杨树扩展蛋白基因家族的生物信息学分析

扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,广泛存在于植物基因组中,具有疏松细胞壁组分、增加细胞壁柔韧 性的作用,在植物的生长发育及抗性等多个方面起着重要的作用。全基因组序列分析显示,杨树中的扩展蛋白基 因家族包含36 个成员,分属于EXPA、EXPB、EXLB 和EXLA 4 个亚家族。系统生物信息学分析表明,杨树扩展蛋白 基因具有保守的序列特征和稳定的蛋白结构,包括9 种不同的内含子起源模式以及6 个高频密码子。基因表达分 析显示,该家族基因在杨树木材形成相关的组织/ 器官中表达丰度较高,对林木生殖发育也起着重要的作用。研究 结果展示了杨树扩展蛋白基因家族的基本信息和特点,为深入研究杨树扩展蛋白基因的功能搭建平台。      

番茄和马铃薯扩展蛋白研究进展

扩展蛋白（expansins）是植物细胞壁中特有的一类蛋白,在植物体内的作用是缓释细胞壁结构网中的张力,使细胞壁变得松弛,在果实的生长发育、株节间生长中起着极为重要的作用,是一个庞大的基因家族。主要介绍了番茄和马铃薯中扩展蛋白的研究进展及扩展蛋白在植物抗逆中的功能,并指出将来马铃薯和番茄扩展蛋白的研究方向。     

扩张蛋白(Expansin)研究进展

扩张蛋白是一类细胞壁酶蛋白,能够通过打断细胞壁多聚物之间的氢键诱导酸依赖的细胞壁延展和压力松弛。其由两类多基因家族编码,分别命名为α-expansin、β-expansin,每类扩张蛋白基因家族又有很多的基因成员。扩张蛋白已在不同的种属植物中被鉴定存在,并且大量的扩张蛋白基因被克隆。研究表明:每一个扩张蛋白基因在高度特定的位点和高度特定的细胞类型中表达,其表达在时间、空间上受到严格的调控且受到激素和环境因子的调控。目前认为扩张蛋白几乎参与了植物的整个发育过程:除具有增大细胞的功能外,扩张蛋白在细胞生长、种子萌发、根毛形成、根系生长、叶原基形成、叶子生长发育、果实成熟、器官脱离,以及花粉管生长方面起着重要的作用。就此最新研究进展,作一综合阐述。     

谷子扩展蛋白与品种抗旱性关系的研究

[目的]扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,普遍存在于植物中,除了具有增加细胞壁柔韧性的作用外,在植物的生长发育及抵御生物和非生物胁迫等方面都起着重要的作用。为发掘谷子抗旱基因。[方法]本文采用生物信息学手段结合表达验证,分析了谷子扩展蛋白基因家族中的16个成员。[结果]发现它们分属于EXPA、EXPB、EXPLA和EXPLB 4个亚家族;对谷子扩展蛋白基因进行启动子分析,发现了与干旱胁迫相关的响应元件,包括干旱响应MYB结合位点MBS、脱落酸响应元件ABRE等;通过对两个谷子品种勾勾母鸡咀(GG,耐干旱品种)和晋汾16(JF16,干旱敏感品种)扩展蛋白基因表达的分析比较,发现干旱胁迫下不同谷子品种中同一基因的表达水平存在显著差异。[结论]结合亲缘关系图及启动子顺式调控元件的预测结果,并未发现基因亲缘关系与扩展蛋白基因表达间的规律;也未发现胁迫相关的调控元件与扩展蛋白表达之间的关联,初步了解了扩展蛋白基因与谷子抗旱的关系,为发掘谷子抗旱基因提供基础。     

植物膨大素的研究进展

膨大素是一种能促进细胞壁膨胀,对植物生长发育具有重要作用的广谱蛋白质。它是一个庞大的基因大家族,目前已发现的膨大素被分为α、β、γ和δ四个亚家族。膨大素的功能广泛,除了具有诱导细胞壁松弛和扩展、促进细胞生长的功能外,还在叶片生长、花发育、果实成熟、种子萌发、根系生长、块茎膨大等方面发挥重要作用。文章综述了膨大素的基因家族、蛋白结构、功能、作用机制等,并指出了存在问题和发展方向,为植物膨大素的研究和利用提供参考。     

