森林草莓FvWRKY46基因的克隆及表达分析

WRKY转录因子在调控植物生长发育方面有重要作用,但是对于其参与草莓果实品质的影响尚不明确。本研究以森林草莓‘Hawaii4’为材料,克隆转录因子Fv WRKY46并进行生物信息学分析,利用烟草叶片瞬时转化法对FvWRKY46进行亚细胞定位,用RT-qPCR分析FvWRKY46在草莓不同时期和不同组织中的相对表达量。结果表明：FvWRKY46基因全长1 107 bp,共编码368个氨基酸,从森林草莓‘Hawaii4’中克隆到FvWRKY46基因,进行亚细胞定位得知FvWRKY46分布在细胞核中。RT-qPCR分析结果显示FvWRKY46在植物体内各个器官组织均有表达,但在果实中表达量最高,且表达量随着时间的延长在果实成熟期达到最大值。本研究表明,FvWRKY46基因可能参与调控草莓果实成熟的过程。     

野生黄毛草莓NAC转录因子基因FnNAC7克隆与表达分析

NAC转录因子基因为植物所特有,在植物的生长发育、非生物和生物胁迫的抗逆反应中起着重要作用。本研究以野生黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schidl.)为材料,利用RT-PCR技术,从中克隆到1个NAC转录因子基因FnNAC7 (GenBank登录号:MK685675)。序列分析结果表明,FnNAC7开放阅读框为1 137 bp,编码378个氨基酸,包含一个保守的NAM结构域。同源性分析结果表明,FnNAC7基因编码的氨基酸序列与森林草莓编码的氨基酸相似性为94.87%。蛋白结果预测显示,FnNAC7蛋白为不稳定的酸性疏水蛋白,不存在跨膜结构域,且无信号肽存在;亚细胞定位试验结果显示,该基因编码的蛋白质在细胞核中表达;实时定量PCR结果显示,接种草莓尖孢炭疽菌(Colletotrichum acutatum)后,草莓叶片FnNAC7基因表达上调,接种24 h后该基因表达量最高,是对照组的17.0倍。研究结果为进一步深入开展NAC基因在草莓炭疽病抗性中功能分析和分子育种提供了科学的依据,也为进一步研究FnNAC7基因在野生黄毛草莓抗草莓炭疽病中所起的调控作用提供了参考。     

牡丹PsSPL3基因的克隆和表达特性分析

SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)转录因子在植物多个生理过程中发挥重要的生理功能,为了研究其在牡丹花芽休眠进程中的作用机理,采用RACE方法,从牡丹花芽中克隆得到了一个SPL基因。该基因全长cDNA 1 057 bp,完整开放阅读框为549 bp,编码182个氨基酸,Blast分析表明,编码的氨基酸序列中具有SBP-box基因家族所特有的SBP-box保守结构域。与拟南芥已知SPLs蛋白构建进化树结果表明,牡丹SPL蛋白与At SPL3聚为一支,该基因被命名为PsSPL3。生物软件预测PsSPL3蛋白分子量为20.349 4 kDa,理论等电点为9.62。同源性分析了牡丹PsSPL3与其他已知植物的SPL3,相似性为47.98%~69.46%,其中与白桦的SPL3蛋白相似性最高,为69.46%。实时定量PCR分析PsSPL3基因在初花期牡丹不同组织中和花芽休眠过程中的表达水平,结果表明,PsSPL3基因在不同组织中表达差异较大,其中在根中转录水平最高,在茎和花瓣中次之;PsSPL3基因在休眠进程中的转录水平呈先上升后下降趋势,其中低温处理14 d时,PsSPL3基因的表达量达到最高。低温7 d结合外源施加GA3的牡丹花芽中PsSPL3基因的表达量显著增加,推测PsSPL3基因的转录受GA3诱导来促进牡丹花芽内休眠解除的进程。     

AT-hook基因及其在植物开花调控中的研究进展

AT-hook基因是能够编码与双链DNA小沟中富含AT碱基的序列特异性结合的一类基因,其所编码的蛋白含有以甘氨酸-精氨酸-脯氨酸(GRP)三个氨基酸残基为中心的DNA结合蛋白基序。笔者通过对AT-hook基因的特点和功能及其在拟南芥及水稻等高等植物开花中的调控作用综述。AT-hook基因不仅参与植物的生长发育及逆境胁迫与激素信号应答,同时在花器官的形成以及植物开花中也起着重要的调控作用。该基因在花器官组织中的表达量最高,影响成花素基因的表达,且其编码蛋白能够通过改变染色质状态或招募蛋白复合体在表观水平上调控植物开花相关基因的转录,从而影响植物开花。该基因可能为植物开花的表观遗传调控提供了新的途径。     

