薏苡ramosa2基因的克隆及表达分析

ramosa基因属于LBD基因家族,在植物侧生器官原基的启动和形态形成中发挥重要作用。为了解薏苡ramosa基因的功能及表达特征,本研究采用RT-PCR和RACE技术克隆获得薏苡ramosa2 (ClRA2)基因,并对其序列的生理生化特征及表达模式进行分析。ClRA2 c DNA序列全长1 421 bp,ORF长813 bp,编码270个氨基酸,含有LOB结构域,位于26～124位置,属于LBD基因家族。ClRA2相对分子质量为49.96 kD,等电点为9.08,属于疏水性的不稳定蛋白。分子进化树分析发现ClRA2与高粱SbRA2亲缘关系最近。实时荧光定量PCR检测结果表明,ClRA2在根中的表达丰度最高,表达量远高于茎和花穗。本研究为解析ClRA2基因功能及其调控薏苡侧生器官发育机制提供了理论基础。     

植物逆转座子起源的特异性转录因子ALOG基因研究进展

特异性转录因子广泛参与植物胚胎发育、器官形成、开花、果实成熟、环境胁迫以及衰老等多项生命过程,但目前还未见有关逆转座子起源的植物特异性转录因子的文献综述。ALOG基因是近些年在水稻和拟南芥中发现的唯一起源于DIRS1-like型逆转座子的特异性转录因子,是一类编码DUF640结构域的新型蛋白。该基因家族在高等植物中存在多个拷贝,并且参与了植物幼苗下胚轴和花器官等发育过程。本研究介绍了ALOG基因结构及起源,并回顾了拟南芥中ALOG基因的表达模式以及在幼苗下胚轴及花器官发育中的作用,介绍了水稻ALOG基因在内外稃发育、小穗不育外稃发育以及花序形态建成的作用。分析表明ALOG基因不仅参与了器官形成,而且与一些重要的农艺性状有关,对水稻中该基因家族其他成员以及禾本科其他粮食作物的ALOG基因家族进行功能研究是非常有价值的。随着分子生物学研究的深入开展,将在其他高等植物中发现更多由逆转座子进化而来的特异性转录因子,研究ALOG基因将为解析这些基因的功能提供参考。     

雷蒙德氏棉LBD基因家族的鉴定及进化表达分析

家族转录因子是后基因组时代的研究热点。植物中的家族转录因子参与调控了许多重要的生物学过程,包括形态建成、信号转导、环境应激反应。植物特有的(lateral organ boundaries domain,LBD)/ASL(ASYMMETRIC LEAVES2-LIKE)家族转录因子包含保守的类似锌指结构CX2CX6CX3C基序,在调控拟南芥、水稻、玉米等模式植物生长发育过程中起到至关重要的作用。然而,对于棉花LBD基因的功能目前我们还知之甚少。本研究从雷蒙德氏棉基因组中鉴定出66个LBD基因,不均匀的分布在13条染色体上。这些基因可分为ClassⅠ和ClassⅡ两大类,细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅱa和Ⅱb等6个亚类。该家族基因结构简单,外显子数目不超过3个。从雷蒙德氏棉LBD家族成员中共找出15段保守基序,并对(lateral organ boundaries,LOB)结构域的保守性进行了分析。基因表达模式分析揭示出雷蒙德氏棉LBD基因家族的表达具有一定时空特异性。本研究为今后雷蒙德氏棉LBD基因功能的验证奠定了基础。     

柠檬F-box基因的克隆及表达分析

本研究以香水柠檬幼嫩叶片为材料,在前期通过De Novo技术获得的F-box基因片段基础上设计引物,利用RT-PCR技术成功克隆出长度为585 bp的F-box基因,命名为LFB1,该基因编码194个氨基酸,该氨基酸序列在N端具有F-box结构域,生物信息学分析表明:该蛋白分子量为48.94 k D,等电点:5.2。进化分析发现其与克里曼丁桔(Citrus clementina)聚在一起。q RT-PCR分析表明:该基因在植株的根、茎、嫩叶、老叶、花蕾、花苞、幼果、成熟果中均有表达,LFB1基因在组织中的表达量是:茎老叶根花蕾成熟果嫩叶幼果;在花的不同器官的表达分析,发现该基因在雄蕊中的表达量最高,其它组织则相对较低,在雄蕊中基因的表达量是其它组织的10倍左右;在逆境胁迫下,该基因的表达量发生明显变化,表明该基因与植株的生长发育、花粉的发育以及环境胁迫可能有着一定的关系。     

