果实成熟过程中的DNA甲基化调控研究进展

DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰,对植物果实的成熟具有重要的作用,本文中综述了果实成熟过程中DNA甲基化水平的变化及其调控机制。基于已有研究发现,大部分果实在成熟过程存在总体DNA甲基化水平降低的情况,也有部分果实的总体DNA甲基化水平随果实成熟呈现升高趋势。此外,在果实成熟过程中特定基因尤其是与成熟相关的基因在去甲基化酶作用下发生去甲基化进而影响果实成熟。引起果实成熟过程中DNA甲基化水平变化的机制总体而言是受到甲基化酶、去甲基化酶以及植物特有的RdDM途径的综合调控。本文为深入解析果实发育与成熟的分子机制提供理论参考,并对以后的研究提出可行的建议。     

番木瓜果实成熟相关基因的cDNA-AFLP分析及克隆

 为了探讨番木瓜果实成熟机理,利用cDNA-AFLP技术对破色期和半黄期的番木瓜果实进行基因差异表达分析,获得了50个与果实成熟相关的差异基因片段,其中28个与GenBank数据库中的功能基因同源,分别参与了果实成熟过程中基因表达调控,DNA与蛋白质合成及运输,蛋白质降解,能量代谢,营养物质代谢和逆境胁迫反应等过程。在差异片段序列基础上设计特异引物,采用cDNA末端快速扩增（RACE）技术成功克隆了4条差异基因cDNA全长,分别命名为CpGMP、CpPAA1、CpPOD和CpMYB。半定量RT-PCR分析结果表明,随着果实的成熟衰老,4个基因的表达量相应变化,说明其可能参与果实的成熟过程。     

番木瓜CpWRI3参与调控果实成熟过程中脂肪酸合成

以番木瓜（Carica papaya L.）果实为研究材料,通过前期构建的果实成熟数字基因表达谱,克隆得到1个编码WRI家族调控因子的基因,命名为CpWRI3。氨基酸序列比对和进化分析发现CpWRI3与拟南芥AtWRI3/4同源性较高。转录因子活性分析表明,CpWRI3具有一定的转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明,CpWRI3的表达水平随着果实成熟不断升高,采后8 d达到峰值,表明其在果实成熟的后期发挥重要作用。在果实中瞬时过量表达CpWRI3促进了月桂酸、棕榈油酸和亚油酸含量的提升。体外凝胶阻滞试验（EMSA）证实CpWRI3能与下游靶基因Cp KAS1和Cp ACC1启动子上AW-box元件的序列特异结合。利用荧光素酶系统进一步证明CpWRI3可以在植物体内诱导CpKAS1和CpACC1启动子的表达。上述结果表明CpWRI3能参与调控月桂酸、棕榈油酸和亚油酸等脂肪酸合成。     

番木瓜ERF家族与果实成熟相关成员的分析

通过比较分析番木瓜ERF家族成员的系统进化关系、基本理化性质、保守基序、启动子顺式元件,结合分析番木瓜在乙烯利和乙烯抑制剂1–甲基环丙烯(1-MCP)处理下以及不同成熟期果肉的RNA-seq数据,筛选出22个ERF家族成员进行表达差异分析,最终比较得出两个处理数据中显著差异表达基因有18个,推测这些基因可能在番木瓜果实成熟过程中起重要作用。     

菊花和菊花脑DNA甲基化相关酶基因鉴定及表达分析

基于传统菊花(Chrysanthemum×morifolium Ramat.)品种'金背大红'转录组数据和菊花脑(C.nankingense)的基因组数据,通过生物信息学方法鉴定了二者的DNA甲基化相关酶基因,分析其编码蛋白结构域并构建系统发育树,还分析了基因的表达情况.从'金背大红'中鉴定出了 13个DNA甲基转移酶...     

