收藏本站
收藏 | 论文排版

小鼠耳芥KEA和NHX基因家族的鉴定、进化和表达特征分析

郭力  
【摘要】:短命植物是一类分布于干旱荒漠地区,利用早春融雪和降雨快速完成其生命周期的植物。短命植物可防风固沙、保持水土和改善微生境,其覆盖程度对沙地表面的稳定具有重要意义,对保护周边农田免受沙害等方面起着重要作用。生长在新疆北部的小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)具有耐盐碱、抗干旱、耐低温等特点,对小鼠耳芥中抗逆相关的基因的挖掘,可为提高植物抗逆性的研究提供思路。一价阳离子/H~+逆向转运体(Cation/proton antiporter,CPA)基因家族通过介导一价阳离子(Na~+、K~+)与质子(H~+)跨膜逆向转运调节细胞内离子和p H稳态,在植物的生长发育和信号转导中发挥重要作用。本研究利用基因组数据,对5种十字花科植物KEA(K~+efflux antiporter)以及小鼠耳芥NHX(Na~+/H~+antiporter)家族进行了详细的生物信息学分析,包括基因鉴定、系统进化分析、基因结构、motif预测以及共线性分析等;利用q RT-PCR分析了Ap NHX和Ap KEA基因在非生物胁迫下的表达特征。本论文主要研究内容和结果如下:1、小鼠耳芥和4种十字花科植物KEA基因家族的全基因组鉴定和比较进化分析(1)拟南芥(Arabidopsis thaliana)、琴叶拟南芥(A.lyrata)、小鼠耳芥、亚麻荠(Camelina sativa)和盐芥(Eutrema salsugineum)中分别含有6、6、12、18和6个KEA家族成员(均含有K~+/H~+exchanger保守结构域);(2)系统进化、基因结构、motif分析发现KEA家族可分为两个亚家族,但Clade I中成员中存在Trk A-N结构域;(3)共线性分析表明小鼠耳芥和亚麻荠进化中KEA基因进化过程中经历了全基因组复制、也有片段重复事件,而拟南芥、琴叶拟南芥和盐芥中大部分KEA基因以分散型复制事件为主;(4)物种间KEA基因的共线性分析表明十字花科物种之间存在复杂的进化关系。2、小鼠耳芥KEA基因家族特征及表达分析(1)12个Ap KEA蛋白多重序列比对发现,Clade I成员的Trk A-N保守结构域中还存在Rossman fold的保守基序;(2)Ap KEA基因响应高盐(250 m M Na Cl)胁迫,其中Ap KEA2.1/2.2、Ap KEA6.1/6.2的表达模式存在明显差异,暗示复制基因对功能发生分歧;(3)q RT-PCR分析表明,Ap KEA1.1、Ap KEA1.2、Ap KEA3.1和Ap KEA3.2在不同浓度K~+胁迫中发挥重要作用,并且大部分Ap KEA在干旱(15%PEG 6000)、氧化(1μmol/L MV)和激素(1μmol/L ABA)胁迫胁迫下被显著诱导;(4)不同发育时期和不同组织的转录组数据分析表明Ap KEA在小鼠耳芥的生长发育中有重要作用。3、小鼠耳芥NHX基因家族鉴定、进化及表达分析(1)小鼠耳芥中共含有15个NHX基因,系统进化分析表明,Ap NHX可分为Vac-class、Endo-class和PM-class亚家族;(2)Motif分析发现蛋白保守序列阿米洛利结合位点LFFIYLLPPI只在Vac-class类蛋白中存在;(3)小鼠耳芥中存在13对共线性基因,计算Ka/Ks值发现进化中以纯化选择为主;(4)15个Ap NHX基因经历了全基因组复制/片段重复事件;(5)RNA-seq分析表明Ap NHX具有组织和发育时期表达特异性;(6)q RT-PCR证实大部分Ap NHX基因响应干旱、氧化和激素胁迫。综上所述,本研究从5种十字花科植物基因组中共鉴定出48个KEA基因,在小鼠耳芥鉴定出15个Ap NHX基因,全基因组复制/片段重复是Ap KEA、Cs KEA和Ap NHX家族扩张的主要原因;纯化选择是影响KEA、NHX家族基因的主要力量;基因表达分析说明这些基因在小鼠耳芥生长发育及响应不同胁迫中起着重要作用。研究结果加深了我们对植物中Na~+(K~+)/H~+逆向转运蛋白的新认识,为进一步研究Na~+(K~+)/H~+平衡机制提供了基因资源和理论基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 李茹霞;顾寅钰;李萌;陈传杰;梁晓艳;李俊林;邢延富;张海洋;付娆;;菠菜NHX家族基因鉴定及其响应盐胁迫的表达分析[J];山东农业科学;2021年09期
