玉米R2R3型MYB转录因子家族生物学功能综述

MYB转录因子是最大的植物转录因子家族成员之一,在调控植物次生代谢,控制细胞形态建成,以及在赤霉素(GA)信号转导中都有重要的作用.文章对玉米R2R3型MYB转录因子的结构特征和生物学功能的研究进展进行综述,为进一步开展玉米中R2R3型MYB基因的克隆、功能研究和利用提供参考.     

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。     

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。     

掌叶大黄4个MYB转录因子的分子克隆及胁迫表达

旨在克隆获得 RpMYB2、 RpMYB3、 RpMYB5、 RpMYB6基因ORF,并对其理化特性、系统进化关系、不同组织表达、激素与非生物胁迫下的表达等展开分析。研究结果表明, RpMYB2、 RpMYB3、 RpMYB5、 RpMYB6依次编码333、275、293、291个氨基酸,分子质量分别为34.781、30.525、31.243、33.313 ku,4个RpMYBs蛋白均为亲水性蛋白并具有较高的热稳定性,除 RpMYB2外其余3个基因结构主要为 α-螺旋和无规则卷曲,且均定位于细胞核。由蛋白结构域和保守基序分析发现, RpMYB2、 RpMYB5含有1个HTH-MYB结构域, RpMYB3、 RpMYB6含有2个HTH-MYB结构域,且不同MYB转录因子包含的保守元件数量及种类存在差异,系统进化分析显示 RpMYB2、 RpMYB5属于R1-MYB亚家族, RpMYB3、 RpMYB6属于R2R3-MYB亚家族,与其结构域分类一致。实时荧光定量结果显示,根中 RpMYB2、 RpMYB6转录本丰度最高, RpMYB3、 RpMYB5基因分别在叶片、叶柄中高表达。经200 μmol·L^-1脱落酸 (abscisic acid, ABA)处理, RpMYB5于24 h达峰值;200 μmol·L^-1茉莉酸甲酯 (methyl jasmonate, MeJA)诱导 RpMYB6 表达,表达量随时间推移呈逐渐上升趋势且于24 h最高（为0 h的10.30倍）,抑制 RpMYB3表达;200 μmol·L^-1水杨酸 (salicylic acid, SA)诱导 RpMYB6表达最为明显,3 h表达量上调至 0 h的21.84 倍。 RpMYBs 在非生物胁迫处理下表达也各有差异, RpMYB2受高温胁迫诱导表达, RpMYB3在损伤、高温胁迫下表达下调, RpMYB5在损伤胁迫下表达受抑制, RpMYB6响应高温、盐胁迫。     

茄子 TCP 转录因子的鉴定及胁迫处理下的表达分析

【目的】鉴定茄子 TCP 基因并对茄子 TCP 转录因子家族成员分析。确定其在胁迫、激素处理下的表达情况,为深入研究茄子 TCP 基因的功能奠定基础。【方法】从茄子基因组鉴定 SmTCP 基因家族成员,利用生物信息学方法对茄子 TCP 转录因子家族成员的理化性质、分布情况进行分析。以高温（42 ℃）、低温（4 ℃）、盐胁迫（200 μmol/L NaCl 溶液）、重金属（100 μmol/L CdCl2 溶液）、青枯菌、水杨酸及脱落酸处理茄子幼苗,利用 qRT-PCR 技术分析茄子 TCP 基因在 7 种处理及不同器官的表达情况。【结果】共鉴定到 32 个茄子 TCP 成员,并进行生物信息学分析。qRT-PCR 分析结果显示,茄子 SmTCP 基因受生物及环境胁迫响应上调,激素处理中,ABA 处理后茄子 TCP 整体出现上调,SA 处理后茄子 SmTCP 整体出现下调,茄子 TCP 在叶跟果中的的含量较高。【结论】茄子 TCP 基因受胁迫响应表达,SmTCP 成员响应胁迫表达情况及各器官中的表达量不同,Class Ⅰ类TCP 大多成员在热胁迫下存在明显上调响应。推测茄子 TCP 基因可能参与抵御逆境胁迫。     

