基于转录组信息的黑果枸杞MYB转录因子家族分析

【目的】MYB基因家族是植物中最大的一类转录因子家族,广泛参与植物的生长发育和代谢调控过程。目前仍没有针对枸杞等木本作物MYB转录因子家族的系统分析。基于转录组数据鉴定分析黑果枸杞MYB基因家族,可为该类基因生物学功能和代谢调控机制的研究提供参考。【方法】基于黑果枸杞转录组测序(RNA-Seq)数据,利用NR、NT、Swiss-Prot和PFAM 4个数据库和NCBI网站,对黑果枸杞MYB基因进行筛选注释;利用Web Logo3、Prot Comp 9.0、MEGA5.0软件进行保守结构域、亚细胞定位和系统进化等生物信息学分析。基于转录组数据分析MYB基因在黑果枸杞果实不同发育期的差异表达模式,并采用荧光定量PCR方法进行验证。【结果】基于转录组测序数据,注释得到83个黑果枸杞MYB类转录因子基因,根据结构特性将其分为4大类:R2R3-MYB、1R-MYB、3R-MYB和4R-MYB。结构域分析表明:R2R3-MYB类转录因子的R2 MYB基序中包含3个极度保守的色氨酸残基,R3 MYB基序中的第一个色氨酸残基被疏水氨基酸替代。比较分析黑果枸杞MYB家族和拟南芥MYB家族共同构建的进化树发现,黑果枸杞的MYB家族在进化上包括3个大类,6个亚类。亚细胞定位预测结果显示,44个MYB转录因子定位于细胞质中,37个定位于细胞核中。基于转录组数据的MYB差异表达模式分析表明,黑果枸杞MYB基因可能参与了果实不同发育时期花青素变化的调控;基于荧光定量PCR的差异表达数据进一步验证了部分MYB转录因子在果实不同发育时期的花青素合成中可能起到调控作用。【结论】黑果枸杞MYB基因家族注释得到83个黑果枸杞MYB类转录因子基因,为进一步研究MYB家族的基因结构和生物学功能奠定了基础。     

银杏MYB转录因子的鉴定及特征分析

[目的]MYB蛋白是真核生物中一类重要的转录因子,在植物形态建成、生长发育、初生和次级代谢产物合成等生命过程中起重要调控作用。银杏作为植物中的"活化石",其提取物中含有的活性成分次生代谢物类黄酮等对人体有益。在类黄酮的生物合成中,MYB转录因子扮演着重要角色。本研究从转录组水平详细鉴定和分析了银杏GbMYB转录因子,为今后GbMYB的功能研究奠定基础,也为其他物种MYB转录因子的分析提供方法。[方法]本文首先利用BlASTp和PlantTFbcat等生物信息学工具对银杏的MYB蛋白序列进行筛选和鉴定;其次运用MEME和MEGA 7.0软件分别对GbMYB蛋白进行基序和系统进化分析;最后使用MeV对GbMYB在银杏各组织中的表达水平进行聚类分析。[结果]从41151个银杏蛋白中共鉴定出60个MYB转录因子,根据MYB保守域的特点将其分为R1-MYB、R2R3-MYB和R1R2R3-MYB三大类。系统进化树分析发现60个GbMYB可分为16个亚家族且具有相似功能的蛋白序列通常聚在一个家族。在银杏GbMYB蛋白中共检测到21种不同的保守基序。表达谱数据分析表明,一些GbMYB基因的表达具有组织特异性。[结论]本研究利用生物信息学方法,在银杏转录组水平上共鉴定出参与调控银杏各个组织发育的60个GbMYB转录因子;结合拟南芥AtMYB家族分类法将GbMYB分为16个亚家族;保守基序分析显示GbMYB在功能上具有多样性。研究结果为全面解析银杏MYB基因结构与生物学功能提供了新信息,也为进一步研究银杏GbMYB转录因子在次生代谢产物中的调控功能奠定了基础。     

梅R2R3型MYB转录因子的鉴定及低温胁迫下的表达分析

从梅花基因组中鉴定出R2R3型MYB转录因子,与拟南芥R2R3型MYB转录因子进行系统进化分析,利用qRT-PCR方法检测了27个响应低温驯化R2R3型MYB转录因子在低温胁迫下表达量的变化。结果表明:1)从梅基因组中鉴定出106个R2R3型MYB转录因子,基于氨基酸序列的进化分析显示44个梅R2R3-MYB转录因子和拟南芥中的22个亚类具有同源性;2)表达分析的结果表明多个梅花PmR2R3-MYB基因的表达受低温调控,其中17个基因响应低温迅速,5个基因只在后期应答低温胁迫,而5个基因的表达量变化没有明显规律。     

