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。     

花瓣锥形细胞形态建成的机制研究

植物器官表皮具有多种表皮细胞类型,不同的特化细胞行使着各自特定的生理功能。诸如根表皮毛、叶片铺板细胞和表皮毛细胞等细胞类型,因其结构简单、容易观察等优点,已被广泛研究并报道。大多数被子植物花瓣的上表皮含有一种特殊几何结构的细胞-锥形细胞。这类细胞被认为在维持花瓣表面湿度、温度以及光的反射率调节中发挥着一定的作用,同时这种锥形结构利于授粉昆虫的平稳着陆和停留,从而提高授粉率,对于授粉农作物的产量提升具有重要的现实意义。然而,近年对锥形细胞的机制研究相对很少,本评述旨在总结参与锥形细胞形态建成过程的相关研究,包括转录因子、受体激酶以及细胞骨架等,以期为锥形细胞形态建成的研究提供新的思路。     

杜鹃花ARFs转录因子RmARFgn的克隆和生物信息学分析

生长素是重要的植物激素,参与调控植物生长、发育和器官分化等几乎所有生理过程。生长素响应因子家族是生长素发挥调控功能的重要基因,在生长素信号传导过程中起重要的作用。从百里杜鹃景区广泛种植的高山杜鹃中克隆了一个ARF类转录因子基因,命名为RmARFgn。该基因编码蛋白含700个氨基酸,与水稻生长素早期响应基因OsARF1高度相似。通过调控RmARFgn基因在杜鹃花内的表达,可以控制杜鹃花的花期和器官形态。该研究为杜鹃花的发育调控打下了基础。     

植物中GATA转录因子的研究进展

GATA转录因子是一类广泛存在于真核生物中的转录因子,在植物光响应调控、叶绿素合成、细胞分裂素响应以及碳、氮代谢等生物学过程中发挥重要作用,这些生物学过程与作物产量息息相关,对GATA家族的研究可以为作物增产提供一定的理论基础。GATA转录因子具有特殊的锌指结构,而且根据前人对拟南芥、蓖麻、水稻等植物的研究发现,锌指结构的大部分氨基酸位点在大部分成员中是高度保守的。本研究主要对GATA转录因子的特异结构、分类、进化分析以及生物学功能进行论述。通过对前人的研究成果加以总结,归纳出了GATA转录因子参与植株的生命过程,例如,与拟南芥的花期等生长过程具有相关性,和植物的非生物胁迫的相关性,例如,参与沙冬青的抗旱性等非生物胁迫过程,以及与植物次生代谢的相关性,例如,参与调控拟南芥的碳、氮代谢等次生代谢过程。本综述详细论述了国内外关于GATA转录因子的研究进展,为进一步对GATA转录因子的研究提供帮助。     

拟南芥TONSOKU基因研究进展

拟南芥TONSOKU (AtTSK)是一个细胞核内的绑定蛋白,在调控植物生长发育的过程中发挥重要作用。基于目前TSK研究结果,本综述旨在系统地对拟南芥AtTSK基因的结构特点、基因表达、蛋白定位、系统进化以及功能进行综述,并总结了AtTSK在调控细胞有丝分裂、修复DNA、维护染色体结构、维持转录水平的基因沉默以及植株形态建成等生理过程中的重要作用。本综述对于进一步解析拟南芥及其它植物TSK功能,探索TSK在植物细胞分裂及生长发育中的作用机制,具有重要的参考意义。     

植物叶形态建成的分子机理研究进展

了解植物生长及其构成器官的调控机理是生物学上的一个重要目标。植物叶的发育是一个有趣的过程,由多种复杂的途径相互作用进行调控。一方面,叶发育的过程具有很强的可塑性,环境因素可以影响叶最终的大小和形态;而另一方面,植物叶片的发育过程普遍地遵循着一个基本模式,即叶原基从植物地上部分的顶端分生组织周围区起始发育,经过一系列细胞分裂和分化的程序最终发育成成熟的叶。在这一过程中,每一阶段都涉及转录因子、小分子RNA及植物激素等多种调控因素的复杂调控作用,最终形成形态大小固定的一片叶。本综述中主要从植物叶原基发育、叶轴性发育、叶大小发育和叶形发育等方面阐述了植物叶发育过程中各种因素的调控作用     