日本结缕草(Zoysia japonica)修剪后组织与器官再生过程的分子机制

为了探究日本结缕草(Zoysia japonica)修剪后组织与器官再生过程的分子机制,分析器官再生相关植物激素生长素(IAA)和细胞分裂素(CTK)对这一过程的影响。本研究对修剪后0、2 h、6 h、24 h的日本结缕草品种‘Zenith’进行拍照和显微观察,以分析其形态与茎尖分生组织显微结构变化。利用酶联免疫吸附测定法(ELISA)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术来探究IAA、CTK及其相关基因的响应模式。结果显示ZjPIN(PIN-FORMED1)调控的IAA极性运输在修剪后发生响应,参与日本结缕草茎尖分生组织2 h和24 h器官原基的形成,而IAA信号转导途径在6 h后激活,参与植株的快速生长。ZjWUS(WUSCHEL)在2 h和24 h参与茎尖分生组织中细胞的增殖,而CTK信号在6 h时开始活跃,抑制ZjWUS的表达,维持茎尖分生组织的稳定。这些结果说明ZjPIN1和ZjWUS协同IAA和CTK的信号转导途径参与了日本结缕草修剪后的组织和器官再生过程。该研究为植物损伤后组织与器官再生过程分子机制的研究提供了理论依据。     

星油藤WOX基因家族成员的鉴定及其表达谱分析

本研究利用星油藤(Plukenetia volubilis L.)转录组及基因组数据库,通过本地BLAST,筛选到了9个星油藤WOX (PvoWOX)基因家族成员,并对它们编码的蛋白质氨基酸序列、分子量和等电点等进行了预测。通过构建系统进化树,将该基因家族成员分为3个进化支,分别为远古支、中间支和WUS支;进一步对PvoWOX家族成员的基因结构和蛋白保守结构域分析发现在同一进化支中均很保守,并且家族成员均含有保守的同源异型结构域,其中WUS支的成员都含有WUS-box结构域。利用转录组数据和qRT-PCR对PvoWOX基因家族成员在星油藤不同器官中的表达谱进行了分析,结果显示9个PvoWOX基因成员具有不同的表达模式,其中WUS支和中间支成员的表达具有组织特异性,而远古支成员则在不同的器官中均有表达。因此推测Pvo WOX家族成员具有功能多样性,分别参与调控星油藤不同器官的发育过程。本研究结果为进一步研究PvoWOX的生物学功能提供了帮助。     

拟南芥APETALA1基因在花发育中的网络调控及其生物学功能

为了阐明拟南芥花分生组织特征基因--APETALA1（AP1）基因在开花调控网络的中心位置,笔者重点综述了AP1在花发育中的网络调控及其生物学功能,探讨了花发育机制的研究重点。AP1既是花分生组织决定基因,也是花器官发育特征基因,处于成花调控网络的关键位置。AP1基因需要通过与其他调控基因的相互作用,决定花分生组织的形成、花芽的起始及花器官的发育。     