植物细胞壁对有害金属与盐分耐受性作用研究进展

非生物胁迫对植物正常生长产生影响，而植物细胞壁作为抵抗外界逆境胁迫的第一道屏障，其组分中的果胶、半纤维素、蛋白酶等参与有害金属胁迫的生理应答，果胶能通过带负电的羧基基团与金属离子结合，且通过降低果胶的甲酯化程度从而增加对金属离子的结合能力，减少金属离子向细胞壁的转运；半纤维素同样也能与金属离子结合，其中木葡聚糖在与金属离子结合起着重要作用。细胞壁同样也参与植物盐分胁迫的生理应答，细胞壁扩展蛋白基因的表达会调节植物的盐分耐受性，细胞壁的变化也会被植物所感知并调节植物耐盐性。概述了近年来细胞壁多糖和细胞壁蛋白在植物有害金属与盐分耐受性作用的相关研究进展，以期全面了解植物细胞壁在抗非生物胁迫的作用。     

植物膨大素的研究进展

膨大素是一种能促进细胞壁膨胀,对植物生长发育具有重要作用的广谱蛋白质。它是一个庞大的基因大家族,目前已发现的膨大素被分为α、β、γ和δ四个亚家族。膨大素的功能广泛,除了具有诱导细胞壁松弛和扩展、促进细胞生长的功能外,还在叶片生长、花发育、果实成熟、种子萌发、根系生长、块茎膨大等方面发挥重要作用。文章综述了膨大素的基因家族、蛋白结构、功能、作用机制等,并指出了存在问题和发展方向,为植物膨大素的研究和利用提供参考。     

植物细胞壁扩展蛋白(Expansins)研究进展

Expansins(EXP)是一类植物细胞壁蛋白,它能诱导分离细胞壁的延伸生长及依赖pH调节的细胞扩展生长。在生长的组织中,细胞壁若要打破约束而扩展体积,必须取决于胞壁的生物合成与维持结构完整性及强度的壁松弛协调机制。Expansins的生物学作用是多样化的。它参与了细胞增大,果实软化,花粉管及根系生长以及植物细胞衰老等过程。现已发现两大类expansins基因家族,称之为α-expansin和β-expansin,它们都是由多基因家族组成。本文对EXP的发现,基因家族分类及其在植物发育、生长及衰老各阶段的生理作用机制等研究进展进行了综述;并对EXP的应用前景给予一定阐述。     

一个杨树GDSL基因组织表达的特性及其在拟南芥异源的表达

GDSL酯酶为脂肪水解酶家族的一个分支,参与植物生长发育和防御反应等多种功能。半定量RT-PCR分析结果显示,毛果杨GDSL酯酶基因Potri.002G253400在顶端茎组织中高丰度特异性表达;构建Potri.002G253400-GFP融合的植物表达载体,转化模式植物拟南芥并获得其过量表达的转基因株系7个;激光共聚焦显微镜检测结果显示,GFP荧光蛋白高丰度表达于转基因植株根的细胞壁区域,说明Potri.002G253400蛋白可能定位于细胞壁。     

植物耐盐分子机制研究进展

盐胁迫是影响植物生长发育的重要非生物胁迫之一，严重制约农业生产和经济发展，盐渍化农田的利用已成为一个世界性问题。研究植物耐盐机理、培育耐盐植物新品种对充分利用盐渍化农田具有重要的理论意义和应用价值。目前，越来越多参与盐胁迫应答的基因被发现和揭示。 当植物处于高盐环境时，细胞中的多种蛋白参与盐胁迫响应。细胞壁上的类受体激酶和细胞壁的组分对盐胁迫产生应答，细胞膜上的 GIPC 鞘脂作为 Na+ 受体与 Na+ 结合后引起细胞表面电势变化，产生钙信号以激活下游调控通路，细胞膜上的钾离子通道蛋白和 Na+/H+ 逆转运蛋白介导 Na+ 流入和外排。液泡膜上的 Na+/H+ 逆转运蛋白将细胞质中过多的 Na+ 区隔化至液泡内。此外，转录因子也参与植物适应盐胁迫的转录调控，在植物耐盐调控中起重要作用。本文基于耐盐调控因子的亚细胞定位，综述近几年已报道的植物耐盐分子机制，总结耐盐基因在提高植物耐盐性中的作用，并对其应用前景进行展望，旨在为植物耐盐分子育种提供参考、为盐渍化农田改良提供科学依据。     

Overexpression of the apple expansin-like gene MdEXLB1 accelerates the softening of fruit texture in tomato

