水稻基因OsWOX4cDNA克隆及表达模式分析

WOX (WUSCHEL-related homeobox)是一类含有高度保守同源异型结构域的植物特有转录因子,部分WOX基因家族成员对于植物分生组织的维持发挥着重要的作用.分生组织发育和分化对于植物生长发育十分重要,然而目前人们对于水稻分生组织的维持的分子机制并不清楚.通过RACE(Rapid Amplificati...     

Yersinia YopJ acetylates and inhibits kinase activation by blocking phosphorylation

Yersinia species use a variety of type III effector proteins to target eukaryotic signaling systems. The effector YopJ inhibits mitogen-activated protein kinase (MAPK) and the nuclear factor kappaB (NFkappaB) signaling pathways used in innate immune response by preventing activation of the family of MAPK kinases (MAPKK). We show that YopJ acted as an acetyltransferase, using acetyl-coenzyme A (CoA) to modify the critical serine and threonine residues in the activation loop of MAPKK6 and thereby blocking phosphorylation. The acetylation on MAPKK6 directly competed with phosphorylation, preventing activation of the modified protein. This covalent modification may be used as a general regulatory mechanism in biological signaling.     

番茄CKX基因家族生物信息学分析

植物细胞内的细胞分裂素受到细胞分裂素脱氢酶/氧化酶(Cytokinin oxidase/dehydrogenase,CKX)的调节,来维持植物体内细胞分裂素动态平衡。为探究番茄基因组中CKX基因(SlCKX)家族成员的信息,本研究通过现代生物信息学分析,对番茄中CKX基因家族进行鉴定和分析。结果表明,在番茄全基因组中鉴定出9个CKX基因家族成员,蛋白长度在453~553氨基酸之间,编码蛋白分子量在51660.72~52493.64kDa之间,为亲水性蛋白;番茄CKX基因分在4个亚族内,并且SlCKX家族成员中含有3~5的内含子以及4~6外显子;9个番茄CKX家族基因不均匀的分布在5条染色体上,番茄CKX基因家族包含11种顺式作用元件,其中分布最广的为脱落酸响应元件。该研究将为番茄CKX基因家族的功能和应用研究提供一定的理论依据。     

Microbiology. Unlocking the secrets of the grim reaper

On page 1594, researchers unveil the workings of YopJ, one of a group of nefarious proteins that Yersinia bacteria--including Y. pestis, the bacterium that is infamous for causing the bubonic plague--deploy. Early in the disease, Yersinia bacteria inject YopJ into macrophage cells of the immune system, where, the researchers have now found, YopJ acts like scissors, cleaving the macrophage proteins that would normally send an SOS to other immune cells for help. Leaving the macrophage stranded clears the way for other Yersinia proteins to destroy the cell.     

植物富含半胱氨酸类受体激酶家族研究进展

在植物生长发育过程中,富含半胱氨酸类受体激酶(cysteine-rich receptor-like kinases,CRKs)作为上游信号分子,在感知胁迫信号和诱发免疫应答中起着重要作用。CRK主要由信号肽、DUF26(PF01657)、跨膜结构域和胞内激酶结构域组成,其中DUF26和激酶结构域在不同植物中高度保守。生物信息学分析发现,在单子叶和双子叶植物中含有37~170个CRK成员,它们在植物生长发育和胁迫应答中发挥不同的功能。文章综述了近年来国内外植物CRK基因结构及其在生长发育、胁迫应答中的功能研究进展,对于提高农作物抗逆境能力具有重要意义。     

植物锌铁转运蛋白 ZIP 家族的生物信息学分析

锌铁转运蛋白ZIP家族成员对于控制植物体内锌铁平衡具有非常重要的作用.采用生物信息的方法对植物锌铁转运蛋白序列结构、性质及分子进化进行分析预测,结果发现,该蛋白由226～459个氨基酸组成,是一个多次跨膜蛋白,多数成员定位于细胞质膜、叶绿体膜及液泡膜上,其分子进化历程与物种进化历程并不一致,提示该蛋白序列分歧时间较早.研究结果能够为该蛋白基因的克隆、结构和功能的进一步深入研究提供理论基础.     

