二穗短柄草GRFs基因家族的鉴定及表达模式分析

GRFs基因家族在植物生长发育及逆境响应中起着重要的调控作用。为了探明二穗短柄草GRFs基因家族的基本特征及其进化关系,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平上对二穗短柄草GRFs基因家族成员进行鉴定与分析。结果表明,二穗短柄草GRFs基因家族包括12个家族成员,蛋白质序列长度在238～577个氨基酸之间;序列比对发现二穗短柄草GRFs家族基因包括2个保守的QLQ和WRC结构域及广泛的保守基序;染色体定位发现,12个家族成员在二穗短柄草的5条染色体上呈不均匀分布,bd03号染色体分布最多;系统发育关系比较分析表明,这些GRFs基因家族成员存在4对直系同源基因。RT-qPCR分析表明,全部GRFs基因家族成员在二穗短柄草幼嫩组织中表达量较高,而在根系和衰老组织中表达量较低,外源激素特别是GA₃诱导了二穗短柄草大部分GRFs基因家族成员的上调表达,表明GRFs基因家族广泛地参与了二穗短柄草分生组织功能和器官形成的生命进程。本研究结果为二穗短柄草GRFs家族蛋白功能的研究奠定了理论基础。     

调控植物花发育的miRNAs的研究进展

花发育是高等植物生长发育过程中的重要事件,可剖分为开花诱导、花的起始和花器官发育3个阶段,是由多种基因参与的十分复杂的调控过程。20年来,人们应用克隆、诱变和突变体等研究技术从模式植物中分离和鉴定了大量调控花发育的功能基因或调控因子,其中,microRNA(miRNA)是本世纪初才发现的一类新的调控因子。miRNA是生物体内长度约为21个核苷酸的非编码小RNA,通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控,导致mRNA的降解或翻译抑制。大量研究证实miRNA在花发育中起着重要的作用。文章重点综述了植物miRNA的作用机制、其功能研究方法及7个miRNA家族在花发育中的生物功能,并对其未来的发展方向进行了展望。     

低磷条件下植物根系形态反应及其调控机制

磷是植物必需营养元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生长发育。磷肥施用量逐年增加,但是磷矿资源面临耗竭。植物根系形态变化对于植物适应低磷胁迫,提高植物对土壤磷的吸收利用具有重要意义。本文从植物根系构型、根冠比、初生根、根毛、侧根等方面综述了植物适应低磷胁迫的根系形态变化特征。低磷条件下,植物根系构型发生改变,普遍抑制主根生长,刺激侧根发育起始与伸长,诱导根毛形成。同时,分析了转录因子、植物激素、蔗糖以及关键基因等对低磷条件下植物根系生长发育的生理与分子调控机制,低磷胁迫下转录因子ZAT6和MYB62参与调控初生根生长,BHLH32和PHR调控根毛形成发育,WRKY75对侧根发育有抑制作用。研究表明,在低磷条件下,赤霉素、细胞分裂素、生长素和乙烯对初生根发育起着调控作用,而根毛的生长发育与赤霉素、生长素和乙烯有关,侧根发育过程中生长素作用明显。一些基因如LPR1、LPR2、LPR3以及PDR2参与调控低磷胁迫下植物初生根的发育。低磷胁迫下光合产物蔗糖对植物根毛和侧根发育有影响。     

猪神经内分泌生长轴各因子及相关基因的研究进展

神经内分泌生长轴各因子(生长激素释放激素、生长抑素、生长激素、类胰岛素生长因子以及它们的受体、结合蛋白等)及相关基因在动物的生长发育中发挥着重要的作用。文章综述了猪内分泌生长轴各因子及相关基因的研究概况，以进一步探讨猪的生长发育的分子调控机理。     

