转录组学在植物响应干旱胁迫中的研究进展

干旱胁迫是植物生长周期中极易遭受的非生物胁迫之一,了解植物如何响应干旱逆境及其调控途径,成为了一个热点问题。随着转录组技术的广泛应用,人们可以从基因层面了解在干旱胁迫下,植物体内的信号转导及其相关的网络调控机制。本文主要查阅近年来RNA-Sep技术在植物干旱胁迫方面的研究进展,介绍了植物受到干旱胁迫后,从膜上信号感受器,到细胞内信号转导,以及主要的植物激素代谢调控途径等方面的调控机制,展望了未来转录组学在植物响应干旱胁迫中的发展方向。     

植物抗病反应相关转录因子的研究进展

概述了植物抗病反应相关转录因子的研究进展,以及转录因子在植物抗病性改良中存在的问题和应用前景.     

基于转录组的糙苏MYB转录因子的挖掘及分析

本研究基于糙苏的转录组数据库,挖掘参与糙苏生长发育及次生代谢产物合成相关的MYB转录因子,对糙苏MYB转录因子的理化性质、氨基酸序列及保守基序、高级结构、系统进化树进行挖掘和生物信息学分析,并结合GO注释、蛋白质功能预测和表达模式进行深入分析。从糙苏转录组数据中共挖掘出61条具有完整MYB保守结构域的转录因子序列;系统进化分析结果显示,糙苏MYB转录因子可能参与糙苏黄酮类物质的生物合成,在生长发育过程及抗逆性胁迫中起作用;GO注释分析表明,糙苏MYB转录因子家族蛋白在生物学过程中主要参与糙苏的细胞过程和生物调节过程;PuMYB7、PuMYB10、PuMYB34、PuMYB40、PuMYB42、PuMYB43参与了植物萜类代谢生物途径;表达分析显示,PuMYB48、PuMYB51、PuMYB9、PuMYB17、PuMYB56可能参与糙苏根部木质素的生物合成和次生生长等过程。     

银杏MYB转录因子的鉴定及特征分析

[目的]MYB蛋白是真核生物中一类重要的转录因子,在植物形态建成、生长发育、初生和次级代谢产物合成等生命过程中起重要调控作用。银杏作为植物中的"活化石",其提取物中含有的活性成分次生代谢物类黄酮等对人体有益。在类黄酮的生物合成中,MYB转录因子扮演着重要角色。本研究从转录组水平详细鉴定和分析了银杏GbMYB转录因子,为今后GbMYB的功能研究奠定基础,也为其他物种MYB转录因子的分析提供方法。[方法]本文首先利用BlASTp和PlantTFbcat等生物信息学工具对银杏的MYB蛋白序列进行筛选和鉴定;其次运用MEME和MEGA 7.0软件分别对GbMYB蛋白进行基序和系统进化分析;最后使用MeV对GbMYB在银杏各组织中的表达水平进行聚类分析。[结果]从41151个银杏蛋白中共鉴定出60个MYB转录因子,根据MYB保守域的特点将其分为R1-MYB、R2R3-MYB和R1R2R3-MYB三大类。系统进化树分析发现60个GbMYB可分为16个亚家族且具有相似功能的蛋白序列通常聚在一个家族。在银杏GbMYB蛋白中共检测到21种不同的保守基序。表达谱数据分析表明,一些GbMYB基因的表达具有组织特异性。[结论]本研究利用生物信息学方法,在银杏转录组水平上共鉴定出参与调控银杏各个组织发育的60个GbMYB转录因子;结合拟南芥AtMYB家族分类法将GbMYB分为16个亚家族;保守基序分析显示GbMYB在功能上具有多样性。研究结果为全面解析银杏MYB基因结构与生物学功能提供了新信息,也为进一步研究银杏GbMYB转录因子在次生代谢产物中的调控功能奠定了基础。     

