茶树NF-Y基因家族鉴定及非生物胁迫下的表达分析

NF-Y(nuclear factor-Y,NF-Y)通常是以NF-YA (CBF-B/HAP2)、NF-YB (CBF-A/HAP3)和NF-YC (CBF-C/HAP5) 3种亚基构成异源三聚体的形式调控下游基因的表达，并在生物与非生物胁迫耐受性等方面起着重要作用。本研究在茶树基因组中鉴定分类了茶树NF-Y基因家族成员，为后续的功能分析研究做准备。在研究中鉴定出45个NF-Y转录因子亚基(10个NF-YA,20个NF-YB,15个NF-YC)。染色体定位和同义分析表明，茶树NF-Y基因分布在14条染色体上，9对基因具有大片段复制，4对基因串联复制，片段复制是家族成员扩张的主要方式。通过序列分析，所有的NF-Y基因具有高度的结构保守性，大多数NF-Y基因有2个以上的内含子。通过启动子顺式元件分析发现，大部分基因含有激素和应激反应元件。转录组分析显示，一部分基因在干旱情况下出现不同程度的转录组丰度增加，而在盐处理后基本没有变化或出现不同程度的丰度下降。随后的qRT-PCR结果显示，在选定的4个基因中，CsNF-YA6、CsNF-YB4在20%PEG处理下出现不同幅度的上调，200 mm...     

蕙兰Flowering locus T基因的克隆及其对开花的影响

【目的】 探讨CfFT基因在蕙兰成花中的作用。【方法】采用RT-PCR结合RACE技术从蕙兰(Cymbidium faberi)中克隆Flowering locus T（FT）同源基因CfFT。采用实时定量RT-PCR对不同组织及不同花发育时期CfFT进行表达分析。将该基因克隆到PBI121载体上导入烟草中,并对不同转基因烟草株系中的CfFT、NFL、NtFUL和NAP1基因进行实时定量RT-PCR分析。【结果】对蕙兰花芽分化不同时期的CfFT的表达分析表明,CfFT在花芽分化初期的表达量最高,之后随着花芽的成熟表达量逐渐降低。将CfFT导入烟草进行异源表达,转基因株系表现出明显的早花表型。对开花时间不一的转基因株系中的CfFT表达分析表明,其表达量与转基因烟草开花时间早晚成正比。进一步对这些株系内源的NFL、NAP1和NtFUL表达分析表明,NFL、NAP1和NtFUL基因的表达量与CfFT表达成正比,说明NFL、NAP1和NtFUL的表达受FT基因的上游调控。【结论】在烟草中异源表达蕙兰中的CfFT基因能促进烟草提前开花。     

鹰嘴豆NF-Y基因家族的全基因组序列鉴定及生物信息学分析

为了揭示鹰嘴豆NF-Y基因家族的功能,从鹰嘴豆全基因组中鉴定NF-Y基因,并利用生物信息学分析软件对其进行系统发育进化、染色体定位、基因结构、保守结构域以及microRNA的靶位点预测分析。结果表明,共鉴定出41个鹰嘴豆NF-Y基因家族成员,在进化上分为3个亚家族:CarNF-YA(8个)、CarNF-YB(22个)和CarNF-YC(11个);这些基因分布于7条(Ca1—Ca7)染色体上,另外还有3条序列未定位到染色体上。鹰嘴豆NF-Y家族基因序列大部分都含有1～5个内含子和1～6个外显子,少数序列如CarNF-YB9和CarNF-YC6等仅含有外显子结构;编码的蛋白质中共发现3个保守基序(Motif1、Motif2和Motif3),其中Motif1、Motif2在CarNF-YB和CarNF-YC亚家族中均有分布,而Motif3仅分布在CarNF-YA亚家族中。鹰嘴豆和拟南芥NF-Y蛋白家族成员系统进化树表明,Car/At NF-YA可以分成6类,分别由6、1、3、3、1、4种蛋白质组成; Car/At NF-YB可以分成4类,分别由21、8、2、4种蛋白质组成; Car/At NF-YC亚基可以分成3类,分别由17、4、4个蛋白质组成。对鹰嘴豆NF-Y基因家族成员的miRNA169靶位点预测发现,41个成员中仅有CarNF-YA亚家族中的6个成员受到miRNA169调控。     