玉米SBP转录因子全基因组鉴定与功能分析

SBP基因家族是一类植物基因组特有的转录因子,参与植物生长发育及多种生理生化过程。近来,大量研究已在多种植物中鉴定出SBP转录因子,但关于玉米(Zea mays L.) SBP转录因子家族的系统分析报道尚少。本研究通过对拟南芥、水稻等植物已知的转录因子与玉米基因组数据比对,并设置一系列严格的筛选标准从玉米基因组中挖掘SBP转录因子,系统发育分析显示单子叶植物玉米和水稻的SBP基因保守性更强、亲缘关系更近;共鉴定37个SBP基因,分布在9条染色体上;通过基因分析注释以及启动子功能预测,进一步发现SBP家族基因参与植物生长发育、形态建成、逆境胁迫响应、花器官发育以及植物光反应等过程。并且,玉米SBP转录因子可通过参与赤霉素、生长素、脱落酸、水杨酸等多条激素信号调控途径来调节植物的生长发育。     

拟南芥花组织高表达TCP家族转录因子At1g30210的克隆与转录激活活性鉴定

本文从拟南芥中克隆到基因At1g30210的全长读码框。多序列比对结果表明,在推导的氨基酸水平上,该基因编码的蛋白含有特征性的TCP保守结构域,与已知的玉米、金鱼草和水稻的TCP家族基因中都存在显著性的保守性。另外通过酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内具有转录激活功能。同时RT-PCR实验结果表明,该基因在拟南芥花组织中表达量相对较高,具有明显的组织表达特异性。花器官高表达转录因子的克隆将为研究TCP基因调控植物花发育和花形态建成提供新的物质基础。     

拟南芥花组织高表达TCP家族转录因子Atlg30210的克隆与转录激活活性鉴定

本文从拟南芥中克隆到基因Atlg30210的全长读码框。多序列比对结果表明，在推导的氨基酸水平上，该基因编码的蛋白含有特征性的TCP保守结构域，与已知的玉米、金鱼草和水稻的TCP家族基因中都存在显著性的保守性。另外通过酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内具有转录激活功能。同时RT—PCR实验结果表明，该基因在拟南芥花组织中表达量相对较高，具有明显的组织表达特异性。花器官高表达转录因子的克隆将为研究TCP基因调控植物花发育和花形态建成提供新的物质基础。     

WRKY转录因子在植物抗旱基因工程中的应用进展

干旱是植物生长过程中经常遭受的主要环境胁迫之一,其严重抑制植物生长发育及地域分布,降低作物产量和品质。WRKY转录因子是植物特异的重要转录因子家族,其家族成员众多、功能多样,可以调控植物生长发育及对各种非生物胁迫和生物胁迫的响应,在植物抵御干旱胁迫过程中具有重要作用。本研究阐述了WRKY转录因子的基本结构特征,综述了WRKY转录因子在拟南芥、烟草、水稻、小麦、棉花、大豆、菊花等植物抗旱基因工程中的应用进展,并对存在的问题进行分析,为WRKY转录因子在植物抗旱遗传改良及育种中的应用提供理论依据。     