抗旱相关基因及其遗传工程

干旱是影响全球生态的重要因子,文章综述了转录调控因子和转录后RNA/蛋白修饰因子两类抗旱相关基因及其在耐旱性遗传改良中的应用。其中,胁迫应答的转录调控因子包括脱水响应因子(DRE)、锌指蛋白(ZFP)、核因子(NF-Y)和WRKY转录因子;转录后RNA/蛋白修饰因子包括蛋白的法尼基化、蛋白磷酸化和蛋白的聚ADP核糖基化作用。这些基因中有的已克隆并通过生物技术手段转入作物中,靶基因的表达提高了作物的抗旱性及产量。     

植物转基因沉默现象的发生机制

随着转基因技术的发展及应用,转入目的基因在越来越多的植物上发生不表达或表达不完全等沉默现象。从基因沉默现象的定义入手,通过论述基因沉默现象的发现,在染色体DNA水平、转录水平和转录后水平三种不同层次上探讨了转基因现象发生的原因。认为转基因沉默现象是三个层次相互作用的结果,且和环境等外部因素有关,在核酸水平上均是DNA-DNA,DNA-RNA,RNA-RNA相互作用的结果。     

Advances of Researches on the Mechanism of Transgene Silencing in Transgenic Plants

转基因沉默是导致外源基因不能在转化植株中正常表达的重要原因。在此,从转录水平和转录后水平两个方面,综述了转基因植物中外源基因沉默的机制。DNA甲基化是引起外源基因沉默的主要原因。人们目前用以下几种模型来解释转录后水平基因沉默的机制,如RNA阈值模型、异常RNA和异位配对模型及双链RNA模型。对外源基因沉默机制的探讨是顺利开展植物基因工程的迫切要求,也将促进植物功能基因组学研究的进一步深入。     

酵母基因上游转录因子结合位点分布的统计分析

【目的】揭示真核生物基因上游转录因子结合位点的分布规律。【方法】挖掘了啤酒酵母基因组数据库(SGD)中基础域结构和β支架结构两超类(superclass)的转录因子结合在基因上游0~2 000 bp的位置;将转录因子按照结构和调节基因的不同功能进行聚类,并对其组内和组间的结合位点数进行比较分析。【结果】转录因子结合位点集中分布在转录起始位点上游100~500 bp(61%);结构差异较大的转录因子的结合位点分布差异显著(P<0.01);大多转录因子(19/22)在不同功能基因间结合位点分布差异不显著(P>0.05)。【结论】转录因子结合位点分布与转录因子的结构相关性较大,而与所调控基因的功能相关性较小。推测不同家族转录因子结合位点在基因上游的分布具有特异性,有助于提供新的参数用以改进现有理论预测转录因子结合位点的方法。     

真核生物核糖体RNA基因的转录调控

综述了真核生物核糖体RNA串联基因调控机制、转录预起始复合物的形成及核糖体RNA基因转录起始调控机制。     

人类巨细胞病毒HCMV UL49区域一个新转录本的发现

将人类巨细胞病毒HCMVTowne株接种至人包皮成纤维细胞(HFF)中,收集病毒感染后的细胞,抽提病毒RNA,运用RT-PCR技术扩增基因的序列,对PCR产物作TA克隆,重组体进行测序和生物信息学分析。结果表明,HCMV的UL49区域存在一个新转录本,暂命名为UL49X。将所获得的序列与HCMV基因组比对分析表明,UL49X序列为68783bp到78608bp处的基因片段,并发现从69194bp到71530bp处有个典型的内含子。     