小麦3个NAC转录因子基因克隆与功能分析

NAC类转录因子参与植物基因在不同条件、不同发育期的表达调控,在植物的发育、生长及对外界的各种生物和非生物因子的胁迫应答中起关键的调控作用。本研究对非亲和条锈菌小种CYR32侵染诱导的抗条锈病基因Yr5近等基因系Taichung29＊6/Yr5的cDNA文库进行筛选及同源克隆,获得了小麦3个NAC类转录因子的cDNA序列。序列分析结果表明,这3个转录因子都具有DNA结合结构域,即NAC结构域,且氨基酸序列在该结构域的A、B、C、D和E5个亚区高度保守;同时发现这3个NAC类转录因子都有核定位信号及相关的转录调控功能区域。通过系统进化树分析,发现其中之一的TaNAC1属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,TaNAC3属于ATAF1亚组,TaNAC5属于NAM亚组;根据系统进化树和相关基因的功能分析,我们推测小麦转录因子TaNAC1、TaNAC3和TaNAC5可能参与植物生长发育调控或对生物、非生物胁迫作出的应答反应。     

桃已知MADS-box转录因子的生物信息学及花发育表达分析

MADS-box基因家族是研究最广泛的植物转录因子之一,参与调控植物生长和发育的多个过程.本文列举了当前已知的MADS-box(PpMADS)基因在桃(Prunus persica)功能基因组数据库中的基本信息,对PpMADS基因的保守结构域、进化关系、内含子与外显子、染色体定位和保守元件进行了详细分析;并利用半定量RT-PCR技术分析了其在不同花器官中和的花的不同发育阶段表达水平.结果表明,PpMADS在桃不同花器官、花不同发育期中起重要的调控作用,为进一步筛选PpMADS基因进行功能分析奠定相关理论基础.     

拟南芥CycD2基因在水稻中的表达及初步分析

细胞周期蛋白CycD2基因是在拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因组中发现的，对调节细胞周期具有重要作用的调控因子。研究利用RT-PCR技术由拟南芥幼苗mRNA扩增了CycD2基因，构建了超量表达载体并对单子叶植物水稻（Oryza sativa ssp. japonica）进行了转化。对获得的转基因植株进行半定量RT-PCR分析表明，CycD2 mRNA的确能够在水稻中积累。超量表达CycD2的转基因水稻植株在发育早期生长与发育加快，表现为幼苗植株根长和株高均显著高于对照（转空载体植株），加快了水稻的生长速率。     

花生中低温胁迫相关转录因子基因的筛选

为了研究花生低温胁迫下的基因表达调控机理,以花生花育19为材料,通过低温处理后芯片杂交实验,筛选花生叶片中低温胁迫响应转录因子基因。结果表明,175个具有转录调控活性的基因在低温胁迫的花生叶片中表达变化量达到2倍以上,其中92个为上调基因,83个为下调基因。通过基因功能分类分析发现,这些基因中53个上调基因和46个下调基因编码转录因子。进一步分析发现,参与花生低温抗性调控的转录因子主要包括MYB、WRKY、NAC及AP2/ERF等家族蛋白。此外,一些不包含已知保守结构域的转录因子也参与了花生低温抗性调控。本研究为花生低温抗性调控研究提供了新的转录因子基因资源。     

水稻铁吸收与转运机理

铁元素作为水稻最重要的营养成分之一,在水稻整个生长和发育过程中都起着重要的作用。水稻根部吸收土壤中铁离子的方式包含机理Ⅰ与机理Ⅱ,这两种吸收方式是由多个基因共同调控完成的。多种基因参与铁离子的吸收与转运,包括上游基因OsIDEF1、OsHRZ1,bHLH转录因子OsIRO2、OsIRO3、OsPRI1以及参与铁离子直接转运的OsIRT1、OsVIT2等。高pH值的碱性土壤会显著影响水稻对铁的吸收和转运,研究碱性条件下铁离子在水稻中的吸收与运输有利于提高水稻耐盐碱性。本文详细阐明了水稻对于铁离子的吸收和转运机理,对当前所研究的起到关键性作用的基因进行了综述,并对未来研究作出展望。     

植物LFY基因的研究进展

LFY基因在植物花分生组织形成中处于关键位置，维持花分生组织的正常功能、花启动，防止花分生组织的逆转。LFY基因需要其他成花基因相互作用，构成一个基因调控网络，其中任一基因的失活，其功能都会被其他基因部分补偿。LFY基因的表达除受碳源、植物激素等因子影响外，还受其他诸多因素的影响。文章就国内外对LFY基因及其同源基因的一些研究进展进行了综述，重点介绍了该基因在植物花发育中的功能、表达及其影响因子，同时展望其应用前景。     

