茶尺蠖幼虫取食提高茶树儿茶素代谢响应强度

研究了茶尺蠖幼虫为害茶树叶片对儿茶素合成途径的影响。采用3龄茶尺蠖幼虫取食茶树新梢芽下第二叶,测定了儿茶素合成相关基因的表达水平和儿茶素含量。研究结果表明,与对照相比,茶尺蠖幼虫为害后3、6、12βh显著诱导了CsANR基因的相对表达水平,且在为害后3βh和12βh达到了极显著差异。CsLAR基因在茶尺蠖为害后6βh和12βh,与对照具有显著差异。茶尺蠖幼虫为害后24βh显著诱导了没食子酸、没食子儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素没食子酸酯含量的升高,而茶尺蠖为害后48βh仅没食子酸和没食子儿茶素的含量显著高于对照;儿茶素、表没食子儿茶素和没食子儿茶素没食子酸酯在茶尺蠖为害后24βh和48βh均没有被显著诱导。上述结果表明茶尺蠖幼虫为害提高了茶树儿茶素合成途径的代谢强度和儿茶素类化合物的积累。     

艾纳香MYB转录因子家族生物信息学分析

MYB转录因子是植物中庞大的转录因子家族之一,在植物体内有着广泛的生物学功能。基于艾纳香全长转录组数据库,利用DNAMAN 6.0、MEGA 5.05软件以及ProtParam、WebLogo和SOPMA在线网站分析艾纳香MYB转录因子家族蛋白的分类、理化性质、氨基酸序列高级结构、保守结构域、系统进化等。结果表明,挖掘到127个BbMYB基因,预测47条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为1R-BbMYB和R2R3-MYB 2个亚类,其中R2-BbMYB与R3-BbMYB基序中都含有3个保守的色氨酸,而R1-BbMYB基序只有2个保守的色氨酸;艾纳香MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-BbMYB3、R2R3-BbMYB4与1R-BbMYB15蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树发现,艾纳香MYB家族在进化上包括2个大类,6个亚类,通过艾纳香与拟南芥MYB蛋白序列相邻或是进化关系近可以预测艾纳香MYB基因功能,为进一步对艾纳香MYB家族基因研究及其功能鉴定提供科学依据。     

大豆MYB转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。MYB转录因子在其N端含有其特有的DNA结合基序(MYB-binding domain),能够与DNA分子大沟结合而调控基因表达。本研究通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选鉴定出了304个大豆MYB类转录因子,并对其进行了分类和保守结构域分析;通过与拟南芥的MYB基因进行系统发生分析,将304个大豆MYB转录因子分为了22个亚类;染色体定位分析表明大豆MYB转录因子在所有染色体上都有分布,部分染色体间的MYB蛋白序列高度相似,表明此类基因在进化上具有相同的来源;利用野生大豆盐、碱胁迫下转录组数据,分析MYB基因的表达模式,发现部分MYB转录因子能够响应盐、碱胁迫的诱导,且在盐、碱胁迫下具有不同的表达模式。     

椰子CnRADIALIS-like转录因子的克隆与表达分析

本研究依据前期已经完成的4个品种椰子外果皮转录组测序数据结果,筛选获得在4个品种椰子外果皮中表达水平显著差异的MYB类基因CnRADIALIS-like。从椰子（Cocos nucifera L.）外果皮中克隆获得CnRADIALIS-like,序列分析显示,CnRADIALIS-like基因的开放阅读框（ORF）长288 bp,编码95个氨基酸。结构域分析显示,CnRADIALIS-like含有1个典型的SANT/MYB结构域,属于MYB转录因子家族中的I-box-binding-MYB型。多序列比对发现,CnRADIALIS-like氨基酸序列与油棕MYB-RADIALIS（RAD）氨基酸序列相似度最高。理化性质、亲/疏水性和无序化分析显示,CnRADIALIS-like转录因子是亲水性蛋白且偏碱性,存在无序化区域。信号肽和跨膜结构域分析表明,其不存在信号肽和跨膜结构域。空间结构分析显示,CnRADIALIS-like有典型的α-螺旋结构。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）显示,CnRADIALIS-like基因在4个品种椰子外果皮中的表达量存在显著差异,在红矮椰子中表达量最高,红矮椰子不同组织中在外果皮表达量最高。该基因的表达在红矮椰果从幼果至成熟果的3个发育阶段依次降低,套袋条件下表达量低于正常光照条件下,表明该基因可能与光形态下细胞发育及代谢产物合成存在相关作用。通过对该基因的生物信息功能进行分析,为深入研究其功能及作用机制提供参考,同时以期为深入剖析椰子的外果皮颜色形成机制提供重要的理论依据。     