草莓生长素响应基因FvIAA17的克隆及表达分析

Aux/IAA蛋白作为转录抑制因子在植物生长发育过程中有重要的调控作用。为了研究草莓生长素诱导基因FvIAA17在草莓生长发育过程中的功能,以森林草莓为试验材料,克隆草莓FvIAA17基因,并对其序列特征进行生物信息学分析,利用Real-time PCR技术分析了FvIAA17在草莓不同组织及外源激素处理下的表达模式。结果表明,FvIAA17基因开放阅读框为594 bp,编码197个氨基酸;预测其分子质量和等电点分别为21. 85 ku和7. 56,具有Aux/IAA家族蛋白典型结构域和保守序列;该基因启动子区含有脱落酸、茉莉酸甲酯及胁迫相关的顺时作用元件。进化分析表明,FvIAA17基因与苹果生长素诱导基因Md IAA1亲缘关系最近;亚细胞定位预测分析表明,FvIAA17蛋白定位于周质内。Real-time PCR结果表明,FvIAA17基因表达量受到外源激素IAA、ABA的显著诱导,说明该基因可能参与了生长素、脱落酸调控草莓发育的信号转导过程。本研究为后继研究草莓FvIAA17的功能和作用机制提供参考依据。     

SPL调控因子在植物生长调控的研究进展

SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)是植物特有的转录因子,它参与了植物叶、花、果实的发育、发育阶段转变、花青素的合成以及胁迫应答等调控过程。SPL转录因子家族成员均含有高度保守的SBP结构域,可以特异性结合所调控基因启动子的顺式作用元件,还可与其它调控蛋白相互作用,共同调控相关基因的表达。另外,SPL在转录后水平还受miRNA156/miRNA157的负调控。本研究从SPL调控因子在植物形态建成、次生代谢、生理胁迫中的表达调控研究进展方面进行综述。     

蒺藜苜蓿转录因子MtMYB的克隆、表达分析及拟南芥转化

MYB转录因子家族基因具有保守的DNA结合域,是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的代谢调控,在植物生长发育和胁迫响应等方面发挥重要作用。为改良品种性状和提高生产实践能力,本研究采用RT-PCR法克隆蒺藜苜蓿MYB转录因子基因MtMYB,其编码区长255 bp,编码84个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他物种MYB蛋白具有很高的同源性,其中与红三叶同源性最高。荧光定量结果表明,MtMYB基因在蒺藜苜蓿叶片中的表达量最高。MtMYB基因在外源IAA、6-BA的诱导下,总体都呈现先上升后下降的趋势。同时本研究成功构建35S::MtMYB的植物表达载体,并通过转基因技术将其转化至拟南芥中,PCR检测表明,MtMYB已成功整合至转基因拟南芥基因组中。RT-PCR检测表明,MtMYB能够在转基因拟南芥中正常转录。本研究为进一步探明MtMYB基因的功能提供了数据参考和实验材料。     

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。     

向日葵PMADS2 LIKE基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因是调控花发育进程的关键转录因子。在向日葵中大量的花发育相关基因有待于发掘和鉴定。本研究以向日葵(Helianthus annuus)为材料克隆到了一个MADS-box新成员PMADS2 LIKE。序列分析结果显示该基因具有MADS-box家族典型的MIKC保守结构域;系统发育树分析发现该基因与拟南芥PI基因亲缘关系最近;q RT-PCR组织表达模式分析该基因仅在花和果实中表达,且在6个花器官中仅在雄蕊和花瓣表达;q RT-PCR定量分析表示该基因从开花前25 d一直表达到开花期,并且在开花前5 d表达量最高。研究结果表明,PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中具有一定的生物学功能。本研究的结果和推论为进一步探究向日葵PMADS2 LIKE基因在花发育和果实发育中的生物学功能提供前期数据基础,为理清MADS-box基因在向日葵花发育中的调控网络提供线索。     