水稻DUF966基因家族的生物信息学分析

DUF966基因家族是一类未知功能的基因家族,它们在水稻生长发育和逆境胁迫应答反应中可能起重要作用,为了研究这些基因的生物学功能,初步揭示它们对水稻生长发育和抗逆性的调控作用,本研究通过生物信息学方法,分析了水稻DUF966家族基因特征、系统进化、芯片表达谱、跨膜结构域、信号肽以及亚细胞定位。结果表明,水稻DUF966基因家族包含7个成员,几乎都具有转录活性,它们编码的蛋白质只包含1~2个保守的未知功能结构域(DUF966结构域);进化分析表明,该家族可分为4个亚群,其中Os DSR2、Os DSR4、Os DSR5和Os DSR6同属一个亚群,可能具有相似的生物学功能;芯片表达谱分析表明,该家族基因主要在幼苗、花序和茎中呈中、低度表达,Os DSR3和Os DSR7基因受盐和低温胁迫的诱导表达,其它基因受不同非生物胁迫的抑制表达,该家族多数基因还能被白叶枯病菌侵染诱导表达;蛋白预测表明,该家族蛋白不含跨膜结构域和信号肽序列,能够被定位在细胞质中。本研究为系统开展水稻DUF966基因家族的生物学功能研究提供了依据。     

青狗尾草Dof基因家族的全基因组鉴定及组织特异性表达分析

青狗尾草是禾本科狗尾草属的一种草本植物,随着基因组测序的完成,青狗尾草逐渐发展成为抗旱耐逆研究的模式植物。Dof(DNA binding with one finger)是植物特有转录因子基因家族之一,在植物生长发育的一系列生理生化反应过程中发挥重要作用。本研究对青狗尾草Dof转录因子基因家族的基因在染色体上的位置、基因结构、编码蛋白的理化性质和系统发育等方面进行分析。此外,还对该基因家族成员在不同的组织器官、发育阶段的表达进行了分析。研究结果发现青狗尾草基因组中存在36个Dof基因,命名为Sv Dof1~Sv Dof36。通过对青狗尾草、谷子、高粱、水稻和拟南芥Dof蛋白的系统发育关系分析,Dof基因家族可被分为6个亚组(Group 1~6)。利用狗尾草转录组数据,进一步研究了狗尾草Sv Dof基因在10中不同组织器官中的表达情况,结果显示Sevir.8G018500和Sevir.1G022000基因只在胚芽鞘中表达,Sevir.8G184900在叶分生组织和花序分生组织中呈现特异性表达,预示着这些Dof基因可能参与特定组织的发育。本研究结果为下一步鉴定Sv Dofs基因功能提供基础。     

毛果杨YABBY基因家族生物信息学分析

YABBY基因家族是仅存在于植物中的一类含有C₂C₂锌指结构域和YABBY结构域的转录调控因子,与植物的形态发育有关,在植物的茎、叶和花等器官的生长发育过程中起到重要的调控作用。本研究通过对毛果杨(Populus trichocarpa) YABBY基因家族生物信息学分析,共筛选出12个YABBY家族成员,分别位于第1、2、3、6、8、9、10、14、16和18号染色体。这些成员结构域保守,且具有低亲水性的特点。通过亚细胞定位预测,所有成员都定位在细胞核中。基因组织表达分析表明,毛果杨YABBY家族成员在不同组织中的表达有明显不同,在雌花、雄花和芽中表达量较高。     

小麦TaYAB2基因的过量表达造成转基因拟南芥叶片近轴面特征趋向远轴面

叶片极性的建立在叶片形态建成过程中有重要作用。探讨小麦叶片发育的调控机制不仅可以丰富植株形态建成的基础知识, 也可以为小麦株型的设计提供理论依据。本研究从小麦中分离出一个YABBY基因家族成员TaYAB2, 对其序列特征、表达模式及功能进行了分析。该基因编码的蛋白在N端含有C₂C₂锌指结构域, C端含有YABBY结构域, 与拟南芥中AtYAB2和水稻中OsYAB2同源关系较近。RT-PCR结果显示, 该基因在大部分组织器官中广泛表达。进一步的原位杂交分析证实TaYAB2基因的转录产物在小麦苗端、幼叶、侧芽、幼穗等组织器官中高水平积累。在拟南芥中过量表达该基因能够引起转基因拟南芥叶片近轴面特征趋向远轴面。与对照相比, 转基因植株中远轴面特征决定基因FIL/YAB1、YAB3、KAN1的表达均呈不同程度的上调, 表明TaYAB2基因可能通过调节远轴面特征决定基因FIL/YAB1、YAB3、KAN1等调控叶片近-远轴极性。本研究结果有助于揭示YABBY类基因在小麦侧生器官近-远轴极性建立中的分子机制。     