多穗柯MYB转录因子的鉴定及适应光因子调控黄酮类合成成员的筛选

为了研究多穗柯(Lithocarpus polystachyus Rehd)MYB转录因子在光胁迫时调控多穗柯黄酮类物质合成的作用，以不同光处理条件的多穗柯为试验材料，通过转录组学测序和生物信息学分析方法，对多穗柯MYB转录因子和多穗柯黄酮类物质合成关键基因进行了分析。结果标明：在多穗柯的转录组学测序数据中，鉴定得到60个LpMYB转录因子，按照DNA结合结构域的特点，将这些转录因子分为4个亚族(1R-MYB,R2R3-MYB,3R-MYB,4R-MYB),其中R2R3-MYB数量最多，占总LpMYB转录因子的43.33%。多穗柯大部分MYB转录因子能够适应红光胁迫；长时间的光照、适当的光照度提高了LpMYB转录因子的表达。鉴定得到10个参与调控黄酮类物质生物合成的S4、S5、S6和S7亚族LpMYB转录因子。多穗柯黄酮类物质合成相关基因与LpMYB转录因子的相关性分析结果表明，LpMYB转录因子在调控黄酮化合物的合成中发挥着重要的作用，LpMYB转录因子能够正调控黄酮类物质合成基因PAL、C4H、CHS3、ANS的表达，从而提高多穗柯的品质。     

黄瓜R2R3-MYB亚家族鉴定及生物信息学分析

【目的】深入研究黄瓜Cucumis sativus R2R3-MYB亚家族成员的相关功能。【方法】利用生物信息学手段分析黄瓜全基因组,鉴定R2R3-MYB亚家族成员,对其系统进化关系、蛋白理化性质、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白质互作进行分析。【结果】黄瓜全基因组中含99个具有典型结构域的R2R3-MYB转录因子,蛋白序列含195～552个氨基酸,有保守基序及氨基酸位点;基因在染色体上分布不均匀;大部分亚家族成员蛋白质的不稳定指数大于40,属于不稳定蛋白。顺式作用调控元件分析发现：大部分基因启动子区所含元件与激素调节、MYB结合位点、胁迫密切相关。【结论】通过黄瓜全基因组鉴定,获得黄瓜基因组99个R2R3-MYB家族成员,分为30个亚组,映射于7条染色体上,该家族成员的上游启动子区含逆境相关作用元件。图7表1参36     

白桦五个MYB转录因子的生物信息学分析

在白桦(Betula platyphylla Suk.)转录组数据库中获得5个MYB转录因子,将其进行蛋白质分子量与等电点、核定位信号、跨膜结构域和蛋白保守结构域预测,并与拟南芥的MYB蛋白质进行氨基酸序列比对分析和系统树构建。结果表明,白桦的5个MYB转录因子都属于R2R3-MYB类蛋白;系统进化树表明白桦的5个MYB转录因子与拟南芥抗逆相关的MYB转录因子亲缘关系较近,而与非抗逆相关的转录因子亲缘关系较远,说明白桦的5个MYB转录因子可能具有植物抗逆相关功能。     

MYB转录因子在水稻抗逆基因工程中的研究进展

干旱、寒冷、高盐以及病虫害胁迫是造成水稻减产的重要因素.近年来,植物特异性转录因子在水稻抗旱、抗寒、抗盐以及抗病虫害胁迫机制上扮演着重要角色.MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其结构高度保守,常见1R-MYB/MYB-related、R2R3-MYB、3R-MYB以及4R-MYB 4种结构类型.MYB转录因子主要参与植物生长发育、生物以及非生物胁迫的应答过程.本文就MYB转录因子的结构特征、分类以及在水稻(Oryza sa-tiva)生物及非生物胁迫中的应答进行综述,为MYB转录因子的研究及植物抗逆新品种培育提供参考.     

基于RNA-seq的福建柏R2R3-MYB转录因子鉴定和分析

基于福建柏鳞叶、树皮和根3个部位的RNA-seq(转录组测序技术)数据,对福建柏R2R3-MYB转录因子进行挖掘和分析.结果显示,共鉴定出71个R2R3-MYB转录因子;71个R2R3-MYB的氨基酸数100～858个,相对分子质量11 618.52～96 926.56,均预测为亲水性不稳定蛋白;亚细胞定位预测结果显示均定位在细胞核中;GO功能注释分类共注释到364个GO terms,其中聚类在分子功能、生物学过程和细胞组分分别为150、82和132个;序列对比和保守基序分析显示71个R2R3-MYB均含有R2(-W-(X_(19))-W-(X_(19))-W-)、R3(-(F)-(X_(18))-W-(X_(18))-W-)保守基序.系统进化树分析表明,除S12、S16、S18和S20亚家族外,其他均有福建柏R2R3-MYB转录因子聚为一类.FPKM表达模式分析表明福建柏R2R3-MYB的表达具有明显的组织特异性,RT-qPCR结果验证了部分R2R3-MYB基因的组织特异性.     

