巴西蕉2个ERF转录因子基因的克隆及功能研究

【目的】筛选、克隆响应非生物胁迫的关键ERF转录因子基因,并研究其功能。【方法】综合运用转录组学、生物信息学、生物化学等技术手段,分析不同非生物逆境胁迫下AP2/ERF转录因子超家族基因的表达谱聚类变化,并从中筛选、克隆关键ERF转录因子,对其功能进行研究。【结果】不同非生物胁迫下,AP2/ERF超家族基因的表达模式不同,对低温胁迫的响应较其他胁迫敏感;筛选克隆的Ma ERF25和Ma ERF27基因是ERF家族基因,具备ERF家族基本特征,编码蛋白为核定位蛋白,C端具有转录激活活力,并参与了香蕉对非生物胁迫和激素的应答,在其中发挥着一定的作用。【结论】获得了2个巴西蕉ERF基因Ma ERF25和Ma ERF27,被定位在细胞核,具有转录激活活性,参与非生物逆境胁迫应答。     

枣转录因子ERF 3'端序列克隆及生物信息学分析

以枣为试材,根据GenBank中登录的苹果、拟南芥等植物EFR保守序列设计引物,采用同源克隆法克隆出该基因3′端序列并对其编码的蛋白进行了生物信息学分析。结果表明:该试验克隆获得1条长度为959bp的条带;经过序列分析,该序列包含典型的AP2/EREBP保守结构域,与桑树、欧洲山毛榉和欧洲栗ERF基因序列相似度分别为79%、78%、77%;系统进化树分析显示,枣的ZjERF与可可树、陆地棉和海岛棉的AP2/EREBP亲缘关系较近,属于ERF家族的B2亚群;此外,还用Swiss Model程序(http://au.expasy.org/tools/)预测了ZjERF基因编码蛋白的三维结构。     

蝴蝶兰AP2/ERF家族基因的克隆及在低温下表达特性分析

用RT-PCR方法从‘大辣椒’蝴蝶兰叶片中克隆得到4个AP2/ERF家族基因，命名为PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4。蛋白结构域和序列比对发现PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4均含有1个AP2结构域， PhAP2/ERF2还含有1个B3结构域。进化树分析表明4个蛋白与兰科AP2/ERF家族成员亲缘关系最近，PhAP2/ERF1属于AP2/ERF家族DREB亚家族中的A1类，PhAP2/ERF2属于RAV亚家族，PhAP2/ERF3属于ERF亚家族的B4类，PhAP2/ERF4属于DREB亚家族中的A2类。用实时荧光定量PCR方法检测低温驯化和低温胁迫条件下PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4在‘大辣椒’和‘富乐夕阳’蝴蝶兰叶片中的表达特性，结果表明：4个基因在‘大辣椒’叶片中的表达趋势一致，表达量在低温胁迫早期达到最高，在胁迫中晚期有所下降；而4个基因在‘富乐夕阳’叶片中的表达趋势有较大差异，PhAP2/ERF1和PhAP2/ERF2的表达在低温处理整个过程中没有被诱导或仅有较小幅度增加，PhAP2/ERF3对低温的响应时间显著晚于‘大辣椒’，PhAP2/ERF4的表达趋势与‘大辣椒’差异较小。蝴蝶兰AP2/ERF在抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕阳’叶片中的表达差异暗示AP2/ERF基因家族在蝴蝶兰低温胁迫响应中起重要调控作用。     

香蕉抗逆相关基因MaERF的克隆与表达分析

 根据已获得的AP2/ERF基因片段,通过RACE方法获得一个香蕉ERF基因完整编码区序列,命名为MaERF。该基因cDNA全长1 611 bp,其中开放阅读框1 128 bp,编码376个氨基酸,包含一个保守的AP2/ERF结构域,基因组序列全长2 881 bp,含有一个内含子,剪切位点符合“GT-AG”规则;系统进化树表明该基因属于植物ERF转录因子家族的B2亚群。半定量RT-PCR分析表明,该基因在香蕉各个器官中均有表达,其中在根和叶中的表达量较低,而在果实和花中的表达较高;实时荧光定量Real-time PCR检测表明,受尖孢镰刀菌侵染及低温胁迫后,香蕉中该基因表达明显上调,推测其在香蕉胁迫反应中可能发挥重要作用。     

