玉米BEL1-like基因家族的鉴定、表达和调控分析

BEL1-like(BELL)家族蛋白是植物中普遍存在的一类具有同源异型结构域的转录因子。拟南芥中BELL家族蛋白能与KNOTTED1-like蛋白互作形成异源二聚体,并结合到特异顺式作用元件来调控基因的表达,从而影响植物生长发育进程。本文采用隐马可夫(HMM)模型,在玉米基因组中鉴定到15个BELL家族基因(Zm BELL),分布于7条玉米染色体。通过与拟南芥BELL基因的序列比较将这些基因分为两大类。在玉米8种组织中Zm BELL有不同的表达模式,具有明显的组织表达特异性。基于基因共表达分析及BELL-like蛋白特异结合的顺式元件分析,预测到86个可能受Zm BELL调控的下游靶标基因。这86个基因和12个Zm BELL表达模式相同,并且在基因启动子区存在与BEL1-like蛋白结合的顺式元件。这些结果为进一步解析玉米BELL家族基因的功能和作用机制积累了有价值的资料。     

大豆PHD家族蛋白的全基因组鉴定及表达特征分析

PHD（Plant Homeodomain Finger）基因家族编码一类锌指转录因子,广泛参与植物的生长发育和逆境应答过程。通过全基因组鉴定获得了95个大豆PHD家族蛋白。通过共线性分析、进化树构建、基因结构和功能结构域鉴定、GO注释分析、不同组织间和非生物胁迫下表达分析等,获得了大豆PHD家族基因复制、家族进化、保守结构域及基因表达等信息。结果表明,大豆PHD基因在家族进化、基因结构和保守结构域上存在较大变异,可能参与Zn ²⁺结合、DNA结合及表观遗传调控等分子过程,参与调控植物生长发育和逆境应答。这些结果为进一步研究大豆PHD家族在生长发育和逆境应答中的生物学功能提供重要线索。     

白菜PHD-finger转录因子家族的鉴定及进化分析

PHD-finger是一类广泛存在于真核生物中,在种子发芽、育性调节、逆境胁迫等过程中发挥重要调控作用的锌指蛋白。本研究从白菜(Brassica rapa L.)全基因组中鉴定出33个PHD-finger基因,分布于9条染色体上,但不同PHD-finger基因序列结构差异较大。6个物种72个PHD-finger转录因子的系统进化分析显示有5个亚家族分枝。基于RNA-seq数据的表达分析表明,白菜PHD-finger基因在花蕾中表达量最高,但其在不育、可育花蕾中表达有差异。白菜BrPHD08、BrPHD25、BrPHD30分别与拟南芥花粉发育相关的MMD1、SHL、MS1基因直系同源,且3个基因在不育、可育花蕾中表达差异极大,推测这3个基因可能与白菜花粉发育相关。本研究为白菜PHD-finger转录因子相关基因功能研究提供生物信息学方向,为白菜花粉发育相关基因的克隆和功能研究提供理论依据。     

银杏扩展蛋白基因的鉴定与特征分析

扩展蛋白是植物细胞壁重要的组成部分,在植物生长发育和逆境抗性等方面发挥着重要的作用.为探讨银杏(Ginkgo biloba)中扩展蛋白基因家族的组成和特征,本研究利用扩展蛋白的保守结构域,从银杏基因组中鉴定了28个扩展蛋白基因,包括20个EXPA基因、1个EXPB基因、4个EXLA基因和3个EXLB基因.银杏扩展蛋白基...     

生长素响应因子(ARF)与植物遗传育种

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)是一类能够特异结合生长素初期响应基因启动子中的Aux RE而发挥激活或抑制作用的转录因子。其对生长素合成的调控影响到植物生长发育的各个阶段。ARFs在植物生长发育的不同时期及不同部位中普遍表达,其作用机理的研究主要是通过其缺失突变体的功能来发挥。本研究综述了植物中的ARF家族的情况、其蛋白的基本结构及其作用机制,并重点阐述ARF参与的植物多种代谢途径和生长发育过程,分别从其与植物器官形成、果实生长及发育和抗逆特性等方面具体说明,这些候选基因资源对植物遗传改良和设定育种目标具有重要意义。     