银杏基因组DNA甲基化修饰位点的MSAP分析

 利用EcoRⅠ和HpaⅡ/MspⅠ双酶切建立适合于银杏基因组的甲基化敏感扩增多态性（methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP）分析体系,在全基因组水平检测银杏DNA甲基化修饰水平、模式及位点等表观遗传信息。结果显示,从54对MSAP选扩引物中,选出16对MSAP引物组合,共扩增产生454条清晰可辨且可重复的DNA条带,平均每对引物扩增获得28.38条带。在全部扩增位点中,检测到甲基化位点200个,CCGG/GGCC位点甲基化修饰比例为44%。部分银杏基因组甲基化修饰位点进行回收,最终分离了18条存在甲基化修饰的基因组DNA序列。BLASTn比对分析表明,银杏基因组中包括转录调控因子、反转录转座子、通道蛋白、启动子结合蛋白、蛋白激酶等在内的多种类型的DNA序列中均存在DNA甲基化修饰现象。     

菊花组织培养继代过程中的DNA甲基化变化

采用MSAP（甲基敏感扩增多态性）方法对菊花（Dendranthema ×grandiflorum）组织培养继代过程中的DNA甲基化情况进行了分析。结果发现,3个单芽系的组培苗较田间材料均有DNA甲基化增加和减少现象,采用7对引物,共扩增出929条带,各单芽系DNA甲基化变异率分别为8.929%、8.902%和8.986%。继代材料较母体均有甲基化变异发生,且变异类型中DNA甲基化减少的比例高于甲基化增加的比例,随着继代次数的增加,两种变异间的差异逐渐减小,比例相近。同时在同一单芽系内的不同次继代个体间有DNA甲基化变化现象,对5次继代的180个个体研究发现,带型变化中18.38%的带型不一致,2.99%为一个或两个个体发生了变化,仅有1.72%在发生变化后趋于稳定,另外10.68%的带型呈现不稳定的随机变化。     

菜豆花色全基因组关联分析

以124份菜豆为试验材料,分别在2019年和2020年调查花色表型,利用全基因组关联分析(GWAS)的方法对调控花色的基因进行挖掘.结果 表明:2年间供试菜豆花色表型基本一致,仅有1份材料存在差异.对124份菜豆材料进行重测序共获得517.58 Gb的数据量(10×),通过与菜豆参考基因组比对,获得5130030个SN...     

虎奶菇菌丝体和菌核基因组甲基化分析

以虎奶菇[Pleurotus tuber-regium (Fr.) Singer]菌丝体和菌核为材料,利用MSAP技术分析其甲基化水平,并对甲基化差异片段进行回收测序,探究虎奶菇生长与DNA全基因组甲基化的关系.结果 表明,菌丝体和菌核的DNA甲基化率分别为7.94％和9.54％,其中半甲基化率分别为4.50％和4.0...     

香蕉MaTIFY1转录因子特性及其在成熟过程中基因表达分析

从香蕉果实中分离获得1个TIFY亚族的转录因子基因,命名为MaTIFY1。该基因含有一个681 bp的ORF,编码一条长度为227 aa,分子量为24.97 kD,等电点为7.85的氨基酸多肽链。MaTIFY1定位于细胞核,并且具有转录激活活性。荧光定量PCR分析表明,MaTIFY1随着香蕉果实成熟进程表达明显增强,并且外源丙烯处理可诱导其表达。此外,MaTIFY1启动子活性受乙烯利诱导激活,进一步表明MaTIFY1可能参与香蕉果实成熟的调控。原核表达并纯化了MaTIFY1重组蛋白。     

番木瓜两性株高温条件下花性转变的转录组分析

【目的】探索番木瓜两性株高温条件下花性转变的分子机制,筛选花性调控相关基因,为培育耐高温番木瓜新品种提供理论依据。【方法】以在高温环境（39～40℃）下采集的番木瓜两性株的雄花（雌蕊退化）和两性花（完全花）为试验材料,利用高效液相色谱法测定两者内源激素含量,利用RNA-seq技术分析两者间的差异表达基因,并通过qRTPCR进行验证,用Plant CARE在线软件分析花发育相关基因启动子顺式元件。【结果】两性花乙烯合成前体1-氨基环丙烷羧酸（ACC）、吲哚-3-乙酸（IAA）、反式玉米素（tZ）、水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）含量显著高于雄花,两者脱落酸（ABA）和赤霉素A3(GA3)含量无显著差异。从转录组数据中共获得27 793个表达基因,筛选到517个差异表达基因（DEG）,其中214个基因在雄花中上调表达,303个基因下调表达。这些差异表达基因主要富集到转录与调控、植物激素响应与信号转导、细胞分化与器官生长调控、质膜组分、氧化应激等GO条目和植物激素信号转导、植物-病原体相互作用、促丝裂原活化蛋白激酶信号通路等KEGG通路上。通过基因功能注释,筛选到70个植物激素信号转导、响应、...     

