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西北植物学报
西北植物学报

赵忠

月刊

1000-4025

xbzwxb@vip.163.com

029-87082936

712100

陕西省杨陵邰城路3号西北农林科技大学

西北植物学报/Journal Acta Botanica Boreali-Occidentalia SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《西北植物学报》立足西北，面向全国，主要刊载有关植物遗传育种学、分子生物学、植物基因工程、植物解剖学、植物分类学、植物生理生化、药用植物成分分析，以及植物群落生态学、生物多样性、植被演替、植物区系等基础理论研究方面具有创新性的原始论文、研究简报以及具有较高学术水平的综述论文和反映最新科技成果的快报。读者对象为国内外有关植物科学的科学研究人员、高等学校教师、研究生以及植物保健品和药品研究开发的相关人员。
正式出版
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    香鳞毛蕨1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因的克隆及表达分析

    苏佳萌袁强张冬瑞汤珣...
    1441-1449页
    查看更多>>摘要：1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶.该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRT-PCR技术分析其在外源激素、干旱、盐胁迫、高温及低温处理下的表达模式,旨在探究DfDXS基因在香鳞毛蕨萜类生物合成及抗逆机制中的作用,为进一步解析香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定基础.结果显示:(1)DfDXS1基因全长2139 bp,编码712个氨基酸,而DfDXS2全长2160 bp,编码719个氨基酸;结构域分析显示,其具有典型的转酮醇酶保守域,包含焦磷酸硫胺素结合位点和转酮醇酶结构域;DfDXS氨基酸序列与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和银杏(Ginkgo biloba)的DXS等关系较近.(2)水杨酸(SA)处理下,DfDXS基因的相对表达量先升高后降低;脱落酸(ABA)抑制DfDXS的表达;DfDXS1/2在茉莉酸甲酯(MeJA)处理下相对表达水平均显著高于对照;乙烯利(Eth)抑制DfDXS的表达,但DfDXS1处理3 h时表达水平显著高于对照.(3)聚乙二醇(PEG)、高温和低温均诱导DfDXS1上调表达.研究推测,香鳞毛蕨DXS基因在萜类物质合成与逆境胁迫机制中发挥着重要的作用.

    香鳞毛蕨1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因(DXS)生物信息学非生物胁迫

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    粗枝云杉病程相关蛋白基因PaPR10的克隆及表达分析

    梁芳刘利娟李成松赵炜栋...
    1450-1459页
    查看更多>>摘要：为了探究粗枝云杉(Picea asperata)病程相关蛋白PR10的核糖核酸酶活性,该研究以粗枝云杉一年生针叶为材料,以响应云杉落针病菌(Lophodermium piceae)侵染而显著上调的一个PR10基因(PaPR10)序列为研究对象,设计特异性引物,采用RT-PCR技术克隆获得PaPR10基因的cDNA序列全长,使用生物信息学软件预测该基因编码蛋白的序列特征,将该基因进行原核表达和纯化,利用底物法检测纯化蛋白的核糖核酸酶活性,为解析PR10基因的抗菌活性机理奠定基础.结果表明:(1)成功克隆到PaPR10基因(GenBank登录号为OM743228)的ORF长456 bp,编码151个氨基酸序列,相对分子量为16.52 kD,理论等电点为5.73.(2)PaPR10蛋白无信号肽、不含跨膜区、定位在细胞质中,具有典型的病程相关蛋白Bet_v_1家族保守结构域和一个富含甘氨酸环(P-Loop)的保守结构域,但PaPR10蛋白的P-Loop结构域存在一个碱基突变;PaPR10蛋白与北美云杉等多种裸子植物和部分苔藓植物的PR10蛋白相似性较高.(3)IPTG诱导下,PaPR10蛋白以可溶性蛋白和包涵体的形式并存,且以终浓度为0.8 mmol/L的IPTG在30℃下诱导10 h时表达量最佳,但纯化后的PaPR10可溶性蛋白没有核糖核酸酶活性.研究发现,PaPR10蛋白不具备核糖核酸酶活性.