茶树转录因子基因CsDREB-A4的克隆与温度胁迫响应的分析

基于本实验室茶树品种迎霜的转录组数据,通过PCR方法从迎霜的DNA中克隆得到CsDREB-A4基因。分析显示,该基因含开放阅读框长708βbp,编码235个氨基酸,含有AP2/ERF家族转录因子典型的保守AP2结合域,并且与大豆、番茄、葡萄、拟南芥等的DREB转录因子有高度同源性。从进化树、亲/疏水性、无序化特性、二级和三级结构等方面进行预测与分析,结果表明,该转录因子属于AP2/ERF家族中的DREB亚族的A4组,大多数氨基酸属亲水性氨基酸,无序化特征比较明显,三级结构与AtERF1相似。利用实时荧光定量PCR分析表明,在迎霜、安吉白茶、云南十里香3个茶树品种中CsDREB-A4基因均受高温、低温诱导表达。在4℃处理下,在上述3个茶树品种中CsDREB-A4基因表达量均在24βh时达到最大值,分别为对照的23、4、43倍,并且CsDREB-A4基因在迎霜和云南十里香中均比安吉白茶的基因表达上调时间更长,上调程度更大。在38℃处理下,CsDREB-A4基因在迎霜和云南十里香中表达受抑制,均只在8βh时表达量高于对照,而在安吉白茶中表达量显著增加,在12βh时高达对照的2β720倍。     

茶树PPO基因家族的鉴定与分析

多酚氧化酶（Polyphenol oxidases,PPO）是由核酸编码的一种以氧为受体的含铜金属酶,为一种末端氧化酶,在茶叶加工中也发挥重要的作用。从最新发布的茶树基因组数据库中获得了5条PPO基因：CsPPO1、CsPPO2、CsPPO3、CsPPO4（GenBank登录号为GQ129142.1）、CsPPO5。本研究利用生物信息学方法,对5条基因的核酸序列和氨基酸序列进行分析,并对基因编码蛋白的理化性质和结构功能进行预测。结果表明,5个基因CDS区全长在597~1β839βbp之间,编码氨基酸数目198~612;系统进化树分析显示CsPPO1、CsPPO3、CsPPO4和CsPPO5具有较近的亲缘关系;编码的蛋白均属于亲水性不稳定类脂类结合蛋白,都不具有信号肽;无规则卷曲是蛋白质的主要结构元件,α-螺旋和β-折叠分散于整个多肽链中,CsPPO1、CsPPO2、CsPPO3可能存在一个或多个跨膜螺旋;5个蛋白均含有PPO1_DWL（pfam12142）保守结构域,除了CsPPO2外,其余4个蛋白均预测到TYROSINASE功能结构域。实时定量PCR结果表明,PPOs基因在不同茶树品种间呈现出不同的表达模式。     