甘薯基因组NBS-LRR类抗病家族基因挖掘与分析

NBS-LRR类基因家族是植物抗病R基因(Resistance gene)数量最多的一类,具有NBS (Nucleotide-binding site)和LRR (Leucine-leucine-repeat)结构域。甘薯(Ipomoea batatas)栽培种基因组已完成测序,但尚未注释,本研究对甘薯基因组序列进行外显子预测,得到甘薯染色体组全基因组蛋白序列,在此基础上进一步对NBS-LRR家族基因鉴定和分析表明,甘薯基因组中含有379个NBS-LRR家族基因,占全基因组基因总数的0.212%,其中N型亚家族120个,NL型103个, CNL型133个, TNL型22个, PN型1个。所有染色体上均有NBS-LRR家族基因分布,但数量明显不同,其中有60.9%的NBS-LRR基因序列呈簇状分布。NBS-LRR基因序列有15个保守结构域,在N端较为保守。研究结果为甘薯进一步开展NBS-LRR家族基因的功能研究和抗性育种提供了参考。     

文冠果实时荧光定量PCR内参基因的筛选

为筛选适用于文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)性别分化过程研究和不同器官的内参基因,本研究以文冠果性别分化关键期的顶芽和侧芽、根、茎、叶、种仁、雌能花和雄能花为材料,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)鉴定7个候选内参基因(Actin,UBQ,EF-1α,TUB,eIF-4α,18S rRNA和GAPDH)在各样品中的表达量,并评价7个基因的表达稳定性。结果表明,7个候选内参基因在不同样品中的表达量存在明显差异,各基因在雌能花中的表达均显著高于其他材料,在雄能花中的表达处于较低水平;适用于文冠果性别分化过程的最优内参基因为UBQ和eIF-4α,适用于不同器官的最优内参基因为EF-1α和GAPDH。研究结果将对今后进行文冠果性别分化过程研究和不同器官中的基因表达分析提供参考。     

棉花GhMADS7基因正调控棉花花瓣发育

MADS-box基因家族作为一类重要的转录因子,主要参与植物花器官的生长发育。GhMADS7/98具有保守的MADS-box及K结构域,属于AG亚家族MIKC~C型MADS-box基因。通过同源序列比对发现,GhMADS7/98与拟南芥AtAG (AT4G18960)基因的蛋白序列具有64%的同源性。组织表达分析表明, GhMADS7基因在花瓣、花药、柱头和胚珠等花器官组织中均有表达。为进一步研究该基因的功能,构建了该基因的RNAi干涉载体并转化棉花,获得了表达量明显下调的转基因株系。表型观察发现,在干涉植株长度为5~6 mm和7~8 mm的花蕾中出现花瓣发育延缓的表型;通过对干涉系转基因植株花瓣进行石蜡切片观察发现,相较于野生型植株,干涉系植株花瓣中的维管束存在明显的收缩现象;通过qRT-PCR检测发现,转基因株系中控制花瓣发育的A、B类基因的表达量出现异常。因此推测GhMADS7在棉花花瓣发育过程中起着重要的作用。     

柑橘亲环蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

亲环蛋白(CYP)基因家族是一类含有CLD保守结构域的蛋白质,参与多种生物过程,在蛋白质运输、受体信号转导、mRNA剪接、细胞凋亡及生物与非生物胁迫的应激反应中发挥重要作用。目前,已在多种植物中对亲环蛋白基因家族进行了鉴定和分析,但未见柑橘CYP基因家族筛选和鉴定的报道。本研究从美国柑橘和中国甜橙中分别筛选出30个和32个亲环蛋白基因家族成员,根据结构域的不同,将62个成员分成7个亚家族。进化分析结果表明,具有相似结构域的基因聚在一起,表明亲环蛋白基因家族可能在物种分化前已经分化。在美国柑橘和中国甜橙CYP中均含有2个基因簇并筛选出26对同源基因。这些CYP基因在不同的组织中表达谱不同,7种组织中表达量最高的基因可能与免疫抑制、蛋白质运输、根系的生长及光调控功能相关,表明这些亲环蛋白可能在生物过程中起重要作用,本研究结果为进一步研究柑橘基因功能和进化提供科学依据。     