苹果中乙烯响应转录因子基因的克隆及序列分析

乙烯响应因子(AP2/ERF)转录因子家族是植物中广泛存在的一类转录因子,它们对植物的生长发育、次生代谢过程和植物的抗胁迫能力具有重要的调控作用。通过对苹果中响应乙烯的转录因子(ERF)家族进行分析,选择具有代表性的转录因子基因进行设计引物。以苹果果皮为试验材料,从中分离出响应乙烯的转录因子1、2、3、5的基因,并对其进行序列比对分析,发现这4个基因序列差别较大,但具有很保守的共同序列,初步确定其功能上有一定的相关性。     

草莓AP2/ERF转录因子AD-cDNA文库的构建

【目的】探究AP2/ERF家族成员在果实成熟过程中发挥的作用。【方法】利用CTAB法提取栽培草莓(Fragaria×ananassa)品种‘越心’的果实RNA,逆转录第1链c DNA;根据AP2 DNA-binding domain序列信息利用CDART工具在Genbank中获得草莓中所有AP2/ERF家族成员的序列信息,设计基因编码区全长引物并获得所有家族成员全长序列;将AP2/ERF家族成员基因全长序列从测序载体p GEM-T easy转移至p GADT7载体上,转化至大肠杆菌并保存菌株,构建完整的AP2/ERF AD-c DNA文库;参照YeastmakerTMyeast transformation system2(Clontech)说明书,利用Dk PDC2启动子进行文库筛选和单一验证。【结果】从数据库获得了草莓(Fragaria×ananassa)基因组120个非冗余AP2/ERF家族成员基因全长序列,通过设计的7条引物将AP2/ERF家族成员基因全长序列从测序载体p GEM-T easy转移至p GADT7载体上,转化至大肠杆菌并保存菌株,构建了完整的AP2/ERF的AD-c DNA文库。利用已报道能与Dk ERF19互作的柿子基因Dk PDC2启动子对该文库进行酵母单杂交筛选,获得了2个草莓AP2/ERF家族成员Fa ERF#83和Fa ERF#87,且证明了两者均能与Dk PDC2启动子互作。【结论】成功构建了一个只含有草莓AP2/ERF转录因子全长序列的AD-c DNA文库,用Dk PDC2启动子进行筛选获得了Dk ERF19直系同源基因Fa ERF#87和同亚家族基因Fa ERF#83,证明了该文库的有效性,也为进一步研究潜在的AP2/ERF调控提供了手段。     

调控黄瓜苦味基因Bi的AP2/ERF家族转录因子

从华北型黄瓜‘9930’中克隆了黄瓜苦味形成的关键基因Bi的启动子序列,通过酵母单杂交技术对黄瓜叶片cDNA文库进行筛选,寻找可以调控Bi表达的转录因子。通过对筛选结果的测序及比对,发现有7种转录因子重复出现,包括2个AP2/ERF家族、3个bZIP家族、1个WRKY家族转录因子和1个E3泛素类COP1蛋白。其中AP2/ERF家族转录因子CsERF（登录号：Csa7M448110）重复出现6次,出现概率高于其他转录因子。利用烟草瞬时表达系统,CsERF对Bi启动子的结合及激活作用得到了进一步验证。初步证明CsERF可以结合到Bi的启动子并激活其转录,推测其很可能就是黄瓜叶片中调控苦味形成的关键转录因子。     

‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子生物信息学分析

【目的】分析‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子家族。【方法】利用Kiwifruit Genome Database、EMBI、TAIR、SMART、Pfam、MEME、Protparam、SOPM、SWISS-MODEL、Signal P4.1 Sever网站,和Clustal X2、Bio Edit、MEGA6.0、Map Inspect、MEV软件,分析‘红阳’猕猴桃AP2/EREBP转录因子类型、结构域、系谱进化、蛋白理化性质及高级结构、信号肽分析、基因定位、序列元件和基因表达模式。【结果】‘红阳’猕猴桃全基因组中有204条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚组。生物信息学分析表明,204条蛋白氨基酸序列高级结构与拟南芥AP2/EREBP转录因子相似性较高。其中存在2条分泌型蛋白。基因定位表明,该家族基因在10号染色体无定位;有染色存在串联复制现象。同源拟南芥基因表达模式分析表明,AP2/EREBP转录因子对外界胁迫有显著性表达。【结论】利用生物信息学方法获得204条猕猴桃AP2/EREBP家族转录因子,并与拟南芥AP2/EREBP转录因子进行系谱进化、结构域、基因定位和同源表达等分析,结果表明猕猴桃AP2/EREBP转录因子在进化过程中比较保守,并参与了植物发育和胁迫应答调控。     