铝诱导的茶树根系转录组变化分析

探讨茶树响应铝（Aluminum,Al）的基因调控网络和表达模式,确定一些关键候选基因,为茶树耐Al分子机制研究奠定基础。测定了0、0.2、1、2、4βmmol·L^-1 5个Al³⁺浓度处理7βd的福鼎大白茶根系抗氧化酶活性和Al含量变化,并提取0βmmol·L^-1（R0）、1βmmol·L^-1（R1）和4βmmol·L^-1（R4）3个浓度下的茶树根系总RNA,通过Illumina Hiseq Xten平台进行高通量转录组测序。结果表明,随着Al³⁺浓度的升高,根系POD（Peroxidase,过氧化物酶）活性逐渐下降,APX（Ascorbic acid peroxidase,抗坏血酸过氧化物酶）活性则逐渐升高。SOD（Superoxide dismutase,超氧化物歧化酶）活性在Al³⁺浓度为1βmmol·L^-1时最高,CAT（Catalase,过氧化氢酶）活性在各处理间无显著差异。根系中Al含量随着Al³⁺浓度的升高呈先上升后下降趋势,在Al³⁺浓度为1βmmol·L^-1时达到最高。经筛选得到R1 VS R0,R4 VS R0,R4 VS R1的DEGs（Differentially expressed genes）分别为1β894、2β439个和1β384个,显著上调（下调）的差异表达基因分别有733（1β161）、846（1β593）个和628（756）个。GO富集分析表明,3个处理组在生物学途径中富集最多的类别均为刺激响应。在分子功能和细胞组件方面,R1 VS R0和R4 VS R0富集最多的类别均为核酸结合转录因子活性和细胞外围,R4 VS R1富集最多的类别为氧化还原酶活性相关基因和膜区域。KEGG富集分析表明,R1 VS R0、R4 VS R0、R4 VS R1分别显著富集了29、41条和19条Pathway,它们包括转录因子、转运蛋白、植物-病原菌互作、苯丙烷生物合成途径等,鉴定到多个参与调控活性氧代谢、有机酸或金属转运蛋白、转录因子及细胞壁结构修饰等生理过程的基因在Al诱导后上调或抑制表达,显示这些基因与茶树耐Al分子机制密切相关。     

茶尺蠖类免疫球蛋白基因EoHML的克隆和表达分析

类免疫球蛋白（Hemolin）是一种鳞翅目昆虫特有的免疫相关蛋白,也是唯一的无脊椎动物免疫球蛋白家族成员。本实验应用RACE技术获得了茶尺蠖（Ectropis obliqua Prout）类免疫球蛋白基因的全长cDNA序列,命名为EoHML（GenBank登录号：KM885983）,并分析了相关生物信息学特性,检测了病毒感染后基因的表达水平。结果表明,EoHML基因序列全长1β772βbp,包含1β239βbp的开放阅读框,编码412个氨基酸,预测蛋白分子量大小为45.8βkD,等电点（pI）为8.297,属于典型的分泌型蛋白,且具有昆虫Hemolin基因保守的4个Ig功能区和2个N-glycosylation位点。系统进化分析表明,该蛋白与目前已知的类免疫球蛋白氨基酸序列的亲缘关系都较远,与烟草天蛾（Manduca sexta）类免疫球蛋白氨基酸序列相似度最高,为53%。荧光定量检测结果表明,茶尺蠖核型多角体病毒（EoNPV）感染茶尺蠖幼虫后该基因表达量显著升高,最高表达量是正常对照的36.5倍,表明茶尺蠖EoHML基因可能参与了茶尺蠖对EoNPV的免疫代谢反应。     