    粗枝云杉病程相关蛋白克隆表达生物信息学分析核糖核酸酶活性

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    美洲商陆PaENO基因克隆及其表达分析

    赵乐朱畇昊许姣宋梦瑶...
    1460-1467页
    查看更多>>摘要：烯醇化酶(enolase,ENO)作为糖酵解途径的一个酶,还能够参与植物生长发育以及应对非生物胁迫.该研究以镉超富集植物——美洲商陆(Phytolacca americana L.)为材料,根据美洲商陆转录组数据,设计特异性引物,从叶片中克隆PaENO基因,并进行序列分析、原核表达与纯化、表达模式分析以及抗镉实验,为深入研究PaENO蛋白的酶活性质以及PaENO基因在美洲商陆应对镉胁迫过程的功能机制奠定基础.结果表明:(1)成功克隆获得PaENO基因(GenBank登录号为JN656932.1),该基因开放阅读框为1335 bp,编码444个氨基酸.(2)多序列比对分析显示,PaENO蛋白与冰叶日中花的ENO蛋白序列一致性最高,为93.47％;系统进化分析表明,PaENO与冰叶日中花、甜菜、菠菜的亲缘关系较近,处于同一进化分支.(3)RT-PCR结果显示,PaENO基因在美洲商陆叶中表达量最高为根的2.5倍,茎中表达量最低,仅为根的1/5;Cd胁迫后PaENO基因表达水平显著升高,并于2 h时PaENO基因表达量迅速升高至Cd胁迫前(0 h时)的9.54倍,Cd胁迫12 h、24 h时降低到0 h时的3.12倍和2.89倍,说明PaENO基因参与了美洲商陆应对Cd胁迫的响应.(4)通过成功构建原核表达载体pET28a-PaENO并转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,经IPTG诱导后,在50 kD左右出现目的条带,然后用超声破碎大肠杆菌细胞,离心后分别取上清和沉淀,SDS-PAGE检测发现,PaENO在上清和沉淀中都有表达,而且在上清中的表达量较高;使用Ni亲和层析试剂盒纯化PaENO蛋白,获得了纯化的PaENO蛋白;镉抗性实验结果初步证实,表达PaENO蛋白能够显著提高大肠杆菌对镉的抗性.研究认为,PaENO蛋白可能以转录因子(PaMBP-1)的形式在美洲商陆应对镉胁迫过程中发挥调控作用.

    美洲商陆烯醇化酶序列分析表达模式抗镉分析

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    苹果和梨抗病相关基因的诱导与表达分析

    孙娥闫文萍余宏强赵丹...
    1468-1476页
    查看更多>>摘要：该研究结合蔷薇科数据库,经多序列比对、表达分析和验证,筛选了苹果和梨抗病反应Marker基因及其检测引物,并以腐烂病抗性资源杜梨和东北山荆子悬浮细胞为材料,经20％腐烂病菌(Vp)代谢物处理,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析Marker基因对腐烂病信号响应的表达模式,为苹果、梨抗病反应的快速检测和杜梨抗腐烂病机理的系统研究奠定基础.结果显示:(1)经检索比对共筛选出水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)、系统获得型抗性(SAR)反应、病原相关分子模式激发的免疫反应(PTI)、植保素和防御相关等信号的15个Marker基因及其对应引物.(2)各处理cDNA浓度采用100 ng·μL-1时Cq值均介于18～25,且PCR扩增效率高,表明所选的15个Marker基因的引物均可准确反映抗性反应的激活状况,可作为各自信号通路的Marker基因.(3)与对照相比,Vp代谢物处理后杜梨悬浮细胞中ROS的积累随处理时间的延长呈逐渐显著上升的趋势,并于处理6 h时,ROS信号值达到对照的3.2倍,表明Vp代谢物会激活体内的免疫反应(PTI),进而导致植物体内ROS的爆发.(4)RT-qPCR验证分析显示,Vp代谢物处理后,杜梨悬浮细胞中SA、JA、PTI、SAR、R基因、植保素、防御相关等信号通路的Marker基因都呈上调表达趋势,其中,SA、JA和SAR通路的Marker基因ChiV(Chitinase class V)、LOX1(Lipoxygenase 1)和PR4(Pathogenesis-Related 4)及防御相关基因PAL1(Phe Ammonia Lyase 1)的表达上调最为明显,最高分别可上升至对照的1718、691、6369和1072倍,表明杜梨受到Vp代谢物胁迫时,主要激活了植物体内的SA、JA、SAR和防御相关信号通路的基因,进而能够抵御病原的进一步入侵.研究发现,SA、JA、SAR和防御反应等信号参与了杜梨对腐烂病胁迫的响应,进而提高其抗病性.