牡丹切花ERF转录因子基因的分离与表达分析

利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库,筛选得到3个与植物乙烯响应因子ERF蛋白同源性较高的Unigene序列,利用RACE及RT-PCR技术,设计特异性引物对3个ERF基因最大阅读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明PsERF1、PsERF2和PsERF3分别含有长为1 158、747和609 bp的开放阅读框,编码383、248和202个氨基酸残基,且均含有1个典型的AP2结构域。进化分析表明3个牡丹ERF转录因子分别属于ERF亚家族的B2组、B1组和B3组。利用实时定量PCR分析了3个ERF基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官（花瓣、雄蕊、雌蕊和萼片）以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明,PsERF1在2个品种花瓣中的表达量显著高于其他花器官,其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加,而在‘雪映桃花’切花发育过程中逐渐降低,推测PsERF1可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用,PsERF2和PsERF3则可能同时参与了多种信号途径。     

油梨PaWRI1和PaWRI2基因的克隆、序列分析及表达研究

以‘哈斯’油梨(PerseaamericanaMill.)为试材,通过RACE及RT-PCR技术分别克隆得到2个AP2/EREBP类转录因子WRI1和WRI2基因的c DNA全长,分别命名为PaWRI1(GenBank登录号:MH367865)和PaWRI2(GenBank登录号:MH367866)。其中,PaWRI1基因全长为1 396 bp,含1 155 bp开放阅读框,编码384个氨基酸;PaWRI2基因全长为1 782 bp,含1 287 bp开放阅读框,编码428个氨基酸。PaWRI1和PaWRI2基因属于AP2/EREBP类转录因子家族,其编码氨基酸序列中分别均存在2个和1个典型的AP2/ERF DNA结合位点。实时荧光定量PCR检测结果表明:在油梨果实发育过程中,果肉中PaWRI1基因的相对表达量始终快速上升,PaWRI2基因的相对表达量先少量下降,而后缓慢上升;PaWRI1基因相对表达量变化与油脂积累的变化较一致,PaWRI2基因相对表达量变化与油脂积累的变化不一致。因此,推测在油梨果实发育过程中,果肉中PaWRI1基因可能参与调控油脂积累过程。     

柑橘响应溃疡病菌转录因子基因CsAP2-09的克隆与功能分析

对柑橘中AP2转录因子进行注释,并克隆柑橘溃疡病相关的Cs AP2-09,研究外源水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利、机械损伤以及溃疡病菌对该基因的诱导表达,确定其表达模式。从柑橘全基因组公共数据库一共注释出12个AP2成员,据系统发育和结构可以将其分为4个亚类;可能与抗、感溃疡病相关的Cs AP2-09基因全长4 159 bp,开放阅读框1 467 bp,编码488个氨基酸,具有典型的AP2结构,同时也具有一些结构特殊性;该基因在细胞核中优势表达,与定位信号预测结果吻合;上游启动子元件含多个与植物逆境或激素应答相关的顺式作用元件,如BOX-W1、CGTCA-motif、TCA-element、WUN-motif等;诱导结果表明Cs AP2-09对外源水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利及机械损伤均有响应;柑橘溃疡病菌侵染可诱导抗病品种四季橘中此基因明显上调表达,而在感病品种纽荷尔中变化趋势不显著。上述研究表明Cs AP2-09是一个响应溃疡病菌侵染的,可作为研究柑橘抗溃疡病的候选基因。目前已将其在锦橙中超表达,共筛选出8个转基因植株,后期将对其进行抗病性评价以确定其分子育种价值。     