芒果FLC同源基因的克隆和表达分析

开花抑制基因FLC (FLOWERING LOCUS C)是春化作用中的关键基因,为探索MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,本研究利用RT-PCR克隆得到芒果MADS-box转录因子MiFLC的cDNA全长,序列分析显示该基因具有MADS_MEF2_like和K-box结构域,属于MADS-box基因家族,MiFLC基因编码区长576 bp,编码191个氨基酸,蛋白质相对分子质量22.08 kD,等电点为9.18。MiFLC的生物信息学分析表明该蛋白序列的二级结构主要由α螺旋、无规则转曲及延伸链构成,属于亲水性氨基酸。序列分析和系统进化树分析显示,MiFLC基因编码的蛋白与橙子、枳、龙眼、克莱门柚的蛋白序列同源性高,亲缘关系较近。组织特异性表达分析表明,MiFLC基因在芒果不同品种和每个品种的不同组织部位均有表达,在‘桂七’、‘金煌’、‘凯特’3个品种的表达量呈现出一致性,在营养器官中表达量最高,在花器官中表达量较低,表达量顺序依次是叶茎果花。     

马铃薯GATA12基因克隆及表达分析

GATA转录因子是一类广泛存在于真核植物中的转录因子,GATA转录因子具有锌指结构,是锌指蛋白家族的成员之一。为了进一步分析马铃薯中GATA基因的结构与功能,本研究以马铃薯(Solanum tuberosum)栽培品种‘陇薯3号’为材料,克隆了StGATA12转录因子编码基因,分析了其序列特征、表达模式,并分析了该基因在马铃薯不同组织中的表达量。结果表明马铃薯GATA12基因序列含有一个全长为1 407 bp的开放阅读框,编码一个由437个氨基酸残基构成、分子量为49.22 kD、理论等电点为6.55的蛋白。StGATA12转录因子含有C-X_2-C-X_(18)-C-X_2-C锌指环,属于GATA转录因子家族Ⅰ亚族。组织表达分析显示,StGATA12在马铃薯根、茎、花和叶中均有表达,在花中的表达量最高。本研究对GATA12基因的研究可以为作物增产提供一定的理论基础。     

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。     

马铃薯StKNOX1基因的克隆及表达分析

KNOX基因是一类转录调控因子,其和植物的生长发育密切相关。为了探讨同源异型盒(KNOX)基因在马铃薯(Solanum tuberosum L.)块茎发育中的作用,采用RT-PCR和RACE技术,克隆了1个KNOX同源基因,且根据属性情况命名为StKNOX1,其属于KNOX家族I类蛋白,编码含344个氨基酸的蛋白,包含KNOX1、KNOX2、ELK等结构域。根据相关生物信息研究结果,该基因编码的蛋白与番茄中KNOX1的一致性最高(93.7%)。StKNOX1基因在马铃薯的各组织器官中均有表达,在根和块茎中的表达水平显著高于其他部位的表达水平。本研究将为进一步开展基因功能研究奠定理论基础,为马铃薯生物技术育种提供基因资源。     

黄瓜CsRAX2的克隆与表达分析及原核表达蛋白诱导

作为最大的转录因子家族,MYB转录因子广泛参与植物的生长发育以及对胁迫的响应与耐受。CsRAX2是黄瓜MYB转录因子家族成员之一,本研究通过同源克隆法克隆了CsRAX2全长,分析了该转录因子基因的生物信息和表达特征,在原核表达系统中诱导并纯化该蛋白。结果表明,CsRAX2全长939 bp,编码321个氨基酸,定位在3号染色体。CsRAX2蛋白定位在细胞核,与其他物种MYB的进化关系很近,是一个典型的R2R3-MYB转录因子。CsRAX2表达具有组织特异性,且低温处理显著诱导采后黄瓜CsRAX2表达,表明其可能在采后黄瓜低温反应调控中发挥作用。启动子元件分析显示,该基因启动子中含有多个环境和激素响应元件,表明非生物胁迫可能通过激素信号调控CsRAX2表达。原核表达研究表明,培养温度影响原核表达蛋白的诱导效果,降低细菌培养温度能提高上清液中融合表达蛋白产量。本研究结果为进一步研究黄瓜CsRAX2基因的生物学功能及黄瓜耐冷性机理提供了帮助。     