辣椒Trihelix转录因子家族的生物信息学分析

Trihelix转录因子在调控植物生长发育以及响应逆境胁迫等多方面发挥着重要作用,属于一个小家族。通过系统地阐述辣椒Trihelix转录因子家族成员特征和进化关系,进一步为研究辣椒Trihelix转录因子的生物学功能提供理论基础。本研究在辣椒基因组范围内,通过HMMER 3.0软件鉴定Trihelix基因家族成员,应用CDD验证其蛋白的功能结构域;采用MEGA5.2软件进行系统进化树分析;利用MEME和Map Inspect工具对其蛋白序列进行基序和染色体定位分析。利用功能已知的拟南芥Trihelix蛋白家族为参考序列,系统分析鉴定了28个辣椒Trihelix家族基因,并将其分为GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4 5个亚族。基因定位表明,辣椒Trihelix家族成员不均匀的分布在12条染色体上,其中7号和11号染色体上没有辣椒Trihelix成员的分布。保守元件显示辣椒Trihelix基因家族成员部分是高度保守的,各个家族均具有特殊的结构域。辣椒Trihelix基因家族大部分成员结构是保守的,保守基序与聚类分析具有高度的一致性,有可能参与调控辣椒生长发育及逆境胁迫等多种过程。     

水稻卵形蛋白家族基因的功能探究

卵形蛋白家族(OFPs)是一类含有保守OVATE结构域的蛋白质,最早在番茄中发现,被证明与果实形状有关。作为植物特有的新型转录因子,卵形蛋白在植物的生长发育、生物和非生物胁迫过程中发挥着重要的调控作用。水稻基因组中含有33个OFPs编码基因(OsOFPs),广泛参与调节次生细胞壁形成、维管束和胚囊发育以及非生物胁迫应答,且通过参与植物激素介导的信号途径调节水稻粒型和株型发育等过程。本研究结合拟南芥和番茄等植物中的相关研究,系统地总结了OsOFPs的基因功能及其参与调节水稻生长发育和胁迫响应的相关机制,并对OsOFPs家族的研究方向进行了展望,以期为今后OsOFPs的功能探究提供新的研究思路和理论参考。     

桑树PHR家族基因的鉴定及生物信息学分析

磷是植物生长发育的主要矿质营养元素之一,磷饥饿响应(phosphate starvation response, PHR)基因在调节植物磷素吸收中起着重要作用。鉴定桑树磷饥饿响应转录因子家族成员,分析其生物信息学特征,为桑树PHR家族基因的功能研究提供基础。从桑树基因组数据库中获得桑树PHR转录因子序列,利用GSDS、ExPASy、MEGA、MEME、psRNATarget、STRING等软件和网上转录组数据,对桑树PHR家族成员的基因结构、蛋白理化性质、保守基序、系统进化、基因组织表达、调控miRNA和蛋白互作网络进行分析。从桑树基因组中共鉴定出12个PHR基因家族成员,氨基酸数介于256～1 529之间,83.3%的成员属于酸性蛋白,所有成员均为亲水性蛋白。进化分析显示,MnPHR转录因子归为9个聚类组,各聚类组含有1～2个MnPHR成员。外显子数为6、7、8、19的MnPHR编码基因成员分别有7个、3个、1个、1个,同一聚类组中的基因结构类似。发现4个保守性较强的基序,所有MnPHR转录因子均含有基序1～4,聚类组Ⅰ～Ⅳ的MnPHR转录因子缺少基序6。基因组织表达分析发现10个桑树PHR基因在不同组织中有表达,且存在组织特异性,部分基因转录可能受miRNA的调控。MnPHR1的蛋白互作网络分析发现,其主要参与了纤维素合成和转录因子表达调控等生物学过程。桑树PHR家族基因结构和氨基酸序列具有较强的保守性,其组织表达和蛋白互作网络结果表明该家族基因在植物的生长发育和营养吸收过程中发挥作用。本研究结果为深入开展桑树磷吸收和转运相关基因的克隆和功能验证提供了基础。     

植物中氮素利用及硝态氮转运蛋白的研究进展

硝态氮转运蛋白在植物吸收利用氮素方面发挥主要功能,植物生长发育过程中对氮素的吸收、转运和再利用都需要硝态氮转运蛋白参与调控。目前硝态氮转运蛋白主要分为四类:NRT1(NPF)、NRT2、SLAC/SLAH、CLC。硝态氮在植物吸收、代谢和基因表达方面是一种很重要的信号调控分子,硝态氮转运蛋白可作为植物的硝态氮受体。通过论述氮素代谢过程中硝态氮转运蛋白家族基因的功能和在拟南芥等作物中的研究现状,为作物的抗逆性研究和优良品种的培育提供参考。     