番茄抗旱性的全基因组关联分析

测定了301份番茄（Solanum lycopersicum L.）种质的叶片在离体24 h后的相对失水率,以鉴定其抗旱能力,并进行了全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。共检测到3个与番茄抗旱性显著关联的SNP位点,分别为S02.1158758、S02.1160893和S05.1426646,单个位点可以解释4.08%～18.97%的表型变异。挖掘到3个与番茄抗旱性显著关联的主效SNP位点和7个候选基因,有助于解析番茄抗旱性的遗传基础及其调控机制,为番茄抗逆遗传改良奠定了基础。     

甜瓜全基因组WRKY转录因子基因的鉴定与分析

WRKY转录因子是植物中一类重要的调控因子,调控植物的多种代谢和反应。以甜瓜基因组数据为材料,利用生物信息学手段对甜瓜中的WRKY转录因子进行了全基因组鉴定与分析。结果表明,甜瓜至少有65个WRKY转录因子,蛋白序列长度为97 769;甜瓜WRKY转录因子可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3大类,它们处于进化树的不同分支。除保守的WRKYGQK序列外,共发现WRKYGKK和WRKSYYR 2个变异的WRKY结构域类型。     

葡萄果实成熟相关NAC转录因子的筛选、克隆及表达分析

【目的】NAC转录因子在植物生长发育中起重要调控作用。旨在筛选参与葡萄果实成熟的NAC转录因子,揭示NAC转录家族在葡萄果实成熟过程中的生物学功能。【方法】利用荧光定量PCR技术分析了NAC基因在葡萄果实不同时期的表达水平及其组织特异性,对候选基因的核苷酸序列、蛋白质性质进行分析。同时,构建pGBKT7重组质粒检测转录因子的自激活能力。【结果】红地球葡萄不同发育阶段的NAC基因表达分析中,筛选出11个差异表达的NAC基因。结合其在红巴拉多葡萄中的表达情况,确定4个NAC转录因子为候选基因。VvNAC5、VvNAC11、VvNAC13、VvNAC18基因的开放阅读框长度分别为1083、1092、1098、1062 bp,分别编码360、363、365、353个氨基酸,各蛋白分子质量与等电点不同。蛋白序列对比结果显示4个NAC基因在N端都包含高度保守的NAM结构域,但C端序列高度变异。系统进化树分析显示VvNAC5、VvNAC11、VvNAC13与众多参与组织形成和器官发育相关的NAC蛋白聚为一类,推测同时在组织形成发育过程中发挥作用;VvNAC18与众多调控果实成熟衰老及叶片脱落相关蛋白...     

沪农灵芝1号全基因组分析和演化比较

对“沪灵芝”(Ganoderma lucidum SH)等23个真菌物种进行全基因组系统发生分析,进一步选取其中具有代表性的物种进行比较基因组学分析.全基因组系统发生分析和分子钟估计结果显示,沪灵芝分化时间(8.75百万年前)明显晚于灵芝属分化时间(180百万年前);基因家族尺寸和直系同源基因数目分析显示,与另外参试灵芝菌种相比沪灵芝基因家族具有一定的收缩趋势;进一步对基因家族数目进行比较的结果显示,沪灵芝逆转录酶家族发生了显著扩增.GO功能分析提示沪灵芝逆转录酶家族的功能富集主要为核酸结合功能和酶的催化活性.     