枸杞LbMYB12基因的克隆及表达特性分析

类黄酮是植物中一类重要的次生代谢产物,枸杞黄酮以其强抗氧化作用以及对心脑血管疾病的抑制和改善功能而广为人知。MYB转录因子参与类黄酮代谢过程的调控。本研究采用RACE技术克隆了枸杞LbMYB12基因全长cDNA序列。生物信息学分析表明,LbMYB12基因的完整开放阅读框(ORF)长930 bp,具有MYB蛋白家族保守结构域,蛋白质相对分子量为35.56 kD,等电点为5.05,其二级结构主要为α-螺旋。荧光定量PCR分析表明,LbMYB12基因在枸杞整个植株中均有表达。其中,在根中的表达量最低,在青果中的表达量最高。LbMYB12基因在果实不同发育时期的表达分析表明,开花后早期表达量显著高于成熟期果实。本研究为进一步探讨枸杞LbMYB12转录因子在类黄酮代谢中的作用提供了研究基础。     

博落回bHLH转录因子的克隆、表达分析及植物表达载体构建

碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)类转录因子在植物的发育、抗逆和次生代谢产物的调控等方面起重要的作用。通过将其他物种的bHLH基因序列在博落回转录组数据库中进行比对筛选到1个同源性较高的unigene(McbHLH1)并对序列生物信息学分析,该基因开放阅读框(ORF)长为744 bp,编码247个氨基酸,预测其编码的分子质量为27.021 kD,理论等电点为10.08。实时荧光定量结果显示McbHLH1基因在根部表达量最高,茎和叶子中表达量极低。表明McbHLH1可能参与博落回苄基异喹啉生物碱(BIAs)的合成与调控,并构建植物表达载体用于基因功能验证。     

森林草莓bZIP转录因子全基因组鉴定及在花药中的表达分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)转录因子主要参与植物的生长发育及响应生物和非生物胁迫应答等过程。通过草莓基因组数据库,鉴定分析森林草莓bZIP转录因子家族,并对该家族成员的蛋白质特征、基因组分布、以及基因表达进行分析。结果表明,森林草莓中至少存在52个bZIP基因家族成员,不均地分布在7条染色体上。根据蛋白质模体组成与蛋白质序列的分析将整个家族分为10个亚类。44个基因家族成员以4种表达模式参与雄蕊器官发育进程。研究结果表明,森林草莓bZIP基因家族结构高度保守,并参与花器官发育过程。试验结果将为在草莓中进一步研究该基因家族成员功能提供参考。     

参与杉木次生壁合成调控的转录因子ClMYB4的克隆及在大肠杆菌中表达

植物次生壁及木质素生物合成过程在转录水平上受到某些R2R3-MYB基因家族成员的调控,如AtMYB46和PtMYB4。本研究在杉木发育木质部中克隆了一个全长为1453bp的R2R3-MYB基因cDNA序列,编码413个氨基酸残基的预测蛋白。生物信息学分析发现它与火炬松PtMYB4的序列相似性最高,且与AtMYB46、PtMYB4和EgMYB2次生壁合成调控基因在系统进化上聚为一类。因此,命名为ClMYB4。本实验构建了ClMYB4基因的原核表达载体pET-30b-ClMYB4,并在大肠杆菌Rosetta中实现了高效表达和纯化,为进一步研究转录因子ClMYB4在调控杉木次生壁发育过程的下游靶基因及相关顺式作用元件提供基础。     

草莓FvARF5基因的克隆、生物信息学及表达分析

生长素响应因子ARF是一类新的转录因子,通过激活或抑制生长素响应基因的表达调控植物的生长发育过程。为解析草莓生长素响应因子FvARF5在草莓形成过程中的功能,以草莓为试验材料,克隆了FvARF5基因并进行了生物信息学分析,利用qPCR分析了FvARF5在草莓不同组织及植物激素处理下的表达模式。结果表明,FvARF5基因开放阅读框为2 745 bp,编码914个氨基酸,蛋白质分子质量为100.65 ku,等电点为5.25。多序列比对和系统进化树分析表明,FvARF5基因具有保守的B3 DNA结合结构域和生长素响应因子保守结构域,与蔷薇科月季ARF5基因的进化关系最近,相似度达95%。亚细胞定位预测分析表明,FvARF5蛋白定位于细胞核中。启动子分析显示,FvARF5基因具有多样化的激素应答元件。qPCR结果表明,FvARF5存在组织表达差异,在茎和绿果中表达量较高。另外,FvARF5基因表达受到生长素和赤霉素的诱导,初步推测该基因可能参与了生长素和赤霉素调控草莓果实的形成过程。为进一步研究FvARF5基因的功能奠定基础。