鸭PPARs启动子扩增、序列比较及其转录因子表达模式的聚类分析

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)是核激素受体超家族的一员,分α、β/δ、γ3个亚型,是调节细胞生长和分化的重要因子.为了解PPARs各成员在鸭(Anas platyrhynchos)骨骼肌发育中的不同作用,本研究克隆了鸭PPARα、PPARβ和PPARγ基因启动子区,预测其共同转录因子结合位点,用qRT-PCR检测PPARs及共同转录因子在鸭胚及出生后骨骼肌发育过程中的表达,比较表达模式并进行聚类分析.结果表明,扩增出鸭PPARα、PPAEβ和PPARγ启动子序列分别为2 526、1 631和2 942 bp,GenBank登录号分别为KX845431、KX845432和KX845433.鸭PPARs启动子区存在典型的CAAT-box、TATA-box顺式作用元件,预测存在共同的特异性蛋白1(specificity protein 1,Sp1)、核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)和CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT/enhancer binding protein alpha,C/EBP-α)转录因子结合位点.PPARs成员在鸭胸肌、腿肌组织中均有表达.在胸肌中,转录因子NF-κB与PPARβ基因的表达模式一致;在腿肌中,Sp1、NF-κB、PPARβ和PPARγ的表达模式一致.PPARs各成员均参与了骨骼肌的发育调控,PPARβ作用可能更大;PPAPβ、PPARγ在鸭骨骼肌发育过程中的功能可能相似;此外,NF-κB可能调控PPARβ在骨骼肌中的表达.研究结果为PPARs基因的表达和功能鉴定提供理论依据.     

转录因子PIF4控制温度感应的开花行为

外界温度的变化对植物的生长和发育有着重大的影响,近几年全球变暖使得这个问题更加突出。尽管温度在植物生长中发挥巨大作用,当前对于其分子调控通路知之甚少。研究发现,温度上升所促进的植物开花依靠于一个开花位点T基因FT,但是FT基因是如何被上调仍然不得而知。英国约翰森研究中心科研人员最近发现了bHLH家族植物色素相互作用蛋     

哺乳动物原始卵泡生长启动的调控

哺乳动物卵泡发育是一个被众多内分泌、旁分泌和自分泌因素精确调控的生理过程。原始卵泡生长启动可能受卵巢内在因子，如生长因子等的调控，而不是通常认为的FSH(促卵泡素)；原始卵泡细胞连接和原始卵泡的细胞(卵母细胞和颗粒细胞)之间相互作用也参与调节原始卵泡的生长启动     

植物花分生组织终止发育机制的研究进展

植物花的发育依赖于花分生组织(floral meristem,FM)活性的维持与分化。当FM完成各轮花器官原基的起始后,其活性会程序性地终止(termination),这个过程就是FM的终止发育过程(FM determinacy)。FM的终止发育是一个复杂精细且多步骤的调控过程。WUSCHEL(WUS)是一个具有同源异型结构域(homeodomain)的转录因子,其对FM的活性维持及终止发育发挥着重要作用。越来越多的研究表明许多转录因子以及环境信号、激素信号和表观遗传相关因子通过对WUS及其调节基因的调控来影响FM终止发育过程。本研究组首次在组织水平阐明了生长素和细胞分裂素调控FM活性的分子机制:AUXIN RESPONSE FACTOR3(ARF3)能够整合AG、APETALA2(AP2)和生长素(auxin)的信号通过抑制细胞分裂素(cytokinin)信号系统调控FM终止发育;还首次证实光信号对FM活性调控的分子机制:FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3(FHY3)通过PHYTOCHROME A(PHY A)信号途径介导光信号对WUS表达的调控;在基因水平上首次揭示了染色质构象变化对FM终止发育的调控作用:AGAMOUS(AG)可以直接结合到WUS的调控区并招募Pc G蛋白对WUS5′-TSS和WUS3′-CRE的结合,以介导WUS染色质环状结构(chromatin loop)的形成,进而抑制WUS的转录,而DNA TOPOISOMERASE 1 TOP1α(TOP1α)对染色质的高级结构的重塑作用也是该染色质环形成的基础。随着3D基因组(three dimensional genomics)时代的到来为我们进一步理解FM终止发育机制提供了新的窗口,而FM终止发育机制在农业生产上的运用也体现了其巨大的应用价值。本文首先简述了拟南芥(Arabidopsis thaliana)花发育研究的发展史,介绍了花发育相关领域所关心的3个科学问题,并着重阐述了FM终止发育调控的研究进展与前景。     

