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罗布麻和大麻状罗布麻UV-B光受体UVR8基因的鉴定及表达分析
编辑人员丨2023/12/9
在植物响应紫外线B(ultraviolet-B,UV-B)的过程中,UV-B光受体UVR8(UV Resistance Locus 8)对植物的光形态建成和生长代谢等过程具有重要调控作用.为探究罗布麻属植物UV-B光受体信息,该研究通过罗布麻(Apocynum venetumn)和大麻状罗布麻(A.cannabinum)全基因组数据进行UV-B光受体UVR8的筛选与生物信息学分析,同时利用转录组数据分析UV-B胁迫处理下的UVR8基因表达模式.结果表明:(1)罗布麻有6个UVR8基因,大麻状罗布麻有5个UVR8基因,前者分布在1、7、9和11号染色体上,后者分布在1、8和9号染色体上.(2)UVR8蛋白为亲水性稳定蛋白,定位在细胞核,不存在跨膜结构和信号肽,二级结构主要由延伸链、无规则卷曲、α-螺旋和β-转角构成.AvUVR8b和AcUVR8a蛋白三级结构与拟南芥UVR8(AtUVR8)最为类似,并且与小粒咖啡(CaUVR8)和伊德斯种咖啡(CeUVR8)的亲缘关系最近.同时发现罗布麻AvUVR8b和大麻状罗布麻AcUVR8a基因和蛋白结构与AtUVR8基因及蛋白高度相似.(3)当以一定剂量UV-B(17.52 kJ·m-2·d-1)处理两种罗布麻植株时,AvUVR8b和AcUVR8a的表达量上调.据此推测在响应UV-B时,AvUVR8b基因在罗布麻中起主要作用,AeUVR8a基因在大麻状罗布麻中起主要作用.(4)顺式作用元件分析结果表明,UVR8的表达受光照、温度、水分、氧气和激素等因素的调控.该研究将为进一步研究罗布麻属UVR8的基因功能奠定基础,同时为解析罗布麻属植物适应UV-B的分子机制提供线索.
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编辑人员丨2023/12/9
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UV-B辐射对花青素合成代谢的影响及分子机理
编辑人员丨2023/8/6
黄酮类物质代谢在植物抵御和适应紫外线B(UV-B)辐射变化过程中扮演重要角色.花青素作为类黄酮的一种,具有重要的药用价值和营养价值,UV-B辐射增强会诱导其合成.本文总结了近年来UV-B辐射诱导植物花青素合成的研究结果,对UV-B辐射对花青素合成的苯丙氨酸代谢、类黄酮代谢和花青素代谢阶段的影响进行归纳,发现UV-B辐射通过诱导植物结构基因和调节基因的表达调控花青素的合成.在UVR8受体接收UV-B信号后,转录因子MYB、bHLH、WD40激活PAL、CHI、CHS、F3H、DFR、ANS、UFGT等结构基因的表达.UV-B诱导拟南芥、甘蓝、水稻、红砂、莴苣、茄子、葡萄等植物中结构基因和调节基因的表达上升,促进花青素苷合成.通过研究UV-B辐射对植物花青素含量以及代谢途径的影响,为花色素的研究和开发提供新思路.
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编辑人员丨2023/8/6
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UV-B辐射调控的植物激素路径和分子响应
编辑人员丨2023/8/5
植物激素是植物生长发育的关键,而紫外线B(UV-B)对植物激素路径的控制及两者间的相互作用,可导致植物光形态效应和胁迫效应的发生.本文通过紫外光感受器UVR8整合机制对UV-B信号转导涉及的各种植物激素响应进行总结,该机制中UVR8通过调控下游转录因子或与蛋白相互作用来控制植物激素的响应.此外,UV-B信号通路还存在负反馈机制、抑制-去抑制机制及UVR8独立的信号通道来影响不同的植物激素路径.最后,本文通过植物激素的生物合成代谢、运输和信号转导3个方面来综述UV-B对植物激素的调控,以明确UV-B辐射控制下的植物激素路径及其相关蛋白和基因的响应.
