植物抗性基因的克隆和特性分析

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马铃薯抗逆相关基因SnRK2家族的克隆与功能分析

马铃薯抗逆相关基因SnRK2家族的克隆与功能分析马铃薯抗逆相关基因SnRK2家族的克隆与功能分析近年来，随着环境条件的不断变化和全球气候变暖的影响，农作物种植遭受逆境胁迫的情况越来越严重。

作为重要的经济作物之一，马铃薯也面临着干旱、高温、盐碱等多种逆境的威胁。

为了提高马铃薯的逆境抗性，科研人员对其抗逆相关基因进行了广泛的研究。

其中，SnRK2家族被认为是马铃薯逆境抗性的关键基因家族之一。

SnRK2家族是植物中一类重要的蛋白激酶，在植物生长发育和逆境应答中发挥着重要的调控作用。

为了进一步研究SnRK2家族在马铃薯中的功能以及其在逆境应答中的调控机制，科研人员进行了马铃薯SnRK2基因的克隆及功能分析。

首先，研究人员通过生物信息学方法，在马铃薯基因组数据库中鉴定出了多个可能与抗逆性相关的SnRK2基因。

随后，通过RT-PCR技术，从马铃薯品种中分离和克隆了SnRK2基因。

经过测序验证，并与已有的马铃薯SnRK2序列进行比对，确认了克隆得到的马铃薯SnRK2基因。

接下来，为了进一步了解SnRK2基因在马铃薯逆境应答中的功能，研究人员利用基因转化技术将马铃薯SnRK2基因导入模式植物拟南芥中。

通过对转基因拟南芥的表型观察和生理指标分析，发现马铃薯SnRK2基因的导入显著提高了拟南芥的抗旱和耐盐能力。

此外，通过基因表达分析，发现马铃薯SnRK2基因在拟南芥中的导入显著激活了一系列与逆境应答相关的基因表达。

进一步的研究显示，马铃薯SnRK2基因在拟南芥中的导入还促进了抗氧化系统的活化，提高了拟南芥对逆境胁迫下产生的活性氧的清除能力。

此外，马铃薯SnRK2基因的导入还增强了拟南芥根系的生长和发育，并提高了植株的光合效率和叶片干物质积累。

这些结果表明，马铃薯SnRK2基因在植物抗逆应答中发挥重要作用，可以改善植物对逆境胁迫的适应能力。

综上所述，研究人员通过克隆和功能分析，揭示了马铃薯抗逆相关基因SnRK2家族在植物逆境应答中的重要作用。

黄瓜白粉病抗性基因挖掘结论及参考文献

性和专业性，未提供具体的参考文献，实际写作中应根据研究内容和引用规范列出相关参考文献。
02
材料与方法
试验材料
黄瓜品种选择
选用具有不同白粉病抗性的黄瓜品种，包括高抗、中抗和感病品种。
病原菌株
采集多个地区的黄瓜白粉病菌株，确保试验具有广泛的代表性。
试验方法
接种方法
采用喷雾法或涂抹法将病原菌接种于黄瓜叶片上，接种后置于适宜发病的环
展望与建议
深入研究抗性基因作用机制
01
进一步探讨黄瓜白粉病抗性基因的作用机制，为黄瓜
抗病育种提供更加精准的理论指导。
拓展抗性基因应用范围
02 将所发掘的抗性基因应用于其他作物抗病育种中，提
高作物的整体抗病水平。
加强野生资源保护利用
03
加大对野生黄瓜种质资源的保护力度，合理利用野生
资源，为黄瓜抗病育种提供更多的遗传资源。
05
结论与展望
主要研究结论
黄瓜白粉病抗性基因成功定位
通过遗传分析和分子标记辅助选择，成功将黄瓜白粉病抗性基因定位在特定染色体区域。
抗性基因功能验证
利用转基因技术和基因编辑技术，验证了所定位的抗性基因在黄瓜抗白粉病中的功能，并明确了其作用机制。
发掘新的抗性资源
在野生黄瓜种质资源中发掘到新的白粉病抗性基因，为黄瓜抗病育种提供了新的遗传资源。
抗性基因在育种中的应用前景
1 2
抗性基因的利用
将抗性基因应用于黄瓜育种中，有望培育出具有白粉病抗性的新品种，提高黄瓜的产量和品质。
基因聚合育种
通过基因聚合技术，将多个抗性基因聚合到同一植株中，进一步提高植株的抗病性和适应性。
3
转基因育种的安全性评价