拟南芥NF-YC9重组蛋白的制备

NF-YC9是模式植物拟南芥核因子Y家族成员之一,在开花调控等过程中发挥重要作用,但其蛋白的特性及其作用的分子机制尚待探究。本文首先扩增获得了NF-YC9基因的序列,采用重组技术构建了与麦芽糖结合蛋白MBP编码基因融合的重组表达载体,将其转化到大肠杆菌BL21中,进行了MBP-NF-YC9融合蛋白的诱导表达,并借助直链淀粉亲和层析介质纯化技术获得了电泳纯的MBP-NF-YC9重组蛋白,以备进一步对NF-YC9蛋白的生化特性进行全面检测。     

玉米转录因子ZmEREB93负调控籽粒发育

【目的】玉米作为重要的粮、经、饲多用作物,其产量的稳定对经济发展和粮食安全意义重大。AP2/EREBP（APETALA2/ ethylene response element binding protein,AP2/EREBP）转录因子在植物生长发育及逆境应答中发挥重要作用。前期研究发现,玉米ZmBES1/BZR1-5转录因子靶基因ZmEREB93可能参与调控种子大小。克隆ZmEREB93,并对其表达特性及功能进行分析,为深入解析其调控玉米籽粒发育的功能与机制奠定基础。【方法】从玉米自交系B73中克隆ZmEREB93的全长序列,对其基因序列和编码氨基酸序列特征进行生物信息学分析。随后,通过实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）分析其组织表达模式,分别构建植物和酵母表达载体,进行亚细胞定位和转录激活活性分析。经农杆菌介导法将ZmEREB93转入拟南芥,对转基因株系的种子表型进行分析。最后,通过体外染色质免疫共沉淀测序（chromatin immunoprecipitation sequencing,Chip-seq）和共表达分析筛选ZmEREB93可能调控的候选靶基因,并通过酵母单杂交（yeast one hybrid,Y1H）验证。【结果】成功克隆获得ZmEREB93,序列分析结果表明,ZmEREB93无内含子,开放阅读框长618 bp,编码205个氨基酸,有一个高度保守的AP2结构域,属于AP2家族的ERF亚类。qRT-PCR结果表明,ZmEREB93在授粉后15和25 d的种子中表达量较高,其中,在25 d种子中表达量最高,约为15 d种子中表达量的11倍,在茎和根中有微量表达,在雄穗、花丝及苞叶中无表达。转录激活试验结果表明,ZmEREB93蛋白在酵母细胞中不具有转录激活活性。亚细胞定位结果显示,ZmEREB93蛋白定位于细胞核。与野生型株系相比,转基因拟南芥株系种子的长和宽显著变小且千粒重显著降低。体外Chip-seq与共表达分析结果表明,Zm00001d013611、Zm00001d006016、Zm00001d027448及Zm00001d039991为ZmEREB93转录因子的候选靶基因。Y1H试验表明,ZmEREB93蛋白可直接结合Zm00001d013611启动子。【结论】玉米ZmEREB93作为转录因子在种子中特异性表达,负调控种子大小。     