植物MYB44转录因子的功能及其在橡胶树抗逆研究中的应用前景

MYB44是植物典型的R2R3-MYB转录因子,在不同物种间基因结构保守,可转录调控植物对干旱和盐等胁迫的抵抗能力。笔者总结了MYB44的结构特征,着重阐述MYB44转录因子在逆境响应中的调控机制与应用现状,并对Hb MYB44在橡胶树抗逆研究中的应用进行了展望。     

甘薯全基因组WRKY转录因子的基因鉴定与逆境胁迫表达分析

【目的】对甘薯(Ipomoea batatas)全基因组WRKY转录因子进行基因鉴定与逆境胁迫表达分析,为甘薯WRKY基因的应用提供参考。【方法】在甘薯全基因组序列的基础上,应用生物信息学方法对WRKY基因进行挖掘,分析基因潜在复制关系、保守结构域、亚家族系统进化树、保守基序和抗逆表达模式,并对甘薯SPF1基因与IbWRKY基因进行了比较和分析。【结果】甘薯全基因组上共有82个WRKY基因,可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3个类型,其中类型Ⅰ和类型Ⅲ的成员数量分别为18和5,类型Ⅱ可进一步分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e 5个亚类,其成员数量分别为4,14,20,8和13。甘薯WRKY基因不均匀分布于15条染色体上,其中25对基因存在潜在复制关系。保守结构域分析发现,大部分WRKY的结构域高度保守,但个别基因存在保守结构域缺失现象。拟南芥与甘薯的WRKY转录因子在系统进化树上呈现按物种少量聚集的现象。在甘薯WRKY转录因子家族中共发现10个保守基序,包括含有WRKY七肽结构域的基序1和基序7、含有锌指结构域的基序2和基序3,其中基序3为Ⅰ类型WRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。对逆境胁迫下的甘薯转录组数据进行分析发现,甘薯苗期在蔓割病菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas)侵染后共有19个WRKY基因差异表达,甘薯块根贮藏期在低温胁迫下有34个WRKY基因差异表达。蛋白序列比较和分析结果表明,甘薯SPF1的氨基酸序列与IbWRKY32的氨基酸序列一致度最高,为85.4%。【结论】甘薯全基因组中鉴定得到82个WRKY基因,其结构域较为保守,在蔓割病胁迫与低温胁迫条件下均存在差异表达。     

丹参3个R2R3-MYB转录因子的亚细胞定位和自激活活性分析

R2R3-MYB转录因子能够有效调控丹参酚酸类物质的积累。将丹参的SmMYB33、SmMYB54和SmMYB93与拟南芥的R2R3-MYB进行比对,找到拟南芥中与丹参3个转录因子亲缘关系最近的功能已知的转录因子,根据这些功能已知的转录因子,对丹参3个转录因子的功能进行预测。构建含有绿色荧光报告基因的载体pA7-GFP-SmMYB33、pA7-GFP-SmMYB54和pA7-GFP-SmMYB93,使用基因枪方法将载体分别转化洋葱表皮细胞进行亚细胞定位分析,结果表明3个转录因子主要定位在细胞核,绿色荧光也有少部分出现在细胞质中。构建酵母表达载体pDEST-GBKT7-SmMYB33、pDEST-GBKT7-SmMYB54和pDESTGBKT7-SmMYB93用于酵母自激活活性分析,结果表明SmMYB33有自激活活性,SmMYB54和SmMYB93没有自激活活性。     

