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毛竹(Phyllostachys edulis)为禾本科竹亚科刚竹属竹种,是我国竹类植物中分布最广、面积最大、经济价值最高的笋材两用竹种,在我国南方重要的森林资源。毛竹在栽培过程中也会经常遭受季节性干旱和土壤盐碱化的威胁,造成竹材、竹笋和竹副产品减产,所以研究毛竹的抗逆机理,具有重要的社会、生态意义。本实验从生物信息学与基因功能角度系统分析毛竹SOD基因家族特征与功能。本实验取得以下研究结果:1.在NCBI网站下载模式植物SOD蛋白序列,利用Blast软件在毛竹蛋白数据库中比对得到七条蛋白序列,其中包括三条Pe CZSOD蛋白、两条Pe Mn SOD蛋白以及两条Pe Fe SOD蛋白;并从毛竹CDS数据库中找到相对应的毛竹SOD基因序列。2.通过对毛竹SOD蛋白理化性质、基因结构以及与模式植物SOD基因家族聚类分析,发现毛竹同一亚家族蛋白理化性质与基因结构较为相似,从SOD基因家族聚类分析得出毛竹SOD基因家族与水稻、二穗短柄草SOD基因遗传距离较近,与拟南芥SOD基因遗传距离较远。3.对毛竹SOD各亚家族蛋白进行亚细胞定位预测,发现Pe CZSOD亚家族成员主要定位在细胞周质和叶绿体中,而Pe Mn SOD亚家族成员定位在线粒体中,Pe Fe SOD亚家族成员定位在叶绿体中。4.毛竹进化过程中SOD家族基因Ka/Ks率远小于1,表明该基因进化过程中受到强烈的纯化作用。通过Ks值计算出毛竹SOD基因发生基因复制事件的时间主要集中在9-17百万年和180百万年附近;毛竹与绿竹(Pe-Bo)、毛竹和水稻(Pe-Os)家族基因发生分化时间分别集中在3-19百万年和9-82百万年之间。5.从基因组数据库中,找到SOD启动子序列,并通过Plant Care在线工具对毛竹SOD家族基因启动子区域顺式元件进行分析,结果表明毛竹SOD家族基因启动子区域含有大量的胁迫与激素响应元件,并且不同的SOD基因家族成员间元件种类与数量具有明显差异,表明不同的SOD基因具有不同种类的胁迫响应机制。6.对毛竹SOD基因启动子启动活性分析,发现Pe CZSOD1基因启动子每个区段都具有启动活性,但Pe CZSOD1-3段(-497bp至-1bp)启动子活性最强。7.对毛竹实生苗幼苗进行三种非生物胁迫与三种激素处理,不同时间段进行取样。通过荧光定量PCR测得不同种类非生物胁迫和不同种类激素处理条件下各时间段毛竹SOD基因家族各成员的表达量变化,并对表达量变化相似基因进行聚类。结果表明,同一亚家族SOD基因表达量变化聚类距离较近,相似度较高;同时测得其SOD酶活性变化,结果表明ABA处理后最终酶活性低于未处理毛竹SOD酶活性,其余处理毛竹最终SOD酶活性都高于未处理时期。8.将不同亚家族的SOD基因分别选一个基因构建载体并转化拟南芥,在转基因拟南芥种植到T2代时,将幼苗转移到含有300m M Na Cl浓度的1/2MS培养基中进行抗盐性试验,结果表明各亚家族转化SOD基因拟南芥抗盐性显著高于野生型拟南芥。