植物抗病性状的遗传与改良研究

植物抗病性状的遗传与改良研究植物在面对病原菌、病毒和其他生物或非生物胁迫时，拥有不同的抗病性状。

这些性状的遗传机制对于植物病害的防控和农业生产至关重要。

本文将探讨植物抗病性状的遗传与改良研究。

一、植物抗病性状的遗传基础植物抗病性状的遗传基础包括三个方面，即抗性基因、抗性基因的调控网络和遗传环境交互作用。

1. 抗性基因抗性基因是指植物基因组中控制抗病性状的基因。

这些基因可以分为两大类型：治疗性抗性基因和守卫性抗性基因。

治疗性抗性基因通过直接干扰病原菌或病毒的生命周期和复制过程来抵抗病害。

守卫性抗性基因则通过识别病原菌的侵染并激活植物的免疫系统来抵御病害。

2. 抗性基因的调控网络植物中存在复杂的抗性基因调控网络，包括信号传导途径、转录因子和抗性蛋白等。

这些调控因子相互作用，调节抗性基因的表达和功能，从而调控植物的抗病性状。

3. 遗传环境交互作用植物抗病性状的表达不仅受基因的影响，还受到遗传环境的影响。

遗传环境交互作用是指植物基因型和环境之间的相互作用，对抗性基因的表达和功能产生影响。

例如，温度、湿度和光照等环境因素可以调控植物的抗病性状。

二、植物抗病性状的改良策略为了改善植物的抗病性状，研究人员开展了多种改良策略，包括传统育种、分子育种和基因编辑等。

1. 传统育种传统育种是通过选择和杂交法来改良植物的抗病性状。

研究人员可以通过对大量植株的筛选和交配，选择出具有优良抗病性状的后代。

然后再利用这些后代进行进一步改良，最终获得具有高抗病性的新品种。

2. 分子育种分子育种是利用分子生物学和生物技术手段来改良植物的抗病性状。

研究人员可以通过分析抗性基因的结构和功能，利用基因克隆、转基因和基因编辑技术等手段，来精确地改良植物的抗病性。

这种方法具有高效和精准的特点。

3. 基因编辑基因编辑是一种新兴的植物改良技术，它可以通过直接修改植物基因组中的特定序列，来改变植物的抗病性状。

研究人员可以使用CRISPR/Cas9等工具，精确地编辑和修复抗性基因。

甘薯草甘膦抗性基因epsps克隆和序列分析

西北植物学报,２０２０,４０(１):００３５－００４２A c t aB o t ．B o r e a l ．ＧO c c i d e n t ．S i n．㊀㊀d o i :１０．７６０６/j ．i s s n ．１０００Ｇ４０２５．２０２０．０１．００３５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀h t t p ://x b z w x b ．a l l jo u r n a l ．n e t 收稿日期:２０１９Ｇ０９Ｇ１７;修改稿收到日期:２０２０Ｇ０１Ｇ１０基金项目:N S F C Ｇ广东联合基金(U １７０１２３４)作者简介:陈颖芳(１９９６－),女,学士,主要从事植物分子生物学研究.E Ｇm a i l :１５０００５６７７４＠q q．c o m ∗通信作者:朱宏波,博士,副教授,主要从事甘薯遗传育种与分子生物学研究.E Ｇm a i l :t d z h u ＠１２６．c o m甘薯草甘膦抗性基因E P S P S 克隆和序列分析陈颖芳,周安琪,朱宏波∗(广东海洋大学农学院,广东湛江５２４０００)摘㊀要:E P S P S 基因编码５Ｇ烯醇式丙酮酰莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶,该酶是芳香族氨基酸合成的关键酶,该基因在细菌㊁真菌㊁藻类和植物中被广泛克隆和研究.E P S P S 酶是草甘膦除草剂的靶点酶,过量表达E P S P S 基因可以提高作物的草甘膦抗性.该研究根据甘薯基因组数据库设计引物,以广薯８７为材料提取R N A ,通过R T ＧP C R 方法扩增甘薯I b E P S P S 基因,测序后进行生物信息学分析和表达分析.结果表明:(１)成功克隆获得甘薯I b E P S P S 基因,该基因全长C D S 为１５６９b p ,编码５２２个氨基酸,其中在第９８~１１３㊁１７３~１８３位氨基酸序列具有２个E P S P S 的保守结构域.(２)系统进化树分析结果表明,甘薯I b E P S P S 基因与三裂叶薯(I p o m o e a t r i l o b a )㊁打碗花(C a l ys Ｇt e g i a h e d e r a c e a )㊁田旋花(C o n v o l v u l u s a r v e n s i s )和牵牛(I po m o e a n i l )聚在一类,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近.(３)实时荧光定量P C R 分析结果表明,甘薯I b E P S P S 基因在茎㊁叶和茎尖表达量较高,同时受到草甘膦胁迫后I b E P S P S 基因表达量提高.该研究结果为进一步探讨甘薯I b E P S P S 基因的功能及甘薯对草甘膦的耐药性机制奠定了基础.关键词:甘薯;草甘膦抗性基因;基因克隆中图分类号:Q ７８５;Q ７８６文献标志码:AC l o n i n g a n dE x p r e s s i o nA n a l y s i s o fG l y ph o s a t eR e s i s t a n c e G e n e E P S P S i nS w e e t P o t a t oC H E N Y i n g f a n g ,Z H O U A n q i ,Z HU H o n gb o ∗(A g r i c u l t u r a l C o l l e g e ,G u a n g d o n g O c e a nU n i v e r s i t y ,Z h a n j i a n g ,G u a n g d o n g ５２４０００,C h i n a )A b s t r a c t :T h e E P S P S g e n ew h i c h e n c o d e s ５Ｇe n o l p y r u v y l Ｇs h i k i m a t e Ｇ３Ｇp h o s p h a t e s y n t h a s e ,t h e k e y e n z ym e o f a r o m a t i c a m i n o a c i d s y n t h e s i s h a s b e e n c l o n e d a n dw i d e l y s t u d i e d i nb a c t e r i a ,f u n g i ,a l ga e ,a n d p l a n t s ．E P S P S i s t h e t a r g e t e n z y m e o f g l y p h o s a t eh e rb ic ide a n d i t so v e r e x p r e s s i o nc a n i m p r o v e g l y ph o s a t e r e s i s t Ｇa n c e o f c r o p s ．I nt h i ss t u d y ,p r i m e r sw e r ed e s i g n e da c c o r d i n g tot h e g e n o m i cd a t a b a s eo f s w e e t p o t a t o ,R N A w a s e x t r a c t e d f r o mt h e s w e e t p o t a t ov a r i e t y , G u a n g s h u８７ ,a n d t h e g e n ea m p l i f i e db y RT ＧP C R．A f t e r s e q u e n c i n g ,b i o i n f o r m a t i c a n a l y s i s a n d e x p r e s s i o n a n a l ys i sw e r e c a r r i e d o u t ．T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t :(１)t h e t o t a l C D s o f t h e I b E P S P S g e n ew a s １５６９b p ,e n c o d i n g ５２２a m i n o a c i d s ,a m o n g th e s e ,t h e r ew e r e t w o c o n Ｇs e r v e d d o m a i n s o f I b E P S P S g e n e i n a m i n o a c i d s e q u e n c e ９８－１１３a n d １７３－１８３p o s i t i o n s ．(２)P h y l o ge n e t i c t r e e a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h eE P S P Sof s w e e t p o t a t ow a s c l o s e l y r e l a t e dt o I p o m o e a t r i l o b a ,C a l y s t e gi ah e d e r a c e a ,C o n v o l v u l u s a r v e n s i s ,a n d I po m o e a n i l ．(３)T h e r e s u l t s o f r e a l Ｇt i m e q u a n t i t a t i v eP C Rs h o w e d t h a t t h e I b E P S P S g e n ew a s h i g h l y e x p r e s s e d i n t h e s t e m ,l e a f a n ds h o o t t i p o f s w e e t p o t a t o ,a n d t h e e x p r e s s i o no f t h e I b E P S P S g e n e i n c r e a s e d a f t e r t h e s t r e s s o f g l y p h o s a t e ．T h e r e s u l t s p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r f u r t h e r s t u d y on t h e f u n c t i o n o f t h e I b E P S P S g e n e a n d t h em e c h a n i s mo f r e s i s t a n c e o f s w e e t p o t a t o t o g l y ph o s a t e ．K e y wo r d s :s w e e t p o t a t o ;g l y p h o s a t e r e s i s t a n c e g e n e ;g e n e c l o n i n g㊀㊀甘薯(I p o m o e a b a t a t a s L．)属旋花科甘薯属,是重要的粮食作物和经济作物.草甘膦是被广泛应用的一种非选择性除草剂,其作用机理是竞争性抑制莽草酸途径中５Ｇ烯醇丙酮莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶(E P S P S)的活性,从而导致芳香族氨基酸生物合成受阻,抑制植物的生长,最终导致植物死亡[１].目前已经发现一些植物具有天然的草甘膦抗性[２Ｇ４],如禾本科的硬直黑麦草(L o l i u mr i g i d u m G a u d．)和牛筋草(E l e u s i n i n d i c a),旋花科的田旋花(C o n v o l v uＧl u s a r v e n s i s)等,迄今已有３８种杂草具有草甘膦抗性,而大部分植物的草甘膦抗性与E P S P S基因有关[５].草甘膦抗性机制有３种不同类型.第一种通过E P S P S基因突变提高抗性,E P S P S多肽序列的９６㊁９７㊁１０１和１０６位氨基酸的突变会对草甘膦产生较高抗性.如田旋花成熟E P S P S的１０１位的苯丙氨酸被丝氨酸取代后抗性提高[６];牛筋草E P S P S的第１０６位脯氨酸被丝氨酸或苏氨酸取代后,其抗性提高了８~１２倍[２];黑麦草E P S P S的第１０６位脯氨酸被丙氨酸或苏氨酸取代后抗性提高[３].第二种草甘膦抗性机制通过E P S P S基因扩增来实现,在草甘膦的胁迫下,植株通过E P S P S基因表达上调来提高抗性.第三种草甘膦抗性机制为非靶点抗性机制,即减少对草甘膦的吸收和提高对草甘膦的代谢.以上多个机制共同作用对草甘膦产生抗性[７Ｇ８].本研究利用R TＧP C R方法克隆甘薯I b E P S P S基因,并对其进行生物信息学分析和表达分析,为甘薯抗草甘膦抗性机制研究和绿原酸㊁酚类及类黄酮等次生代谢物的代谢合成机制研究奠定基础.１㊀材料和方法１．１㊀材㊀料甘薯品种广薯８７为广东省主栽品种,优质抗逆,由广东省农业科学院作物所选育,栽培于广东海洋大学农学院试验田.