烟草TPP基因家族鉴定及表达模式分析

海藻糖-6-磷酸磷酸酶（TPP）是植物海藻糖代谢过程的关键酶,在植物的生长发育及非生物胁迫响应过程中发挥着重要的作用。为挖掘参与烟草发育及抗逆胁迫的TPP基因家族成员,本研究通过生物信息学的方法,在普通烟草基因组中共鉴定出了15个TPP基因,其中7个TPP基因定位在染色体上。系统进化分析发现,新鉴定的烟草TPP成员可分为3个亚家族,分别为CLASS Ⅰ、CLASS Ⅱ和CLASS Ⅲ。共线性分析表明,有5个烟草Nt TPP基因分别与7个拟南芥AtTPP基因形成同源基因对。启动子分析发现,NtTPP成员的启动子上存在多种激素和非生物胁迫响应元件。表达模式分析发现,NtTPP基因表达具有一定的组织特异性,大部分NtTPP基因在根中的表达量最高,有12个NtTPP基因在干旱胁迫下表达量上调,13个NtTPP基因能够被盐胁迫显著诱导表达。这说明NtTPP基因家族成员在烟草非生物胁迫应答中发挥着重要作用。     

普通烟草KCS基因家族的鉴定及非生物胁迫表达模式分析

【目的】为探究烟草KCS基因在非生物胁迫下所起的作用。【方法】采用生物信息学方法对烟草KCS基因进行系统进化、共线性和表达模式等分析。【结果】从普通烟草中鉴定出41个KCS基因;拟南芥和新鉴定的烟草KCS基因可划分为8个亚组,大部分亚组均含拟南芥和烟草成员;10个NtKCS成员源自全基因组复制事件,NtKCS10和NtKCS11是AtKCS02的同源基因,可能具有相似的生物学功能;普通烟草KCS基因启动子含多个与胁迫相关的顺式作用元件,其成员的表达具有一定的组织特异性;在盐和干旱胁迫下,NtKCS09、NtKCS11和NtKCS16表达量均有提高,可能参与烟草胁迫响应等信号传导过程。【结论】本研究对普通烟草KCS家族成员进行了系统的鉴定与分析,为深入研究烟草KCS家族基因的生物学功能奠定理论基础。     

普通烟草脂氧合酶基因家族鉴定及表达模式分析

脂氧合酶（LOX）是脂肪酸代谢途径的关键酶,在植物的生长发育及多种逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。本研究对烟草基因组中的LOX家族成员进行鉴定,并利用进化分析、共线性分析和表达分析等方法解析LOX家族成员的潜在生物学功能。结果表明,在普通烟草中共鉴定得到18个LOX基因,其中12个LOX基因被锚定在染色体上。系统进化分析表明,普通烟草中新鉴定的LOX家族成员被分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,其中13-LOX又可被分为Type I和Type II两个亚类。共线性分析表明,烟草NtLOX07、NtLOX10基因分别与拟南芥AtLOX05、AtLOX01基因形成同源基因对,并且大部分同源基因之间具有相似的表达模式。表达模式分析发现,普通烟草LOX基因表达具有一定的组织特异性,并且NtLOX06等基因能够被机械损伤和茉莉酸甲脂（MeJA）处理显著诱导。因此,普通烟草LOX家族成员可能在植物胁迫响应过程中发挥着重要的作用。     

干旱胁迫下烟草脯氨酸杂种优势及相关基因差异表达分析

为探讨干旱胁迫下烟草脯氨酸杂种优势的分子遗传基础,以抗旱性差异较大的7个烟草品种及其组配的10个杂交组合为材料,采用盆栽试验设置干旱胁迫处理,进行了烟草脯氨酸杂种优势及其相关基因差异表达分析。结果表明,干旱胁迫下烟草脯氨酸含量在胁迫早期持续增加,第14天后开始下降;杂交组合间脯氨酸含量性状杂种优势差异明显,中亲优势最高40.35、最低-51.66;强优势组合中脯氨酸合成关键酶基因P5CS和δ-OAT相对表达量明显高于弱优势组合,分别是弱优势组合的2.10倍、1.87倍;脯氨酸杂种优势与P5CS基因相对表达量在旺长期持续干旱7 d时存在显著正相关关系,与δ-OAT基因相对表达量在伸根期持续干旱14 d、旺长期持续干旱7 d和14 d呈显著或极显著的相关关系,相关系数分别为0.93、0.98和-0.96。结果显示,脯氨酸合成关键酶基因δ-OAT和P5CS的时序性上调或下调表达是相应时期烟草脯氨酸含量性状杂种优势形成的分子基础。     

