收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

玉米脱水应答元件结合因子靶基因的全基因组分析

童玉成  
【摘要】:脱水应答元件结合因子(Dehydration responsive element binding factor, DREB)是植物非生物胁迫信号转导最为重要的转录因子之一,与许多抗逆相关基因的表达调节有关。目前,已经从多个物种中克隆了DREB基因家族成员,并验证其在非生物逆境胁迫下对抗逆相关基因表达的调控作用。在玉米上,已克隆出DBF1、DBF2、ZmDREB1A和ZmDREB2A四个DREB基因,并验证除DBF2外,其余3个基因编码蛋白的非生物胁迫逆境诱导转录因子功能。但是,关于DREB的靶基因及具体的信号调控途径,可供参考的文献十分有限。迄今为止,在玉米上严格鉴定的DREB靶基因只有rab17。在全基因组的水平上扫描鉴定DREB的靶基因,有助于了解DREB调控抗逆相关基因表达的具体情况,解析植物逆境应答的分子机制。 通过对各种不同物种DREB蛋白的氨基酸序列分析发现,DREB具有个保守的APETALA2 (AP2)结合域,特异性地识别结合抗逆相关基因启动子序列上的顺式脱水应答元件(Dehydration responsive element, DRE) CCGAC,激活下游靶基因的表达。此外,在靶基因启动子序列上识别过程中,是由多个转录因子相互协同作用,结合到相应的顺式作用元件后,从而启动基因表达的。因此,随着玉米基因组测序完成,我们可以根据DREB所识别的顺式元件DRE及其侧翼序列的保守性,并结合生物信息学方法,能够在全基因范围内对DREB转录因子调控的靶基因进行扫描。 汪世臣(2009)将已经确定的DREB靶基因中的DRE元件及其两侧各100 bp定义为DRE框序列(DRE frame sequence, DFS)。利用HexDiff算法计算出DFSs数据集和随机生成的具有DRE元件的nDFSs数据集中各种不同序列hexamers出现的频率比值。收集其中比值大于3.0的hexamers,作为鉴别DFS的特征,并利用这些特征构建支持向量机(Support vector machine, SVM)训练模型,开发了鉴别DREB结合位点的支持向量机分类器。 本研究首先从斯坦福大学玉米全长cDNA数据库中下载了11472条全长cDNA序列,通过与玉米基因组序列数据比对,我们将8416条全长cDNA定位到了玉米基因组的单一位点上,并将其转录起始位点上游1000 bp作为启动子区域,搜索其中DREB识别的核心序列CCGAC。运用汪世臣开发的DREB结合位点支持向量机分类器,对核心序列两侧各100 bp共205 bp的DRE框序列进行分类鉴别。按此方法,从玉米全基因组共预测出694个可能的DREB靶基因。然后,从各种相关数据库中搜索下载,分别建立在低温、干旱和高盐胁迫下上调表达的玉米表达序列数据库,与预测出的694个可能DREB靶基因进行序列比对。结果表明,在694个预测的DREB靶基因中,有64、277和578个基因,分别在低温、干旱和高盐胁迫下上调表达。在这三种非生物逆境下上调表达的预测DREB靶基因共有596个,占全部694个预测DREB靶基因的85.9%。 为了验证预测结果,我们首先根据DBF1、ZmDREB1A和ZmDREB2A玉米上验证功能的3个DREB转录因子蛋白的氨基酸序列,进行密码子优化,体外化学合成DBF1、ZmDREB1A和ZmDREB2A基因,构建原核表达载体,诱导表达,分离纯化了DBF1、ZmDREB1A和ZmDREB2A蛋白。然后从预测的596个可能的DREB靶基因中,随机挑取出17个基因,并根据其启动子中的DRE顺式元件及其两侧序列合成探针。最后将这些探针分别与DBF1、ZmDREB1A和ZmDREB2A蛋白进行硝酸纤维素膜透过实验,验证其体外结合的可能性。结果表明,验证实验所选取的17个基因其启动子均能不同程度地与DBF1、ZmDREB1A和ZmDREB2A蛋白结合,说明我们对596个可能DREB靶基因的预测是可信的,进而为玉米非生物逆境胁迫应答的分子机理研究提供参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;Analysis of drought resistance HVA1 gene under drought stress in different Poa pratensis cultivars[J];Journal of Northeast Agricultural University(English Edition);2007年01期
2 ;Analysis of Drought in Poyang Lake[J];Meteorological and Environmental Research;2011年05期
3 ;Active Methyl Cycle and Transfer Related Gene Expression in Response to Drought Stress in Rice Leaves[J];Rice Science;2012年02期
4 JianJun Kang;SuoMin Wang;Ming Zhao;GuangYu Li;ZiHui Yang;;Effects of separate and mutual application of Na and Si on drought resistance of Haloxylon ammodendron[J];Sciences in Cold and Arid Regions;2012年06期
5 ;Remarks on the Birth of the Journal[J];干旱地区农业研究;1983年00期
6 兰巨生 ,胡福顺 ,张景瑞;The concept and statistical method of drought resistance index in crops[J];华北农学报;1993年S2期
7 Rui LI;Atsushi TSUNEKAWA;Mitsuru TSUBO;;Index-based assessment of agricultural drought in a semi-arid region of Inner Mongolia, China[J];Journal of Arid Land;2014年01期
8 汪旭升,朱军,MANSUETO Locedie,BRUSKIEWICH Richard;Identification of candidate genes for drought stress tolerance in rice by the integration of a genetic (QTL) map with the rice genome physical map[J];Journal of Zhejiang University Science;2005年05期
9 ;Comparative transcriptional profiling under drought stress between upland and lowland rice (Oryza sativa L.) using cDNA-AFLP[J];Chinese Science Bulletin;2009年19期
10 ;Drought-Stimulated Activity of Plasma Membrane Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Oxidase and Its Catalytic Properties in Rice[J];Journal of Integrative Plant Biology;2009年12期
11 ;Assessment on Agricultural Drought Risk Based on Variable Fuzzy Sets Model[J];Chinese Geographical Science;2011年02期
