氯离子通道蛋白(ClC)是存在于生物体细胞膜上一类分布极其广泛的阴离子通道, 在抗盐胁迫等多种生理过程中发挥着非常重要的作用。使用生物信息学方法在高粱基因组中鉴定出10个SbClCs基因, 对SbClCs基因家族进行基因组鉴定、启动子、保守基序、系统进化树和基因表达分析。结果显示: SbClCs基因家族主要分布在SBI-01、SBI-03、SBI-04、SBI-06、SBI-07、SBI-10共6条染色体上; SbClCs蛋白均为疏水蛋白且流动性较好, 多为质膜上的分泌性蛋白, 其二级结构主要为无规则卷曲和α-螺旋; 基因蛋白结构域分析结果显示, 相对较为保守的结构域是Voltage gated和CBS pair voltage gated ClC uk bac, ClC家族成员在蛋白上也都是比较保守的; 分析SbClCs基因启动子顺式作用元件后发现都存在光响应元件(Sp1, G-box), 除了SbClCg1基因外, 其他基因的启动子区均存在干旱诱导相关MYB结合位点(MBS); 系统进化树分析显示, 高粱ClC与玉米、水稻亲缘关系更近; 基因表达热图分析表明, SbClCc3、SbClCa基因对于高粱的耐盐胁迫和抗逆性起着重要的作用; 选择进化分析表明, ClC蛋白质编码基因还受纯化选择作用。本研究初步分析了高粱10个氯离子转运蛋白基因的结构与表达, 为进一步研究用SbClCs进行遗传转化与分子育种提供了基础。

硝态氮是旱地植物吸收氮素的主要形式, 其吸收与硝酸盐转运蛋白1(NRT1)密切相关。高粱(Sorghum bicolor)较耐贫瘠, 对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。以拟南芥、水稻的NRT1为基础, 通过Blast筛选高粱核酸和蛋白数据库获得SbNRT1基因全长序列, 并结合生物信息学方法鉴定出了20个SbNRT1基因, 对其进行基因结构、系统进化树、基因表达、选择进化分析, 同时对其蛋白质的理化性质、二级和三级结构进行分析。结果显示: SbNRT1分布于SBI-01～SBI-10上(除SBI-08); SbNRT1蛋白质均为疏水性蛋白, 绝大多数蛋白质没有信号肽, 且亚细胞定位在质膜上; 二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主, SbNRT1蛋白三级结构与预测一致, 可信度均达到93%; SbNRT1存在8个分支, 高粱与谷子、玉米的NRT1同源关系更近, 且高粱在进化上出现了单双子叶的分化; Sobic.004G193000基因在生育期多个部位表达水平较高, Sobic.001G133900、Sobic.003G295500和Sobic.001G302800在高粱根部受硝酸盐诱导表达, 也受铵盐和尿素诱导; 高粱种质基因组重测序数据计算的ka/ks值表明, SbNRT1的进化具有纯化效应。该研究结果为进一步探讨高粱氮高效相关基因的功能研究提供了基础。

胡麻的籽粒富含多不饱和脂肪酸-亚麻酸, 易被脂氧合酶(LOX)氧化, 导致油脂的酸败。因此, 油脂的稳定性和风味是影响胡麻油质量的重要因素。脂氧合酶是一类非血红素双加氧酶, 其催化不饱和脂肪酸如亚油酸和亚麻酸的氢过氧化反应。本研究旨在阐明在胡麻种子发育时期脂氧合酶基因(LuLOX1)的表达、酶活性与品质的关系。本试验利用基于亚麻全基因组DNA测序数据, 对LuLOX1基因进行克隆, 利用RT-PCR方法进行LuLOX1基因表达分析, 采用分光光度计法进行LOX酶活性测定。结果显示, LuLOX1基因的cDNA全长为2 607 bp, 编码868个氨基酸, LuLOX1蛋白分子质量和等电点分别为98.87 kD、6.36。LuLOX1在种子发育早期高表达, 之后呈下降的趋势, 成熟期几乎检测不到该基因的表达。LuLOX1的酶活性变化与LuLOX1基因表达模式一致。该研究结果表明, LuLOX1可能参与了种子发育过程中脂肪酸氧化的调控。本研究为进一步研究其功能, 通过脂氧合酶调控改进胡麻油脂品质奠定了基础。