    腐烂病Marker基因植物免疫差异表达

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    小麦苗期盐胁迫下DREB基因的表达

    张蕾魏爱丽张晓军畅志坚...
    1477-1486页
    查看更多>>摘要：为了从全基因组和转录组水平鉴定响应盐胁迫的小麦DREB(dehydration responsive element binding,DREB)基因,该研究对小麦耐盐材料CH7034苗期施加盐胁迫后的根部样本进行Illumina转录组测序,从中分离TaDREB家族成员的表达数据和可变剪接信息,并对其下游靶基因进行预测;利用qRT-PCR对盐胁迫响应TaDREB成员和预测靶基因进行验证.结果显示:(1)从小麦中共鉴定出48个DREB成员(204个拷贝序列),命名为TaDREB1～TaDREB48,分布于21条染色体.(2)TaDREB家族分为14组(G1～G14),位于G2、G5、G10和G14的TaDREB成员受NaCl胁迫后转录水平均无显著变化,其余组中共有25个(52％)TaDREB成员表现出对盐胁迫不同程度的响应;其中有9个成员在盐胁迫后持续上调(含5个新报道基因),有2个成员表现为持续下调;蛋白互作预测结果显示,下调成员TaDREB35的编码蛋白可能会受到1个小麦RING型E3泛素连接酶作用而降解.(3)盐胁迫后有9个成员TaDREB3、TaDREB6、TaDREB16、TaDREB19、TaDREB21、TaDREB24、TaDREB25.12、TaDREB43和TaDREB47发生了可变剪切变化.(4)从转录组差异表达基因中进一步鉴定出3个起始密码子上游2000 bp序列,包含DRE/CRT元件且在A/B/D组间表达趋势一致的候选靶基因TaRD29、TaGLOS和TaCKX.(5)qRT-PCR验证结果显示,上调成员中,除TaDREB19外,其余成员以及TaDREB16均表现出持续上升的趋势;下调成员中只有TaDREB25和TaDREB35的表达量呈持续下降的趋势;3个预测靶基因的表达量均持续上升,验证结果与转录组测序结果一致.该研究鉴定出的11个盐胁迫响应TaDREB成员以及预测的3个下游靶基因为小麦耐盐机制解析和分子育种奠定了基础.

    小麦盐胁迫转录组DREB基因

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    蔗茅EfMYB1基因的克隆与表达分析

    饶席兵钱禛锋张蓉琼何丽莲...
    1487-1494页
    查看更多>>摘要：为了充分利用蔗茅(Erianthus fulvus)野生资源,挖掘其优良的抗性基因,丰富转基因甘蔗育种候选基因库,该研究结合蔗茅转录组数据,以蔗茅99-1无性系为试验材料,利用RT-PCR技术克隆蔗茅MYB基因,并对其进行生物信息学分析及胁迫表达分析,以解析蔗茅的耐寒机理,为转基因甘蔗育种奠定理论基础.结果表明:(1)成功克隆得到一个蔗茅MYB基因,命名为EfMYB1基因(登录号ON586646).(2)生物信息学分析表明,EfMYB1基因全长1000 bp,ORF为759 bp,编码251个氨基酸;编码蛋白具有一个保守的SANT结构域,无跨膜结构和信号肽,有多个磷酸化位点;二级结构与三级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主;与南荻相似性最高,遗传距离最近.(3)qRT-PCR分析结果发现,EfMYB1基因在蔗茅根和叶组织中的相对表达量随低温胁迫时间的持续而逐渐显著上调,并于胁迫72 h时达到最大值,而在茎中的表达则几乎没有变化;茉莉酸甲酯胁迫下,EfMYB1基因的相对表达量呈先升高后降低的趋势,且在处理6 h时达到最高值;脱落酸胁迫下EfMYB1基因的表达水平较0 h时极显著降低.研究认为,EfMYB1基因属于低温胁迫响应基因,可能参与蔗茅低温胁迫下的应答反应.

    蔗茅EfMYB1基因基因克隆耐寒基因表达

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    呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

    周昕越刘叶飞邱锐韩慧杰...
    1495-1503页
    查看更多>>摘要：该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L.cv.Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RT-PCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础.结果表明:(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11.MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列.(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆Cc-MYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近.(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值.(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核.研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用.