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。     

小麦热胁迫响应基因TaMYB165的克隆与功能分析

【目的】MYB转录因子在植物生长发育和抗逆过程中起着重要作用,克隆小麦MYB基因并对其功能进行研究,对植物MYB转录因子的调控机制具有重要意义。【方法】利用Affymetrix小麦芯片系统,分析2个小麦品种中国春(热敏感)和TAM107(耐热)在不同热胁迫处理下的转录谱,从热胁迫上调表达的EST序列中克隆得到小麦耐热相关TaMYB165基因,并对该基因的表达特性及功能进行研究;利用实时定量RT-PCR技术分析小麦不同发育时期、不同组织器官热胁迫处理下TaMYB165基因的动态表达模式,构建超表达载体并转化拟南芥,对获得的转基因拟南芥株系进行耐热性鉴定。【结果】克隆获得1个小麦MYB转录因子家族基因TaMYB165,该基因ORF长度为847 bp,编码282个氨基酸。同源序列分析表明,TaMYB165与高粱SORBIDRAFT 03g040120亲缘关系最近(73.2%),与水稻MYB蛋白和拟南芥AtMYB165的相似性分别为70.37%和33.0%。qRT-PCR结果显示,TaMYB165在小麦苗期和灌浆期都受热胁迫诱导表达,只是响应的早晚有所不同。在拟南芥中过量表达TaMYB165,转基因株系热胁迫后成活率提高,细胞膜热稳定性增强。【结论】TaMYB165是小麦热胁迫响应的重要转录因子,可作为小麦耐热育种的重要候选基因。     

芝麻AQP家族的全基因组序列鉴定及其特征分析

【目的】从芝麻全基因组中分离鉴定水通道蛋白AQP（aquaporin）家族基因,并进行系统进化关系、连锁群定位、基因结构、跨膜结构域和亚细胞定位预测、保守性氨基酸残基以及青枯雷尔氏菌诱导表达分析,为芝麻AQP的功能研究与利用奠定基础。【方法】通过生物信息学手段,结合芝麻基因组注释信息,鉴定芝麻AQP家族成员序列信息,并用InterPro逐一进行验证。利用ClustalW2对芝麻、拟南芥和水稻的AQP以及马铃薯的XIPs进行多序列比对,用MEGA6.0构建进化树。通过MapInspect和Gene Structure Display Server 2.0进行连锁群定位和基因结构分析。采用ProtParam、WoLF PSORT和TMHMM Server v.2.0在线工具预测芝麻水通道蛋白的分子质量和等电点、亚细胞定位及跨膜结构域。通过芝麻、拟南芥和水稻AQP及马铃薯XIPs的蛋白多序列比对结果推测NPA基序、ar/R滤器及P1-P5的氨基酸残基。利用前期研究获得的转录组测序结果进行青枯雷尔氏菌诱导表达分析,并通过qRT-PCR技术对差异表达较为明显的12个芝麻AQP进行验证。【结果】系统分析鉴定了36个芝麻AQP家族基因,根据多序列比对及系统进化分析将其分为5个亚家族：13个质膜内在蛋白（PIP）、12个液胞膜内在蛋白（TIP）、8个类NOD26膜内在蛋白（NIP）、2个膜内在小分子碱性蛋白（SIP）和1个未知内在蛋白（XIP）,其中有34个基因定位在12个连锁群上。同一亚家族成员在基因结构、蛋白序列、亚细胞定位预测及保守性氨基酸残基等方面都较为相似。青枯雷尔氏菌诱导表达分析显示,NIPs、SIPs和XIPs表达无明显变化,部分PIPs和TIPs能够响应青枯菌诱导。SiPIP1;2、SiPIP1;3、SiPIP2;3和SiPIP2;4受青枯菌诱导后表达上调,SiPIP1;3和SiPIP2;3为持续上调,而SiPIP1;2和SiPIP2;4的表达先下调后上调;与之相反,表达下调较为显著的有SiPIP1;4、SiPIP2;1、SiPIP2;6、SiTIP1;1、SiTIP1;3、SiTIP2;1及SiTIP2;2。上述差异表达基因的qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。【结论】通过全基因组分析,在芝麻中鉴定出36个AQP家族基因,分为5个亚家族,分布于12个连锁群上,大部分基因具有1-4个内含子（除SiNIP1;2有7个内含子外）。根据ar/R滤器和P1-P5氨基酸残基组成类型,预测不同亚家族AQP可能识别的底物。青枯菌诱导表达分析表明,部分PIPs和TIPs成员的表达发生了显著变化。     