转录因子TCP4参与植物生长发育和抗逆调节研究进展

转录因子TCP(TEOSINTE BRANCHED1,CYCLOIDEA,PROLIFERATING CELL FACTORS)家族具有bHLH(basic-Helix-Loop-Helix)二级结构域,根据结合位点碱基序列不同,将TCP家族分为两大类:Ι类(GGNCCCAC)和Ⅱ类(GTGGNCC).转录因子TCP4是植物特有的转录因子Ⅱ类TCP家族成员之一,调控植物的生长发育,影响多种植物激素的合成,参与植物抗逆调节.本研究综述了转录因子TCP4与植物其他转录因子家族相互作用参与植物种子萌发、表皮毛分化、叶片形态、开花等重要植物生长发育过程,以此适应外界不断变化的生长环境.植物在生长发育过程中会遇到各种不利环境,从而对其造成逆境胁迫.在非生物胁迫下转录因子TCP4与功能基因的顺式作用元件结合调控其表达,调控植物激素的合成,从而参与植物抗逆.在植物发育过程中TCP4还具有时空限制的表达模式,这些表达模式提高了TCP4在局部触发或拮抗激素信号传导的可能性.为转录因子TCP4如何调控植物生长发育和精准的参与植物激素合成提供参考依据和理论基础,对植物生长调节和逆境下优良品种的选育有重要指导意义.     

中科院版纳植物园揭示WRKY57参与调控植物激素茉莉酸信号转导及抗病性的分子机理

正植物激素茉莉酸是一类重要的脂类生长调节物质,它们在植物适应环境的过程中发挥着极其重要的调控功能,但茉莉酸调控植物各种生理过程的信号转导机理仍有待深入研究。中国科学院西双版纳热带植物园植物环境适应性研究组与植物分子生物学研究组近期联合研究发现,WRKY57转录因子负调控拟南芥对真菌型病原菌灰     

拟南芥TCP家族转录因子At2g31070的转录激活活性鉴定与表达谱分析

TCP家族转录因子是植物所特有的转录因子家族,它主要在分生组织中起作用,与细胞分化和生长有很大联系。我们以哥伦比亚野生型拟南芥为模板得到基因At2g31070的全长ORF,生物信息学分析结果表明它具有TCP家族保守结构域,属于TCP家族的转录因子。以拟南芥成株不同组织的RNA为模板进行RT—PCR实验,结果发现较之其它组织,该基因在花中有比较高的表达量;通过酵母单杂交实验鉴定该基因具有转录激活活性。综合以上结果,我们认为At2g31070基因在拟南芥花形成发育的过程中发挥转录因子的作用,在一定程度上调控和影响了这个过程。     

PH-START1调控拟南芥发育的功能分析

为明确PH-START1(At2g28320)调控拟南芥生长发育的功能,利用Real-time PCR技术对PH-START1在不同生长时期拟南芥的不同器官中的表达情况进行了分析,明确了PH-START1的时空表达特性;通过创制PH-START1功能获得和缺失的转基因拟南芥并分析其表型,明确了PH-START1在调控拟南芥生长发育过程中的生物学功能。Real-time PCR结果表明:PH-START1在拟南芥的根、叶、花、角果中都有表达。在幼苗期的根中表达量最多,在成苗期根中表达量逐渐减少;莲座叶中第6片莲座叶表达量最多,然后随着发育时间的延长逐渐减少;在花的发育过程中,随着花发育时间延长,PH-START1的表达量逐渐增多;授粉后3～5 d的角果中PH-START1的表达量最高,然后表达量逐渐降低,到授粉后9 d角果中PH-START1的表达量又略有增加。花中PH-START1在雄蕊中的表达量最高,其次是花瓣、萼片,在雌蕊中表达量最少。对PH-START1功能获得(过表达,OE)和缺失(T-DNA插入,ph-start1)的转基因拟南芥表型进行观察,分析PH-START1在调控拟南芥生长发育中的功能,发现过表达PH-START1拟南芥营养生长受到明显的抑制,地上部株型矮小、茎细弱、叶片明显变小,地下部根系发育也受到明显的抑制。这说明PH-STARTI在拟南芥生长发育中起负调控作用,为阐明和促控植物生长发育提供了理论依据。     