2 李金耀,张富春,马纪,蔡伦,鲍勇刚,王宾;采用RT-PCR扩增方法从犁苞滨藜中扩增NHX基因[J];植物生理学通讯;2003年06期
3 陈平;周昌乐;练睿婷;;一种改进的KEA关键词抽取算法研究[J];心智与计算;2011年02期
4 赵祥强;汤薇;张燕;李鑫;;互花米草中NHX基因片段的克隆与序列分析[J];安徽农业科学;2009年36期
5 CHEN Hua-tao;CHEN Xin;WU Bing-yue;YUAN Xing-xing;ZHANG Hong-mei;CUI Xiao-yan;LIU Xiao-qing;;Whole-genome identification and expression analysis of K~+ efflux antiporter(KEA) and Na~+/H~+ antiporter(NHX) families under abiotic stress in soybean[J];Journal of Integrative Agriculture;2015年06期
6 郭强;孟林;李杉杉;张琳;毛培春;田小霞;;马蔺NHX基因的克隆与基因表达分析[J];植物生理学报;2015年11期
7 蔡伦,张富春,马纪,李金耀,陈邦党,恩特马克·布拉提拜;新疆3种藜科盐生植物NHX基因的克隆与序列分析比较[J];植物生理学通讯;2005年03期
8 朱馨蕾;马艳;张富春;;盐胁迫下胡杨cDNA文库的构建及其nhx基因的克隆[J];植物研究;2007年01期
9 刘丹青;金玉环;郭力;李永光;黄先忠;;四种十字花科植物CONSTANS-like基因家族的鉴定和进化分析[J];植物生理学报;2021年06期
10 孔令娜;;一个新的油菜NHX基因电子克隆及序列分析[J];生物学杂志;2010年04期
11 李金耀,马纪,蔡伦,曾幼玲,梅新娣,张富春;在胡杨NHX基因内发现细菌转座子IS10-L的存在[J];生物工程学报;2003年05期
12 杨平;;拟南芥NHX基因密码子使用特性分析[J];南京晓庄学院学报;2011年06期
13 罗建;许春苗;张国斌;郁继华;;辣椒NHX基因家族的鉴定和表达分析[J];华北农学报;2021年03期
14 邓开连;周芳管;崔灿;曾凡楷;丁贺;靳思宇;;基于KEA的智能循迹小车[J];现代电子技术;2020年16期
15 马玉花;冶贵生;龙晓晨;马娟;冶桂莲;;柴达木盆地梭梭NHX基因的克隆及其编码蛋白的结构预测[J];西北林学院学报;2016年03期
16 邓倩;王艳;王伟;计巧灵;;盐胁迫下3种纤维亚麻NHX基因表达规律[J];中国农学通报;2014年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曹博宁;龙定沛;张梦;刘长英;向仲怀;赵爱春;;桑树钠氢反转运蛋白(NHX)基因家族分子特性和表达分析[A];全国桑树产业发展学术研讨会论文集[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 叶楚玉;植物钠氢逆转运体与CIPK基因家族的进化分析及胡杨NHX基因的功能研究[D];北京林业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 郭力;小鼠耳芥KEA和NHX基因家族的鉴定、进化和表达特征分析[D];石河子大学;2021年
2 王艳;根癌农杆菌介导NHX基因转化新疆甘蓝型油菜的研究[D];新疆大学;2005年
3 张霞;盐生植物NHX基因的克隆及花花柴RNAi载体构建与转化的研究[D];新疆大学;2007年
4 刘丹青;4种十字花科植物CONSTANS-like基因家族的鉴定、比较进化及小鼠耳芥COL基因的表达分析[D];石河子大学;2021年
5 赵红娟;农杆菌介导犁苞滨藜NHX基因转化苜蓿影响因素的研究[D];新疆农业大学;2007年
6 郝东风;新疆盐生植物耐盐基因NHX转化甘蓝型油菜及其耐盐性的初步研究[D];新疆大学;2006年
7 潘鑫艳;RNA干扰技术对花花柴液泡膜Na~+/H~+反向运输载体NHX基因功能的鉴定[D];新疆大学;2008年
8 燕霞;长叶红砂V-H~+-ATPase B subunit基因及NHX基因的初步表达分析[D];内蒙古大学;2014年
9 易丽娟;中林美荷杨组织培养及农杆菌介导的耐盐基因(NHX)遗传转化的研究[D];新疆大学;2005年
 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