桑树BGAL基因的全基因组鉴定及其在性别分化中的表达分析

桑树(Morus spp.)是一种具有重要经济价值的落叶木本乔木。植物β-半乳糖苷酶(BGAL)属于糖苷水解酶家族,在细胞壁的发生和修饰以及植物的各种生长发育和逆境响应中发挥重要的作用。然而,BGAL家族成员在桑树中的作用尚不清楚。本研究共鉴定了13个β-半乳糖苷酶MaBGAL基因,其中6个基因分别有2个可变剪接。我们对这些MaBGAL基因的基本信息包括基因位点、基因方向和位置、基因结构、蛋白结构域等进行了分析,利用拟南芥和桑树的BGAL蛋白进行系统发育分析并将它们聚为5个亚家族。同时,在MaBGAL基因的启动子区发现了许多与植物生长发育、生物与非生物胁迫响应,以及茉莉酸甲酯(MeJA)、生长素和脱落酸(ABA)等植物激素响应相关的顺式作用元件。转录分析表明,MaBGAL基因在桑树雄花和雌花中表现出不同的表达模式,很可能参与了桑树花芽的性别分化。这些结果将为进一步研究BGAL基因在桑树生长发育和逆境响应中的功能提供参考。     

植物SWEET基因家族的研究进展

植物糖转运蛋白SWEET基因家族是近年来发现的一类重要的糖转运蛋白,通过调节糖分在植物体内的转运及分配等,进而在植物的生长发育、生理代谢、抗逆境胁迫等方面起着重要作用。不同物种中SWEET基因所表现的生物学功能不同,对植物生物生命活动起着重要影响。本研究报告了植物SWEET基因家族的蛋白结构、转运机制以及生物学功能的研究现状,旨在为进一步研究SWEET基因家族的其他结构与功能提供理论基础。     

果树NAC转录因子的研究进展

转录因子也称为反式作用因子,是能够与真核基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白,通过它们之间以及与其他相关蛋白之间的相互作用,激活或抑制转录。NAC(NAM, ATAF1/ATAF2和CUC2)转录因子家族是植物特异的转录因子超家族之一,由保守的N端结构域和高度可变的C端转录激活域组成。广泛参与植物生命活动中的基因表达调控,在植物的生长发育,如胚胎发育、次生生长、果实成熟、衰老及细胞死亡等植物生命历程,以及胁迫应答等方面具有重要作用。本综述旨在总结NAC转录因子在果树生长发育以及胁迫响应中的生物学功能研究进展,以期为相关研究领域更高效地将NAC转录因子应用于果树的遗传改良和育种提供参考。     

黄瓜VQ家族全基因组鉴定

VQ蛋白是参与调控植物生长发育的一类重要蛋白,在植物中高度保守,因其可以与WRKY转录因子相互作用,近年来被广泛关注。目前,关于VQ基因家族在黄瓜中的研究鲜有报道。本研究采用生物信息学技术对黄瓜VQ基因进行系统研究,并对其编码蛋白的结构、性质、亚细胞定位和进化关系进行了分析。结果表明,黄瓜VQ基因家族由26个成员组成,且多数CsVQs编码的蛋白呈现中性或偏碱性,并由含单外显子的基因编码,定位在细胞核上。26个VQ基因均存在保守的缬氨酸(V)和谷氨酰胺(Q)基序,共同含有核心基序FxxxVQx (L/V/F)TG,不均匀地分布在黄瓜7条染色体上。表达模式分析结果表明,黄瓜VQs基因在不同组织中特异性表达,表明其在黄瓜组织器官生长发育中的发挥重要作用。本研究结果为进一步解析黄瓜VQ基因家族成员,深入探讨黄瓜VQ基因的生物学功能提供参考依据。     

甜菜NAC转录因子家族BvNAC46基因的RNAi载体构建

NAC转录因子家族成员在调控植物生长发育、参与植物生物和非生物胁迫等方面发挥着重要作用。本研究以抗旱甜菜(Beta vulgaris L.)幼苗叶片为材料,提取叶片总RNA并反转录cDNA,通过PCR方法扩增获得甜菜NAC转录因子家族成员BvNAC46基因的RNAi靶片段,利用中间载体pBSK作为媒介,采用传统的"酶切-连接"法构建了含有CaMV 35S启动子、BvNAC46基因片段反向重复序列的RNAi (RNA interference)植物表达载体pCambia2301ky-BvNAC46-RNAi,为进一步鉴定BvNAC46基因在甜菜抗旱中的功能及其作用机制奠定基础。     