表１㊀引物序列和功能T a b l e１㊀P r i m e r s e q u e n c e s a n d f u n c t i o n引物P r i m e r序列S e q u e n c e(５ᶄң３ᶄ)用途F u n c t i o nE P S P SＧF E P S P SＧR A C T A A C A C AG A T C T C T A C C TC C T T T C A A T C T A C C C A T T A C C基因克隆G e n e c l o n i n gβＧa c t i nＧF βＧa c t i nＧR T C C A G A A G A G C A C C C G G T A CG T C T G T C A G G T C A C G T C C A G内参基因R e f e r e n c e g e n eE P S P SＧF E P S P SＧRG G T C C T T T C A C G G T A A C A CG G G G A G G T C A G A A A T A C A荧光定量P C Rq R TＧP C R１．２㊀方㊀法１．２．１㊀总R N A提取及c D N A合成㊀取移栽后４０天甘薯广薯８７茎叶,置液氮中速冻后按T r i z o l法提取总R N A[９],通过１％琼脂糖电泳检测R N A质量和完整性;使用宝生物P r i m e S c r i p t１s t S t r a n d c DＧN AS y n t h e s i sK i t反转录得到c D N A,－２０ħ保存.１．２．２㊀E P S P S基因克隆㊀下载甘薯基因组数据(h t t p s://i p o m o e aＧg e n o m e．o r g/),利用田旋花E PＧS P S基因的序列进行本地B l a s t,根据同源性最高的序列设计引物(表１),引物由上海生物工程有限公司合成.以广薯８７ c D N A为模板进行P C R扩增,反应程序:９４ħ预变性５m i n后,９４ħ变性３０s,５５ħ退火３０s,７２ħ延伸３m i n,３５个循环.扩增产物经１．０％琼脂糖凝胶电泳检测后沉淀回收,利用p M DＧ１８T载体连接并转化至大肠杆菌,通过蓝白斑筛选后进行菌落P C R验证,将阳性菌落送上海生工生物公司测序.１．２．３㊀序列生物信息学分析㊀利用A u g u s t u s软件在线分析甘薯I b E P S P S基因的编码序列和氨基酸序列(h t t p://b i o i n f．u n iＧg r e i f s w a l d．d e/a u g u sＧt u s);利用E x P A S y的P r o t P a r a m软件预测分析E P S P S蛋白的各理化性质;利用S O P MA和S W I S SＧMO D E L网站程序预测分析I b E P S P S蛋白的二级结构和三级结构;利用N C B I的C C D(c o nＧs e r v e dd o m a i nd a t a b a s e)在线分析I b E P S P S蛋白保守结构域;利用S i g n a l P４．１S e r v e r预测甘薯I b E PＧS P S蛋白信号肽,利用软件W o l f p s o r t进行甘薯I b E P S P S蛋白亚细胞定位预测;利用N e t P h o s３．１预测甘薯I b E P S P S蛋白的磷酸化位点;利用N C B I的B l a s t p进行在线比对分析,挑选出相似性较高的同源蛋白序列,利用D N AMA N进行多重序列比对;从B l a s t p对比结果中挑取不同物种的同源序列,利用MA G A７软件构建系统进化树.１．２．４㊀E P S P S基因表达分析㊀甘薯品种广薯８７在扦插２０d后分别取根㊁茎尖㊁茎和叶片提取R N A.草甘膦处理采取离体枝条水培的方法,取２５c m左右甘薯枝条,在蒸馏水中培养３d,用２g/L草甘膦铵盐均匀喷施叶片,分别取喷施前和喷施后１２和２４h叶片提取R N A备用.各样品反转录后进行S Y B R法荧光定量P C R检测,所用特异性引物及内参基因引物见表１,基因的相对表达量采用２－ΔΔC t法计算,用软件G r a p h p a dP r i s m８对数据进行统计学分析.６３西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷２㊀结果与分析２．１㊀E P S P S 基因克隆以广薯８７的c D N A 为模板进行P C R 扩增,经M．D N A 标准分子量;A．c D N A 图１㊀I b E P S P S c D N A 全长扩增产物M．D N A M a k e r ;A．c D N AF i g ．１㊀F u l l l e n g t ho f I b E P S P S c D N Aa m pl i f i c a t i o n 琼脂糖凝胶电泳得到１７００b p 左右的片段(图１),与预期结果相符.T ＧA 克隆后送样测序,测序获得甘薯I b E P S P S 基因１６７９b p 序列,该基因的开放编码框长度为１５６９b p,编码５２２个氨基酸(图２),将该基因命名为I b E P S P S ,G e n B a n k 的登录号为M N ４３３６０８.２．２㊀E P S P S 基因序列比对与分析利用N C B I 的C C D 分析显示,I b E P S P S 基因编码的蛋白属于P L N ０２３３８超家族成员,具有５Ｇ烯醇式丙酮酰莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶保守结构域(图２).通过N C B I 的B l a s t p 比对结果显示,其与三裂叶薯(I p o m o e a t r i l o b a )㊁牵牛(I po m o e an i l )㊁打碗花(C a l y s t e gi ah e d e r a c e a )和田旋花(C o n v o l v u l u s a r v e n s i s )的E P S P S 基因相似性分别达到９９．４３％㊁下划线部分为E P S P S 氨基酸保守结构域图２㊀I b E P S P S 核苷酸序列及氨基酸序列U n d e r l i n e d p a r t s a r eE P S P Sa m i n o a c i d c o n s e r v e dd o m a i n sF i g ．２㊀N u c l e o t i d e s e q u e n c e a n da m i n o a c i d s e qu e n c e o f I b E P S P S ７３１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈颖芳,等:甘薯草甘膦抗性基因E P S P S 克隆和序列分析１９６．５５％㊁９４．４４％和９２．７２％,说明I b E P S P S 基因与其近缘种的E P S P S 序列有同源性,在进化上属于较保守的酶类.２．３㊀甘薯I b E P S P S 基因及编码的蛋白质信息分析蛋白质理化性质分析发现I b E P S P S 编码５２２个氨基酸,其中酸性氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)与碱性氨基酸(精氨酸和赖氨酸)的数量分别为５６和５８,I b E P S P S 编码的蛋白分子量为５５８５３．３４D a ,等电点为８．０５,不稳定参数为３８．４７,表明这个蛋白是一个稳定蛋白.通过跨膜结构分析,发现I b E P S P S 有４个跨膜结构.信号肽预测结果发现I b E P S P S 没有信号肽,因此可能是一种胞内蛋白.利用蛋白亚细胞定位在线网站预测,结果显示K 最近邻值(k ＧN e a Ｇr e s tN e i g h b o r ,K N N )为１４,其中１２．５个位于叶绿体中,１．５个位于线粒体,即I b E P S P S 定位叶绿体可能性大于线粒体.磷酸化位点分析结果显示(图３),I b E P S P S 可能具有６６个磷酸化位点,其中有３９个丝氨酸位点,２１个苏氨酸位点,６个酪氨酸位点,表明该蛋白可能受多种蛋白激酶的磷酸化和去磷酸化所调控,参与各种细胞调控过程.２．４㊀甘薯I b E P S P S 蛋白的结构预测蛋白质二级结构预测结果显示,蛋白中无规卷曲占的比重最大,所占比例是４４．４４％,αＧ螺旋占３０．６５％,延伸链占１８．２０％,βＧ转角占６．７０％(图４).利用S W I S S ＧMO D E L 预测I b E P S P S 的三级结构,结果显示模板１m i ４．１．A (５Ｇe n o l p y r u v yl Ｇs h i k i Ｇm a t e Ｇ３Ｇp h o s p h a t es yn t h a s e ),其序列相似度为５５．６６％,可以作为模板进行同源建模,得到I b E P ＧS P S 的三维结构模型(图５).图５㊀I b E P S P S 蛋白三级结构的预测分析F i g ．５㊀P r e d i c t i v e a n a l y s i s o f t e r t i a r y st r u c t u r e o f I b E P S P S p r o t e in图３㊀I b E P S P S 蛋白磷酸位点分析F i g ．３㊀P r e d i c t i v e a n a l y s i s o f t h e p h o s p h o r yl a t i o n p o t e n t i a l o f I b E P S P S p r o t e in 蓝色．αＧ螺旋;红色．延伸主链;绿色．βＧ转角;紫色．不规则卷曲图４㊀I b E P S P S 蛋白的二级结构的预测分析B l u e ．αＧh e l i x ;R e d ．E x t e n d t h em a i n c h a i n ;G r e e n ．βＧt u r n ;P u r p l e ．I r r e g u l a r c u r l F i g ．４㊀P r e d i c t i v e a n a l y s i s o f t h e s e c o n d a r y st r u c t u r e o f I b E P S P S p r o t e i n ８３西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷２．５㊀E P S P S 进化树分析与同源比较从N C B I 中筛选出１５个物种的E P S P S 编码的氨基酸序列,利用M E G A ７．０软件构建系统进化树.结果(图６)显示,I b E P S P S 与三裂叶薯㊁田旋花㊁打碗花㊁牵牛㊁拟南芥(A r a b i d o p s i s t h a l i a n a )㊁烟草(N i c o t i a n a t o m e n t o s i f o r m i s )㊁高粱(S o r g h u m b i c o l o r )的E P S P S 聚在同一分支,进化上更为保守.将I b E P S P S 与其同一进化分支上的同源基因进行氨基酸序列比对,结果(图７)显示它们之间的相似性为９４．０１％,进一步结合M E M E 和T B t o o s 对I b E P S P S 的保守基序分析结果显示:E P S P S 含有２个保守基序,分别位于I b E P S P S 的第９８~１１３㊁１７３~１８３位氨基酸(图７红色方框中序列)[１０].这两个高度保守的结构域为E P S P S 的活性位点,改变结构域中某一位点可改变酶的活性,从而对草甘膦的抗性产生影响[１１].２．６㊀I b E P S P S 基因实时定量P C R 相对表达量分析㊀㊀采用荧光定量P C R 技术对在甘薯不同组织的表达情况进行分析,将根中基因的表达设为对照组,以其他部位的表达量为实验组,计算I b E P S P S 基因相对表达量.I b E P S P S 基因在甘薯组织中表达由高到低依次为茎＞茎尖＞叶片＞根,其中茎与根相比差异极显著(图８,A ).同时,对I b E P S P S 基因在草甘膦处理叶片后的表达情况进行了分析,在草甘膦处理１２h 后I b E P S P S 表达量下降,而２４h 表达量上升,说明I b E P S P S 基因能被草甘膦诱导表达(图８,B ).图６㊀E P S P S 的系统进化树F i g ．６㊀T h e p h y l o ge n e t i c t r e e o fE P S PS ∗∗表示０．０１水平显著性差异图８㊀I b E P S P S 基因在甘薯不同组织和草甘膦胁迫下的相对表达∗∗i n d i c a t e s i gn i f i c a n t d i f f e r e n c e a t ０．０１l e v e l F i g ．８㊀R e l a t i v e e x p r e s s i o no f I b E P S P S g e n e i nd i f f e r e n t t i s s u e s o f s w e e t p o t a t o a n du n d e r g l y ph o s a t e s t r e s s ９３１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈颖芳,等:甘薯草甘膦抗性基因E P S P S 克隆和序列分析１红色方框表示E P S P S 的保守结构域图７㊀E P S P S 多序列比对R e db o x e s i n d i c a t e t h e c o n s e r v e dd o m a i n s o fE P S P SF i g ．