低温胁迫下油棕WRKY转录因子基因的表达特性分析

[目的]研究低温胁迫下WRKY转录因子基因表达特性,并分析其与油棕抗寒性的相关性,为阐明WRKY转录因子在油棕生长和低温响应机制中的功能和作用提供理论参考.[方法]以油棕品种XJS30和SJ64为材料,对其进行低温驯化处理(0h、1d和7d)及冷处理(10℃4h、8℃4h、6℃4h、4℃4h和2℃4h),利用实时荧光定量PCR(qPCR)检测不同处理时间的WRKY1、WRKY7、WRKY22、WRKY40和WRKY55基因表达特性,并分析其与油棕抗寒性的相关性.[结果]WRKY1和WRKY7基因在低温驯化结束时的表达量较冷处理结束时高,说明其在低温驯化过程中对XJS30的抗寒性构成发挥调控作用.WRKY22、WRKY40和WRKY55基因均在XJS30冷处理中表达量最高,说明其在冷处理过程中对XJS30的抗寒性发挥调控作用.WRKY1基因在低温驯化结束时的表达量较冷处理结束时低,说明其在冷处理过程中对SJ64的抗寒性发挥调控作用.WRKY7基因在低温驯化结束时的相对表达量较冷处理结束时高,说明其在低温驯化过程中对SJ64的抗寒性构成发挥调控作用.[结论]油棕的WRKY1、WRKY7、WRKY22、WRKY40和WRKY55基因均属于低温应激反应型基因.     

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.     

植物中过表达MYB转录因子调控盐胁迫响应的整合分析

MYB转录因子在调控植物适应非生物胁迫,尤其是应答盐胁迫上发挥着重要作用。采用大样本数据定量评价MYB转基因植物在盐胁迫环境条件下的表现,了解其调控机制,能够为耐盐植物品种的培育提供理论依据。搜集筛选2008～2018年间国内外与MYB转录因子和盐胁迫相关研究,采纳70篇文献包含263个相对独立研究数据,应用整合分析方法对不同盐胁迫处理条件下MYB过表达转基因植物及其野生型的生理生化、形态学等16个性状指标进行了比较研究。结果表明:在非盐胁迫处理下,MYB过表达转基因植物与其野生型在15个性状指标上没有表现出显著差异,仅在脯氨酸含量这个指标上表现出显著不同;而在盐胁迫处理下,有10个性状指标表现出显著的差异。MYB转录因子在植株总鲜重、存活率、根长、脯氨酸含量、POD酶活性、发芽率和叶绿素含量中发挥着正向调控作用,而在钠钾离子含量比、钠离子含量、丙二醛含量上发挥着负向调控作用。随着盐胁迫时间增加,MYB转录因子对植物根长的增效作用表现出减弱趋势;当胁迫的时间长于15d,对根长的生长直接显现出减效作用。在短时间盐胁迫处理下,随NaCl浓度的增高,MYB过表达转基因植物较其野生型的根长变长...     

枸杞MYB转录因子LrAN2在番茄中的过量表达分析

为明确黑枸杞LrAN2基因在花青素合成代谢中的调控机制,在与枸杞同属的番茄中做了进一步验证.黑枸杞LrAN2基因参与调控黑色果实花青素生物合成代谢,同时诱导烟草产生紫色表型,受限于枸杞转基因组培技术,选择枸杞亲缘物种番茄进行LrAN2转基因功能分析及其调控机制.基于前期分离的LrAN2开放阅读框序列,通过表达载体构建,...     

辣椒DREB转录因子鉴定及其在涝害胁迫下的表达分析

基于辣椒全基因组序列,对辣椒脱水响应元件结合因子(DREB)基因家族进行鉴定、系统分析、染色体定位,并对涝害胁迫下其表达特性进行研究。在辣椒基因组中鉴定出40个CaDREB基因,分布在12条染色体上,编码108～452个氨基酸。系统进化树分析结果表明,辣椒DREB基因分为3大类。胁迫数据分析结果表明,在涝害胁迫下,CaDREB家族中的一些基因表达发生变化。     