小麦TaWRKY51基因的克隆、表达分析和转基因功能鉴定

WRKY是植物中特有的锌指型转录因子,其广泛参与植物对生物及非生物胁迫的响应过程.本研究从小麦(Triticum aestivum L.)中分离出一个新的WRKY转录因子基因TaWRKY51,其全长cDNA序列长度为1295 bp,其中开放阅读框(ORF)为942 bp,编码一个由313个氨基酸组成的多肽.用半定量RT-PCR进行表达谱分析,结果显示,TaWRKY51基因在分蘖节、叶和根系中的表达水平较高,并且受干旱胁迫诱导上调表达.在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过量表达TaWRKY51基因导致转基因株系侧根数目明显增多,并且对ABA、干旱和盐等胁迫处理的敏感性增加,表明该基因可能在植物响应非生物逆境胁迫信号传导过程中起负调控作用.本研究有助于揭示TaWRKY51基因调控植物侧根发育及响应非生物逆境胁迫的分子机制.     

植物ANT类转录因子研究进展

ANT(AINTEGUMENTA)类转录因子是植物所特有的一类转录因子,隶属于AP2/EREBP(APETALA2/ethylene-responsive element binding proteins)家族。其家族成员均含有两个由60~70个氨基酸组成的AP2结构域,氨基酸序列仅在AP2结构域处较为保守,其他区域序列存在差异。该家族基因不均匀分布于各物种染色体上,且普遍含有内含子。ANT类转录因子不仅参与调控多种生物学进程,包括花、果实、根、种子等器官的发育,而且还参与对干旱和盐等环境胁迫的响应。本文对近年来国内外关于ANT类转录因子的蛋白结构特点、基因特征、生物学功能、作用机制等作简要综述,以期为进一步研究和利用ANT类转录因子提供参考。     

禾谷镰刀菌Fgap1转录因子调控Tri基因表达及DON毒素合成

DNA序列同源比对分析预测出镰刀菌氧胁迫调控因子Fgap1在DON合成基因簇的Tri5和Tri10基因上有结合位点。为阐明Fgap1转录因子在禾谷镰刀菌的Tri基因表达和DON产生中的作用,本研究以野生型PH-1和突变株⊿Fgap1为试验材料,通过菌落形态观察、菌丝生长速率、菌丝结构观察分析氧压敏感性,通过实时荧光定量PCR技术分析Tri基因在不用氧化压力下的表达量,并采用HPLC法测定DON毒素含量。结果表明,过氧化氢、甲耐醌、过氧化叔丁醇、重铬酸钾4种氧化剂均可抑制镰刀菌生长;通过同源重组构建的Fgap1基因缺失突变株对氧化压力更加敏感,明显抑制了镰刀菌的菌丝生长。在氧化胁迫下野生型PH-1菌株中DON毒素含量大量增加,Fgap1基因缺失突变株的DON毒素含量没有明显增加;在氧化胁迫下野生型PH-1菌株的Fgap1基因和Tri基因的表达量大幅上调,而基因缺失突变株⊿Fgap1中未检测到Fgap1基因表达,Tri基因的表达没有明显上调。本研究明确禾谷镰刀菌中Fgap1转录因子能够感受并传递氧化压力信号,为调控Tri基因的表达和DON毒素的合成提供了一定的理论依据。     