７㊀E P S P Sm u l t i p l e s e q u e n c e a l i gn m e n t ０４西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷３㊀讨㊀论E P S P S基因广泛存在于植物㊁真菌及细菌中,是莽草酸途径的关键酶基因,与芳香族氨基酸合成及香豆素㊁绿原酸㊁类黄酮等次生代谢物质的合成有关.过量表达E P S P S基因可以阻断草甘膦对植物莽草酸途径的干扰,从而提高作物对草甘膦的抗性[１２].E P S P S基因最早在农杆菌中被克隆,并被应用于提高转基因大豆的草甘膦抗性,抗草甘膦大豆是世界上种植面积最大的转基因作物.E P S P S 基因也相继在大豆[G l y c i n e m a x(L i n n．) M e r r][１３]㊁甘蔗(S a c c h a r u mo f f i c i n a r u m)[１４]㊁棉花(G o s s y p i u m s p p)[１５]和田旋花[６,１１]等多种植物中被克隆,E P S P S基因的表达模式和对草甘膦的抗性机制方面成为研究的热点问题.本研究以旋花科植物甘薯为实验材料,克隆了I b E P S P S基因,并进行了生物信息学分析和表达分析.本研究结果表明,甘薯I b E P S P S蛋白与其他植物E P S P S蛋白聚为一类,与其他旋花科植物位于一个分支,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近,相似性达到了９９．４３％,二者在保守结构域上没有任何氨基酸差异,只在N端个别氨基酸上不一致.在分类上,三裂叶薯与甘薯同属于甘薯属的甘薯组,E P S P S 蛋白的聚类分析结果与分类上的物种亲缘关系是一致的.对蛋白的结构进行分析表明,甘薯E P S P S蛋白属于碱性亲水蛋白,主要定位于叶绿体上,这说明莽草酸途径的部分反应可能是在叶绿体中完成的,这一点与拟南芥上色氨酸的合成在叶绿体中完成相吻合[１６].E P S P S是莽草酸途径的第６个关键酶,由于不同器官对芳香族氨基酸和次生代谢物质的需求不同,因此E P S P S基因在不同组织器官的表达量可能有一定差异[１７],不同植物的表达规律也不同,葡萄(V i t i s v i n i f e r a L．)茎㊁叶柄和叶中E P S P S的转录水平高于果实[１８],薤白(A l l i u m m a c r o s t e m o n B u n g e)中E P S P S在茎㊁幼叶和根中的表达量高于老叶[１９].本研究中甘薯E P S P S基因在茎中的表达最高,根中的表达量最低,与其他植物有一定的差异,这可能是由于不同植物E P S P S基因的表达调控机制差异造成的.在田旋花㊁棉花及麦冬等植物中,E P S P S基因能够被草甘膦诱导表达[１１,２０Ｇ２１].对离体甘薯枝条进行喷施草甘膦处理,I b E P S P S基因表达量呈先下降后上升的趋势,说明该基因在甘薯上能够受草甘膦诱导表达.植物通过提高E PＧS P S基因表达量来提高植物对草甘膦的耐受能力,以保证植物生命活动正常进行,这是如今一类普遍的草甘膦抗性机制[２２],而具体的响应机制仍需要深入探讨.该研究结果为甘薯草甘膦抗性机制和酚类等次生代谢物质合成与调控研究提供了参考依据.参考文献:[１]㊀D I L L G M．G l y p h o s a t eＧr e s i s t a n tc r o p s:h i s t o r y,s t a t u sa n df u t u r e[J]．P e s tM a n ag e m e n t S c 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H A N E RDL,L I N D E NM E Y E RRB,O S T L I E M H．W h a th a v e t h e m e c h a n i s m so fr e s i s t a n c et o g l y p h o s a t et a u g h tu s?[J]．P e s tM a n a g e m e n t S c i e n c e,２０１２,６８(１):３Ｇ９．[８]㊀张翼翾．全球抗草甘膦杂草的概况[J]．世界农药,２０１８,４０(３):３８Ｇ４５．Z HA N G Y X．O v e r v i e wo f g l o b a l g l y p h o s a t e r e s i s t a n tw e e d s [J]．W o r l dP e s t i c i d e s,２０１８,４０(３):３８Ｇ４５．[９]㊀姬亚丽．T r i z o l试剂法提取金鱼藻总R N A的技术方法改进[J]．高原科学研究,２０１９,(２):５１Ｇ５８．J IYL．A m o d i f i c a t i o n o n t h eT r i z o l m e t h o d f o r e x t r a c t i n g t h e t o t a lR N Ao f C e r a t o p h y l l u md e m e r s u m L．[J]．P l a t e a uS c iＧe n c eR e s e a r c h,２０１９,(２):５１Ｇ５８．[１０]㊀S C H O N B R U N NE,E S C H E N B U R GS,S H U T T L E W O R T H W A,e t a l．I n t e r a c t i o no f t h eh e r b i c i d e g l y p h o s a t ew i t h i t s t a rＧg e te n z y m e５Ｇe n o l p y r u v y l s h i k i m a t e３Ｇp h o s p h a t es y n t h a s ei na t o m i c d e t a i l[J]．P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e so f t h e U n i t e d S t a t e so f A m e r i c a,２００１,９８(４):１３７６Ｇ１３８０．[１１]㊀黄兆峰．田旋花对草甘膦耐药性分子机制[D]．北京:中国农业科学院,２０１４．１４１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈颖芳,等:甘薯草甘膦抗性基因E P S P S克隆和序列分析１[１２]㊀S AMM O N S R D,G A I N E S T A．G l y p h o s a t er e s i s t a n c e: s t a t e o f k n o w l e d g e[J]．P e s tM a n a g e m e n tS c i e n c e,２０１４,７０(９):１３６７Ｇ１３７７．[１３]㊀刘来盘,刘㊀标．耐除草剂转基因大豆对花粉生活力的影响[J]．大豆科学,２０１８,３７(５):７３６Ｇ７４０．L I U L P,L I U B．E f f e c t so f t r a n s g e n i c g l y p h o s a t eＧt o l e r a t es o y b e a no n p o l l e nv i a b i l i t y[J]．S o y b e a nS c i e n c e,２０１８,３７(５):７３６Ｇ７４０．[１４]㊀I M R A N M,B A R B O Z A A L,A S A D S,e t a l．E x p r e s s i o n p a t t e r n so fc p４Ｇe p s p s g e n e i nd i v e r s et r a n s g e n i c S a c c h a r u mo f f i c i n a r u m L．g e n o t y p e s[J]．P h y s i o l o g y a n d M o l e c u l a rB i o l o g y o f P l a n t s,２０１９,２５(３):７７９Ｇ７８６．[１５]㊀T O N G X H,D A U D M K,S U N Y Q,e t a l．P h y s i o l o g i c a la n dm o l e c u l a r m e c h a n i s m so f g l y p h o s a t et o l e r a n c ei na n i nv i t r o s e l e c t e d c o t t o nm u t a n t[J]．P e s t i c i d eB i o c h e m i s t r y a n dP h y s i o l o g y,２００９,９４(２Ｇ３):１００Ｇ１０６．[１６]㊀欧阳剑,李家洋．拟南芥色氨酸与吲哚乙酸生物合成的研究进展[J]．生物工程进展,１９９８,１８(２):２Ｇ１１．O U Y A N GJ,L I JY．P r o g r e s s i n p l a n t t r y p t o p h a n a n d i n d o l e３a c e t i ca c i db i o s y n t h e s i s[J]．P r o g r e s s i n B i o t e c h n o l o g y,１９９８,１８(２):２Ｇ１１．[１７]㊀H E R R MA N N K M．T h es h i k i m a t e p a t h w a y:e a r l y s t e p s i n t h e b i o s y n t h e s i s o f a r o m a t i c c o m p o u n d s[J]．T h eP l a n tC e l l,１９９５,７(７):９０７．[１８]㊀张珍珍．葡萄果实５Ｇ烯醇式丙酮酰莽草酸Ｇ３Ｇ磷酸合成酶基因的克隆及表达分析[C]．香港:智能信息技术应用学会,２０１１:６．[１９]㊀蒋㊀向,戴雄泽,李育强,等．薤白E P S P s基因在不同组织表达的半定量分析[J]．湖南农业大学学报(自然科学版),２００７,３３(５):５４２Ｇ５４５．J I A N G X,D A IXZ,L IY Q,e t a l．S e m iＧq u a n t i t a t i v e a n a l yＧs i so fE P S P s g e n ee x p r e s s i o n i nt i s s u e so f A l l i u m m a c r o s t eＧm o n B u n g e[J]．J o u r n a l o f H u n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e s),２００７,３３(５):５４２Ｇ５４５．[２０]㊀刘东军,张㊀锐,郭三堆,等．棉花品系Y１８在草甘膦胁迫下的e p s p s基因表达分析研究[J]．中国生物工程杂志,２００８,２８(１０):５５Ｇ５９．L I U DJ,Z H A N GR,G U OSD,e t a l．R e s e a r c ho ne x p r e sＧs i o no fe p s p s g e n ei nc o t t o nc e l l l i n e Y１８u n d e r g l y p h o s a t es t r e s s[J]．C h i n aB i o t e c h n o l o g y,２００８,２８(１０):５５Ｇ５９．[２１]㊀MA OCJ,X I E HJ,C H E NSG,e t a l．M u l t i p l em e c h a n i s mc o n f e r s n a t u r a l t o l e r a n c eo f t h r e e l i l y t u r fs p e c i e st o g l y p h oＧs a t e[J]．P l a n t a,２０１６,２４３(２):３２１Ｇ３３５．[２２]㊀S T A L L I N G S W C,A B D E LＧM E G U I DSS,L I M L W,e t a l．S t r u c t u r e a n dt o p o l o g i c a l s y m m e t r y o f t h e g l y p h o s a t e t a r g e t ５Ｇe n o l p y r u v y l s h i k i m a t eＧ３Ｇp h o s p h a t e s y n t h a s e:a d i s t i n c t i v ep r o t e i nf o l d[J]．P r o c e e d i n g s o f t h e N a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e s o f t h eU n i t e d S t a t e so f A m e r i c a,１９９１,８８(１１):５０４６Ｇ５０５０．(编辑:宋亚珍)㊀㊀２４西㊀北㊀植㊀物㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀４０卷。

