干旱是制约甘蔗产业发展的重要因素之一。前人研究表明,斑茅具有良好的抗性基因,可以通过远缘杂交遗传给后代。本研究以斑茅与甘蔗杂交F1代无性系YCE96-40为材料,对苗期干旱处理0 h和24 h后的叶和根进行转录组测序分析,比较了根和叶在...干旱是制约甘蔗产业发展的重要因素之一。前人研究表明,斑茅具有良好的抗性基因,可以通过远缘杂交遗传给后代。本研究以斑茅与甘蔗杂交F1代无性系YCE96-40为材料,对苗期干旱处理0 h和24 h后的叶和根进行转录组测序分析,比较了根和叶在转录水平上响应干旱的差异,鉴定出21,885个(DR vs CR:10176,DL vs CL:7907)差异表达基因(DEGs),根中差异表达基因多于叶中,说明根对干旱胁迫响应更为剧烈。GO功能富集分析发现,根和叶中DEGs均富集到与脱水反应相关及激素信号转导过程相关的条目,比如“对渗透胁迫生物过程的响应”和“对缺水生物过程的反应”等。与叶不同的是,根中大量DEGs显著富集到与细胞膜相关的条目。在根中鉴定出多个木质素相关DEGs,表明木质素参与了根的干旱响应。通过对所有DEGs进行WGCNA分析,共鉴定出11个基因共表达模块,其中与干旱处理后的根显著相关有5个模块,与干旱处理后的叶显著相关的有2个模块。进一步筛选出了26个转录因子为甘蔗干旱响应的候选转录因子,构建了调控网络。研究结果为进一步理解甘蔗抗旱性的分子机制及甘蔗抗旱性育种提供了理论指导。展开更多
AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生...AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生物信息学方法从甘蔗野生种割手密(Saccharum spontaneum)基因组挖掘获得121条SsAP2/ERF基因序列,对其编码蛋白的理化性质、系统进化树、染色体定位和基因结构等进行分析.此外,从我国大陆主栽甘蔗品种ROC22中克隆获得1条SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,并分析其表达模式.结果显示,SsAP2/ERF家族基因分布于31条割手密染色体上,且存在基因聚集现象,属于AP2、ERF和RAV亚家族的基因数目分别为28、86和7.SsAP2/ERF-001-SsAP2/ERF-121蛋白之间的分子量差异较大,介于16548.18-609263.26,不含信号肽,且99.17%无跨膜螺旋结构,含有3-10个保守基序和1个以上的外显子,推测大多数蛋白为定位于细胞核或细胞质的不稳定的亲水性蛋白.SsERF亚家族包含42个SsDREBs和44个SsERFs亚组成员,其AP2结构域的第14位氨基酸残基具有极高的保守性.克隆获得DREB(A-2)亚组成员SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,两者氨基酸序列相似性达97.58%.qRT-PCR分析显示,ScDREB2B-2基因在ROC22中受聚乙二醇(PEG)、NaCl和脱落酸(ABA)诱导上调表达;在品种Badila中仅受PEG和NaCl诱导上调表达,而在ABA处理下的基因表达量不变,表明该基因在ROC22中可能通过ABA依赖性途径调节应答干旱和盐胁迫,而在Badila中可能通过非ABA依赖性途径调节响应干旱和盐胁迫.本研究结果可为探究甘蔗SsAP2/ERF基因家族的结构和功能提供科学依据.展开更多
文摘干旱是制约甘蔗产业发展的重要因素之一。前人研究表明,斑茅具有良好的抗性基因,可以通过远缘杂交遗传给后代。本研究以斑茅与甘蔗杂交F1代无性系YCE96-40为材料,对苗期干旱处理0 h和24 h后的叶和根进行转录组测序分析,比较了根和叶在转录水平上响应干旱的差异,鉴定出21,885个(DR vs CR:10176,DL vs CL:7907)差异表达基因(DEGs),根中差异表达基因多于叶中,说明根对干旱胁迫响应更为剧烈。GO功能富集分析发现,根和叶中DEGs均富集到与脱水反应相关及激素信号转导过程相关的条目,比如“对渗透胁迫生物过程的响应”和“对缺水生物过程的反应”等。与叶不同的是,根中大量DEGs显著富集到与细胞膜相关的条目。在根中鉴定出多个木质素相关DEGs,表明木质素参与了根的干旱响应。通过对所有DEGs进行WGCNA分析,共鉴定出11个基因共表达模块,其中与干旱处理后的根显著相关有5个模块,与干旱处理后的叶显著相关的有2个模块。进一步筛选出了26个转录因子为甘蔗干旱响应的候选转录因子,构建了调控网络。研究结果为进一步理解甘蔗抗旱性的分子机制及甘蔗抗旱性育种提供了理论指导。
文摘AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生物信息学方法从甘蔗野生种割手密(Saccharum spontaneum)基因组挖掘获得121条SsAP2/ERF基因序列,对其编码蛋白的理化性质、系统进化树、染色体定位和基因结构等进行分析.此外,从我国大陆主栽甘蔗品种ROC22中克隆获得1条SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,并分析其表达模式.结果显示,SsAP2/ERF家族基因分布于31条割手密染色体上,且存在基因聚集现象,属于AP2、ERF和RAV亚家族的基因数目分别为28、86和7.SsAP2/ERF-001-SsAP2/ERF-121蛋白之间的分子量差异较大,介于16548.18-609263.26,不含信号肽,且99.17%无跨膜螺旋结构,含有3-10个保守基序和1个以上的外显子,推测大多数蛋白为定位于细胞核或细胞质的不稳定的亲水性蛋白.SsERF亚家族包含42个SsDREBs和44个SsERFs亚组成员,其AP2结构域的第14位氨基酸残基具有极高的保守性.克隆获得DREB(A-2)亚组成员SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,两者氨基酸序列相似性达97.58%.qRT-PCR分析显示,ScDREB2B-2基因在ROC22中受聚乙二醇(PEG)、NaCl和脱落酸(ABA)诱导上调表达;在品种Badila中仅受PEG和NaCl诱导上调表达,而在ABA处理下的基因表达量不变,表明该基因在ROC22中可能通过ABA依赖性途径调节应答干旱和盐胁迫,而在Badila中可能通过非ABA依赖性途径调节响应干旱和盐胁迫.本研究结果可为探究甘蔗SsAP2/ERF基因家族的结构和功能提供科学依据.