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编辑人员丨2023/8/5
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UV-B对雨生红球藻生长及虾青素积累的影响
编辑人员丨2023/8/5
以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究不同强度的UV-B对雨生红球藻生长、光合作用及虾青素积累的影响和其作用机理.设置5种紫外线强度,分别在正常光照培养条件下补充不同强度UV-B(100—500 lx),标记为CK、U100、U200、U300、U400和U500六组.结果表明,经UV-B辐射后雨生红球藻细胞密度、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、非光化学淬灭系数(NPQ)和叶绿素(Chl.a和Chl.b)含量等均呈现下降趋势,且与辐射强度相关.相反,虾青素含量在100—400 lx强度下随UV-B辐射强度的增加而升高.与对照相比,高强度UV-B辐射(U400)36h和72h后藻细胞虾青素含量分别提高了35.68%和56.23%,达到5.82和7.06 mg/L.qRT-PCR检测发现雨生红球藻虾青素合成关键酶基因(IPI、PSY、BCH和BKT)的表达量随紫外辐射强度和辐射时间的增加均有不同程度升高.UV-B辐射亦调控紫外光受体UVR8及其信号转导通路核心元件(COP1、SPA1、HYH和HY5)的基因表达,暗示上述基因参与了UV-B诱导雨生红球藻虾青素积累的过程.研究揭示紫外光受体UVR8介导的信号转导通路可能参与虾青素合成的转录调控,为建立应用UV-B辅助光源促进雨生红球藻富集虾青素的工艺提供了基础,同时为解析光诱导雨生红球藻虾青素积累的转录调控机制提供了新的视角.
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编辑人员丨2023/8/5
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紫花苜蓿UV-B光受体基因MsUVR8的克隆及功能研究
编辑人员丨2023/8/5
该研究采用RACE扩增技术克隆了一个紫花苜蓿UV B光受体基因(Ms UVR8),在生物信息学分析基础上,采用农杆菌介导法获得了该基因过表达愈伤组织,并对UV-B辐射处理后Ms UVR8过表达愈伤组织及其野生型中的类黄酮、黄酮醇、花青素、过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-·)含量以及UV B信号通路相关基因的表达进行检测分析,以探讨MsUVR8基因的生物学功能,为揭示植物响应UV B胁迫的分子机制奠定理论基础.结果 表明:(1)成功克隆获得紫化苜蓿MsUVR8基因CDS序列834 bp,且Ms UVR 8与蒺藜苜蓿Mt UVR8基因序列相似度高达95%以上;MsUVR8蛋白形成了不完整的β-折叠结构,系统发育分析显示其与鹰嘴豆属于同一分支.(2)对MsUVR8过表达系检测发现,紫花苜蓿MsUVR8过表达愈伤组织(UVR8-OE)中类黄酮含量较野生型愈伤组织(WT)明显升高,而且经UV-B辐射后的UVR8-OE类黄酮物质含量较WT进一步显著升高.(3)DPBA荧光标记实验发现,UV-B辐射大大促进了细胞中黄酮醇的合成,且UV B辐射后的UVR8-OE中黄酮醇含量最高.(4)DAB和NBT染色显示,UV-B处理后WT中活性氧(H2O2和O2-·)的积累增加,而在UV-B辐射处理与未处理的UVR8-OE中H2O2和O2-·的积累无明显差异,表明MsUVR8可增强植物组织细胞的抗氧化性能,并可降低UV-B胁迫引起的氧化损伤.(5)UV-B辐照后,WT中PAL、CHS和FLS表达被激活而显著提高,UVR8-OE中的4种基因表达均达到最大,且较其他3个处理组均显著增强.研究认为,紫花苜蓿MsUVR8被UV-B激活后,促进了类黄酮合成相关基因的表达,并激活了类黄酮合成关键酶的活性,从而提高了类黄酮物质的合成效率,增强了UV-B胁迫条件下植物愈伤组织的抗氧化能力.
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编辑人员丨2023/8/5
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甘薯紫外光受体IbUVR8基因克隆及表达特性分析
编辑人员丨2023/8/5
UVR8是植物唯一的UV-B紫外光受体,为深入研究甘薯UVR8的功能,该研究以叶菜型甘薯'福菜薯23号'为试验材料,采用CODEHOP结合RACE技术,设计简并引物,克隆得到甘薯UVR8全长cDNA序列,并命名为IbUVR8,利用qRT-PCR分析IbUVR8在非生物胁迫下的表达特性,并通过原核表达获取IbUVR8蛋白,为IbUVR8基因在甘薯花青素合成调控作用奠定理论基础.结果表明:(1)成功克隆获得甘薯IbUVR8基因(NCBI登录号KT749986),该基因全长开放阅读框为1329 bp,共编码了441个氨基酸,相对分子量为47 kD,理论等电点为5.72.(2)序列对比和进化分析结果显示,IbUVR8与番茄、马铃薯UVR8蛋白序列相似性高,进化相对保守.(3)qRT-PCR结果显示,IbUVR8基因在甘薯中具有组织特异性,表达量为叶片>茎>根;在低温、干旱和NaCl等非生物胁迫下,IbUVR8基因在3种不同叶色甘薯中均为上调表达;在激素GA3和重金属Cu2+胁迫下,IbUVR8基因在不同甘薯材料的表达趋势差异显著.(4)原核表达获得大小约为80 kD的IbUVR8-GST融合蛋白.研究认为,甘薯IbUVR8基因受低温、干旱和NaCl等胁迫影响,推测IbUVR8可能在甘薯抗逆胁迫信号通路中发挥调控作用.
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编辑人员丨2023/8/5