苹果bZIP转录因子家族生物信息学分析及其在休眠芽中的表达

【目的】鉴定苹果（Malus×domestica Borkh.）基因组上的bZIP基因（MdbZIP）,为研究苹果bZIP转录因子提供相关信息以及在芽休眠过程中的调控作用提供理论参考。【方法】通过Pfam下载bZIP隐马尔科夫模型bZIP_1（PF00170）与bZIP_2（PF07716）,利用HMMER 3.0鉴定苹果bZIP基因。使用Clustal Omega、MEGA6.0、MapInspect、DNAMAN 6.0和MEME4.10.2等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用Microarray分析与qRT-PCR技术检测苹果bZIP基因在不同处理下及其在高需冷量品种与低需冷量品种中的表达情况。【结果】鉴定得到120个苹果bZIP基因,与拟南芥的系统进化树分析将苹果bZIP分为10个亚家族（A-I和S）。染色体定位分析显示,109个苹果bZIP不均匀分布于17条染色体上,其中,11个基因无匹配的染色体定位。8号染色体上分布最多（13个）,1号染色体分布最少（1个）,一些染色体区域基因密度较高。基因结构分析表明,MdbZIP基因家族外显子数量0-23个,其中23个基因无内含子,分布于F亚家族（4）与S亚家族（19）,基因结构进化高度保守。保守元件分析表明,MdbZIP基因家族包含30个保守元件：元件1为bZIP保守结构域;在D亚家族发现的元件10与G亚家族发现的14为已知元件,另外多数元件功能未知。通过Microarray分析显示,多个MdbZIP均可能与芽休眠的解除相关。qRT-PCR结果显示在不同品种中A亚家族8个MdbZIP均呈现出ABA诱导表达,而D亚家族中随着冷处理时间延长,在需冷量不同的品种中出现多种表达模式。【结论】苹果bZIP基因家族结构高度保守,在ABA与冷处理下呈现不同表达模式,可能参与调控苹果芽休眠进程。     

过表达胡杨PePKS5提高拟南芥耐盐性

【目的】盐胁迫是影响植物生长发育的不利环境因子。蛋白激酶PKS5作为植物盐超敏感信号转导途径的重要组分,在植物响应盐胁迫过程中具有重要调节功能。本文旨在生理水平和分子水平上,探究胡杨PePKS5基因在植物耐受盐胁迫过程中的调节作用。【方法】克隆胡杨PePKS5基因,并在拟南芥中过表达,获得T₃代转基因拟南芥纯合体。观察盐胁迫下转基因拟南芥株系的耐盐表型,测定其过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶活性及盐胁迫响应基因的表达量。利用非损伤微测技术测定转基因拟南芥株系根尖Na⁺、K⁺动态离子流,利用激光共聚焦显微镜观测转基因拟南芥株系根尖Na⁺和H₂O₂含量。测定盐处理后转基因拟南芥土培幼苗的叶绿素荧光参数、光合参数等生理指标,揭示PePKS5基因在盐胁迫下对拟南芥的生理调节作用。构建亚细胞定位载体,通过瞬时转化烟草,对PePKS5蛋白进行亚细胞定位观测。【结果】(1)PePKS5基因的CDS序列编码417个氨基酸,PePKS5氨基酸序列与...     