火龙果响应PEG模拟干旱胁迫的转录组分析

【目的】鉴定干旱胁迫响应相关基因及生化代谢途径。【方法】比较分析火龙果品种紫红龙（Hylocereus spp.‘Zihonglong’）在正常供水和聚乙二醇（polyethylene glycol,PEG）模拟干旱胁迫（-4.9 MPa）条件下的生理及转录组差异。【结果】干旱胁迫增强了丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量、过氧化氢酶（catalase,CAT）和过氧化物酶（peroxidase,POD）活性。通过对转录组数据分析,共筛选出432个DEGs,2个比较组中共同表达的DEGs有18个,OS6H vs NS6H比较组特异表达的DEGs有288个,OS3D vs NS3D比较组特异表达的DEGs有126个。这些基因主要参与了信号转导（如植物激素、cGMP-PKG、Ras、磷脂酰肌醇等）、碳水化合物（蔗糖和淀粉、丙酮酸代谢及糖酵解等代谢）、氨基酸（如丙氨酸、谷氨酸、酪氨酸、半胱氨酸及谷胱甘肽等）代谢、转录和翻译（RNA降解、核糖体及胞吞）、次生代谢（类黄酮、苯丙烷等）及脂质代谢（а-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢及角质、木栓质和蜡的生物合成）等。【结论】初步明确了火龙果...     

龙眼DRB家族全基因组鉴定及其表达分析

为了解龙眼中双链RNA结合蛋白家族(DRB)的潜在功能,采用生物信息学方法鉴定龙眼DRB基因家族成员,并分析其在龙眼体胚发生早期、不同组织部位和外源脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯处理下的表达模式。结果显示:龙眼DRB家族的8个成员分布在5个亚组中,并且都具有2～3个双链RNA结合结构域,内含子数1～7;龙眼DRB家族含有6种motif;启动子中含有大量光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件;龙眼DRB家族成员在体胚发生的各个阶段、各器官中均有表达,但表达量差异较大;外源脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯处理显著抑制龙眼DRB家族成员的表达。本研究结果表明,龙眼DRB家族成员高度保守,该家族成员可能参与龙眼体胚及各器官各阶段的生长发育过程,且参与脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯响应过程。     

龙眼GDSL酯酶/脂肪酶基因的全基因组鉴定及表达分析

基于第三代龙眼基因组数据库及其转录组数据库,通过生物信息学分析对龙眼GDSL酯酶/脂肪酶家族进行全基因组鉴定。结果显示龙眼GDSL(Dl GDSL)家族共有118个成员,分为15个亚家族,亚细胞定位显示主要分布于细胞外基质中。染色体位置及共线性基因分析表明,118个Dl GDSL基因中有111个定位在15条龙眼染色体上,包括13对共线性基因。基因结构和蛋白质保守基序分析表明该家族的外显子在2～12之间,且motif2和motif3是Dl GDSL家族中尤为重要的保守基序。启动子顺式作用元件分析表明,启动子序列中包含众多光响应、激素应答、无氧诱导、胁迫响应和昼夜节律等响应元件,且大部分成员都含有茉莉酸甲酯(Me JA)、脱落酸(ABA)、生长素(IAA)和赤霉素(GA)等激素应答作用元件。FPKM值分析发现从胚性愈伤组织到球形胚阶段有26个差异表达的基因,提示Dl GDSL家族部分成员可能在龙眼体胚形态建成中发挥重要作用。q RT-PCR分析表明,在外源ABA和Me JA处理下龙眼胚性愈伤组织中,Dl GDSL家族部分成员可能与ABA、Me JA等激素信号转导相关。     

西瓜ClKNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要的调控作用。为进一步挖掘西瓜KNOX转录因子家族成员信息,探究分析其表达模式及基因功能,通过生物信息学方法对西瓜KNOX基因家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统进化及表达模式进行了分析。结果表明,西瓜基因组中共有12个KNOX基因,均定位于细胞核中,符合转录因子属性特征;KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox＿KN这4类典型结构域均存在于大多数西瓜KNOX基因中,表明这4类结构域在KNOX基因功能中具有重要作用;系统发育分析将ClKNOX基因家族成员分为ClassⅠA、ClassⅠB、ClassⅡA和ClassⅡB 4个亚组,启动子元件分析表明,ClKNOX基因家族含有较多与生长发育和胁迫响应相关的顺式作用调控元件;组织表达分析结果表明,ClKNOX基因具有明显的组织特异表达特性,ClKNOX6和ClKNOX11在根和茎中高表达,而ClKNOX3和ClKNOX10在所有器官中表达量都相对较高,但所有ClKNOX基因在果肉中的相对表达量都较低。研究结果为进一步深入探究ClKNOX基...