植物抗病虫害的基因工程技术与应用

植物抗病虫害的基因工程技术与应用
汇报人：可编辑 2024-01-07
目录
• 植物抗病虫害基因工程概述 • 植物抗病虫害基因工程技术 • 植物抗病虫害基因工程的应用 • 植物抗病虫害基因工程的前景与挑战
01
植物抗病虫害基因工程概述
植物抗病虫害基因工程定义
植物抗病虫害基因工程是指利用基因工程技术将抗病虫害基因导入植物细胞，使植物获得抗病虫害的性状，提高植物的抗病虫害能力。
植物抗病虫害基因工程面临的挑战
01
安全性问题
转基因植物的安全性尚未得到全球范围内的广泛认可，需要进一步研究和验证。
02
03
环境适应性
技术瓶颈
转基因植物在环境中的适应性尚未得到充分验证，可能对生态环境造成不良影响。
目前基因工程技术仍存在技术瓶颈，如转化效率、基因表达调控等方面的问题。
提高植物抗病虫害基因工程效果的策略
促进农业可持续发展
植物抗病虫害基因工程的实施可以提高农作物的抗性，减少化肥和农药的使用，降低农业成本，促进农业的可持续发展。
植物抗病虫害基因工程的历史与发展
起始阶段
20世纪80年代初，科学家开始尝试利用基因工程技术培育抗病虫害的植物。
发展阶段
随着基因克隆和转化技术的不断进步，越来越多的抗病虫害基因被发现和克隆，植物抗病虫害基因工程得到了迅速发展。
应用阶段
目前，植物抗病虫害基因工程已经广泛应用于农业生产和园艺等领域，为农作物和植物的保护提供了有效的手段。
02
植物抗病虫害基因工程技术
基因克隆技术
基因克隆技术是植物抗病虫害基因工程技术的基础，通过该技术可以分离和克隆抗病虫术能够快速、准确地获取目标基因。

萝卜STP13.2基因的克隆及序列分析

基金项目国家级大学生创新训练计划项目（202213573030Z ）；金陵科技学院科研孵化项目（jit-fhxm-202113）。

第一作者张文静（2002—），女，本科在读。

研究方向：蔬菜分子生物学。

E-mail ：*通信作者E-mail ：收稿日期2023-02-17萝卜STP13.2基因的克隆及序列分析张文静徐铭婕霍燕琦李紫薇刘同金*（金陵科技学院园艺园林学院，江苏南京210000）摘要利用RT-PCR 技术克隆了萝卜STP13.2基因CDS 序列，并对其进行测序和生物信息学分析。

结果表明：RsSTP13.2基因CDS 序列全长1599bp ，编码532个氨基酸残基，分子式为C 2678H 4191N 685O 713S 21，相对分子量为58.1kD ，理论等电点为9.29，脂肪指数为108.12，是稳定蛋白。

RsSTP13.2蛋白包含12个跨膜结构，预测其可能定位于细胞膜；系统进化分析表明，其与白芥、甘蓝型油菜和白菜等具有较高的同源相似性。

本研究为下一步STP13.2基因的功能和表达调控机制研究奠定了基础。

关键词萝卜；STP13.2基因；基因克隆；序列分析中图分类号S631.1文献标识码A文章编号1007-5739（2023）24-0045-05DOI ：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.24.012开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：Cloning and Sequence Analysis of STP13.2Gene in Raphanus sativus L.ZHANG WenjingXU MingjieHUO YanqiLI ZiweiLIU Tongjin *(College of Horticulture,Jinling Institute of Technology,Nanjing Jiangsu 210000)Abstract The CDS sequence of STP13.2gene was cloned using RT-PCR technology in Raphanus sativus L.andits sequence was further analyzed by bioinformatics method.The results showed that the RsSTP13.2gene CDS sequencewas 1599bp in length,encoded 532amino acids with a molecular formula of C 2678H 4191N 685O 713S 21.The relative molecular weight was 58.1kD,with the theoretical isoelectric point of 9.29.The fat index was 108.12.It is a stable protein.RsSTP13.2protein contained 12transmembrane structures and was predicted located in cell membranes.The phylogenetic analysis showed that RsSTP13.2gene was highly homologous to Sinapis alba ,Brassica napus and B.rapa .This study lays a foundation for further function and expression regulation mechanism study of the STP13.2gene.KeywordsRaphanus sativus L.;STP13.2gene;gene cloning;sequence analysis植物光合作用产生的糖类不仅能为生命活动提供能量和物质，也可作为信号分子和渗调物质参与植物的生长发育及对生物和非生物胁迫的响应。

农作物种质资源抗病性与抗性基因的鉴定与利用研究

农作物种质资源抗病性与抗性基因的鉴定与利用研究农作物是人类生产生活中必不可少的重要物资，而农作物病害也是影响农业生产的重要因素之一。

为了提高农作物的产量和质量，保障粮食安全，研究农作物种质资源抗病性与抗性基因的鉴定与利用显得尤为重要。

农作物种质资源是指植物在漫长的进化过程中所积累下来的丰富遗传资源，包括了不同品种、不同地区、不同生态环境下的植物材料，这些材料具有多样性、可塑性和适应性等特点，是农作物育种的重要基础。

而抗病性和抗性基因则是种质资源中的重要组成部分。

抗病性是指植物对病原微生物侵染后所表现出来的免疫反应能力。

植物的抗病性有两种：一种是固有抗性，即植物天生对某些病原微生物有免疫反应能力；另一种是诱导抗性，即植物在感染病原微生物后，通过自身免疫系统的调节和协调，增强对病原微生物的免疫反应能力。

抗性基因则是控制植物抗病性的基因，它们可以通过遗传分析和基因克隆等手段进行鉴定和利用。

农作物种质资源抗病性与抗性基因的鉴定与利用研究已经成为当前农业科技发展的重要方向之一。

通过对不同品种、不同地区、不同生态环境下的植物材料进行筛选和鉴定，可以发现具有优异抗病性和抗性基因的材料，并将其引入到育种中。

同时，通过遗传分析和基因克隆等手段，可以深入挖掘和利用这些优异基因，从而实现对农作物抗病性和抗性基因的有效利用。

在农作物种质资源抗病性与抗性基因的鉴定与利用研究中，还需要解决一些关键问题。

例如，如何建立高效、准确、可靠的鉴定方法；如何发掘和利用多基因控制的复杂抗性；如何将优异基因转移到其他品种中等。

这些问题需要通过不断深入的研究和探索来解决。

总之，农作物种质资源抗病性与抗性基因的鉴定与利用研究对于提高农业生产效益、保障粮食安全具有重要意义。

只有通过不断深入的研究和探索，才能够实现对农作物种质资源中优异抗病性和抗性基因的有效利用，并为农业生产提供更好更优质的品种。

水稻白叶枯病抗性基因Xa21的分子生物学研究进展

水稻白叶枯病抗性基因Xa21的分子生物学研究进展陈小林;颜群;高利军;高汉亮【摘要】由黄单胞杆菌水稻致病变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起的白叶枯病是水稻重要细菌性病害之一.迄今,已有7个水稻白叶枯病抗性基因被克隆.Xa21是第一个被克隆的白叶枯病抗性基因,因具有广谱抗性而受到广泛的关注.对Xa21的发现、定位及克隆、表达特征、编码产物XA21的生化特性、作用与调控以及XA21介导的免疫反应模式等方面的研究结果进行综述,并对今后的研究方向进行展望.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】7页(P8-14)【关键词】水稻;白叶枯病;抗性基因;Xa21【作者】陈小林;颜群;高利军;高汉亮【作者单位】广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007;广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007;广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007;广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007【正文语种】中文由黄单胞杆菌水稻致病变种（Xanthomonas oryzaepv.oryzae，Xoo）引起的水稻白叶枯病是水稻最严重的细菌性病害之一［1，2］。