棉花GhMYB0基因的克隆、表达分析及功能鉴定

MYB类转录因子是植物转录因子最大的家族之一, 参与控制植物腺毛细胞的模式和形态建成。本研究利用雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii) D₅基因组数据库以AtMYB0 (GL1, NM_113708)蛋白为参比序列获得同源基因GrMYB0, 从徐州142中克隆了陆地棉的GhMYB0, 其开放阅读框长度为843 bp, 编码280个氨基酸。经过保守结构域分析和亚细胞定位确定GhMYB0为R2R3-MYB转录因子。qRT-PCR的结果表明, GhMYB0在徐州142开花当天开始高调表达, 开花后20 d表达量达高峰; 在所有的组织器官中, 花中表达量最高, 其次为胚珠。转基因功能分析结果表明, 在野生型拟南芥(Columbia)中过表达GhMYB0, 使其叶片表皮毛与野生型相比明显减少; 该基因在拟南芥突变体gl-1中过表达, 能恢复表皮毛缺失型突变体的表型, 说明该基因可能对拟南芥表皮毛的形态建成发挥一定作用, 本试验为研究R2R3-MYB转录因子在棉纤维起始和伸长过程中的调控作用提供有力证据。     

拟南芥bZIP基因家族系统发育树比较分析

bZIP蛋白是植物中特有的一类转录因子,包含亮氨酸拉链结构域和碱性结构域两部分。在种子贮藏基因表达、光形态发生及器官建成以及植物对ABA、光、厌氧生活和发育信号的反应中,bZIP蛋白家族对调节基因的表达都起到重要的作用。对已鉴定出的78个拟南芥bZIP基因(包括-like)中72个bZIP基因(不包括-like和假设蛋白),利用系统发育树分为8个组,以期进一步探讨进化组中的生物特征和功能。     

基于CRISPR/Cas9技术的月季TCP9基因转化拟南芥

为了探究月季TCP9基因对花器官发育调控的影响,应用CRISPR/Cas9技术构建植物双元表达载体,经检测结果显示,含月季TCP9基因的植物表达载体构建成功。以拟南芥为受体,采用农杆菌介导的花序侵染法对拟南芥进行转化,并获得转化植株,转化植株表型变异明显,花瓣增多,雄蕊数目减少,雌蕊柱头弯曲。表明月季TCP9基因对花器官发育形成有一定的调控能力。     

毛白杨生长素载体蛋白基因PtAUX1超表达的研究

以毛白杨和拟南芥为研究对象,研究生长素信号转导因子基因在植物发育过程中的作用。利用构建好的PtAUX1的表达载体,转化拟南芥和毛白杨,获得转基因植株,通过PCR技术检测转化植株,分析植株表型并观察植株离体条件下的形态变化。结果显示PtAUX1影响植株各器官的形态发育,毛白杨长势旺盛、外植体有莲座状幼叶产生,拟南芥出现了匍匐生长、不改变根的向地性、茎上的表皮毛增多、花器官畸形。以上结果表明PtAUX1基因通过生长素极性运输,促进各细胞、组织对内源生长素IAA的吸收,进而参与器官极性的建立,影响各器官的形态和发育过程。     

津田芜菁bZIP蛋白HY5 cDNA的克隆及表达特性

HY5是一类碱性亮氨酸拉链类型的转录因子.在拟南芥中它是光形态建成和光诱导基因表达的正调控因子.为了研究津田芜菁HY5在花青素依光性合成过程中的表达特性,我们通过同源克隆得到了编码津田芜菁HY5的eDNA序列,长504 bp,编码167个氨基酸,含有bZIP功能域结构,与拟南芥中的HY5同源性达88%,命名为BrHY5.Northern杂交分析表明BrHY5的表达没有组织特异性,在整株幼苗的表达不受光特异诱导,而在开花期的肉质根表皮中受UV-A诱导表达,但随处理时间延长差异不显著.这表明BrHY5可能作为转录因子,在津田芜菁幼苗中组成型表达,为光形态建成所必需;在形态建成结束的开花期时的大多器官组织几乎不表达,而在肉质根表皮中受UV-A诱导表达.     

大麦GRF家族的基因组鉴定及生物信息学分析

生长调控因子(grow regulating factor, GRF)是重要的植物转录因子之一,在调控植物生长发育过程中发挥重要作用.本研究通过生物信息学分析,从大麦基因组中鉴定出12个HvGRF转录因子家族成员,且均具有完整的特征结构域QLQ和WRC.HvGRF家族成员含有2～5个外显子,蛋白二级结构具有相似的特征,...