茶树细胞色素P450基因CYP71A26与CYP71B34的克隆及差异表达特征分析

利用NCBI茶树转录组数据库,以铁观音芽叶为材料,克隆了茶树细胞色素P450基因CYP71A26与CYP71B34的cDNA全长。CYP71A26与CYP71B34的cDNA全长分别为1β879βbp和1β764βbp,分别含有1β539βbp（编码513个氨基酸）和1β533βbp（编码511个氨基酸）的完整开发阅读框。氨基酸序列比对结果显示,CYP71A26与CYP71B34的同源性为42.47%,为2个亚家族基因。氨基酸结构分析表明,2个基因均具有植物P450的螺旋C（Helix C）、螺线I（Helix I）、螺线K（Helix K）、“Meander”区域序列和血红素结合域（Heme binding domain）的典型结构。进化树分析显示,CYP71A26与CYP71B34在分子进化树上分属两大分支,2个基因与其他物种亲缘关系的远近不同。三级结构模拟与功能域分析显示,CYP71A26与CYP71B34主要由N端的β折叠和C端的α螺旋结构组成,且2个基因均具有一个P450蛋白结构域（Pfam domain）。荧光定量PCR结果表明,CYP71A26与CYP71B34基因在不同茶树害虫为害的叶片中,分别表现出上调和下调表达的现象。而在冷热环境下,CYP71A26与CYP71B34基因分别表现出下调和上调表达的现象。表明茶树CYP71A26与CYP71B34基因均参与了生物（害虫）与非生物（温度）的胁迫响应,但两个基因表达相反,参与环节可能相反。     

茶树CsbHLH2基因克隆及表达分析

植物bHLH（碱性螺旋环螺旋）转录因子是植物体内一类重要的转录因子,在植物的生长发育以及胁迫应答过程中发挥着重要的调控作用。本研究以茶树品种陕茶一号为材料,采用同源克隆法从陕茶一号叶片cDNA中克隆了1个bHLH转录因子CsbHLH2。生物信息学分析表明,CsbHLH2开放阅读框（ORF）为714βbp,编码1个297个氨基酸的蛋白,预测分子量58.4βkD,等电点为5.14,氨基酸序列比对显示该蛋白与其他高等植物的bHLH蛋白具有较高同源性。拟南芥原生质体亚细胞定位表明,CsbHLH2编码蛋白定位在细胞核上。实时荧光定量PCR结果分析表明,CsbHLH2基因在茶树不同组织部位中均有表达,但是在幼叶中表达量最高;不同激素处理结果显示,CsbHLH2受SA、ETH、MEJA诱导。     

调控萼脊兰类黄酮生物合成的MYB转录因子挖掘分析

本研究通过生物信息学方法,挖掘萼脊兰中可能调控类黄酮生物合成的MYB转录因子。从萼脊兰转录组数据库中筛选MYB转录因子,获得MYB的完整ORF,并对其蛋白理化性质、基序、功能注释、系统进化、表达特性等进行分析,并预测其功能。结果表明：在萼脊兰转录组水平上共鉴定出27个具有完整阅读框的MYB转录因子基因,萼脊兰MYB转录因子TRINITY_DN38485_c0_g4和TRINITY_DN38485_c0_g1基因均在花朵和叶片中表达上调,再根据与蝴蝶兰的系统进化关系与功能分析,预测这2个转录因子可能通过黄酮途径完成类黄酮生物合成。因此,MYB转录因子的研究对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要意义,转录因子的应用是类黄酮生物合成基因工程中的新途径。     

基于转录组的芒果MYB家族基因的鉴定及分析

MYB家族作为植物中较大的转录因子家族之一,参与调控植物的多种生理活动。本研究基于芒果果实转录组测序结果,鉴定出71个MYB家族蛋白,其中包含1个4R-MYB蛋白、3个R1R2R3-MYB蛋白、60个R2R3-MYB蛋白和7个MYB相关蛋白。进化树及基序分析表明:除个别蛋白外,相同类型的MYB蛋白均聚在一起,且相近分支的MYB蛋白具有相同或相似的基序。60个全长MYB家族蛋白中,大部分为不稳定蛋白,且均为不含跨膜结构和信号肽的亲水性蛋白,亚细胞定位分析均定位于细胞核。进化树分析发现芒果R2R3-MYB蛋白与拟南芥有较高的保守性。R2R3-MYB蛋白保守域分析发现,R2和R3结构域均有多个氨基酸保守不变。GO分析发现芒果R2R3-MYB蛋白共注释到生物学过程、细胞组分和分子功能3大类功能的15个亚类。     