    黄花苜蓿MfMYB30基因基因克隆表达分析

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    梨叶片黄化复绿过程中bHLH转录因子的表达分析

    张舒琴张海燕于淼胡小妹...
    1504-1513页
    查看更多>>摘要：为探究bHLH转录因子在梨叶缺铁黄化复绿过程中的表达特性,筛选响应该过程的关键bHLH基因,为改良梨品种抗缺铁能力提供理论依据.该试验以'砀山酥梨'(Pyrus bretschneideri Rehd.)正常植株和黄化植株为试材,于生长期对黄化植株叶面喷施0.2％FeSO4(2 g/L FeSO4)溶液,以清水处理正常植株(N)和黄化植株(C)为对照,取N、C的叶片和幼嫩根毛,以及处理3、6、9和12 d的黄化植株叶片进行转录组学分析,筛选其内差异表达的bHLH基因;采用荧光定量PCR技术,分析叶片和根系中bHLH基因的表达情况、生物学特性以及与叶内Fe2+含量的相关性.结果表明:(1)转录组数据显示,于N、C和FeSO4处理后不同时期黄化叶内共计获得21个表达差异显著的bHLH基因,涉及6个亚族,其motif数1～10不等.(2)qRT-PCR结果显示,C叶内10个基因(PbrbHLH7/29/41/104/119/122/128/155/183/191)的表达量均显著高于N叶内相应基因的表达量,FeSO4处理后其各时期表达量均较C显著下调;而C叶内9个基因(PbrbHLH15/46/53/69/78/89/115/137/144)的表达量均显著低于N叶内相应基因的表达量,FeSO4处理后其各时期表达量均较C显著上调.(3)根与地上部叶的表达水平差异相一致,C根内PbrbHLH29/41/119/128/155/183/191这7个基因的表达量显著高于N根内相应基因的表达量,而C根内PbrbHLH53/89的表达量显著低于N根内相应基因的表达量.(4)相关分析显示,FeSO4溶液处理后各时期内叶片中Fe2+含量与PbrbHLH41表达量呈显著负相关关系,而与PbrbHLH78呈显著正相关关系.研究认为,外源FeSO4处理所调控的梨缺铁黄化叶复绿可能与其所导致的梨叶片样中bHLHs表达量协同变化密切相关;PbrbHLH41/78可能在该过程中发挥着至关重要而拮抗的调控作用,可作为研究梨缺铁黄化复绿机理的候选基因.

    梨铁复绿bHLH

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    不同抗逆性菠萝品种的差异基因和差异代谢物分析

    刘传和贺涵邵雪花赖多...
    1514-1522页
    查看更多>>摘要：该研究对2个不同抗逆性的菠萝品种PZ2(抗逆性较差)和PZ3(抗逆性强)进行转录组和代谢组比较分析,以探索品种间抗逆性差异的分子生理机制,为菠萝抗性育种提供理论依据.(1)转录组结果显示,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到1667个差异表达基因,上调和下调的差异表达基因分别为770个和897个;其中筛选到20个与抗逆性相关的差异表达基因,包括WRKY和MYB转录因子基因以及ASR3、SOD1、POD48、HSP20、GSTF1、GSTU17等基因.(2)代谢组分析表明,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到208个差异代谢物,含量上调和下调的差异代谢物分别为98个和110个,其中22种差异代谢物与抗逆性相关,包括氨基酸及其衍生物、脂类、黄酮类、糖类和糖苷等.(3)qRT-PCR分析验证表明,所选的8个差异表达基因在菠萝品种PZ2与PZ3中的差异表达趋势与转录组测序中差异基因表达水平变化趋势基本一致.(4)关联分析表明,差异表达基因和差异代谢物共同富集的通路有类黄酮生物合成,苯丙素生物合成,莨宕烷、哌啶和吡啶丙酸盐生物合成,半胱氨酸与蛋氨酸代谢等4条.研究发现,抗逆性强的菠萝品种的非生物逆境反应相关基因、抗氧化酶基因、逆境响应结构基因和调控基因的表达水平高于抗逆性较差的品种,且黄酮类、氨基酸衍生物类及木脂素、脂质等代谢物的含量也高于抗逆性较差的品种.

    菠萝不同品种差异表达基因差异代谢物

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    水蕨愈伤胚胎发生的代谢组学研究

    李贵生
    1523-1529页
    查看更多>>摘要：体细胞胚胎发生是植物繁殖的一种方式,而离体的愈伤胚胎发生既可以进行植株再生、又可以用于遗传转化.该研究采用非靶向代谢组学,对蕨类植物水蕨分别处于增殖期和分化期的愈伤进行代谢物差异分析,以探讨愈伤胚胎发生的代谢机制,为愈伤胚胎发生的代谢组学提供资料.结果发现:(1)水蕨增殖期与分化期的愈伤具有相同的代谢物,且其中一些为疾病药物如放线菌酮和三七素.(2)各代谢物的含量高低不一,但基本上在增殖期和分化期之间无差异.(3)增殖期积累的代谢物预测与ABC通道蛋白途径有关,而分化期积累的代谢物可能与黄酮合成途径有关.研究推测,水蕨愈伤增殖期到分化期的转变是代谢物的量变过程,而非质变;植物愈伤胚胎发生的代谢组可能具有物种特异性.

    愈伤胚胎发生代谢组黄酮PLS-DA药物

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