甘薯PHB基因家族的全基因组鉴定和表达分析

蛋白质抑制素(prohibitin, PHB)是在原核生物到真核生物中发现的含有SPFH结构域的蛋白质。植物PHB基因家族参与多种不同生物过程的重要功能,包括生长发育以及对生物和非生物胁迫的响应。目前PHB蛋白在拟南芥、水稻、玉米、大豆、番茄和陆地棉等多种植物中被鉴定。但对甘薯中PHB家族的系统分析仍未确定。本研究鉴定出甘薯11个PHB基因,且对这些保守的蛋白质基序和基因结构的分析显示它们在系统发育亚群中具有高度的保守性。此外,启动子区域预测出与多种激素调节及胁迫相关的顺式作用元件,同时研究发现IbPHB基因在植物不同部位及受到不同的非生物胁迫时的表达模式存在差异。本研究系统分析了甘薯中IbPHB基因的一般特性,为甘薯及其他植物中PHB基因的功能特性研究提供了理论基础。     

卵形家族蛋白对植物生长发育的调控作用

卵形家族蛋白(ovate family proteins, OFPs)是仅存在于植物且具有保守OVATE结构域的一类转录抑制因子。Ovate最早在番茄中克隆并定位于2号染色体上。GTA496-TTA493的单核苷酸突变使得终止密码子提早出现而导致果实由圆形变为梨形。后来在拟南芥、水稻、辣椒、香蕉等植物中陆续开展了其功能研究。发现它是通过直接调控靶基因的表达或者与其它转录因子的相互作用来调控植物生长发育过程的。本文综述了其对果实形状、果实成熟及品质形成、胚珠发育、维管束发育、次生细胞壁的形成等方面的研究进展及可能的调控作用机制,以期为采用生物技术手段利用该蛋白调控植物生长发育提供理论依据。     

植物非生物胁迫中的COP1蛋白

COP1蛋白是光形态建成的核心抑制因子,编码一个E3泛素连接酶,广泛存在于植物和动物中。参与植物生长发育、信号转导以及胁迫应答等多种生物学过程。本研究将从盐胁迫、温度胁迫、干旱胁迫和植物激素胁迫等方面,对植物COP1蛋白参与非生物胁迫调控机理的研究进展进行综述,为植物参与非生物胁迫的相关研究提供参考。     

番茄WRKY转录因子in silico鉴定及表达分析

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,对植物的生长发育具有重要调控作用。本研究利用番茄全基因组测序结果鉴定了WRKY基因,分析了其系统发育关系,内含子-外显子结构,染色体上的分布及其表达方式。研究表明:番茄中存在81个WRKY转录因子,分为三类(Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ),第Ⅰ和Ⅱ类分别细分为2和5个亚类,这些基因不均匀分布在番茄的11条染色体上;基因结构分析表明番茄WRKY转录因子进化过程中可能发生内含子的缺失/获得事件;不同芯片表达分析表明WRKY基因不仅参与了番茄根、子叶和真叶等不同组织类型的生长发育,而且还参与了一些生物胁迫(盐)和非生物胁迫(真菌激活子)的反应。     

黄瓜SUN家族的鉴定及其对逆境的响应

黄瓜(Cucumis sativus L.)是中国主要蔬菜作物之一,具有很高的经济价值。植物特有的IQ67结构域蛋白(SUN)家族成员是钙传感器的下游靶标,能够参与植物发育和基础防御反应。本研究通过黄瓜基因组新组装版本(v3.0),对黄瓜SUN基因家族成员进行了全基因组的鉴定和分析。结果表明,黄瓜SUN基因家族包含29个成员,编码的蛋白均含有保守的IQ67结构域。黄瓜SUN家族成员基因启动子区域含有多个响应激素和胁迫反应的顺式作用元件,通过分析公共已发表的转录组数据,本研究发现SUN家族基因可能在黄瓜果实生长发育及生物和非生物胁迫中起重要作用。研究结果为进一步了解SUN家族基因的功能提供了一定基础。     