Fruit firmness is an important quality trait of apple fruit texture, and the pre-harvest ripening period is the key period for the formation of apple fruit texture. Expansin is a cell wall loosing protein family that has four subfamilies: α-expansin (EXPA), β-expansin (EXPB), expansin-like A (EXLA), and expansin-like B (EXLB). In this study, we investigated the key period of pre-harvest texture formation in ‘Golden Delicious’ apples based on fruit longitudinal diameter, transverse diameter, firmness, tissue structure, respiration intensity, ethylene release rate, and expansin activity. Within the 10 days before harvest, the fruit was found to reach maturity. Semi-quantitative RT-PCR revealed that most of the expansins were expressed at the ripening stage before harvest. The biological function of the EXLB subfamily gene, MdEXLB1, was further identified, and its subcellular localization on the cell wall was confirmed by transient transformation experiments. Compared with the wild type (WT), the transgenic tomato lines overexpressing MdEXLB1 had lower plant height, earlier fruiting period, fewer days for fruit ripening, higher fruit maturity, lower fruit firmness, higher fruit expansin activity, more discrete flesh cell structure, and accelerated fruit ripening process. Overall, this is the first study to propose that the apple EXLB subfamily gene, MdEXLB1, has biological functions and plays an important role in promoting fruit ripening and softening.     

旱柳扩展蛋白基因家族与基因组分化

[目的]扩展蛋白是植物中重要的基因家族之一,在生长发育和逆境抗性过程中发挥重要的作用.本研究拟探讨旱柳中的扩展蛋白基因组成变化,为理解旱柳AA、BB基因组的分化提供理论依据,也为柳树分子设计育种提供参考.[方法]本研究基于毛果杨扩展蛋白基因氨基酸序列,鉴定旱柳中的扩展蛋白基因;通过生物信息学软件,分析旱柳AA、BB基因...     

Expansin Genes Expressed Differentially in Peduncle Elongation of Near- Isogenic Wheat Rht Lines

The introduction of reduced height （Rht） genes Rht-Blb and Rht-Dlb led to impressive increases in wheat （Triticum aestivum L.） yields during the Green Revolution. In the present study, the dynamic elongation of peduncle in a set ofnear-isogenic lines （NILs） carrying different Rht alleles （Rht-Blb, Rht-Dlb, Rht-Blc, Rht-Dlb＋Rht-Blb, and Rht-Dlb＋Rht-Blc） were investigated. The reduction of the final length of peduncle in NILs was dependent mainly on the elongation rate, which was reduced by Rht genes, during rapid elongation phase. Resin sections showed that Rht genes strongly reduced the cell extension in peduncle. The expression of expansin genes, which mediate cell wall loosening and leading to cell expansion, were analysed by using real- time quantitative PCR （qPCR）. Among the 23 possible wheat expansin genes, 17 were expressed in the peduncle. The spatial distribution of expression was further analysed for five expansins that showed high expression levels in the peduncles of Rht lines. Compared to wild type plants, the incorporation of Rht-Dlb allele decreased about 37 and 80% of the expression levels of ExpA 7 and ExpA3 in elongation zone, respectively. The presence Rht-Blc dwarfing genes, however, produced 53% reduction in the expression level of ExpA7, and seriously decreased about 70% of ExpB9 expression. Although the expression levels of five genes exhibited variability among the lines, an expansin gene, ExpB2, showed its expression level highly associated with the cell elongation rate in peduncle of different Rht lines.     

园艺植物 WRKY 基因功能研究进展

WRKY 转录因子是植物中特有的一类反式作用因子。WRKY 基因家族成员众多,是植物中最大的转录因子家族之一。目前,已在多种园艺植物中对该家族进行了全基因组鉴定。大量研究表明,WRKY 转录因子参与了植物中多种生物学过程,如营养剥夺、胚胎发生、种子发育、毛状体发育、叶片衰老及其他发育和激素调节的过程,是许多调控信号网络的重要组成部分。WRKY 转录因子还可参与植物适应各种逆境的转录调控,已被证明其在生物应激反应中发挥重要作用并参与植物的防御机制,其在植物防御病菌、病毒和虫害调控过程中的重要作用正被逐步揭示。此外,WRKY 转录因子在植物响应环境中非生物胁迫方面的作用也被不断解析,其可参与调控植物对干旱、温度、盐及渗透的响应,并在此过程中发挥正向或负向调节作用。本文基于近年来的相关研究成果,重点综述了 WRKY 转录因子在园艺植物生长发育、胁迫响应和代谢合成方面所发挥的作用和调控机理,进一步明确园艺植物 WRKY 转录因子的重要生物学功能,阐明 WRKY 转录因子介导的转录调控网络,为园艺植物优良性状相关的遗传资源挖掘和分子育种提供理论支撑。     

植物bZIP转录因子在非生物胁迫中的作用

非生物胁迫因子如干旱、高温、低温和盐碱等严重影响着植物的生长发育,碱性亮氨酸拉链(bZIP)类转录因子与非生物逆境胁迫响应有密切关联。综述了植物bZIP类转录因子在应答非生物逆境胁迫中的作用及研究进展。