叶面喷施脱落酸对黄瓜果实品质的影响

【目的】探讨叶面喷施脱落酸(ABA)对黄瓜品质的影响,为外源施用激素ABA调控黄瓜果实品质提供生产指导和理论基础。【方法】以‘川翠13号’黄瓜品种为试验材料,通过叶面喷施不同浓度的ABA(0、50、100、200和400μmol/L),研究其对黄瓜果实的可溶性糖、抗坏血酸以及风味物质反,顺-2,6-壬二烯醛累积的影响。【结果】叶面喷施50～200μmol/L ABA提高了黄瓜果实中可溶性糖和抗坏血酸含量,降低了风味物质的累积。当叶面喷施400μmol/L的ABA时,抗坏血酸含量显著降低。为了进一步分析外源施用ABA影响黄瓜果实品质的机理,对黄瓜果实进行转录组分析,ABA处理叶片后,果实差异表达基因中上调的有94个,下调的有75个,GO基因功能富集分析结果表明,大量差异基因参与转录调控以及大分子的生物合成调控过程,KEGG通路富集分析结果表明差异表达基因主要参与代谢途径和激素信号转导途径,说明外源施用ABA可能通过调控黄瓜果实代谢过程以及激素信号转导过程影响果实的品质。此外,44个转录因子的表达也受到外源ABA的诱导,主要包括bHLH、bZIP、FAR1、MYB以及NAC等转录因子。【结...     

棉花转录因子基因GhMS3的克隆及其启动子功能的鉴定

【目的】从棉花无短绒突变体GZnn中分离棉纤维发育相关的转录因子,并对其转录激活功能和表达模式进行初步分析。【方法】通过RACE(rapid amplification of the cDNA ends)和染色体步行(genome walking)技术,获得GhMS3的cDNA序列及基因组DNA序列。利用生物信息学方法对获得的DNA序列及推定的氨基酸序列进行分析,采用酵母单杂交系统验证GhMS3蛋白的转录激活功能,运用GUS组织化学染色法在转基因烟草中分析该基因的表达模式。【结果】获得GhMS3的基因组DNA以及上游1174bp的启动子序列。氨基酸序列比对发现GhMS3是R2R3 MYB转录因子。酵母试验表明,GhMS3蛋白具体外转录激活功能,C端体外转录激活功能较强,在PGhMS3:GUS转基因烟草中,GUS主要在表皮毛、根毛以及细胞分裂旺盛区域表达。【结论】从棉花无短绒突变体GZnn中分离到的R2R3 MYB转录因子GhMS3,具有组织特异性表达模式并且其编码蛋白具有体外转录激活功能,是否参与植物表皮细胞分化有待于进一步研究。     

柚AP2/ERF转录因子的鉴定及其在柚采后表达分析

[目的]探究柚AP2/ERF转录因子在柚采后的表达模式,为研究柚采后品质变化可能的发生机制提供参考.[方法]通过测定沙田柚采后不同室温保存时间下主要糖、酸的变化,利用生物信息学的方法鉴定柚AP2/ERF转录因子家族成员,而后利用转录组测序和实时定量PCR的方法,对沙田柚采后AP2/ERF基因的表达动态进行分析.[结果]...     

水稻HSF基因OsHsf-like的生物信息学和转录表达分析

植物热激转录因子主要调控植物热激蛋白基因的转录表达,对植物的耐热性起着重要的作用.我们利用生物信息学技术鉴定出1个新的水稻HSF基因OsHsf-like,该基因编码1条719个氨基酸的预测肽链,肽链中包含1个HSF DNA结合域和1个由2个疏水的七肽重复序列(HR-A/B)构成的寡聚域.OsHsf-like的DNA结合域具有典型的HSF DNA结合域的次级结构和三级结构.对寡聚域的结构分析和系统进化分析将OsHsf-like归于B类HSFs.OsHsf-like在水稻穗部低水平转录表达.表达水平不受热激影响.     

ERF转录因子StERF1的生物信息学分析

从生物信息资源中寻找有重要功能的新ERF基因,命名为StERF1,用生物信息学方法对其主要理化性质和功能进行分析预测,为下一步的试验策略提供参考。StERF1编码一个由247个氨基酸组成的相对分子质量为27203.9的蛋白质,该蛋白具有一个由58个氨基酸残基组成的保守ERF结构域(112～169),在N端有一个可能起激活作用的酸性结构域,在C端有一个可能作为核定位信号(NLS)的碱性结构域,它可以结合GCC-box顺式作用元件,推测StERF1是一个定位在核内发挥转录激活作用的ERF转录因子。它可能在调控植物乙烯信号途径、生物胁迫或非生物胁迫应答过程发挥重要作用。     