谷子抗锈病反应相关MYB转录因子的鉴定与表达

【目的】谷子锈病是影响其产量和品质的重要因素之一。鉴定谷子抗锈病相关的MYB转录因子,为谷子抗锈病机理研究奠定基础。【方法】 利用real-time PCR技术,检测9个SiMYBs转录因子基因在（1）谷子孕穗期根、茎、叶和穗4个部位的表达情况,（2）在谷子抗（resistance,R）、感（susceptibility,S）锈病反应120 h内的表达丰度差异,（3）在植株外接水杨酸（salicylic acid,SA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）后24 h内的表达变化;比较SiMYBs基因在谷子R、S、SA与MeJA 4种反应中的表达模式;选择抗病相关SiMYBs基因进行转录激活活性检测和亚细胞定位。【结果】 SiMYB100在叶部表达量最高,其余8个基因均在根部表达量最高,SiMYB074最显著。5个基因的表达与抗病相关：SiMYB074和SiMYB202受锈菌侵染诱导表达,抗病反应早期的表达量明显高于感病反应;SiMYB041和SiMYB177在抗病反应早期下调表达,后期上升至接种前,而感病反应中保持低水平表达;SiMYB100在接种后的48 h内,抗病、感病反应表达模式相反。在响应外源激素SA和MeJA反应中,SiMYBs基因的表达量均发生不同程度的变化。4个基因（SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202）在R、SA与MeJA反应中的表达模式一致,不同于S反应。5个抗病相关SiMYBs基因具有转录激活活性,其编码蛋白质定位于细胞核中。【结论】 鉴定到SiMYB041、SiMYB074、SiMYB100、SiMYB177和SiMYB202 5个基因的表达与谷子抗锈病相关;SiMYB074与SiMYB100在谷子生长发育和抗病过程中都发挥一定的功能;SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202 4个基因可能通过SA和JA信号途径参与谷子的早期抗病反应。     

MYB转录因子在植物非生物胁迫中的研究进展

MYB转录因子广泛存在于真核生物中,是一类数量较多、功能多样的转录因子家族。近年来,随着科研技术水平的提高,MYB转录因子家族在调节植物对环境胁迫的响应中得到了较为深入的研究。文中论述了MYB转录因子的结构和功能,以及与植物非生物胁迫相关抗性的研究进展。     

甜樱桃MYB转录因子基因的克隆与表达分析

本研究利用转录组测序结果,通过RT-PCR从甜樱桃品种‘美早’果实中克隆出1个MYB转录因子基因,将其命名为PaMYB10,Gen Bank登录号为ALH21137.1。该基因编码的氨基酸序列具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB家族基因,与蔷薇科的桃、欧李、梅等作物亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,PaMYB10在红色品种‘美早’的茎、叶、花和果实中均有表达,但表达量存在差异,在成熟果实中表达量最高。‘美早’中花青苷含量随着果实的发育逐渐升高,PaMYB10的表达显著上调;‘13-33’中花青苷含量随着果实的发育变化不明显,基因表达量变化也不明显。在果实发育后期,‘美早’果实中花青苷含量和PaMYB10的表达量均显著高于‘13-33’。推测PaMYB10的高水平表达可能与红色甜樱桃果实花青苷积累有关。     

火龙果果肉颜色相关MYB转录因子的表达分析

对红肉与白肉火龙果的果实进行转录组测序,通过数据的分析与筛选,得到30个差异表达的MYB类转录因子。运用生物信息学进行了MYB转录因子序列的比对、基因注释分析、进化树分析、基因表达情况分析等,通过qRT-PCR验证,探究红肉与白肉火龙果果实颜色的代谢差异与MYB转录因子之间的调控关系。结果表明:火龙果果肉颜色差异可能受MYB转录因子家族部分成员的调控。     

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。     

大豆两个MYB 转录因子基因的克隆及表达分析

 【目的】克隆新的植物MYB转录因子基因,进行序列分析,并对其功能进行初步鉴定。【方法】RT-PCR法结合RACE-PCR法分离克隆MYB基因cDNA全长序列;酵母系统检测其转录激活活性;半定量RT-PCR检测目的基因在植物体中的表达情况,及对类黄酮代谢途径中生物合成酶的影响。【结果】根据植物中MYB基因DNA结合域保守区设计简并引物,以大豆品种中豆27的叶片为材料,RT-PCR扩增出两个MYB基因同源片段;据此设计基因特异引物,通过RACE-PCR分离克隆出两个新的MYB基因GmMYBZ1、GmMYBZ2。酵母系统检测表明,GmMYBZ2具有转录激活功能,β－半乳糖苷酶活性为10.35 U;半定量RT-PCR在中豆27的茎和叶中检测到GmMYBZ1的表达,而GmMYBZ2在植物的根、茎、叶及未成熟种子中均有表达;对转基因烟草的RT-PCR检测结果显示,GmMYBZ2的表达可抑制类黄酮代谢途径中PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F4H及FLS等生物合成酶基因的表达。【结论】从大豆栽培品种中豆27中克隆出了两个新的MYB基因GmMYBZ1、GmMYBZ2;功能研究表明,GmMYBZ2可能参与植物类黄酮合成调控。     