小果野蕉家族蛋白序列特征分析和在根际促生菌作用下的表达分析

在真核生物中,Argonaute(AGO)蛋白是基于s RNA的基因沉默通路的效应蛋白,参与基因表达调控、DNA甲基化等分子过程,从而使植物的生长发育有条不紊的进行。同时,根际促生菌对植物生长有促进作用。本研究对小果野蕉的AGO蛋白进行比对鉴定,最终找到16个AGO蛋白,其中14个定位于6条已知染色体上。本研究还对蛋白结构和基因进化等问题以及这些基因对根际促生菌的响应进行了研究。研究发现:这些蛋白可分为4个亚家族,且AGO1亚家族的基因普遍外显子多。表达谱研究发现,属于AGO4和AGO1亚家族的MaAGO2,MaAGO3,MaAGO9三个基因在对解淀粉芽孢杆菌、荧光假单胞菌是都表现出表达的升高,这暗示着植物AGO基因参与的生物学过程可能参与植物对根际促生菌的响应,也有助于以后这方面的研究。     

拟南芥TONSOKU基因研究进展

拟南芥TONSOKU (AtTSK)是一个细胞核内的绑定蛋白,在调控植物生长发育的过程中发挥重要作用。基于目前TSK研究结果,本综述旨在系统地对拟南芥AtTSK基因的结构特点、基因表达、蛋白定位、系统进化以及功能进行综述,并总结了AtTSK在调控细胞有丝分裂、修复DNA、维护染色体结构、维持转录水平的基因沉默以及植株形态建成等生理过程中的重要作用。本综述对于进一步解析拟南芥及其它植物TSK功能,探索TSK在植物细胞分裂及生长发育中的作用机制,具有重要的参考意义。     

苦荞14-3-3基因家族生物信息学分析

14-3-3蛋白是普遍存在于真核细胞中的蛋白质,在植物的生长发育、信号传导、抵御胁迫等方面发挥着重要的作用,编码14-3-3蛋白的基因以基因家族的形式存在。本试验利用BLASTp从苦荞全基因组中查找到19个14-3-3基因家族成员,其编码蛋白中ε类蛋白序列8条,非ε类蛋白序列11条。利用生物信息学软件对14-3-3蛋白的氨基酸序列进行理化性质分析,发现它们的长度介于101～242 aa,等电点范围为4.27～9.59,大部分表现为酸性亲水蛋白,通过亚细胞定位预测其存在于细胞质、叶绿体、胞外、细胞核和细胞骨架中。通过对苦荞14-3-3蛋白的结构分析,发现该蛋白以α-螺旋、延伸链、无规则卷曲为主来维持蛋白质结构的相对稳定性且蛋白质序列高度保守,共含有8个保守基序,分布在7条染色体上。根据苦荞14-3-3蛋白的理化性质、结构、进化等方面的分析对其功能进行了初步的预测,推测苦荞14-3-3蛋白在靶蛋白亚细胞定位、基因转录、物质跨膜运输、非生物胁迫、代谢调控中发挥着重要的作用。本研究为后续苦荞14-3-3蛋白复杂结构和生物学功能等方面的深入研究提供科学依据。     

植物K+吸收转运的分子机制研究进展

K 在植物的生命活动中发挥着十分重要的作用。植物对K 的吸收,可分为高亲和吸收与低亲和吸收两个组分。在分子水平上,高亲和吸收主要由KUP/HAK/KT及HKT家族的K 转运蛋白来承担;而Shaker、KCO等家族的K 通道蛋白,则主要在植物的低亲和吸收中发挥重要作用。在高等植物K 吸收转运的分子机制的研究中,KAT1及AKT1是两个最先克隆出来的K 通道基因。植物中最先克隆出来的高亲和K 转运体基因,是小麦的HKT1。在棉花的生长发育过程中,K 的作用十分关键。棉花的K 转运蛋白GhKT1在棉纤维的发育中至关重要。综述了高等植物K 吸收运转及调节的分子机制研究方面的最新进展,并对研究的前景进行了展望。     

nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答的研究进展

编码非特异性脂质转移蛋白的基因nsLTPs在植物应答生物和非生物胁迫以及植物的生长发育中起到重要作用。为了研究植物nsLTPs基因响应生物及非生物胁迫的分子机制,本文归纳了非特异性脂质转移蛋白nsLTPs的结构特点及分类,分析了nsLTPs的亚细胞定位情况,并重点总结了nsLTPs基因在植物逆境胁迫应答方面的相关研究进展,提出了植物不同物种中nsLTPs基因参与植物逆境胁迫的分子调控途径,为完善nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答调控机制提供理论基础。