甘蓝型油菜R2/R3型MYB转录因子BnPAP2a介导花青素累积研究

【目的】探讨甘蓝型油菜R2/R3型MYB转录因子BnPAP2a对花青素累积的作用,为富含花青素油菜的培育提供理论指导。【方法】在全基因组水平系统鉴定甘蓝型油菜PAP1、PAP2亚家族R2/R3型MYB转录因子同源基因。利用BnTIR网站、BRAD网站和GSDS等软件对鉴定所得基因的结构、蛋白序列和组织表达谱进行分析。采用RT-PCR方法从“中双11”cDNA中扩增BnPAP2a基因,并构建35S启动子驱动的植物表达载体35S-pHZM27-BnPAP2a-mGFP,将其转染拟南芥,用显微成像法进行转基因株系种子与幼苗花青素累积表型分析;采用分光光度法测算转基因株系幼苗花青素水平;采用荧光成像技术考察转基因株系中BnPAP2a的亚细胞定位。【结果】成功地在甘蓝型油菜中鉴定到9个PAP1、PAP2亚家族R2/R3型MYB转录因子同源基因,分别为BnPAP1a,BnPAP1b,BnPAP1c,BnPAP1d,BnPAP1e,BnPAP1f,BnPAP1g,BnPAP2a,BnPAP2b。基因结构分析结果显示,拟南芥、白菜、甘蓝和甘蓝型油菜的MYB转录因子同源基因大都含有3个外显子和2个内含子。基因组织表达谱分析表明,BnPAP2a在叶片、花、花蕾、果荚中均有表达但其表达水平不高。成功构建了35S-pHZM27-BnPAP2a-mGFP载体,转染后获得了转基因拟南芥植株。过量表达BnPAP2a基因可使拟南芥种皮由黄褐色转变成紫黑色,幼苗叶片由绿色变为紫色,花青素含量极显著增加。激光共聚焦显微镜下观察发现,过表达BnPAP2a植株GFP荧光信号主要集中在细胞核中。【结论】BnPAP2a为功能性的细胞核定位R2/R3型MYB转录因子,具有促进花青素形成的作用,可利用其培育富含花青素的油菜新材料。     

转录组的黄山栾树MYB基因家族鉴定及表达

植物叶片颜色是有色素组成、含量及分布动态决定,MYB转录因子在这一生物过程中发挥重要作用。为了揭示黄山栾树黄叶突变体‘金焰彩栾’叶片呈色的转录调控机制,依据转录组数据,通过挖掘MYB转录因子和生物信息学分析,结合不同组织表达对其功能进行分析。结果表明:从黄山栾树转录组共鉴定97个MYB转录因子,预测编码蛋白质所含氨基酸数目52~1 780个,分子质量大小52.0~193.35 ku。序列比对及进化分析发现,黄山栾树MYB基因与拟南芥MYB基因聚为23个亚家族,预测分别参与次生代谢、生长发育和胁迫响应等过程。结合表达特征分析,预测KbMYB80、KbMYB91、KbMYB6、KbMYB8和KbMYB40可能参与黄酮和花青素的生物合成调控,KbMYB60负调控花青素生物合成,KbMYB16和KbMYB88参与黄山栾树叶片细胞次生壁合成过程。     

植物抗病WRKY转录因子生物信息学分析

以GenBank上登录的拟南芥(Arabidopsis thaliana)、欧芹(Petroselinum crispum)、辣椒(Capsicum annuum L.)、水稻(Oryza sativa L.)和毛白杨(Populus tomentosa)的22个WRKY家族抗病转录因子为分析对象,采用生物信息学方法对其系统发生树、保守基序和蛋白质三级结构进行分析。结果表明,22个抗病WRKY转录因子分为2个大类群,7个亚类群。两大类群的转录因子都具有基序1和2,系统发育树中第一大类群中的拟南芥AtWRKY4和AtWRKY25,欧芹PcWRKY1和辣椒CaWRKY-a具有相似的蛋白质三级结构,其都具有基序9和基序12,拟南芥AtWRKY33和AtWRKY48具有相似的蛋白质三级结构,都具有基序18;系统发育树中第四亚类群中的辣椒CaWRKY1和毛白杨PtWRKY23,具有相似的蛋白质三级结构。     

多年生黑麦草MYB转录因子基因的克隆及序列分析

为进一步研究MYB类基因在多年生黑麦草抗逆和发育中的功能,以多年生黑麦草为材料,采用同源克隆的方法对其抗逆和发育相关MYB转录因子的保守区进行PCR扩增和克隆,并进行了序列分析和功能预测。测序结果表明,获得了3个不同的MYB转录因子基因片段,分别命名为LpMYB1、LpMYB2和LpMYB3。LpMYB1和LpMYB2长度均为221bp,内含子为103bp,编码39个氨基酸;LpMYB3长度为202bp,内含子为84bp,编码39个氨基酸;同源比对结果表明,所得3个MYB基因可能参与多年生黑麦草对逆境的应答和植株的形态建成;进化树分析表明,3个MYB基因的系统发育符合单子叶植物的进化模式。由此可见,3个MYB基因参与了多年生黑麦草抗逆性和发育的表达,为进一步研究多年生黑麦草MYB转录因子基因的功能研究奠定基础。     