菠萝R2R3-MYB基因家族鉴定与表达分析

R2R3-MYB转录因子参与植物众多生命活动的调控,在植物生长发育中至关重要。本研究采用生物信息学分析方法,从菠萝基因组中筛选鉴定R2R3-AcMYB转录因子,并对其基因结构、编码蛋白和系统进化进行了分析;基于转录组数据和荧光定量PCR分析,研究了乙烯利处理后菠萝顶端分生组织MYB基因的表达模式。研究结果显示,菠萝基因组含有103个R2R3-AcMYB转录因子,其中67个的基因结构组成为3（外显子）+2（内含子）,17个为2（外显子）+1（内含子）。103个R2R3-AcMYB蛋白中,有31个偏碱性,55个显酸性和17个呈中性。亚细胞定位预测显示,有67个编码蛋白定位于细胞质,20个定位于细胞核。保守基序分析发现,有91个R2R3-AcMYB的序列包含SANT结构的motif 1和motif 2。系统进化树分析表明,81个R2R3-AcMYB转录因子可以分别被归入18个亚组,其余22个R2R3-AcMYB转录因子则未能进行明确归类。基于转录组数据和荧光定量PCR分析结果,发现菠萝顶端分生组织中多个MYB基因的表达受到乙烯利的诱导或抑制,暗示这些基因可能参与了乙烯利诱导条件下菠萝生长发育（包括开花诱导等）调控。这些研究结果为进一步挖掘菠萝激素响应、生长发育和开花调控等基因,揭示菠萝生长发育调控机制提供了数据支持。     

小麦 G6PDH基因的生物信息学分析及其低温胁迫下苗期的表达特征

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是戊糖磷酸途径(PPP)的关键酶,可为小麦(Triticum aestivum)的生物合成提供NADPH以及一些中间代谢产物,并且在小麦生长发育及响应胁迫方面也发挥重要作用。本研究对基因组数据库中获得的12条小麦G6PDH蛋白序列及其基因序列进行一系列生物信息学分析,结果表明,12条小麦G6PDH蛋白分别定位于细胞质及质体中,且均为亲水、不稳定蛋白。从系统发生树的进化和亲缘关系上可以看出,12条小麦G6PDH蛋白分别属于胞质和质体亚型。不同亚型的G6PDH蛋白保守Motif的种类和数量有所不同,不同亚型的基因结构也具有明显差别。qRT-PCR结果表明,低温胁迫下,3种亚型(胞质亚型、质体P1和P2亚型)的小麦TaG6PDH基因均被不同程度地诱导表达,并且均随着温度的降低而升高,预示着G6PDH在小麦抗寒方面发挥正向调节作用。     

香蕉中 8 个 WRKY 转录因子的克隆及表达分析

WRKY 转录因子在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用。为了解香蕉 WRKY 转录因子的功能,本研究 在香蕉根系中克隆了 8 个 WRKY 家族基因,与香蕉基因组数据库比对后,将其分别命名为 MaWRKY2、MaWRKY21、 MaWRKY44、MaWRKY47、MaWRKY125、MaWRKY136、MaWRKY139 和 MaWRKY147。序列分析和遗传进化树结果表 明,MaWRKY2 和 MaWRKY47 属于第 I 类家族,其余 6 个属于第 II 类家族。对 8 个基因在香蕉的根、球茎、假茎、 叶、花和果中的表达进行分析,结果表明,这 8 个基因在所有的器官中均表达,说明这些基因在香蕉的生长发育过程 中起作用。对 8 个基因在盐、低温、干旱、水杨酸、茉莉酸、ABA、乙烯和香蕉尖孢镰刀菌生理 4 号小种胁迫处理的 香蕉苗根系中的表达进行分析,结果表明 8 个基因对这些胁迫均有响应,说明香蕉中的这 8 个 WRKY 基因参与了生物 胁迫、非生物胁迫和激素信号途径。     