玉米自交系B73全基因组cystatin抗虫基因家族分析

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因具有cystatin结构特征的蛋白结构域,广泛存在于植物或动物体内。此类基因在植物或动物蛋白质组中具有多个功能各异的家族成员,并在抗虫中扮演重要角色。通过利用玉米B73全基因组的基因表达序列数据,对12个cystatin基因的结构组成、染色体分布、系统进化等进行了分析。鉴定了该基因家族在蛋白序列间3个高度保守基序,构建了基因家族系统进化树,为该重要基因家族的进化提供了依据的同时也为克隆和分离该类抗虫基因提供参考。     

The CCT domain-containing gene family has large impacts on heading date,regional adaptation,and grain yield in rice

There are 41 members of the CCT(CO, CO-like, and TOC1) domain-containing gene family in rice, which are divided into three subfamilies: COL(CONSTANS-like), CMF(CCT motif family), and PRR(pseudoresponse regulator). The first flowering gene to be isolated by map-based cloning, Heading date 1(Hd1), which is the orthologue of CO in rice, belongs to COL. The central regulator of plant development, Ghd7, belongs to CMF. The major role in controlling rice distribution to high latitudes, Ghd7.1/PRR37, belongs to PRR. Both of Hd1, Ghd7 and Ghd7.1 simultaneously control grain number, plant height, and the heading date. To date, 13 CCT family genes from these three subfamilies have been shown to regulate flowering. Some of them have pleiotropic effects on grain yield, plant height, and abiotic stresses, and others function as circadian oscillators. There are two independent photoperiod flowering pathways that are mediated by GI-Hd1-Hd3 a/RFT and GI-Ehd1-Hd3 a/RFT in rice. CCT family genes are involved in both pathways. The latest study reveals that protein interaction between Hd1 and Ghd7 integrates the two pathways. CCT family genes are rich in natural variation because rice cultivars have been subjected to natural and artificial selection for different day lengths in the process of domestication and improvement. Alleles of several crucial CCT family genes such as Hd1, Ghd7, and Ghd7.1 exhibit geographic distribution patterns and are highly associated with yield potentials. In addition, CCT family genes are probably involved in the responses to abiotic stress, which should be emphasized in future work. In general, CCT family genes play important roles in regulating flowering, plant growth, and grain yield. The functional identification and elucidation of the molecular mechanisms of CCT family genes would help construct a flowering regulatory network and maximize their contribution to rice production.     

甘草PRR基因家族鉴定及表达分析

伪应答调控（PRR）蛋白作为植物生物钟中央振荡器的重要组成部分,参与植物昼夜节律的调节,在植物生长发育、逆境胁迫响应等生命活动中发挥重要作用。利用生物信息学方法鉴定了甘草PRR蛋白编码基因,并结合转录组数据分析其在盐胁迫、干旱胁迫和低磷胁迫下的表达模式。结果表明：甘草基因组中共鉴定出7个GuPRR基因;根据系统发育进化分析将甘草PRR蛋白分为3个分支。在GuPRR启动子区还发现了大量的低温、干旱、光、茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸响应的顺式元件。转录组数据分析结果表明,7个GuPRR基因在不同的组织都存在表达且响应不同的非生物胁迫。这些结果为甘草PRR基因家族的研究提供了理论的基础资料,将有助于深入了解甘草PRR基因家族的功能。     

