Identification and expression analysis of 11 MADS-box genes in peach (Prunus persica var. nectarina ‘Luxing’)

MADS-box genes play a central role in the development of flowers in plants. In this study, 11 PpMADSs were isolated from ‘Luxing’ peach, and the expression levels were detected in different tissues and fruit development. Eleven PpMADSs, designated as PpMADS13, 14, 18, 23, 24, 25, 32, 33, 34, 35, and 39 were isolated. Phylogenetic analysis revealed that PpMADS13, 14, and 18 belonged to SVP, AGL15, and MIKC* group respectively; PpMADS23, 24, 25, and 39 were in the Mα group; PpMADS32, 33, 34, and 35 belonged to the Mγ group. Predictions from subcellular localization showed that 10 PpMADS were located in the nucleus. RT-PCR revealed that PpMADS13 was expressed in stems, leaves, and during fruit development (70d); PpMADS14 was expressed in sepals, stamens, petals, and during flower development; PpMADS18 was expressed in roots, stems, leaves, sepals, ovaries, stamens, petals, and during flower and fruit development; all MADS-box genes (expect for PpMADS33) in the Mα and Mγ group were expressed in roots, stems, leaves, sepals, ovaries, stamens, petals, and during flower development; few genes were expressed during fruit development. These results indicated that PpMADS may play a crucial regulatory role in vegetative growth and development processes of flowers and fruits in peaches.     

控制花器官发育的ABCDE模型

经典的ABC模型有效地解释了花器官发育的分子机制,可以广泛地解释因同源异型基因的突变而引起的植物花器官变异。随后,大量花器官特征基因及蛋白特性的研究完善了ABC模型,形成了目前广为接受的ABCDE模型。最近提出的四聚体模型解释了花器官发育基因的蛋白互作原理。这些模型构成了花发育生物学研究的重要理论基础。     

水稻品种生殖生长期耐冷性及其低温胁迫下MADS-box基因表达差异分析

选用来自中国不同稻作生态的4个特殊常规水稻品种:辐恢838(普通籼稻)、月亮谷(云南高海拔籼稻)、C418(普通粳稻)和丽粳11号(云南高寒粳稻),于减数分裂期和开花期分别低温(16℃)处理5d后又恢复5d,研究低温下生殖生长期的冷胁迫效应(花粉育性,结实率,百粒重下降程度)及相关MADS-box基因差异表达情况。结果表明:四个品种生殖生长期耐冷性由低到高排列依次是:辐恢838MADS-box基因(OsMADS2,OsMADS3,OsMADS18,OsMADS26和OsMADS58)出现表达差异,其上调或下调程度因品种不同而异,OsMADS2在4个品种中都呈下调趋势,其余4个呈上调趋势,而OsMADS3、OsMADS58转录水平变化相似。此外,冷胁迫前后MADS-box基因在辐恢838和C418中差异表达程度较大,而在月亮谷和丽粳11号中差异表达程度小。结合基因差异表达情况与花粉育性、结实率等的评价结果,暗示这些MADS-box基因可能参与植物的冷胁迫反应,其上调或下调表达能够增强植物的抗冷性。该研究结果为解析水稻品种冷胁迫驯化及耐冷分子机制提供了新思路。     

陆地棉MADS-box基因GhMADS13的功能分析

为了研究GhMADS13的功能,利用NCBI上提交的序列设计引物进行PCR扩增,扩增序列与提交序列的ORF (Open reading frame)的一致性为100％.qRT-PCR结果表明:棉花的各个组织中,GhMADS13在花中的表达量最高,是表达量低的根的几百倍;花器官中GhMADS13在萼片、花瓣、雄蕊、心皮和胚珠中都有表达,表达量虽有差异,但差异不大,其在胚珠中的表达量最高.将GhMADS13插入到pBI121载体上,构建了植物超表达载体.通过浸花法转化拟南芥,获得了2个转基因株系,分子检测和表型数据统计的结果表明GhMADS13的转录水平越高植株越矮小,角果的长度越短,种子的数目越少.根据GhMA DS13的qRT-PCR结果和异位表达分析,推测GhMADS13主要抑制胚珠的发育.     

茶树MADS-box转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

本研究基于茶树转录组数据库,以茶树龙井43为试验材料,通过RT-PCR方法从该茶树的cDNA中克隆得到1个CsMADS1基因。序列分析表明:茶树CsMADS1基因开放阅读框长度为657 bp,编码218个氨基酸,是典型的植物MADS-box家族转录因子。序列多重比对显示,该序列与多个相关物种的MADS-box序列一致性为65.65%,含有高度保守的MADS结构域和半保守的K结构域。氨基酸理化性质、亲疏水性、亚细胞定位预测、无序化分析,以及二级和三级结构分析显示,CsMADS1转录因子是亲水性蛋白,可能定位于细胞核中,无序化程度明显,以α-螺旋结构为主,并与人MEF2蛋白具有相似的三级结构。利用实时荧光定量PCR方法分析了茶树龙井43中CsMADS1基因在非生物胁迫下的表达。结果表明,茶树中CsMADS1基因对高温、低温、干旱和高盐等不同非生物胁迫有响应,且表达存在差异。     