受白叶枯病危害的田块一般减产10%-20%，严重的减产50%以上，甚至绝收［3］。

白叶枯病1909年首次在日本福冈地区出现，随后在亚洲各国以及非洲、美洲和澳洲等地的水稻产区被发现，已成为一种世界性的水稻病害［4］。

目前，我国除了新疆、西藏和东北北部以外，其余各稻区均有发生，尤其在南方稻区危害更为严重［3］。

抗性基因的研究一直以来都是水稻白叶枯病防治的重要内容之一，并且已取得较大的成果。

到目前为止，经注册确认的和期刊报道的水稻白叶枯病抗性基因共38个，其中，Xa1、xa5、xa13，Xa21、Xa23、Xa26和Xa27等7个基因已成功被克隆［5-11］。

水稻抗性基因的定位和克隆

水稻抗性基因的定位和克隆水稻是我国的主要粮食作物之一，也是世界上最重要的粮食之一。

随着全球人口的不断增长和气候变化的影响，粮食生产面临着巨大挑战。

因此，水稻的良种选育和转基因技术的应用成为了研究的热点。

其中，水稻抗性基因的定位和克隆对于水稻的抗病性和适应性的提高具有重要意义。

一、水稻抗性基因的定位水稻抗性基因的定位是基础研究领域中的一个重要课题。

定位抗性基因的目的是通过遗传连锁分析和基因定位技术确定抗性基因的位置。

这可以使我们更深入地了解基因的功能，并为遗传改良提供基础资料。

水稻抗性基因的定位方法包括连锁分析和QTL分析。

连锁分析是通过寻找与抗性基因紧密连锁的分子标记来确定基因位置。

而QTL(数量性状基因)分析则是通过寻找与疾病抗性相关的分子标记来确定位置。

二、水稻抗性基因的克隆克隆水稻抗性基因是为了深入了解其功能、参与水稻的应对病害的分子机制、推动水稻杂交育种与病害防治等方面而进行的研究。

水稻抗性基因的克隆也受到了越来越多的关注。

水稻抗性基因的克隆包括两个方面：方法和结果。

现在，水稻抗性基因的克隆方法主要有两种方法：一种是功能注释和基因克隆；另一种是基因库和高通量筛选。

具体的克隆流程是：建立基因组库→筛选测序→数据库搜索→克隆基因→慢性和分子生物学分析。

目前，已经克隆的水稻抗性基因包括多种类型，如NBS-LRR家族、CC-NB-LRR家族、RLK/Pelle激酶家族和GTPase/Rho家族等等。

通过对这些家族水稻抗性基因的研究，有助于我们更好地了解水稻的抗性质和抗病机制。

三、未来展望水稻抗性基因的定位和克隆虽然已经有了很多进展，但仍然存在许多问题和挑战。

首先，由于水稻基因组的复杂性和多样性，抗性基因的分离和鉴定仍然是困难的。

其次，更好地了解水稻抗性基因的功能和抗性机制需要更多关注和深入研究。

最后，更有效地利用水稻抗性基因的育种方法的应用还需要进一步优化和完善。

综上所述，水稻抗性基因的定位和克隆对于水稻的抗病性和适应性的提高具有重要意义。

小麦TaLEC1基因的克隆及其表达特性分析

小麦TaLEC1基因的克隆及其表达特性分析刘豪;王艳丽;孟晓丹;王新国;李永春;任江萍【摘要】为了探讨LEC1基因在小麦(Triticum aestivum L)非生物胁迫应答中的功能,该研究通过RT-PCR结合RACE技术克隆小麦TaLEC1基因,并采用qRT-PCR方法分析了该基因在小麦不同组织以及不同处理下的表达模式,为深入研究小麦LEC1基因在干旱、高温和高盐胁迫下的响应机制奠定基础.结果表明:(1)成功克隆到小麦TaLEC1基因,该基因cDNA序列全长为1 074 bp,其中5'端非编码区23 bp,开放阅读框为741 bp,3'端非编码区310 bp,编码246个氨基酸,具有典型的CBFD_NFYB结构域.(2)实时荧光定量分析显示,TaLEC1在不同组织间表达差异显著,10 d龄幼苗的叶中表达量最高.(3)TaLEC1基因可被植物激素ABA诱导而上调表达,属于ABA依赖型的表达调控通路.(4)PEG模拟干旱胁迫处理后的0.5～1 h,TaLEC1基因呈上调表达;42℃胁迫处理过程中,TaLEC1基因呈稳定上调表达趋势,并在胁迫处理后12h和48 h时表达急剧上调,分别为对照的52.8倍和34.5倍;NaCl胁迫处理0.5h时TaLEC1基因迅速上调表达.研究表明,小麦TaLEC1基因参与ABA依赖的胁迫响应,推测可能在小麦耐受高温胁迫和渗透胁迫过程中发挥着重要的脱水保护功能.【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2019(039)005【总页数】7页(P904-910)【关键词】小麦;LEC1克隆;非生物胁迫;基因表达【作者】刘豪;王艳丽;孟晓丹;王新国;李永春;任江萍【作者单位】河南农业大学农学院,郑州450002;河南农业大学农学院,郑州450002;河南农业大学农学院,郑州450002;河南农业大学农学院,郑州450002;国家小麦工程技术研究中心,郑州450002;河南农业大学农学院,郑州450002;国家小麦工程技术研究中心,郑州450002;河南农业大学农学院,郑州450002;国家小麦工程技术研究中心,郑州450002【正文语种】中文【中图分类】Q785;Q786小麦是中国重要的粮食作物之一，而干旱、低温和高温等是影响小麦生长发育的主要非生物胁迫因子[1-3]。

文心兰NPRl基因的克隆与诱导抗性过程中的表达分析

文心兰NPRl基因的克隆与诱导抗性过程中的表达分析作者：郑世仲王培育张春柳江胜滔江金兰颜沛沛叶炜赖钟雄来源：《福建农业学报》2020年第02期摘要：[目的]探明文心兰NPRl基因在诱导抗性过程中的生理作用。

[方法]利用RACE技术克隆文心兰NPRl基因全长，并进行相关生物信息学分析和遗传进化树的构建;以印度梨形孢共培养、水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）处理文心兰，分析菊欧文氏杆菌导致的软腐病抗性影响及NPRl基因的表达特性变化。

[结果]克隆得到的2条基因序列长度分别为l 804bp和l 902bp，编码555、556个氨基酸，均为NPRl类型，分别命名为OgNPRl-1和OgNPRl-2;文心兰两个NPRl基因在未接菌的情况下均呈现低表达量，在接种共生菌印度梨形孢后轻微上调表达，在接种菊欧文氏杆菌后显著上调表达，而在印度梨形孢共生菌的存在下，接种菊欧文氏杆菌使两个NPRl基因表达更为活跃;同时，相比印度梨形孢共生菌处理，两个NPRl基因均在外源SA、MeJA处理下接种菊欧文氏杆菌表现为更显著上调表达;此外，共生印度梨形孢可显著提高文心兰对菊欧文氏杆菌导致软腐病的抗性，限制软腐病病症在非接病叶片的扩展。

[结论]在共生印度梨形孢的文心兰植株中，印度梨形孢显著提高了文心兰NPRl基因响应菊欧文氏杆菌的表达水平，虽然上调水平不及SA和MeJA激素处理的水平，却使文心兰植株表现出更强的对抗软腐病的能力。

关键词：文心兰;NPRl;诱导性抗性;印度梨形孢;菊欧文氏杆菌中图分类号：S 682.31文献标志码：A 文章编号：1008-0384（2020）02-0140-100 引言（研究意义）在植物中，系统性抗病机理存在两种产生类型，一种是由致病菌及其特征物诱导的系统获得性抗性（Systemic acquiredresistance，SAR），另一种为系统诱导性抗性（Induced systemic resistance，ISR），主要由非致病性根际微生物所诱导。