烟草NtSnRK2.1基因的克隆及其在非生物胁迫

植物SnRK2基因家族(蔗糖非发酵相关蛋白激酶家族2, Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2)在糖代谢和抗逆信息传递途径中发挥重要作用。本研究从普通烟草腺毛cDNA文库中筛查烟草SnRK2基因的EST序列,以此序列为信息探针,通过电子克隆和RT-PCR的方法从烟草中克隆到一个包含1017 bp开放阅读框、编码338个氨基酸的cDNA序列,命名为NtSnRK2.1。生物信息学分析表明,NtSnRK2.1蛋白同时具有磷酸化丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸的活性。氨基酸序列比对发现,NtSnRK2.1与拟南芥、水稻和小麦等植物中受逆境胁迫诱导表达的直系同源基因高度同源。组织表达分析结果显示,烟草NtSnRK2.1基因的组织表达差异较大,在根部的表达量最高,其次是叶片,茎部的表达量最低。胁迫处理下的基因表达分析结果表明,NtSnRK2.1受高盐、高渗、低温胁迫和ABA处理诱导表达,对各胁迫条件的应答模式不同,其对各胁迫条件的敏感度为:高渗＞高盐＞低温＞ABA。      

烟草ACS基因家族鉴定及二氯喹啉酸胁迫条件下的表达分析

二氯喹啉酸药害给烟叶生产造成较大影响。为明确烟草二氯喹啉酸药害的发生机制,对1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase,ACS)基因家族进行了鉴定,并对二氯喹啉酸胁迫条件下的基因表达模式进行分析。结果表明,普通烟草共有26个ACS基因。染色体定位分析显示,23个ACS基因定位在染色体上,3个定位在scaffold上。亚细胞定位分析显示,ACS主要定位于细胞核或细胞质中。进化分析表明,ACS蛋白进化形成3个类别。序列比对显示,ACS氨基酸序列含有家族保守结构域和活性位点。启动子分析发现,ACS基因启动子区含有脱落酸、茉莉酸、水杨酸、生长素和赤霉素5种激素反应共10种类型的顺式作用元件。表达分析显示,大部分ACS家族成员均受二氯喹啉酸诱导而上调表达。      

烟草NtSAP5基因克隆及干旱胁迫下的功能鉴定

为研究烟草对干旱胁迫的响应机制,克隆了烟草中锌指蛋白基因NtSAP5并对其在干旱胁迫下的表达量进行了检测。结果表明,该基因全长CDS序列为474 bp,编码的蛋白中含有保守的锌指蛋白结构域,该基因NtSAP5的表达受干旱胁迫调控,在干旱胁迫下表达量先升高,后缓慢降低。将NtSAP5的CDS序列克隆到植物过表达载体pG2BW7中,并通过叶盘法转入烟草K326中进行干旱胁迫下的功能验证。选取两个独立的转基因株系及非转基因植株进行干旱胁迫处理,过表达NtSAP5的转基因植株比非转基因植株具有较强的抵御干旱胁迫能力。结果表明,烟草NtSPA5响应干旱胁迫,并在干旱胁迫应答中起到作用。      

烟草水分胁迫研究进展

综述了烟草水分胁迫与烟株生长发育、烟株生理变化以及产、质量的关系,并展望了今后的研究方向.     