杭州地区不同需冷量甜樱桃品种休眠阶段花芽转录组分析

为探究中国南方暖湿地区甜樱桃适栽品种花芽休眠阶段的分子调控机制，以杭州地区种植的2个不同需冷量甜樱桃品种‘布鲁克斯’和‘萨米脱’为材料，分别于休眠前期（S1）、内休眠期（S2）和萌芽前期（S3）采集花芽，通过转录组测序比较2个品种间的基因表达差异。分析表明，S1、S2和S3时期分别获得343、671和1 588个差异表达基因，其中S3的差异基因数最多。GO分析表明，细胞组建、细胞代谢过程、刺激响应以及转运蛋白活性相关的基因在3个时期品种间均表现出显著差异。KEGG分析表明，S3富集的差异基因数及相关代谢途径最多，主要集中在糖代谢和蛋白质合成加工相关途径以及植物—病原互作、植物激素信号转导等途径，表达趋势分析显示部分差异基因可能参与调控甜樱桃花芽休眠状态的转换。通过转录因子预测分析，筛选到包含9个转录因子家族的42个差异表达转录因子，其中AP2/ERF、MYB、WRKY、C2H2、C3H和MADS-box家族的13个转录因子在S2的表达量显著高于S1和S3，表明这些转录因子可能参与了甜樱桃花芽休眠期的调控。     

胶孢炭疽菌侵染不同抗性葡萄叶片的转录组学分析北大核心CSCD

【目的】通过转录组测序筛选葡萄由胶孢炭疽菌侵染引起的差异表达基因,以进一步分析葡萄抗炭疽病分子机制。【方法】用胶孢炭疽菌侵染不同抗性葡萄的叶片,以清水处理叶片为对照,设置0、24、48、72 h 4个时期取样。采用RNA-seq分析两者间的差异表达基因,挑选出抗病候选基因,并利用qRT-PCR进行验证。【结果】共对42个样品进行转录组测序,每个样品平均数据量为6.65 Gb。KEGG富集分析中差异表达基因主要集中在植物与病原体互作、类黄酮生物合成和MAPK信号途径;转录因子家族分析从MYB、AP2-EREBP、bHLH、NAC和WRKY家族中筛选出12个在抗病株系中高表达的差异表达基因;WGCNA得到抗病相关模块MEdarkgreen。综合各项分析,挑选出9个差异表达基因进行q RT-PCR验证,其中8个基因的表达趋势同转录组测序结果一致。【结论】获得了葡萄响应胶孢炭疽菌侵染的差异表达基因,显著富集在植物与病原体相互作用、类黄酮生物合成和MAPK信号途径等3个通路,并筛选出8个抗病候选基因,包括MLO蛋白,WRKY、ERF转录因子等。     

枣树植原体快速PCR检测体系研究

依据已获得的16S rDNA序列,通过BLAST和DNAman软件分析其同源性,找到其保守序列,并设计出NTF1/NTR1、NTF2/NTR1、NTF3/NTR1、NTF1/NTR2、NTF2/NTR2、NTF3/NTR2共5对引物序列,通过优化,筛选出了适宜的PCR检测体系,通过检测验证,该体系能很好地应用于枣疯病植原体的检测。利用优化的检测体系对新疆部分样品进行检测,发现灰枣品种的个别样品携带植原体。     

西北农林科技大学在黄瓜和甜瓜性别决定机制研究中取得新进展

正在黄瓜和甜瓜中,乙烯在性别决定中起着关键作用。在黄瓜属植物中已经鉴定出参与乙烯生物合成的6个性别决定相关基因,这些基因之间的相互作用被认为参与乙烯信号转导,然而其调控机制仍不清楚。西北农林科技大学园艺学院张显教授与李征副教授团队利用激素处理与qPCR试验分析了这些性别决定相关基因在黄瓜和甜瓜中的表达。RNA-Seq分析鉴定出与乙烯信号转导和性别决定有关的乙烯响应因子(ERF)基因Cs ERF110。CsERF110及其甜瓜同源基因CmERF110均含有1个保守的AP2/ERF     