12 Xianda Bai;;Study on the Features and Risk Assessment of Drought in Guilin[J];Meteorological and Environmental Research;2013年Z1期
13 ;Mechanism for controlling drought and salinity/waterlogging in Northwest Shandong Province[J];The Journal of Chinese Geography;1998年02期
14 ;Carbon unloading in roots in relation to root senescence in Cercis chinensis seedlings under drought stress[J];Forestry Studies in China;2009年02期
15 ;Study on Diversity of Soybean Germplasm with Drought Resistance in Huang-Huai-Hai Region[J];Agricultural Sciences in China;2002年01期
16 Issmat I.Kassem;Puneet Joshi;Von Sigler;Scott Heckathorn1;;Effect of Elevated CO_2 and Drought on Soil Microbial Communities Associated with Andropogon gerardii[J];Journal of Integrative Plant Biology;2008年11期
17 ;Protective enzyme activity and physiological properties of four mulberry varieties affected by drought stress in the Panxi Region of Sichuan Province, China[J];Forestry Studies in China;2009年03期
18 ;Progress in Relationship between Anatomical Structures of Vegetative Organs and Drought Resistance in Forage Germplasm Resources[J];Animal Husbandry and Feed Science;2010年02期
19 王传宽,桑运荣,鲍淳松;STUDIES ON STRUCTURE AND FUNCTIONS OF MONGOLIAN OAK FORESTS[J];Journal of Northeast Forestry University;1995年03期
20 Edith Omo-Ikerodah;;Calcineurin B-like interacting protein kinase OsCIPK23 functions in pollination and drought stress responses in rice (Oryza sativa L.)[J];遗传学报;2008年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Identification of a stress-inducible transcription factor gene ST14 conferring drought tolerance in rice[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
2 ;Isolation and characterization of a drought-inducible promoter in rice[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
3 ;Differential regulation of proteins and phosphoproteins in rice under drought stress[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
4 ;Identification of somaclonal variant lines with enhanced drought tolerance in triploid bermudagrass (Cynodon transvaalensis x C.dactylon) and their responses to drought stress[A];中国草学会牧草育种专业委员会2007年学术研讨会论文集[C];2007年
5 D.K.Dwivedi;R.Lafitte;J.Ali;J.R.Domingo;E.Venus;;Epigenetic and genetic control of drought tolerance in rice——A merging story of Jarmarkism and Mendelism[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
6 ;Identification of a cluster of PR4-like genes involved in drought tolerance in rice[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
7 ;Characterization of OsADSDR (Oryza sativa Accelerated Drought Sensitivity and Disease Resistance) conferring drought sensitivity and disease resistance in rice[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
8 ;OsBTF3 negatively regulates the tolerance to drought stress in rice[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
9 Sushmita Gupta;Priyadarshini Bhorali.Raju Bharalee;Tirthankar Bandyopadhyay;Bornali Gohain;Saurabh Das;Niraj Agarwal;H.Ranjit Singh;Parveen Ahmed;Prasenjit Bhagwati;Nilakshi Bhattacharya;Sangita Borchetia;Sudripta Das;;Transcript profiling and identification of molecular markers associated with drought tolerance in tea[A];第十一届全国植物基因组学大会摘要集[C];2010年
10 ;Overexpressing SNAC1, a transcription factor predominantly induced in guard cells, enhances drought resistance and salt tolerance in rice[A];湖北省遗传学会、江西省遗传学会2006年学术年会暨学术讨论会论文摘要集[C];2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 童玉成;玉米脱水应答元件结合因子靶基因的全基因组分析[D];四川农业大学;2010年
2 杨德鑫;水稻ERF蛋白OsERF109的特性及功能分析[D];中国农业科学院;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978