光诱导转录因子MdMYB1对苹果果皮花青苷合成调控的表达分析

MdMYB1是调控苹果(Malus domestica)果皮着色的重要转录因子。黄绿色苹果脱袋后果面现红色,为了研究其花青苷合成表达调控机制,本研究采用Real-time PCR方法分析了光照对4种不同颜色苹果黄绿色品种金冠和陆奥、红色品种富士、深红色品种红星果皮转录因子MdMYB1表达的影响。研究表明,不同颜色苹果品种着色速度、面积和MdMYB1转录表达速度及累积量有关。通过金冠、红星苹果果实套袋处理,研究了果皮着色过程中结构基因苯丙氨酸解氨酶(MdPAL)、花青素合成酶(MdANS)、查尔酮异构酶(MdCHI)和类黄酮糖基转移酶(MdUFGT)的相对表达变化,结果表明,红星处理和对照转录因子MdMYB1及结构基因在着色过程中是持续表达的,而黄绿色品种金冠则没有出现持续表达的态势。金冠苹果转录因子MdMYB1与结构基因MdCHI表达模式相同,与MdPAL相似,经分析MdMYB1和结构基因MdCHI和MdPAL启动子序列,金冠苹果携带等位基因MdMYB1-2,其启动子区域有多个G-box光结合位点,据此推测,光照调控的光敏色素通过结合其启动子区域的G-box位点来调控转录因子MdMYB1-2;MdCHI在启动子区域含有顺式作用元件MBS,MdPAL含有顺式作用元件MBS和MBSⅡ,说明转录因子MdMYB1-2调控结构基因MdCHI表达,并有可能调控基因MdPAL或有密切相关性。结果表明,红星果皮全面着色可能与着色期转录因子及结构基因的持续表达和基因间协调表达有关;而金冠果皮在着红色过程中光诱导的转录因子MdMYB1调控的结构基因起决定性作用。     

毛白杨抗病相关转录因子基因PtWRKY1的表达特性分析

WRKY转录因子作为植物特有的一类重要转录调控因子,广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答反应及形态发育和组织衰老等,已引起人们的关注。本文以前期克隆得到的毛白杨WRKY转录因子基因（命名为PtWRKY1）为研究对象,开展其基因枪介导洋葱表皮细胞瞬时表达、外源信号分子（水杨酸SA,茉莉酸MeJA,脱落酸ABA）诱导表达、转PtWRKY1基因烟草植株的烟草花叶病毒（TMV）接种实验以及抗病相关基因表达的实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）分析等研究。结果表明,PtWRKY1基因编码蛋白定位于细胞核,SA、ABA及MeJA处理均可诱导PtWRKY1基因表达,但不同诱导因子对PtWRKY1表达量的影响存在一定差异;同时,TMV侵染实验发现外源PtWRKY1表达能增强转基因烟草抗TMV能力,qRT-PCR分析表明PtWRKY1基因及膜保护性酶（POD,SOD,CAT）基因均受TMV诱导而增强表达。本文研究结果可为后续开展毛白杨转录因子PtWRKY1的功能鉴定及应用奠定基础。     

桑树中miR319的克隆及在雄花发育中表达分析

为探究miR319及靶基因在调控桑树雄花发育的分子机制,本研究通过石蜡切片技术判断桑树雄花芽发育时期及在线网站预测miR319的靶基因。结果表明,桑树雄花芽发育分为未分化期(A1)、分化初期(A2)、花序分化期(A3)和总苞形成期(A4)4个不同的阶段;桑树中miR319家族存在miR319a、miR319b和miR319c 3个成员,其中miR319b与miR319c位于同一条前体序列上,预测并获得了miR319 6个靶基因。运用5'-RACE技术验证了miR319a的4个靶基因,其切割位点主要集中在与miRNA互补位点的第10和第11位碱基之间。采用RT-qPCR技术检测miR319a及靶基因在雄花发育不同阶段的表达水平,发现miR319a在雄花发育A2-A3阶段表达水平迅速降低,靶基因Morus012208、Morus008229、Morus008100与Morus005893在此阶段表达水平迅速升高,茉莉酸(JA)含量也迅速升高。同时,JA合成关键基因PLDα1和LOX5在雄花发育A2-A3阶段表达上调,表明miR319通过调控靶基因影响JA合成来调控桑树花序分化。本研究为揭示桑树miR319在JA途径中调控花发育中的分子调控机制奠定了一定的理论基础。