烟草NtbHLH112基因的克隆、鉴定及表达模式分析

bHLH转录因子在植物响应逆境胁迫过程中起着极为重要的调控作用,克隆和验证烟草中bHLH相关基因可为烟草抗性育种提供理论依据。本研究从普通烟草品种K326中克隆出一个NtbHLH112基因,通过生物信息学方法分析了NtbHLH112功能结构域,利用亚细胞定位及转录激活试验进行了功能鉴定,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析了其在不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,NtbHLH112具有典型的bHLH结构域且进化较为保守,定位在细胞核,具有转录激活的活性。进化分析表明,NtbHLH112与番茄SlbHLH112和辣椒CabHLH112同源。表达模式分析表明,NtbHLH112基因具有组织表达特异性,在叶部表达量较高,并且受到盐、干旱、冷胁迫及ABA处理诱导。因此,NtbHLH112转录因子可能在烟草非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。     

烟草NtbZIP038的克隆、鉴定及表达模式分析

碱性亮氨酸拉链（bZIP）转录因子是植物中数量最多、最具有多样性的基因家族之一,对植物生长发育及胁迫响应具有重要作用。为探究烟草中bZIP转录因子的生物学功能,本研究在烟草K326中克隆得到一个bZIP转录因子基因NtbZIP038,并对其保守结构域进行分析,利用qRT-PCR技术检测了该基因的表达模式,进一步结合亚细胞定位及转录激活试验对其功能进行了初步鉴定。结果表明,NtbZIP038含有典型的bZIP结构域,亚细胞定位于细胞核中并具有转录激活活性。表达模式分析表明,NtbZIP038在根中表达量最高（p<0.001）,并在盐、干旱、冷、热、脱落酸（ABA）等非生物胁迫下都有明显的表达量变化,在ABA处理下尤其明显（p<0.001）。因此,作为bZIP家族中的一员,NtbZIP038转录因子可能在烟草根系发育、ABA响应与非生物胁迫中扮演着重要的角色。     

高粱过敏性诱导反应基因家族HIR的鉴定及表达分析

为研究高粱HIR基因家族成员的表达特性,采用生物信息学分析方法 和实时荧光定量(qRT-PCR)技术,对高粱HIR基因家族进行鉴定和分析.结果 表明:高粱中有5个HIR成员(SbHIR1～SbHIR5),分布于高粱第2、3、7、9、10号染色体上;系统进化分析发现高粱与玉米的亲缘关系最近;不同物种间及物种内HIR基因的...     

烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因家族的全基因组鉴定

为了揭示烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(Geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)基因家族的特征和功能,利用生物信息学方法对烟草GGPPS家族进行了全基因组查找、鉴定及相关分析。在普通烟草中共鉴定出9个成员(大亚基7个、小亚基2个),林烟草、绒毛状烟草中分别鉴定出5个成员(大亚基4个、小亚基1个)。GGPPS的开放阅读框长度为999~1 119 bp,编码332~372个氨基酸,蛋白质分子量为36.2~40.7 kD,等电点为5.41~8.32。大亚基和小亚基基因分别含有1个和2个外显子;大亚基与小亚基均具有DD(XX)_1-2D和CXXXC保守性基序,但存在一定的差异。在进化过程中,烟草GGPPS家族可能发生了串联重复复制和片断复制;普通烟草GGPPS家族可能发生了基因丢失,NtabGGPPS1-1和NtabGGPPS1-2较其他成员进化速率快,同时可能受到了净化选择。      

不同烟草品种接种蚜虫后NtCPI1基因表达分析

半胱氨酸蛋白酶抑制剂（CPI）与植物抗病抗虫性密切相关,为了明确烟草半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因NtCPI1功能,研究其与烟草品种抗虫性的关系,对不同蚜虫抗性烟草品种进行了接虫前后NtCPI1荧光定量表达分析。结果表明,抗蚜烟草品种接种蚜虫后,NtCPI1表达量显著增加,664-01接种蚜虫3 h后,NtCPI1表达量为对照的10.8倍,Blue River接种蚜虫6 h后,NtCPI1表达量为对照的6.28倍;而螺丝头2474、云烟97和中烟100等感蚜品种接虫后,NtCPI1表达量极显著降低。NtCPI1可以作为高效抗蚜候选基因,具有潜在的应用价值。     

