国甘蔗种植优势区如广东、云南、广西等区域的耕地盐碱化趋势日益严重。利用现代分子育种技术筛选关键基因,提升植株的离子稳态调控能力对培育耐盐碱甘蔗新品种至关重要,但对甘蔗耐盐关键基因调控机制的缺乏限制了基因编辑的精准性。 因此,深入挖掘耐盐相关关键基因位点,揭示甘蔗耐盐基因调控网络机制,对甘蔗产业生产具有重要意义。研究团队在国家自然科学基金等项目的资助下,研究揭示了甘蔗耐盐基因调控网络机制。 该研究表明,VPP基因参与植物对非生物胁迫的响应,但其在甘蔗中的功能尚不清楚。本研究通过筛选鉴定并从甘蔗品种新台糖22中克隆出了ScVPP1基因的全长cDNA,该序列氨基酸与AP85-441的同源基因SsaVPP21同源性高达99.48%。在新台糖22中,NaCl和ABA处理显著上调了ScVPP1基因在叶片、根和茎组织中的表达,但仅在NaCl胁迫处理下,转染ScVPP1质粒的酵母细胞生长速率明显高于对照。与野生型相比,在过表达ScVPP1的转基因拟南芥品系中,NaCl处理提高了种子的萌发率和成活率,但ABA胁迫并不影响种子活力。 该研究结果表明,ScVPP1基因的过表达显著地提高了植物的耐盐性,该基因可作为甘蔗耐盐基因关键位点,为利用分子标记辅助育种培育高耐盐性甘蔗新品种提供重要的基因资源。 相关论文信息:https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-5260129/v1
  • 《苹果OFP基因家族的全基因组鉴定与非生物逆境表达分析》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:zhangyi8606
    • 发布时间:2018-05-31
    • 许瑞瑞1,2,李睿2,王小非2,郝玉金2 1潍坊学院生物与农业工程学院/山东省高校生物化学与分子生物学重点实验室,山东潍坊 261061;2山东农业大学园艺科学与工程学院/国家苹果工程技术研究中心,山东泰安 271018 Identification and Expression Analysis Under Abiotic Stresses of OFP Gene Family in Apple XU RuiRui1,2, LI Rui2, WANG XiaoFei2, HAO YuJin2 1College of Biological and Agricultural Engineering, Weifang University/Key Laboratory of Biochemistry and Molecular Biology in Universities of Shandong, Weifang 261061, Shandong; 2College of Horticulture Science and Technology, Shandong Agricultural University/National Research Center for Apple Engineering and Technology, Tai’an 271018, Shandong 摘要 【目的】从苹果全基因组中鉴定OFP(OVATE family protein)家族蛋白成员,对其进行基因结构特征、组织表达及非生物逆境等系统分析,为研究苹果OFP的潜在功能提供理论基础。【方法】利用生物信息学手段,在苹果基因组数据库中筛选鉴定OFP基因家族成员;利用MEGA5.0软件进行系统进化树分析;通过MapDraw和GSDS等生物信息学工具分析基因结构及染色体定位;根据已有的苹果芯片数据库结果进行OFP基因表达谱分析;利用实时荧光定量PCR技术检测13个MdOFP的组织表达和诱导表达情况。【结果】苹果OFP基因家族包含28个成员,根据系统进化关系将其分为4组,分别包含13、6、4和5个成员;苹果中13条染色体上均有OFP基因分布,其中第12条染色体最多,有6个MdOFP成员,该基因家族的分布具有广泛性;芯片表达谱分析结果表明该类基因家族在花、果实和叶中的表达量较高,qRT-PCR验证结果较一致;经NaCl和PEG处理后,苹果根部与地上部呈现出不同程度的响应差异,NaCl处理明显诱导两组织中MdOFP04和MdOFP20的表达,MdOFP01、MdOFP12和MdOFP18的表达在根部与地上部组织则相反;温度胁迫明显影响MdOFPs的表达量,其中MdOFP04和MdOFP17经高温和低温胁迫处理后均明显上调。【结论】苹果OFP基因家族共有28个成员,分布于13条染色体上,该家族成员呈现出不同的组织表达模式和胁迫响应模式。 关键词 : 苹果, OFP基因家族, 系统进化, 胁迫, 基因表达 Abstract:【Objective】 Identification of the OFP (OVATE family protein) genes from apple genome and analysis of gene characteristic, tissue expression pattern and response to abiotic stresses of OFP family genes in apple will be useful to the functional analysis of plant OFP genes. 【Method】 Based on apple genome database, the OFP gene family members were identified and the genes were analyzed using bioinformatics methods. A phylogenetic tree was created using the MEGA5.0 program. Gene structure and chromosomes location were carried out by MapDraw and GSDS separately. Expression pattern analysis of OFP genes in different tissues was done based on the existing microarray database and qRT-PCR. The expression of 13 MdOFPs genes was also analyzed under various stress conditions using qRT-PCR. 【Result】 A total of 28 OFP genes was systematically identified from apple genome and classified into 4 groups including 13, 6, 4 and 5 members according to the gene structure and conserved domain phylogeny relationship. All OFP genes are distributed on 13 apple chromosomes with the largest number six MdOFP on Chr12, suggesting that they have an extensive distribution on the apple chromosomes. Most of the OFP genes have distinctive expression patterns in tissues and response to NaCl and PEG treatment stresses in root and shoot, respectively. MdOFP04 and MdOFP20 were up-regulated obviously in root and shoot, while MdOFP01, MdOFP12 and MdOFP18 have opposite expression pattern in root and shoot under NaCl stress. Temperature stresses significantly regulate the expression of MdOFP and the expression of MdOFP04 and MdOFP17 were significantly increased after high temperature and low temperature stresses. 【Conclusion】 Twenty-eight OFP genes in apple were identified by genome-wide screening. They are classified into four groups and distributed on 13 chromosomes with different tissue patterns and different stress response patterns. These results will be helpful to the functional analysis of OFP genes in apple. Key words: apple OFP gene family phylogeny analysis stress gene expression 收稿日期: 2017-09-20 基金资助:国家自然科学基金青年基金(31400225)、潍坊市科学技术发展计划(2016GX010) 通讯作者: 许瑞瑞,Tel:0536-8785288;E-mail:xuruirui2006@163.com。郝玉金,Tel:0538-8246692;E-mail:haoyujin@sdau.edu.cn 作者简介: 许瑞瑞,Tel:0536-8785288;E-mail:xuruirui2006@163.com