茶树ZF-HD转录因子基因家族的鉴定及表达分析

【目的】搜索鉴定茶树ZF-HD（Zinc finger homeodomain）转录因子基因家族成员,并对其进行生物信息学分析及在不同组织及非生物胁迫和激素处理下的表达模式,为茶树ZF-HD基因家族的功能研究及茶树遗传性状改良提供理论依据。【方法】通过隐马尔可夫模型预测和序列比对从茶树基因组中筛选鉴定出茶树ZF-HD基因家族成员,利用在线生物信息学分析软件对其基因结构、启动子元件,以及编码蛋白的理化性质、氨基酸序列、结构特征、进化关系等进行预测分析,并基于转录组测序（RNA-Seq）数据分析其在不同组织及在干旱胁迫、盐胁迫和茉莉酸甲酯（MeJA）处理下的表达模式。【结果】从茶树基因组中鉴定出17个ZF-HD基因家族成员（CsZHD1~CsZHD17）,其编码区（CDS）序列长度为369~2187 bp,编码122~728个氨基酸残基,蛋白分子量13.51~80.42 kD,理论等电点为6.09~9.19,均属于亲水性不稳定蛋白,蛋白二级结构均由β-转角、延伸链、α-螺旋和无规则卷曲构成。除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD7蛋白定位于细胞质,CsZHD9蛋白定位于细胞外,其他13个蛋白均定位于细胞核。仅CsZHD2、CsZHD7、CsZHD9、CsZHD10和CsZHD12基因含外显子和内含子,其他12个CsZHDs基因均无内含子。除CsZHD7蛋白具有2个ZF-HD_dimer结构域外,其他16个蛋白均具有1个ZF-HD_dimer结构域。CsZHD1~CsZHD17蛋白具有2~5个保守基序（motif）,其中motif 1和motif 3为共有的保守基序。茶树ZF-HD家族蛋白可分为5个亚族（ZHDⅠ、ZHDⅡ、ZHDⅢ、ZHDⅣ和MIF）,较拟南芥少了ZHDⅤ亚族。除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因在8个组织中不表达或表达量极低外,其他14个CsZHDs基因在8个组织中呈差异性表达;除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因外,其他15个CsZHDs基因在顶芽或花中表达量较高。在干旱胁迫和盐胁迫处理下,除CsZHD1、CsZHD2、CsZHD5、CsZHD12、CsZHD14和CsZHD17基因的表达量始终处于较低水平外,其他CsZHDs基因均呈不同的变化趋势;在MeJA处理下,除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD12基因表达量极低外,多数CsZHDs基因呈下调表达的趋势。【结论】从茶树基因组中鉴定出17个ZH-HD基因家族成员,其编码蛋白具有保守的锌指结构域和同源异型盒结构域;茶树与拟南芥ZH-HD基因家族相比缺少ZHDⅤ亚族;CsZHDs基因的表达具有组织特异性,且大多数成员的表达受非生物胁迫和MeJA的影响。     

拟南芥PGK基因家族功能的初步分析

磷酸甘油酸激酶(Phosphoglycerate kinase)是一类进化上非常保守的蛋白家族,因而利用模式植物拟南芥研究PGK家族基因功能具有普遍意义。拟南芥基因组中含有三个PGK基因家族成员(PGK1,PGK2和PGK3),但是对于它们的基因表达模式和蛋白定位的研究还不是很清楚。本文利用实时荧光定量PCR技术检测了PGK基因家族的表达模式,结果表明三个PGK基因在拟南芥的各个组织器官和发育阶段中都有表达。利用拟南芥原生质体瞬时转化系统对三个PGK蛋白进行亚细胞定位,结果显示PGK1和PGK3定位于细胞基质,而PGK2定位于叶绿体。另外,我们分离得到了PGK2基因的T-DNA插入敲除突变体pgk2。pgk2在正常条件下表现出叶片黄化,PR1基因上调表达和H_2O_2过量积累等类似于超敏反应的细胞死亡表型。进一步的遗传分析表明pgk2的细胞死亡表型和T-DNA插入位点紧密连锁,暗示着pgk2的细胞死亡表型是由于PGK2的基因缺失造成的,因此PGK2可能在调控植物细胞程序化死亡过程中有重要作用。以上研究结果对于进一步探讨PGK基因家族的功能具有重要的参考价值。     