脱落酸(ABA)生物学作用研究进展

脱落酸(ABA)是目前公认的五大植物激素之一,本文主要综述了ABA在植物生长发育、非生物胁迫和生物胁迫中的多重作用,如在植物生长发育中ABA促进器官脱落、种子成熟和休眠,调节气孔,抑制种子萌发、生长和加速衰老,调节种子胚的发育及开花;在非生物胁迫中ABA可以促进植物对非生物胁迫的耐性,因此,ABA也称为应激激素或胁迫激素;在生物胁迫中ABA随着病原菌种类和入侵方式的不同起正调控或者负调控的作用。最后笔者对ABA在生物胁迫中的作用进行了展望,如其参与植物防御的动力学研究、作用方式及与其它激素信号的互作等有待进一步研究。     

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.     

植物Alfin1-like蛋白家族的研究进展

PHD-finger (Plant homeodomain-finger)蛋白家族作为一个超家族,在调控细胞周期、生长发育和环境适应等方面发挥着重要的作用。Alfin1-like蛋白家族是PHD-finger蛋白的一个亚家族,仅存在于植物类群中。拟南芥基因组中主要包含7个Alfin1-like蛋白：AL1～AL7,它们的基因结构和蛋白结构具有高度的保守性。Alfin1-like家族蛋白在调控染色质状态以及基因转录方面发挥着重要作用,它们可以结合不同甲基化状态的组蛋白,进而参与到植物生长发育等生命活动。同时Alfin1-like家族蛋白在植物响应干旱、低温、盐、ABA以及病原菌等生物和非生物胁迫方面也发挥了重要作用。本研究系统地阐明了Alfin1-like蛋白家族参与的信号转导途径,为今后植物领域的相关研究提供参考。     

水稻耐旱性基因OsERF65的克隆、表达及转录自激活活性分析

ERF家族转录因子普遍存在于植物中,在植物生长发育、抵抗逆境的过程中发挥着重要作用。本研究从‘珍汕97B’中克隆到一个耐旱相关基因OsERF65,属于ERF转录因子家族的成员。生物信息学分析表明,OsERF65含有一个保守的AP2结构域,与AtERF73等同源蛋白的亲缘关系较近。OsERF65的启动子区域含有多个响应非生物胁迫及激素处理的顺式作用元件,定量PCR结果显示该基因的表达明显受干旱、高盐等非生物胁迫处理的诱导;酵母中转录激活活性结果显示OsERF65具有一定的转录自激活活性;烟草瞬时表达结果表明Os ERF65蛋白定位于细胞核中。本研究为进一步研究OsERF65的生物学功能奠定了一定的基础。     

番茄RAV基因家族鉴定及生物信息学分析

RAV (Related to ABI3/VP1)基因是植物特有的转录因子,在调控胁迫响应和生长发育等过程中起着重要作用。为了明确番茄RAV基因家族成员并为其功能研究奠定基础,本研究在番茄全基因组范围内鉴定了RAV基因并对其进行系统的生物信息学分析。结果表明,番茄中有9个RAV家族基因,可以分为4个分支且同一分支内的基因结构和结构域相对保守。番茄、水稻和拟南芥RAV基因的同源进化关系、基因结构和保守基序分析结果表明,3个物种中的RAV基因的进化相对保守,预示着其功能的相似性。共线性分析结果表明,片段复制事件对番茄RAV基因家族的进化和扩张起着重要作用。与水稻RAV基因相比,番茄和拟南芥的RAV基因的进化关系更近。顺式作用元件分析表明,番茄RAV可能通过参与激素代谢参与逆境胁迫和生长发育等生物学过程。本研究结果揭示了番茄、拟南芥和水稻RAV基因的同源进化关系和番茄RAV基因的潜在功能,为进一步研究番茄RAV基因的生物学功能提供理论基础。     