基于转录组的洋葱bHLH转录因子家族鉴定与生物信息学分析

bHLH转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族，在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。本研究利用转录组数据对洋葱基因家族成员进行筛选和鉴定，并对家族成员进行理化性质、保守基序、亚细胞定位、系统发育和蛋白互作生物信息学分析，同时对bHLH基因家族在洋葱幼苗中的表达情况进行分析。结果表明，从洋葱转录组共鉴定到36个bHLH基因，预测编码蛋白质含有的氨基酸数量为127～610个，且均为亲水性蛋白，系统发育分析表明，洋葱bHLH基因家族分为12个亚族，同一亚族的大多数基因具有相似的保守基序，大多数bHLH基因在洋葱幼苗中表达，不同基因的表达量水平差异较大。本研究结果为进一步研究洋葱bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。     

元宝枫MYB转录因子基因的克隆

[目的]克隆元宝枫转录因子MYB基因,为进一步研究元宝枫MYB基因功能和对其花青苷结构靶基因的调控研究奠定基础.[方法]以元宝枫‘鲁红1号’为材料,采用RT-PCR和RACE-PCR方法,克隆元宝枫‘鲁红1号’中MYB基因.[结果]测序结果显示该基因全长831 bp,编码276个氨基酸,该蛋白分子量为32.17 kDa,分子式为C1430H14052N2247O406S14,原子总数为4 510个,等电点为9.44,GenBank登录号为1825712,命名为AtrMYB.该蛋白具有R2R3MYB结构域,该蛋白偏疏水性,没有信号肽,具有核定位信号.氨基酸序列比对发现与其它物种的MYB有较高的同源性,进化树分析表明,AtrMYB与调控橙子花青苷合成的转录因子MYB亲缘关系最近,处在同一进化枝.[结论]从元宝枫‘鲁红1号’中成功获得了元宝枫转录因子MYB基因.     

谷子bZIP转录因子家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

谷子是我国重要的杂粮作物之一,其籽粒营养价值高、可药用,茎秆可以作为饲料。bZIP基因家族是植物中家族成员数量最多的转录因子家族之一,其调节包括病原防御、光反应和胁迫信号、种子成熟和花发育等过程。利用谷子的全基因组数据库,通过多种生物信息软件及在线网站对谷子bZIP转录因子家族进行全基因组鉴定,并分析其系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、启动子顺式作用元件和表达量情况。结果表明,谷子bZIP转录因子家族共有85个基因;亲缘关系较近的谷子bZIP基因的基因结构较为相似;所有bZIP转录因子蛋白质都有模体motif1,motif1在蛋白质序列中最为保守,其中的碱性氨基酸R以及L最保守;bZIP转录因子家族基因的启动子顺式作用元件种类较多,包括ABRE、ARE、CAT-box、G-box等元件,其参与调控胁迫响应、生长发育等过程。基因表达分析结果表明,亲缘关系较近的家族成员具有相似的表达特异性,SibZIP转录因子在根、花和叶片中均有成员表达;SibZIP11、SibZIP12和SibZIP72等在干旱处理的根中表达量较高。谷子bZIP转录因子家族分析结果可为进一步研究谷子bZIP基因功能和分子机制奠定理论基础。     

甘蓝型油菜BnMYB1基因克隆及其对非生物胁迫的响应

MYB转录因子是含有MYB结构域的一类转录因子,该转录因子在植物非生物胁迫响应中起着重要作用。以甘蓝型油菜晋油4号为试验材料,从其叶片组织中克隆获得Bn MYB1转录因子基因。生物信息学分析表明,Bn MYB1属于R2R3-MYB亚家族,为小分子亲水性蛋白,定位于细胞核内。利用实时荧光定量PCR方法对BnMYB1基因在生长28 d的晋油4号幼苗的不同组织部位及其在不同非生物胁迫下的表达量进行了分析。结果表明,Bn MYB1基因主要在叶片中表达,对高盐、低温、干旱、水杨酸等非生物胁迫有响应。     

玉米TCP家族基因生物信息学鉴定与分析

TCP家族是一类与植物器官三维形态发育或细胞周期调控相关的转录因子。本研究通过SeqHunter2软件,在玉米基因组范围内进行TCP家族基因的搜索和鉴定。共鉴定了7个玉米TCP家族基因,并根据进化树拓扑结构将其分为两大类:ClassⅠ和ClassⅡ。通过玉米、拟南芥和水稻TCP家族的进化分析推测,玉米发生了特有的TCP家族基因扩增事件,这些物种分化后进化出的基因可能参与了玉米特有的生命活动或与玉米特有的生物特征相关。玉米7个TCP转录因子的保守基序在组成上存在差异,但均含有TCP家族中最保守的两个基序。