辣椒乙烯反应转录因子基因CaJERF1 的克隆及诱导表达

 应用RT-PCR、RACE技术从乙烯诱导的辣椒中克隆到一个乙烯反应（ERF）类转录因子基因,命名为CaJERF1,其全长cDNA序列为1 379 bp,编码375个氨基酸,分子量为41.5 kD,具有一个由59个氨基酸构成的保守的ERF结构域。CaJERF1的AP2域与CaPF的同源性为100%,与JERF1的同源性为99%;全序列与CaPF和JERF1的同源性也分别达到99%和86%,属于ERF家族的第Ⅳ次家族。诱导分析表达结果表明,植物激素乙烯、苿莉酸甲酯以及盐和低温胁迫均可诱导该基因的表达,表明CaJERF1可能参与到多条信号途径中,并在多种逆境胁迫应答中发挥作用。     

药用蒲公英低温和高温胁迫下内参基因筛选与相关基因表达分析

为研究不同温度胁迫下药用蒲公英最适内参基因与温度响应相关基因的表达，分别以低温（4 ℃）和高温（38 ℃）胁迫0、3、6、12、24和48 h共12个处理的叶片为材料，选取10个候选内参基因18S、EF1α、TUB、40S、GAPDH、β-actin、ACT11、TUA、60S和SKIP，利用RT-qPCR技术以及geNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价其稳定性。利用筛选出的最适内参基因对药用蒲公英12个温度响应基因（AP2/ERF、Dof、ICE1、MYB、bZIP、NTL6、HSF、Gols、HSP、NAC、XCT和WRKY）的表达水平进行定量分析。结果显示：温度胁迫下药用蒲公英最适内参基因为18S和GAPDH；药用蒲公英AP2/ERF、HSF、Glos、HSP、NAC、XCT基因在低温和高温胁迫下均为先上调后下调表达，bZIP、NTL6在温度胁迫下波动变化，Dof、ICE1、MYB在低温胁迫下先上调后下调表达，高温胁迫下持续下调表达，WRKY在高温胁迫下表达量远远高于低温胁迫。依据基因表达量推测，药用蒲公英低温和高温胁迫的响应机制存在差异，AP2/ERF、Dof主要响应低温胁迫，HSF、XCT、WRKY主要响应高温胁迫。     

乙烯应答因子在果实发育方面的作用

乙烯应答因子ERF(ethylene response factor)转录因子属于AP2/ERF超家族的一个家族,在果实发育过程中起重要的作用。该研究对ERF转录因子的发现历史、结构特点和分离进行了综述,并对跃变型和非跃变型果实发育过程中ERF的作用以及在果实发育过程中多种植物激素对ERF基因表达的影响进行综述,以期可以通过多种手段作用于ERF基因涉及的信号通路,用以改良作物的果实品质,增加果实产量。     

番茄AP2/ERF超家族重鉴定及过表达SlERF.D.3株系表型分析

基于番茄基因组数据库的更新，系统地对番茄AP2/ERF超家族成员进行了更新，并对其进行了染色体定位、保守基序、基因结构和对灰霉菌及生长素胁迫响应的分析。共鉴定出141个ERF家族基因，其中新鉴定出的ERF亚家族成员42个；随机分布在12条染色体上，大都只含有外显子而无内含子，部分基因不同程度的受到灰霉菌和生长素处理的诱导表达。作为拟南芥AtERF109在番茄中的同源基因，SlERF.D.3的表达可被灰霉菌抑制且可迅速强烈地响应生长素处理。为进一步明确SlERF.D.3的生物学功能，以番茄‘Ailsa Craig’为材料克隆了此基因的编码区，构建过表达载体并转化番茄，获得了3个T0代过表达株系。与野生型相比，转基因株系的叶片较细长、向下卷曲，且果实出现乳状突起。这为研究SlERF.D.3在调节番茄的生长发育和胁迫响应过程中的作用奠定了基础。     

宁夏枣疯病植原体分子检测

运用国际上通用的植原体16S rRNA基因分子检测技术,对原产宁夏灵武市的灵武‘长枣品种’、‘灵武长枣1号’、‘灵武长枣2号’、‘灵武长枣3号’、‘灵武长枣4号’、‘灵武长枣5号’;原产宁夏中卫市的‘中卫大枣’和‘同心圆枣’和引进品种‘金昌1号’、‘敦煌大枣’(‘哈密大枣’)等10个品种品系样品的总DNA进行了巢式PCR扩增,结果这些材料没有携带枣疯病植原体,可以为飞速发展的宁夏枣产业繁育无毒优良品种苗木提供科技支撑。