谷子F-box家族基因的鉴定、分类及干旱响应

蛋白参与细胞周期调控、细胞凋亡及信号转导等多种生命活动对维持植物正常生长发育和介导非生阿物胁迫响应等过程发挥重要作用。谷子具有显著的耐旱耐瘠薄等特性本研究根据谷子转录组分析结果从个家族成员中鉴定出个在干旱胁迫下表达量上调的基因根据序列相似性将其分为类同一类基因具有相似的内含子外显子结构染色体定位分析发现这些基因分别分布在谷子的条染色体上其中第条染色体上含基因最多有个。结构域分析结果表明个蛋白均含保守的结构域而端含、、、、和等结构域。启动子元件分析表明谷子个基因均含逆境应答元件其中和元件的数量最多个说明这些基因对干旱应答反应可能主要受、转录因子调控。转录组分析结果表明基因对干旱胁迫的响应远远高于其他成员对干旱、高盐、、和都有响应亚细胞定位结果显示蛋白定位在细胞核中。本研究为进一步深入了解基因的功能提供了依据。F-box蛋白参与细胞周期调控、细胞凋亡及信号转导等多种生命活动, 对维持植物正常生长发育a和介导非生阿物胁迫响应等过程发挥重要作用。谷子具有显著的耐旱耐瘠薄等特性, 本研究根据谷子转录组分析结果, 从525个F-box家族成员中鉴定出19个在干旱胁迫下表达量上调的F-box基因; 根据序列相似性将其分为6类, 同一类基因具有相似的内含子-外显子结构; 染色体定位分析发现, 这些基因分别分布在谷子的8条染色体上, 其中, 第2条染色体上含F-box基因最多, 有6个。结构域分析结果表明, 19个F-box蛋白均含保守的F-box结构域, 而C端含FBD、WD40、FBA、ZnF、Kelch和LRR等结构域。启动子元件分析表明, 谷子19个F-box基因均含逆境应答元件, 其中, MYB和MYC元件的数量最多(9~78个), 说明这些基因对干旱应答反应可能主要受MYB、MYC转录因子调控。转录组分析结果表明, SiF-box18基因对干旱胁迫的响应远远高于其他F-box成员, 对干旱、高盐、ABA、SA和JA都有响应; 亚细胞定位结果显示, SiF-box18蛋白定位在细胞核中。本研究为进一步深入了解SiF-box18基因的功能提供了依据。     

小麦花发育MADS-box基因的表达模式分析

为解析小麦花发育的分子机制,构建了MADS-box基因系统进化树,发现小麦中存在花发育ABCDE模型的各类基因。半定量RT-PCR和定量RT-PCR分析结果显示,A类基因AP1/FUL小麦中的同源基因TaFUL在所有花器官中都表达,在外稃和內稃中表达水平最高。B类基因TaAP3和C类基因TaAG的表达模式保守,TaAP3在浆片和雄蕊中表达,TaAG在雄蕊和雌蕊中表达。D类基因OsMADS13的同源基因除了在雌蕊表达外,在浆片也有较高的表达,暗示该基因可能同时影响胚珠和浆片的发育。E类基因TaSEP在内稃和内三轮器官表达,在外稃和护颖中不表达。LHS1是禾本科特有的MADS-box基因亚家族,发挥E类基因的功能。TaLHS1除了在內稃和外稃表达,在护颖中也有表达。水稻中控制心皮发育的DROOPING LEAF(DL)基因的同源基因TaDL除了在外稃和心皮表达外,在护颖中也有表达。根据这些结果,我们认为控制小麦花发育的分子机制比较保守,但部分基因功能在进化过程中可能发生了分化。另外,结合小麦外稃和护颖形态结构分析,TaLHS1以及TaDL的表达模式暗示小麦的护颖和外稃这两个器官可能有共同的起源。     