植物KUP/HAK/KT家族钾转运体研究进展

钾是植物必不可缺的大量元素,作为细胞内的主要溶质,参与植物的生长发育过程。植物通过钾通道和钾转运体两种方式吸收钾营养。钾转运体包括4个家族,其中KUP/HAK/KT家族成员最多,且研究最为深入。其成员是广泛存在于植物细胞质膜和液泡膜上的一种跨膜蛋白,多具有高亲和性钾吸收功能的转运体。KUP/HAK/KT转运体不仅在植物对K+的吸收与转运过程中发挥作用,也参与调节植物的生长发育。综述了植物KUP/HAK/KT家族的分类、组织定位、功能和表达调控等方面的研究进展,以期为研究植物的钾营养吸收机制提供理论参考。     

miR-31基因家族的分子进化与靶基因预测

 运用生物信息学方法从miRBase数据库中搜索动物物种miR-31基因家族成员的成熟序列,分析其分子进化特征并预测作用靶基因。结果表明,在49个动物物种中获得63条miR-31基因同源序列;miR-31家族成员大部分位于基因间隔区,少数位于内含子区;miR-31不仅存在于常染色体上,而且部分位于性染色体上。miR-31成熟序列长度在21-24 nt之间,序列同源性较高,部分位点在进化过程中发生了碱基突变和缺失。系统进化树显示,miR-31家族成员可分为2个分支。预测到哺乳动物miR-31拥有20个共同候选靶基因,与细胞生长发育、新陈代谢、信号转导、跨膜运输以及转录调控等过程密切相关。研究结果为深入理解miR-31基因家族的生物学功能奠定基础,也为后续研究提供理论依据。     

光周期途径成花关键基因CONSTANS的进化机制

CONSTANS（CO）是植物响应光周期调节的重要基因和监测日照长度的重要元件,可将光信号和生物钟信号转变为开花信号,激活下游基因（FT）的表达,从而诱导植物开花。选取14个已被测序的物种,采用生物信息学手段,从外显子-内含子结构、基因重复、基因差异表达等方面开展CO基因家族研究。结果表明:14个物种共鉴定到159个CO家族成员,CO基因常以多拷贝的形式存在,多数含2~4个外显子,在进化过程中表现出多样性。CO家族重复基因的扩张与基因组重复相关。CO在水稻Oryza sativa根、旗叶、花和种子中均有表达,花芽到花的转变过程中OsCO3的表达量上升,而OsCO7下降,说明水稻CO家族成员之间存在功能差异。     

水曲柳FmPLT基因家族的鉴定及表达分析

[目的]PLT转录因子家族能够参与植物的再生过程,并且在植物的生长发育及器官建成中发挥着重要作用,本研究旨在探究PLT转录因子在水曲柳生长发育及非生物胁迫中发挥的作用,以期为林木优良基因选育工作提供更多思路.[方法]通过同源序列比对和基因克隆等方法对FmPL Ts家族的成员进行鉴定及分析,之后对FmPL Ts成员进行了...     