植物次生生长相关MYB转录因子研究进展

林木的次生木质部是重要的再生生物能源,在人类的生产生活中具有重要意义。作为植物中最大的转录因子家族之一,MYB转录因子在次生壁合成转录调控过程中发挥重要的作用。目前许多主要的次生壁合成相关MYB转录因子已被分离鉴定。AC顺式作用元件是MYB转录因子与木质素合成基因结合的重要元件。该研究综述了MYB转录因子结构及进化,介绍了转录激活因子与抑制因子如何调控次生壁的合成,并对MYB转录因子的转录后修饰、进化的保守性及其转录调控网络进行了阐述。     

基于大豆叶枕响应叶柄角变化转录组的MYB基因分析

【目的】阐明MYB基因家族成员是否参与大豆叶柄角（leaf petioles angle，LPA）变化的调控过程，为大豆理想株型育种研究奠定基础。【方法】以郑196为材料，利用大豆叶枕响应叶片向光运动转录组挖掘差异表达大豆MYB基因（GmMYB）；利用ProtComp 9.0进行亚细胞定位预测；以拟南芥MYB蛋白序列为参考，采用MEGA v5.0软件进行系统进化分析；分别利用在线程序MEME和PlantPAN3.0分析差异表达MYB基因保守基序（motif）和启动子序列的顺式作用元件；以NCBI数据库中大豆转录组数据及RNA-seq数据为基础，采用TBtools进行表达模式分析，并在此基础上进行候选基因的精准定量检测。【结果】①鉴定出13个差异表达GmMYB，其中上调表达9个，下调表达4个；亚细胞定位结果表明，11个MYB蛋白位于细胞核，2个位于细胞外基质。②基于MYB蛋白序列构建系统进化树，可将13个差异表达GmMYB分为6组。③对13个差异表达GmMYB基因结构进行分析，结果共鉴定到10个基序，其中基序1和基序2是MYB保守结构域的一部分。④在启动子区域鉴定获得脱落酸响应元件、参与干旱响应元件、响应光照的顺式作用元件、分生组织表达和生长素响应等多个响应逆境胁迫及光照的顺式作用元件。⑤表达模式分析结果表明，13个差异表达GmMYB基因在大豆不同组织器官中存在表达差异，其中Glyma.01G190100和Glyma.08G042100在叶枕处表达。⑥对Glyma.01G190100和Glyma.08G042100进行精准定量检测，结果显示其相对表达量在叶片向光运动前后变化剧烈，可作为大豆叶柄角调控候选基因用于进一步研究。【结论】鉴定出13个与大豆叶柄角调控相关的MYB基因，其中Glyma.01G190100和Glyma.08G042100可作为大豆叶柄角调控候选基因用于大豆理想株型育种研究。     

全基因组DNA甲基化和转录组联合分析鉴定杜梨耐盐相关转录因子

【目的】鉴定不同杜梨株系根中响应盐胁迫信号的相关转录因子,分析盐胁迫下基因序列DNA甲基化变化与基因表达改变之间的关系,探讨参与调控不同杜梨株系耐盐能力的转录因子成员。【方法】以杜梨耐盐株系和普通株系为试材,在苗期使用200 mmol·L^-1 NaCl对90日龄组培生根苗进行水培处理,以Hoagland营养液为对照。利用火焰石墨炉原子吸收光谱仪测定钠离子含量;利用全基因组DNA甲基化和转录组测序技术从表观遗传修饰和转录调控水平对盐胁迫下转录因子进行生物信息学分析;最后用McrBC-PCR和qPCR对差异转录因子进行验证。【结果】外源NaCl处理24 h后,杜梨植株中钠离子含量显著增加,其中耐盐株系的增加幅度比普通株系小,为普通株系钠含量的73.1%,但根中积累的钠是普通株系含量的1.1倍;杜梨根中检测到69类共2 682个转录因子的表达,盐胁迫后243个转录因子在两个株系中都发生了差异表达,包括AP2/ERF(37个)、bHLH(19个)、bZIP(7个)、HD-Zip(10个)、MYB(30个)、NAC(18个)、WRKY(8个)和ZFP(23个)等家族成员;盐...