玉米苗期根部比较转录组分析揭示耐盐性差异机制

以耐盐自交系郑58和盐敏感自交系昌7-2为材料,分析供试材料在无胁迫(CK)和200 mmol/L NaCl溶液胁迫下5 h的转录组数据。与无胁迫(CK)相比较,在郑58和昌7-2分别鉴定出390和421个上调、390和421个下调差异基因。对耐感材料间共同上调和郑58特有上调DEGs进行GO富集、REVIGO分析和KEGG富集分析以及重点通路分析结果表明：郑58和昌7-2间共同上调DEGs显著富集的条目包括对活性氧代谢过程的调节、内质网应激反应等GO条目;郑58特有上调显著富集含氧化合物的反应、对化学物质的反应等GO条目。共同上调DEGs仅在共单萜生物合成的代谢通路上显著富集;郑58特有上调DEGs在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等6个通路上显著富集。在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成两个通路上分别有9和7个相关基因,耐盐自交系郑58上调的转录因子在MYB和NAC家族分布数量较多。植物激素信号转导、苯丙烷生物合成通路相关的基因以及MYB和NAC家族基因可能与玉米耐盐性密切相关。     

木薯MYB转录因子MeMYB2特性及功能分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其部分成员在植物非生物胁迫响应过程中发挥着重要的调控作用。通过转录组数据分析,筛选到了多个木薯干旱胁迫相关的MYB类基因,本研究针对其中的1个MYB转录因子MeMYB2展开研究。MeMYB2蛋白N末端与AtMYB60蛋白的N末端氨基酸序列具有95%以上的相似度,但其C末端氨基酸序列与AtMYB60只有30%左右的相似度。编码该蛋白的基因在木薯成熟叶片中优势表达,并且其表达受干旱胁迫负调控。MeMYB2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显的转录自激活活性,其转录激活结构域在蛋白C末端247~267位点之间的20个氨基酸残基内。利用酵母双杂交系统从木薯cDNA文库中筛选到了8个与MeMYB2互作的蛋白,其中的2个蛋白与气孔运动和光合作用有关。MeMYB2-RNAi转基因木薯成熟叶片的失水率显著低于野生型木薯成熟叶片,说明MeMYB2转录因子负调控木薯叶片失水率,推测其可能具有调控气孔运动的功能。     

植物MYB转录因子的同义密码子使用偏好性分析

前人研究显示MYB（V-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog）转录因子对应答植物逆境胁迫等有重要作用,甘蔗MYB转录因子的研究报道并不太多。通过对与甘蔗亲缘关系近的禾本科作物玉米、高粱和水稻MYB转录因子基因家族的密码子使用偏好性进行比较分析。结果表明,3个物种的MYB转录因子的蛋白质序列上存在高度的保守性,仅有部分密码子使用不太一样,此外,分析还显示基因碱基组成有可能在一定程度上影响了密码子的偏好使用。     

茶树R2R3-MYB转录因子CsTT2表达分析及功能初步鉴定

儿茶素是茶树中特色的次生代谢产物之一,是影响茶叶的品质与风味的主要组分,具有抗氧化、抗病毒、降脂减肥等药理功效。通过系统发育进化树分析、基因表达模式分析和分子生物学试验对茶树儿茶素生物合成相关调控因子CsTT2的功能进行初步鉴定。结果显示,CsTT2是R2R3-MYB转录因子,与拟南芥中调控次生代谢产物的MYB转录因子同在一个分支。在茶树品种顶芽组织中总儿茶素含量较高,CsTT2和儿茶素生物合成相关基因的表达水平也较高。亚细胞定位、酵母试验和双荧光素酶报告系统试验结果表明,CsTT2定位在细胞核中,其编码的蛋白是具有转录激活能力的调控因子,可以结合儿茶素生物合成关键基因ANR的启动子激活其表达。