谷子SiARGOS1的克隆、表达分析和功能标记开发

【目的】从谷子中分离受激素诱导表达、参与器官大小控制的拟南芥ARGOS(Auxin-regulated gene involved in organ size)基因家族的同源基因,进行生物信息学分析,明确其在不同组织器官及其受植物激素诱导的表达模式,分析基因编码区及其启动子序列差异,开发功能标记,为谷子产量性状相关基因的改良提供依据。【方法】通过对已有ARGOS蛋白保守结构域进行BLAST,明确谷子ARGOS家族成员数目并进行蛋白序列分析,采用同源克隆方法获得谷子ARGOS家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,用生物信息学方法分析SiARGOS1启动子的顺式作用元件,通过实时荧光定量PCR分析该基因在谷子各器官中以及不同植物激素条件下的诱导表达模式,利用基因编码区及启动子序列的SNP和插入缺失序列开发分子标记,同时利用85份谷子品种的穗重(panicle weight,PW)、穗粒重(grain weight,GW)和千粒重(thousand-grain weight,TGW)等产量性状数据进行基因型间的差异显著性分析,挖掘用于检测该基因与谷子产量性状相关优异等位变异的功能标记。【结果】获得6个谷子ARGOS家族成员,均具有典型的保守OSR(organ size related)结构域,包含2个跨膜螺旋结构和1个高度保守富含亮氨酸区域,克隆了与拟南芥AtARGOS同源的家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,该基因位于谷子第8染色体上,开放阅读框为342 bp,无内含子,编码113个氨基酸,启动子区域为2 109 bp,含有与生长素、乙烯、茉莉酸和赤霉素等多种植物激素调控有关的元件。表达分析发现,SiARGOS1在谷子根、茎、叶和穗等器官中均有表达,在根中表达量最高,其次为茎和叶,穗中表达量最低。SiARGOS1对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)不敏感,但受乙烯利(ethephon,ETH)上调表达。不同基因型谷子SiARGOS1序列分析发现,SiARGOS1编码区151 bp(起始密码子83 bp)处存在1个SNP(C/G),导致该基因第28个氨基酸发生突变(Ala/Gly),据此设计一个CAPS-AccⅡ标记;另外,启动子区存在19个SNP和2个In Del,根据-1 652—-1 651处(TA)_(2/3)和-1 165—-1 163处(TCA)_(1/2)的序列差异分别设计SSR引物AP-1和AP-2。同时,用这些标记对85份谷子品种进行检测,CPAS-AccⅡ和AP-1检测到不同基因型的穗重、穗粒重和千粒重的差异均不显著,而AP-2检测的2种基因型间除千粒重差异不显著外,穗重和穗粒重在2015和2016两年间差异均达到显著水平。【结论】在谷子中发现6个ARGOS家族成员,均具有保守OSR结构域,其中,谷子SiARGOS1开放阅读框为342 bp,无内含子,与拟南芥AtARGOS同源,该基因对生长素不敏感,但受乙烯利上调表达。在该基因启动子区开发的SSR标记AP-2可作为功能标记,用于谷子穗重和穗粒重等产量性状相关优异等位变异的鉴定和筛选。     

棉花亲环素基因GhCYP2的克隆及实时定量表达分析

[目的]分离棉花中的亲环素基因.亲环素基因是一类多基因蛋白质家族,广泛存在于高等植物各个组织和器官中,参与多种重要的生理生化过程.[方法]以小麦亲环素wCyP3基因蛋白序列(AF262984)为探针序列,在GenBank中与棉花EST序列进行tBLASTn比对,将同源性高的EST序列拼接后获得一条长912 bp的cDNA序列.[结果]序列分析表明,该cDNA含有一个编码174个氨基酸的开放阅读框,基因的编码产物为亲环素蛋白,将该基因命名为GhCYP2(GenBank登录号:JN032296).采用Clustal X将ChCYP2的氨基酸序列与其他生物亲环素氨基酸序列进行相似性比对,发现与水稻、拟南芥等生物的相似性较高,达到80;以上.利用实时荧光定量PCR技术分析了GhCYP2在棉花各个组织器官中的表达模式,检测结果显示:GhCYP2在棉花叶及18DPA棉纤维中的表达量最高,在根、茎、花、3～15DPA、21～30DPA棉纤维中均有适量表达.[结论]推测GhCYP2可能在棉花纤维伸长至次生壁合成的重叠期发挥着信号传导作用.     

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。     

Reflectins: the unusual proteins of squid reflective tissues

A family of unusual proteins is deposited in flat, structural platelets in reflective tissues of the squid Euprymna scolopes. These proteins, which we have named reflectins, are encoded by at least six genes in three subfamilies and have no reported homologs outside of squids. Reflectins possess five repeating domains, which are highly conserved among members of the family. The proteins have a very unusual composition, with four relatively rare residues (tyrosine, methionine, arginine, and tryptophan) comprising approximately 57% of a reflectin, and several common residues (alanine, isoleucine, leucine, and lysine) occurring in none of the family members. These protein-based reflectors in squids provide a marked example of nanofabrication in animal systems.