葡萄MADS-box家族基因保守片段的克隆与序列分析

MADS-box转录因子在多种植物的发育过程特别是花器官和果实发育过程中发挥重要的作用。为了从葡萄中克隆出新的MADS-box基因,研究在葡萄花及果实发育中的作用,根据多种植物MADS-box基因保守区序列,设计简并引物,应用RT-PCR技术从红富士葡萄花序中分离出34条MADS-box基因cDNA片段。序列分析表明,这些片段长度在138～152bp之间,包含基因起始密码子。推导的氨基酸序列与已登录的欧洲葡萄及其它物种的MADS-box基因同源性超过83%。用推导的氨基酸序列与已知的欧洲葡萄和拟南芥MADS-box家族基因进行系统发育分析,可将这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,证明葡萄中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

中国水仙NtSTK基因的克隆、序列和组织表达分析

MADS-box基因在植物花发育中发挥着重要的作用。为了研究D类MADS-box基因在中国水仙花发育中的功能,本实验采用RACE和RT-PCR技术从中国水仙‘金盏银台’中分离到1个MADS-box基因,命名为NtSTK。该基因含有1个705 bp的开放阅读框,编码234个氨基酸,并且该基因在3个不同类型的中国水仙中序列差异较小。系统进化树显示NtSTK属于D类MADS-box基因。荧光定量分析表明该基因在‘金盏银台’和‘玉玲珑’的雌蕊和子房中表达水平较高,在根和叶片中低水平表达,在花被和雄蕊及鳞茎中不表达。     

文心兰开花相关OnAP1-like基因的克隆及表达分析

以南茜文心兰（Gower Ramsey）盛花期花葶提取的总RNA为模板,通过RT-PCR与RACE扩增,获得一个958 bp的AP1（APETALA1）-like基因的cDNA全长序列,其基因编码区690 bp,共编码氨基酸229个,命名为OnAP1-like（登录号：KC426946）。蛋白质二级结构分析表明,该蛋白质48.91%为α螺旋,10.92%为β折叠,40.17%为无规则卷曲,为亲水性蛋白质。蛋白序列比对和进化树分析表明,OnAP1-like 蛋白与蕙兰AP1-like蛋白一致性最高,进化距离最近。利用RT-qPCR对从文心兰不同时期不同器官中的OnAP1-like基因表达量进行分析,结果表明,同一器官不同发育时期比较,在叶中,花蕾期的表达量最高;在根中,随发育时间推移,表达量逐渐升高,至花后期达到最高;在花葶中的表达量的趋势与根相同。同一时期不同器官比较,抽葶前,根中表达量高于叶片;花蕾期,花瓣中的表达量最高;盛花期和花后期,花葶中的表达量最高。推测该基因在花的发育及形成中发挥作用。     

苹果MADS-box转录因子的生物信息学及其在不同组织中的表达

【目的】分析已知苹果（Malus×domestica）MADS-box基因基本信息,研究其在不同组织中表达情况。【方法】利用NCBI数据库查询并获得苹果MADS-box基因,采用CLC Combined Workbench version 6、WebLogo 3、MEGA4.1、MapInspect和MEME等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术研究MdMADS基因在不同组织中的表达情况。【结果】共得到26个苹果MADS-box基因。MADS-box结构域分析显示,氨基酸10（I）、16-19（RQVT）、22-23（KR）、29-31（KKA）、33（E）、37-39（LCD）、42（V）和48（S）是保守不变的。保守元件分析表明,苹果MADS-box基因包含4个保守元件：元件1、3为MADS盒;元件2、4为K盒。所有苹果MADS-box蛋白都包含有MADS盒（除MdMADS9）和K盒。进化树分析结果显示,苹果MADS基因共分为5个亚组。MdMADS1、3、4、6、7、8、11、18属于SEP亚组;MdMADS2、5、12属于AP1亚组;MdMADS10、14、15、19、22和MdAGL属于AG亚组;MdMADS16、17、21、MdSOC1、MdSOC1a和MdSOC1c属于SOC1亚组;MdMADS13、23和MdPI属于AP3亚组;MdMADS20属于SVP亚组。染色体定位分析显示,MdMADS在8号染色体上分布最多,共有4个;其次是染色体2、14和17,均分布3个;染色体1、5、6、7、11和16均分布1个;染色体3、4、12和15则没有分布。RT-PCR结果分析显示,SEP和AGL亚组表达模式较为一致,主要在花和果实中表达;AP1亚组除在花和果实中表达外,在其它组织器官中也有表达。【结论】苹果MADS-box基因结构高度保守,多数成员参与调控花和果实发育过程。