鸡MOB基因的克隆与表达谱分析

摘要：MOB家族是一个庞大的高度保守的蛋白家族,MOB蛋白参与调控细胞周期和细胞形态形成,而且与肿瘤的发生发展可能有关。本研究利用RT-PCR技术克隆获得了鸡的MOB基因全长编码序列并测序验证;利用生物信息学方法对鸡MOB基因的遗传进化性和蛋白功能进行预测分析;并利用半定量RT-PCR技术对雏鸡的MOB基因进行组织表达谱分析。实验结果表明鸡MOB基因核酸和氨基酸序列与人和鼠的同源基因同源性在80%以上;生物信息学对MOB蛋白的功能预测,发现鸡MOB蛋白具有6个跨膜结构域和一个SAM结构域;组织表达谱分析表明鸡MOB基因在各个组织中均有表达,但在脑、肠、脾、肺、骨骼肌和肝脏中表达量较高。含SAM结构域的多种蛋白在胚胎发育、神经形成和白血病等过程中具有重要功能,相信本研究通过对鸡MOB基因的研究能够为人类同源基因的深入研究有所帮助,并希望为人类肿瘤发生机制的深人探讨提供有价值的参考。     

玉米光周期敏感类Hd6基因的克隆和实时定量表达分析

水稻Hd6基因在调节水稻光周期敏感中起重要作用。本研究以热带玉米自交系CML288为材料, 利用同源基因克隆法结合3¢RACE技术克隆了与水稻Hd6基因同源的玉米类Hd6基因。该基因序列中999 bp的开放阅读框可编码332个氨基酸。BLAST分析发现, 该基因与玉米中编码蛋白激酶CK2的一个基因高度同源, 所推测的氨基酸序列包含2个CK2活性区域, 1个N末端区域, 1个ATP结合位点和1个丝氨酸/ 苏氨酸蛋白质激酶活性位点,与玉米、小麦、水稻和拟南芥的CK2氨基酸序列也有较高的同源性。建立了SYBR GREEN法实时荧光定量RT-PCR表达分析系统, 研究了不同光周期处理下类Hd6基因在光周期敏感自交系CML288茎尖和叶片中的表达。结果发现, 该基因在茎尖和叶片中均有表达。在短日条件下, 该基因在6~8叶期茎尖中的表达量存在明显差异, 在光周期敏感的7叶期出现表达高峰, 在叶片中的表达量均低于茎尖。在长日条件下, 该基因在茎尖中6叶期表达量较低, 在光周期敏感的9叶期在叶片中高量表达。由此可推测, 该基因与玉米光周期敏感密切相关, 可能在光周期敏感调节过程中发挥一定的作用。     

小麦GASA基因家族生物信息学分析

赤霉素调节的GASA（Gibberellic Acid-Stimulated in Arabidopsis）基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。关于小麦GASA基因家族全基因组分析的研究尚未见报道。为进一步探讨小麦GASA基因的功能,通过对小麦最新基因组数据进行分析,获得了35个TaGASA基因,命名为TaGASAs,根据染色体编号排列为TaGASA1~TaGASA35。结合公布的小麦品种Chinese Spring的基因组数据,采用生物信息学方法对其基因结构、染色体分布、蛋白结构、系统进化及表达谱进行了分析。结果表明,35个小麦TaGASA基因分布于除3A、4A、3B、3D染色体外的其余17条染色体上,基因编码长度为78~264个氨基酸的蛋白质,基因外显子数量从2个到7个不等;串联重复片段分析结果表明,片段复制和串联重复是小麦TaGASA家族基因扩张的主要模式;小麦TaGASA蛋白进化树和7种作物GASA基因的系统进化树表明,GASA基因分为4个类别,同一类之间的结构较为相似;小麦35个TaGASA基因家族成员含有10个motif,推测小麦TaGASA基因家族应都含有motif1、motif2和motif3。在13个组织器官中都检测到了35个TaGASA基因的转录本,不同组织器官中TaGASA基因的表达存在明显差异。