烟草PP2C家族基因降雨量响应表达模式分析

PP2C是一类单体丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,广泛参与生物体内多个信号转导。PP2C基因家族的鉴定和功能研究已在多种作物上报道。为探明不同降雨量条件下烟草PP2C基因家族表达特征,通过塑料大棚内模拟人工定量喷灌试验和不同降雨量的田间试验,利用RNA-Seq技术对移栽后40和60 d烟叶中PP2C家族基因进行了表达分析。结果显示,18个烟草PP2C家族基因的表达明显受降雨量影响,可分成9个亚族。其中6个PP2C家族成员的表达随着降雨量增大而降低,4个PP2C家族成员的表达随着降雨量增大而升高。本研究初步探明了云烟87中受降雨量影响的PP2C基因家族种类及其表达特点,为抗旱育种和抗旱栽培提供参考。     

酸、热胁迫条件下酸土脂环酸芽孢杆菌SOD基因的表达分析

本研究在克隆得到酸土脂环酸芽孢杆菌DSM 3922T SOD基因全序列的基础上,利用荧光实时定量PCR技术分别检测酸土脂环酸芽孢杆菌SOD基因在酸、热胁迫条件下的表达差异。结果表明:该基因在正常生长条件下组成性表达,在酸、热胁迫下表达量在短时间内迅速上调,酸胁迫0.5 h表达量为对照组的4.63倍,胁迫1 h表达量升至最高,为对照组的32.55倍,随后表达量迅速下调,胁迫5 h时表达量降至对照组的1.67倍。70℃热胁迫5 min时SOD基因相对表达量为对照组的2.81倍,胁迫25 min时表达量升至最高,为对照组的15.05倍,随后表达量下调,胁迫40 min时表达量降至对照组的4.93倍。酸土脂环酸芽孢杆菌SOD基因对酸、热环境胁迫具有快速反应的特点,表明酸土脂环酸芽孢杆菌SOD基因与该菌嗜热耐酸的独特生理适应机制密切相关。     

烟草DGAT基因家族全基因组鉴定与分析

二酰甘油酰基转移酶（DGAT）是三酰甘油合成的关键酶和唯一限速酶。在烟草中鉴定DGAT基因对于研究油脂代谢途径和创造具有附加值的新型油料作物具有重要意义。本研究从烟草基因组鉴定DGAT家族基因,并对序列特性、基因结构、亚细胞定位、进化模式、表达模式等进行分析。结果表明,共获得25个烟草DGAT家族蛋白,其平均氨基酸长度为485,大部分为碱性蛋白和亲水性蛋白,有13个DGAT蛋白定位到8条连锁群上;有16个蛋白定位到内质网,6个定位叶绿体,3个定位到胞外;烟草DGAT蛋白包含典型的WS_DGAT结构域和LPLAT结构域;系统发育树将DGAT家族分为DGAT1、DGAT2、DGAT3和WSD等4个类群,但烟草DGAT仅划分到DGAT2和WSD两个类群;不同烟草DGAT基因的时空表达特性有所差异,并表现出一定的组织特异性,主要集中在衰老叶片和花器官中大量表达。     

普通烟草NtNAC055基因的克隆、鉴定及表达分析

NAC家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育以及应对环境胁迫中起着至关重要的作用,克隆和验证烟草中NAC相关基因可为烟草抗性育种提供理论依据。本研究采用RT-PCR方法从普通烟草K326根部cDNA中克隆到NtNAC055基因,对NtNAC055及其编码蛋白进行了生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位和转录激活等相关试验。结果发现,NtNAC055基因的CDS序列全长为1032 bp,NtNAC055蛋白具有典型的NAC结构域,编码一个具有343个氨基酸的NAC转录因子;通过进化分析发现,烟草NtNAC055与拟南芥ANAC055同源性较高,同属于RD26亚家族;通过亚细胞定位分析以及转录激活分析发现,NtNAC055蛋白在细胞核中且具有转录激活活性;运用qRT-PCR技术,对该基因不同组织和胁迫处理后的表达进行了分析,结果显示,NtNAC055基因在根、茎、叶、花和腋芽中均有表达,且在根部表达量最高;同时,该基因受干旱和热胁迫的诱导,表明烟草NtNAC055基因可能参与了烟草的非生物胁迫应答反应。