植物NAC转录因子研究进展

成熟和衰老是果实生长发育中的重要过程,直接影响果实贮藏性能及采后品质。植物在生长发育过程中,会经常受到各种生物胁迫和非生物胁迫,严重影响作物产量和采后贮藏品质。NAC是植物特有的重要转录因子家族之一,在植物生长发育和胁迫应答等过程中发挥着重要的调节功能。本文综述植物NAC转录因子的结构特点、表达调控及其在生长发育和胁迫应答中的研究现状,展望NAC转录因子的应用前景及今后的研究方向。     

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。     

植物串联CCCH锌指蛋白RR-TZF家族研究进展及生物信息学分析

典型的串联CCCH型锌指结构蛋白(tandem CCCH zinc finger proteins, TZFs)含有由18个氨基酸分隔的二个串联CCCH motifs (C-X7-8-C-X5-C-X3-H、C-X5-C-X4-C-X3-H)。富含精氨酸的RR-TZF蛋白是植物特有,研究表明RR-TZF蛋白通过介导RNA的降解来调节基因的表达水平,影响植物的生长发育以及胁迫反应。本研究主要综述了植物RR-TZF蛋白在生长发育及胁迫反应中的功能及作用机制等;同时利用生物信息学手段对RR-TZF蛋白进行聚类分析,系统地分析了RR-TZF蛋白从低等植物到高等植物中的进化与保守性,并展望了未来可能的研究方向。为探究CCCH型锌指结构蛋白家族基因在作物中的具体功能及其应对非生物胁迫的分子机制研究提供了重要的理论依据。     

ERFs转录因子对植物生物胁迫和非生物胁迫反应调控的研究

植物在生长过程中,会遇见各种生物胁迫和非生物胁迫。在植物体内有一套系统的应对机制,通过各种转录因子来发挥作用。本研究介绍的是植物中特有的一个庞大的家族-ERFs,其结构特点是含有58~60个氨基酸组成的结构域。所有的植物中都存在该家族的转录因子。ERFs类转录因子参与脱落酸、茉莉酸,乙烯和水杨酸等信号途径的生物胁迫和非生物胁迫应答,而且是多个信号途径的连接因子。本研究对近年来有关植物中ERFs的结构特点、ERFs因子对生物胁迫应答和非生物胁迫应答反应调控进行了综述。     

植物E3泛素连接酶与非生物胁迫相关研究进展

为更加深入了解植物E3泛素连接酶响应非生物胁迫的作用机制,笔者回顾了近年来拟南芥、水稻、小麦等多种植物中的E3参与非生物胁迫的相关研究,对泛素蛋白酶体途径、E3泛素连接酶的类型进行了介绍,并重点总结了近几年E3泛素连接酶在植物响应非生物胁迫方面的相关研究进展。针对研究现状,指出功能冗余E3的研究问题及利用高通量技术寻找靶标蛋白的问题,旨为完善E3泛素连接酶参与非生物胁迫调控机制提供理论基础。     

番茄SlUDP基因的克隆及其在镉、干旱和盐胁迫中的响应分析

非生物胁迫环境严重制约了番茄的生产,因此挖掘番茄耐非生物胁迫相关基因尤为重要.前期通过高通量测序筛选获得的UDP-糖基转移酶基因能够参与番茄镉胁迫应答反应,以番茄为试材,进一步研究该基因参与番茄抗逆的功能.首先,利用同源克隆法获得UDP全长的cDNA序列,对该序列进行生物信息学分析,再利用系统进化树分析该蛋白与其他植物...     