当归MYB4转录因子基因的克隆及表达分析

为探索当归(Angelica sinensis)药效成分阿魏酸生物合成中MYB蛋白的结构和功能,从当归中克隆转录因子基因MYB4,并进行序列分析和表达分析。根据MYB4转录因子的DNA保守结构域,结合同源克隆及RACE的原理,运用RT-PCR技术从当归中克隆MYB4基因cDNA的全长序列;利用生物信息学分析工具对该基因编码蛋白质的基本性质、结构特点及生物学功能进行初步预测;应用qRT-PCR分析该基因的表达特征;使用重组技术组装原核表达载体p GEX-4T-3-As MYB4,热击法转化至大肠杆菌BL21(DE3),IPTG(异丙基硫代-β-D-半乳糖苷)诱导重组蛋白表达。结果表明,成功克隆1个MYB4基因,命名为As MYB4,在GenBank中注册,登录号为MG736315;序列分析表明,As MYB4的cDNA全长为1 189 bp,包括804 bp的开放阅读框,编码267个氨基酸,为典型的R2R3-MYB类转录因子家族成员; As MYB4与胡萝卜MYB308的同源性达到93%,且亲缘关系最近。组织特异性表达分析表明,As MYB4基因在当归叶片中的转录水平最高,分别是叶柄、根的1. 1、2. 0倍;异源表达分析表明,As MYB4蛋白以包涵体形式存在,分子质量为30 ku。     

棉花MYB转录因子基因GbMYB5的克隆及表达分析

在对陆地棉Maxxa BAC文库所获得的一个BAC克隆进行测序分析过程中,发现一个新的MYB类转录因子,为探明其在棉花中的表达模式,采用RT-PCR技术从海岛棉品种H7124中克隆出该基因,命名为GbMYB5(GenBank登录号为:JF820389)。GbMYB5基因全长1 105 bp,编码277个氨基酸。RT-PCR结果表明GbMYB5基因在棉花的茎、叶、蕾、絮和未成熟的种子中均有表达,尤以叶片中的表达水平最高。重金属胁迫可短暂抑制GbMYB5基因表达,但表达量在处理48 h后回升到正常水平。PEG、脱落酸和赤霉酸诱导均可增强GbMYB5基因的表达。另外,构建了含有GbMYB5基因全长的植物过量表达载体,转化烟草。经PCR检测获得目的基因正常表达的转基因烟草9株,为研究该基因的抗逆作用奠定了基础。     

3个玉米WRKY转录因子在非生物胁迫下的表达分析

为进一步研究WRKY转录因子在玉米生长发育及逆境胁迫过程中的作用,通过生物信息方法,从玉米基因组中得到3个同源性较高的WRKY家族基因:ZmWRKY1-like、ZmWRKY4-like、ZmWRKY21-like。同时,采用荧光定量PCR技术分析这3个基因在玉米不同组织及不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。200mol/L NaCl胁迫处理后,ZmWRKY21-like基因呈上调表达;200g/L PEG6000胁迫处理后,ZmWRKY1-like基因出现下调表达;4℃低温胁迫下,3个基因的表达都没有出现显著变化。上述结果表明,ZmWRKY1-like和ZmWRKY21-like基因可能分别参与玉米植株对干旱和盐胁迫的响应。     

甘薯基因组bHLH转录因子鉴定与逆境胁迫表达分析

利用生物信息学方法从未经注释的甘薯(Ipomoea batatas)基因组中鉴定得到143个bHLH转录因子,对其保守结构域、motif组成、染色体分布情况、系统进化以及尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas,Fob)胁迫下和低温胁迫下的差异表达基因进行分析.结果表明,甘薯bHLH结构域约由54个氨基酸组成,其中21个氨基酸位点保守性在50%以上;74.8%(107个)的家族成员具有E-盒结合活性,56.6%(81个)的家族成员具G-盒结合活性.bHLH基因在15条染色体上的分布不均匀,在1、2、5、6以及14号染色体上分布较多,9和12号染色体上分布较少.MEME分析得到甘薯bHLH转录因子含有5个保守基序,motif 1和motif 2共同组成了bHLH结构域,存在于90%以上的家族成员中;系统进化分析将甘薯bHLH基因家族分为22个亚组.甘薯bHLH转录因子中有6个家族成员响应尖孢镰刀菌胁迫,其中4个基因表达下调,2个基因表达上调;在低温胁迫下甘薯bHLH家族成员中有44个基因表达量发生变化,其中13个基因在4个处理组中表达量均有变化,8个基因表达下调,5个基因表达上调.