植物抗性育种中抗性基因克隆的研究

植物抗性育种中抗性基因克隆的研究植物是生态系统中不可或缺的重要组成部分，它们为我们提供了食物、纤维、药物等各种生物资源，而植物疾病则会影响到植物的生长发育和产量。

为了提高植物的产量和抗病能力，植物育种学家们一直致力于利用植物天然抗性及其遗传资源进行抗病育种。

而抗性基因的克隆则是植物抗病育种的重要一环。

抗性基因是指能够识别和抵御病原体的植物基因。

由于植物抗性不直接影响到植物的生长发育和产量，因此抗性基因是植物抗病育种中的一种优良基因资源。

抗性基因的克隆能够帮助植物育种学家们更好地利用优良基因资源进行育种，从而提高植物的抗病能力和产量。

抗性基因的克隆需要先进行抗性基因的筛选和鉴定。

抗性基因的筛选可以利用现代生物学技术，如基因芯片、表达分析和遗传杂交等方法。

利用这些方法可以快速而准确地筛选出具有抗性基因的植物材料，并进行对比分析和鉴定，从而确定抗性基因的种类及其作用机制。

其次，需要进行抗性基因的克隆。

抗性基因的克隆可以采用多种手段，包括基因克隆、限制性酶切和PCR扩增等方法。

利用这些方法可以将筛选出来的抗性基因进行克隆，从而建立克隆库并进行进一步的研究。

抗性基因的克隆不仅可以帮助我们更好地认识植物抗病机制，还可以为植物抗病育种提供可靠的基础。

通过抗性基因的克隆，可以将优良基因资源整合到一起，形成更加强大的抗病能力，从而提高植物的产量和抗病能力。

此外，抗性基因的克隆也有助于我们了解植物与病原体之间的相互作用机制，有助于我们更好地理解植物与环境之间的互动关系，为人类未来的农业生产提供了可靠的基础。

当然，抗性基因的克隆也存在一定的困难和挑战。

首先，一些抗性基因具有强大的遗传多样性，因此难以筛选和鉴定；二是抗性基因的克隆需要综合多种技术手段，因此需要有丰富的实验技能和经验；三是抗性基因的克隆还面临一些伦理和道德问题，需要更加注意人类和社会的道德底线。

综上所述，抗性基因的克隆是植物抗病育种的重要一环。

它为我们提供了更加全面的认识植物抗病机制的途径，为植物抗病育种提供了可靠的基础，为人类的农业生产提供了新的机会和挑战。

植物抗病基因研究进展

植物抗病基因研究进展摘要：植物抗病基因在植物抗病过程中起重要作用。

综述了植物抗病基因的克隆方法，结构特点，作用机制以及未来的发展前景。

关键词：R-基因；克隆方法；结构特点；作用机制中图分类号：S432.2+3；Q785 文献标识码：A 文章编号：0439-8114(2008)05-0598-03 Advance on Plant Resistance Gene ResearchSUN Wen-li1，2，3，LIU Yu-hui2，3，WU Yuan-hua1，FU Jun-fan1(1. Plant Pathology Department，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China；2. Biotechnology Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China；3. Important Scientific Engineerings of Gene Resources and Gene Improvement of China＇s Crops，Beijing 100081，China)Abstract：R gene played an important role in defending the disease. This paper reviewed the gene cloning，structure characteristic，function mechanism and the foreground of R gene.Key words：R gene，gene cloning，structure characteristic，function mechanism R基因在植物的病害防御过程中起着非常重要的作用。

杂交水稻的稻瘟病抗性基因克隆与功能分析

杂交水稻的稻瘟病抗性基因克隆与功能分析随着世界人口的不断增长，粮食安全问题变得尤为重要。

稻瘟病是水稻生产中最为严重的病害之一，对水稻产量和品质造成了巨大的威胁。

因此，研究杂交水稻的稻瘟病抗性基因的克隆与功能分析具有重要的意义。

一、杂交水稻的稻瘟病抗性基因克隆方法及步骤稻瘟病抗性基因的克隆是研究杂交水稻的重要环节，其方法及步骤如下：首先，通过PCR扩增法获取目标基因序列。

从患病水稻品种中提取基因组DNA，利用特定引物设计 PCR 扩增反应，以获得包含稻瘟病抗性基因的片段。

其次，将目标基因片段克隆至载体。

利用酶切与连接技术将目标基因片段与载体连接，并通过转化技术将重组载体引入宿主细胞中。

最后，对克隆后的基因进行测序分析以确定其准确的序列，并通过生物信息学方法对基因进行进一步分析和功能注释。

二、杂交水稻的稻瘟病抗性基因功能分析方法及步骤稻瘟病抗性基因的功能分析有助于揭示其在水稻中的作用机制，进而为抗病育种提供理论依据。

其方法及步骤如下：首先，构建转基因水稻。

将已克隆的稻瘟病抗性基因导入水稻中，通过遗传转化技术将重组载体引入水稻胚培养体系中，再通过植苗培养和移栽等步骤得到转基因水稻。

其次，进行抗性鉴定。

通过接种具有稻瘟病菌株的水稻进行抗性鉴定实验，观察转基因水稻与野生型水稻对稻瘟病菌的抗性情况，以验证抗性基因的功能。

最后，功能分析与机制研究。

通过转录组、蛋白质组等技术手段，对转基因和野生型水稻的基因表达差异进行分析，并探究抗性基因在水稻中的作用机制。

三、杂交水稻的稻瘟病抗性基因克隆与功能分析的意义稻瘟病是水稻生产中的常见且严重的病害，对水稻产量和质量造成了巨大损失。

通过杂交水稻的稻瘟病抗性基因克隆与功能分析，可以达到以下几个目标：首先，深刻理解稻瘟病抗性基因的功能与作用机制，为解决稻瘟病问题提供科学依据。

其次，通过转基因技术将抗性基因导入商业化品种中，培育出具有高抗性的杂交水稻新品种，提高稻瘟病的抗病能力，确保水稻生产的稳定。

植物对害虫的抗性机制

植物对害虫的遗传抗性机制
植物抗性基因的遗传：植物通过遗传获得对害虫的抗性，这种抗性可以由基因突变产生。
植物抗性基因的变异：植物抗性基因的变异是植物对害虫抗性的重要来源，变异可以使植物获得新的抗性机制，从而更好地抵御害虫的侵。
植物抗性基因的遗传和变异的意义：植物抗性基因的遗传和变异是植物对害虫抗性的重要机制，对于保护农作物、维护生态平衡具有重要意义。
植物对害虫的抗性机制
汇报人：
目录
植物对害虫的物理抗性机制
植物对害虫的生物抗性机制
植物对害虫的遗传抗性机制
植物对害虫的诱导抗性机制
植物对害虫的综合抗性机制
植物对害虫的物理抗性机制
叶片结构：叶片表面的纹理、毛状体等结构可以阻止害虫的附着和侵害。
果实和种子的结构：果实和种子的形状、大小和表面结构可以影响害虫的取食和繁殖。
植物的化学抗性：植物产生次生代谢物等化学物质，对害虫进行驱避或毒杀。
植物的生物抗性：植物与土壤中的微生物形成共生关系，利用微生物对害虫进行防治。
植物的生态抗性：植物通过与周围环境的相互作用，形成不利于害虫生存的环境，从而降低害虫的危害。
植物对害虫的抗性机制：协同作用植物对害虫的抗性机制：化学防御植物对害虫的抗性机制：物理防御植物对害虫的抗性机制：生物防御
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次生代谢产物可以通过影响害虫的取食行为、生长发育和繁殖等过程，从而对害虫产生抗性作用。
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次生代谢产物还可以通过与其他植物或微生物相互作用，间接地影响害虫的生存和繁殖，从而对害虫产生抗性作用。
植物与微生物共生关系对害虫抗性的影响微生物分泌的次生代谢产物对害虫的驱避和毒杀作用微生物对植物抗虫基因的调控作用微生物对害虫天敌的诱导作用

植物抗病基因研究进展

[收稿日期]20061025　[基金项目]中国博士后科学基金项目(5366);湖南省省级重点实验室科研项目(5F 35)　[第一作者简介]杲修杰(),男,山东潍坊市人,国防科学技术大学计算机学院在读硕士生　[通讯作者]曹孟良(65),男,湖南长沙市人,农学博士,国家杂交水稻工程技术研究中心研究员,@植物抗病基因研究进展杲修杰,王正华　(国防科技大学计算机学院,湖南长沙410073) 曹孟良　(国家杂交水稻工程技术研究中心,湖南长沙410125)[摘要]目前人们已经克隆了50多个植物抗病基因,大部分植物抗病基因结构中存在高度保守的区域。