番茄SBP基因家族的全基因组鉴定、结构特征及表达分析

SBP基因家族是植物中一类特有的转录因子家族,广泛参与植物的生长发育以及各种生理生化反应的信号传导。为了揭示番茄SBP基因家族的功能,本研究利用全基因组信息鉴定番茄SBP转录因子家族,分析其结构特征,系统发育关系以及表达模式。结果表明,番茄全基因组共编码17个SBP转录因子成员,分布在8条染色体上;系统发育关系表明SBP基因家族的结构特征变异发生在番茄、拟南芥和水稻分化之前;且它们在番茄、拟南芥和水稻中按照物种特异性的方式进行了扩张。不同芯片分析发现,SlSBP03基因在番茄叶片、子叶和下胚轴中表达量较高,SlSBP13基因果肉中表达量较高,这两个基因在果皮和根中表达量都较低;在大多数非生物胁迫处理条件下,SlSBP11、SlSBP13和SlSBP16的表达量均较低;而SlSBP01基因在干旱和热处理条件下有较高的表达量。     

水稻干扰素相关发育调节因子的生物信息学分析

干扰素相关发育调节因子(interferon-related developmental regulator factor, IFRD)在动物中有较深入研究,参与动物细胞发育和分化及多种疾病的发生,但是在植物中研究较少。为了挖掘植物IFRD基因的功能,本研究对禾本科模式作物水稻IFRD基因家族成员进行了系统的生物信息学分析。本研究鉴定得到5个水稻IFRD基因家族成员,分布在4条染色体上,根据进化树把它们分为2个亚家族,不同亚家族成员具有不同的基因组结构、蛋白质保守基序和表达模式。高温、盐胁迫处理后的转录组测序分析结果显示,该基因家族成员(OsIFRD3, OsIFRD4)对逆境的响应变化差异显著;蛋白质相互作用分析结果显示水稻IFRDs可能与mRNA可变剪接因子、甲硫氨酰t RNA合成酶、rRNA加工蛋白相互作用;启动子分析显示水稻IFRD启动子具有非生物胁迫和植物激素响应元件。综上表明水稻IFRD基因家族可能通过调控m RNA可变剪接和蛋白质的合成参与高温、盐胁迫逆境响应途径。本研究为深入解析水稻IFRD基因功能提供了重要信息。     

茄科植物Ca~(2+)-ATPase基因家族鉴定及分析

Ca~(2+)是响应发育和环境信号的重要信使,Ca~(2+)-ATPase对植物生长发育和抗逆功能具有重要的作用。本研究以茄科植物栽培番茄、潘那利番茄、马铃薯、烟草和辣椒的Ca~(2+)-ATPase为研究对象,鉴定了五个茄科植物共87个Ca~(2+)-ATPase基因家族成员,基因家族成员在茄科植物进化的过程中数量发生明显变化,但成员数与基因组大小和进化没有线性变化关系,同一物种的基因家族成员分布在多条染色体上。该基因家族中有许多成员具有与生长发育相关和抗逆功能相关的顺式作用元件,与抗逆功能相关的顺式作用元件主要存在于ACA亚家族。在番茄中,SLyACA1在冷胁迫和盐胁迫的逆境条件下均表达效果强烈、上调变化明显,SLyACA5和SLyACA6也在两种逆境条件下都产生表达变化,说明这三个基因特别是SLyACA1基因和冷胁迫和盐胁迫相关。本研究为阐明Ca~(2+)-ATPase基因家族在茄科物种中的进化及其功能提供了理论依据。     

大豆PHD家族蛋白的全基因组鉴定及表达特征分析

PHD（Plant Homeodomain Finger）基因家族编码一类锌指转录因子,广泛参与植物的生长发育和逆境应答过程。通过全基因组鉴定获得了95个大豆PHD家族蛋白。通过共线性分析、进化树构建、基因结构和功能结构域鉴定、GO注释分析、不同组织间和非生物胁迫下表达分析等,获得了大豆PHD家族基因复制、家族进化、保守结构域及基因表达等信息。结果表明,大豆PHD基因在家族进化、基因结构和保守结构域上存在较大变异,可能参与Zn ²⁺结合、DNA结合及表观遗传调控等分子过程,参与调控植物生长发育和逆境应答。这些结果为进一步研究大豆PHD家族在生长发育和逆境应答中的生物学功能提供重要线索。