对植物抗病基因的克隆方法、结构特征及作用机制进行了综述,并简述了生物信息学在植物抗病基因研究中的应用。

[关键词]植物;抗病基因;保守序列;克隆;生物信息学[中图分类号]S432;Q789;Q81114[文献标识码]A [文章编号]16731409(2006)04020506植物病虫害是农作物减产的主要原因,给农业生产带来极大的损失。

据统计,我国每年因各种病虫害损失的粮食高达4000万t ,约占全国粮食总产量的8.8%,其它农作物如棉花损失24%,蔬菜和水果损失20～30%[1]。

而据联合国粮农组织(FAO)估计,全世界每年因病虫草害造成的损失约占粮食总产量的三分之一,其中因病害损失10%,因虫害损失14%,因草害损失11%。

农作物病虫害除造成产量损失外,还可以直接造成农产品品质下降,出现腐烂、霉变、营养及口感变异,甚至产生对人体有毒、有害的物质[1]。

目前对病虫害的防治主要采用化学农药和培育抗病品种两种途径。

虽然化学农药防治效果显著,能有效抑制病虫害的发生,但同时也带来许多严重问题:如化学农药在食物中的残留既危害人体健康又污染环境;化学杀虫剂的作用方式是非特异性的,可危及多种生物资源,破坏生态平衡;化学农药的长期使用使病原体逐步产生抗性等[2]。

随着基因工程技术的发展,人们已能够将多种抗植物病虫害的基因转入目的植物中,从而避免了化学农药的大量使用。

植物抗病基因工程研究进展

植物抗病基因工程研究进展摘要随着植物抗病基因的分离，植物抗病机制的分子生物学和植物抗病基因工程取得了重大研究进展。

该文就植物抗病基因工程的原理、目的基因、转化方法等进行综述，并对植物抗病基因工程的应用前景做了展望。

关键词植物；抗病基因；基因工程；原理；目的基因；转化方法；前景随着世界人口的迅速增长，粮食问题已成为人类生存的关键问题。

有专家预测，到2050 年，全球人口总数将膨胀至90 亿。

剧增的人口将给为人类提供粮食的农业生产带来严峻的挑战。

众多学者为提高作物产量作了许多努力，也取得了很大成果。

但是，长期以来，因病菌侵染而造成的作物产量损失也是巨大的。

当前，防治病害的主要策略是改进栽培措施和施用化学杀菌剂。

但这只能从一定程度上控制病害的流行而不能从根本上解决问题，而且化学药剂所带来的环境污染和病原抗药性生理小种的形成等问题也给病害防治造成了更大的障碍。

自上世纪90 年代以来，分子生物学理论和技术的不断发展完善，使人们能够从分子水平上研究植物与病原菌的相互作用机制，植物基因工程的兴起更是为病害的控制提供了更广泛的选择余地。

基因工程被认为是一项能为人类提供以食用动物为基础的健康和充足粮食途径的关键技术，在应用中扮演着重要角色。

在植物抗病基因工程的研究历程中，以植物抗病毒基因工程开展最早，发展也最为迅速，部分转基因植株已开始用于生产。

随着植物抗病反应机制和病原菌致病机理研究的深入，近年来植物抗病基因工程的研究取得了很大的进展。

1 植物抗病基因工程的原理人们对植病互作机制的认识，主要来源于对模式植物拟南芥的研究。

并且已经从拟南芥中鉴定和克隆了许多抗病基因，给其他作物的抗病性遗传分析提供了理论基础。

病原菌对宿主植物成功的感染，包括接触识别、崩解植物理化防御系统、产生毒素、灭活整个植株或部分组织的代谢生理活性。

病原菌往往含有致病基因和毒性基因，其表达调控包含有复杂的信号传导。

在经典遗传学中，植物与病原物的互作被看作是由基因型控制的，植物抗病性常常是由来源于植物的抗病基因R 与相应的来源于病原物的无毒基因avr 互相作用所决定的，即“基因对基因”学说。

植物抗病基因的克隆与功能分析

植物抗病基因的克隆与功能分析在农业生产中，植物病害一直是影响农作物产量和质量的重要因素之一。

为了有效地防治植物病害，科学家们致力于研究植物的抗病机制，并对植物抗病基因进行克隆和功能分析。

这一研究领域的不断深入，为开发新的抗病品种和制定更有效的病害防治策略提供了重要的理论基础和技术支持。

植物抗病基因的克隆是研究其功能的前提。

克隆植物抗病基因的方法多种多样，其中最常用的是图位克隆法。

这种方法首先需要构建一个包含大量个体的遗传群体，然后通过对这些个体的抗病性表现和遗传标记进行分析，逐步将抗病基因定位在染色体的特定区域。

接着，通过精细定位和测序，最终确定抗病基因的序列。

除了图位克隆法，还有基于同源序列的克隆法。

许多抗病基因在结构和功能上具有一定的相似性，因此可以根据已知抗病基因的序列设计引物，从待研究的植物中扩增出同源序列，再通过进一步的分析和验证来确定是否为真正的抗病基因。

还有一种比较新的方法是基于转录组测序的克隆法。

通过对植物受到病原菌侵染前后的转录组进行测序和分析，可以筛选出在侵染过程中表达量显著变化的基因，这些基因很可能与抗病反应有关，进而从中鉴定出抗病基因。

成功克隆出植物抗病基因后，接下来的关键任务就是对其功能进行分析。

这通常包括对基因的表达模式、编码蛋白的结构和功能以及在抗病反应中的作用机制等方面的研究。

在研究基因表达模式时，常用的技术有实时荧光定量 PCR 和 RNA 原位杂交等。

通过这些技术，可以了解抗病基因在不同组织、不同发育阶段以及在受到病原菌侵染后的表达情况。

比如，有些抗病基因在叶片中高表达，而有些则在根部特异性表达；有些抗病基因在病原菌侵染早期就迅速被激活，而有些则在后期发挥作用。

对于编码蛋白的结构和功能分析，通常会采用生物信息学的方法对其氨基酸序列进行预测和分析，确定其可能的结构域和功能位点。

同时，还可以通过体外表达和纯化蛋白，进行酶活性测定、蛋白质互作等实验，进一步明确其功能。

植物逆境抗性基因的克隆与分析

植物逆境抗性基因的克隆与分析随着全球气候变化的不断加剧，干旱、盐碱、寒冷等各种不良环境因素的影响也日益严重。

而作为生态系统中最重要的组成部分，植物与逆境的斗争也显得越来越重要。

众所周知，植物很大程度上取决于其遗传物质中的基因，这些基因不仅可以控制植物基本的发育和生长，在极端环境下还能发挥重要的逆境抗性作用。

因此，对植物逆境抗性基因的克隆和分析一直是植物学研究的热点之一。

一、什么是逆境抗性基因？逆境抗性基因，简称逆境基因，是指编码植物在逆境环境下产生逆境反应、维持生理稳态的一类基因。

在植物长期进化过程中，随着环境的变迁，一些植物子系统或组织器官的稳定性逐渐受损，植物就需要以某种方式进行应答和适应。

这时，逆境抗性基因就发挥了重要作用，通过增加或减少一些调控因子来控制植物基因的表达，从而调节植物的生长发育，实现逆境应对。

二、逆境抗性基因的克隆与分析方法目前，逆境抗性基因的研究主要借助遗传学、生物化学和分子生物学等多种方法进行。

其中，分子生物学技术是最为常用的方法，主要包括PCR扩增、RT-PCR、克隆和表达等多个环节。

1.克隆：逆境抗性基因的克隆是研究逆境基因功能的必要手段之一。

通过PCR技术将特异性引物和适当的植物组织的基因组DNA作为模板进行扩增，得到一段目的基因的DNA序列。

然后，将目的基因的DNA序列插入到适当的载体中进行分子克隆。

利用这种方法，研究人员可以获得大量的目的基因，从而在功能研究和基因逆境应答通路探究中起到重要的作用。

2.表达：逆境抗性基因的表达是检测逆境基因功能的另一种常用方法。

通过特定的基因表达载体将目的基因导入到真核细胞中，利用转录因子或启动子的作用，使基因顺利地表达。

通过这种方法，不仅可以检测基因的表达量和组织特异性，更可以检测基因的活性及其在逆境环境下的表现情况。

3.蛋白质相互作用：蛋白质相互作用是分析逆境抗性基因功能的重要手段之一。

利用酵母双杂交系统或其他特定的蛋白质交互技术，分析逆境基因与其他蛋白质之间的相互作用关系，及其在响应逆境环境下的相互作用机制，为研究新型逆境抗性基因提供了技术支持。