玉米ARID转录因子家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定玉米ARID转录因子家族成员,并进行表达分析,为深入研究ARID转录因子生物学功能及玉米遗传育种提供理论参考。【方法】从拟南芥数据库TAIR获取7个ARID转录因子家族成员的氨基酸序列,与玉米基因组编码蛋白进行同源比对,鉴定出玉米ARID转录因子家族成员,采用生物信息学方法对其理化性质、系统发育进化、启动子区顺式作用元件、生育期组织表达模式和蛋白互作网络等进行预测分析,并用实时荧光定量PCR检测其在激素处理及低温胁迫下的表达模式。【结果】从玉米中共鉴定出12个ARID转录因子家族成员（ZmARID1～ZmARID12）,编码的氨基酸数量为448～1875个,均为亲水性蛋白,除ZmARID12外,其余均为不稳定蛋白;ZmARID2、ZmARID4、ZmARID9和ZmARID10蛋白定位于叶绿体和细胞核,ZmARID12定位于叶绿体和细胞质,ZmARID1定位于叶绿体,其余成员均定位于细胞核。玉米ARID家族基因启动子区域不仅含有多种光响应元件（G-box、Sp1、GATA-motif、Box4、MRE、AE-box）,还含有茉莉酸甲酯（MeJA）响应元件（CGTCA-mot...     

基于盐胁迫转录组信息的蚕豆F-box基因家族分析

【目的】通过生物信息学方法分析蚕豆F-box基因家族成员的分布、结构及进化,研究家族成员在不同处理时间条件下的表达模式及对盐胁迫的响应,为该类基因生物学功能和盐胁迫机制的研究提供参考。【方法】基于蚕豆盐胁迫转录组测序（RNA-seq）数据,利用NR、Swiss-prot和PFAM 3个数据库和NCBI网站,对蚕豆F-box基因进行筛选注释;利用Web Logo 3、Prot Comp 9.0、MEGA-X和MEME等软件进行保守结构域、亚细胞定位、系统进化树和Motif等生物信息学分析。基于盐胁迫转录组数据分析蚕豆（yz17134耐盐和yz17078不耐盐）F-box基因家族在盐胁迫下的差异表达模式,并采用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）检测部分家族成员在16和24 h的表达情况。【结果】基于盐胁迫转录组测序数据,注释得到161个蚕豆F-box基因,均含有F-box保守结构域。根据C端结构域的不同,将其分成11个亚族：FBX、FBXFBA、FBXLRR、FBXPP2、FBXKelch、FBXTUB、FBXFBD、FBXDUF、FBXACTIN、FBXWD40和FBO。保守结构域分析表明,F-box保守基序中包含1个极度保守的色氨酸残基。比较分析蚕豆F-box家族和拟南芥F-box家族共同构建的进化树,发现同一C端结构域的基因大多聚集在一起。亚细胞定位预测结果显示,124个F-box基因定位于细胞外,37个定位于细胞核中。基因结构分析表明,蚕豆F-box家族基因的DNA序列中均无内含子,且均由UTR区和CDS区组成。基于盐胁迫转录组数据的F-box差异表达模式分析表明,蚕豆F-box基因在2个不同处理时间点上的表达各不相同,在盐处理16 h的表达较为明显。qRT-PCR分析结果表明,在F-box家族成员中,共存在5个差异基因。其中Vf056266.1、Vf062764.1和Vf024236.1在盐处理16 h的表达量均上调,Vf060904.1和Vf045761.1在盐处理16 h的表达量均下调。【结论】蚕豆F-box基因家族注释得到161个蚕豆F-box基因,分为11个亚族。其中5个重要的F-box基因在不同盐处理时间的表达量存在差异。     

AtIPS1与细胞程序化死亡相关蛋白ATXR5/6的相互作用

【目的】对拟南芥肌醇磷酸合酶AtIPS1进行亚细胞水平定位,并验证AtIPS1与细胞程序化死亡（PCD）相关蛋白ATXR5或ATXR6的相互作用。【方法】构建pAtIPS1::AtIPS1-GFP融合基因表达载体,并分别转化烟草BY-2细胞和拟南芥植株,共聚焦显微镜下观察绿色荧光蛋白GFP的分布。采用双分子荧光互补（BiFC）技术分析AtIPS1与ATXR5/6的相互作用,并观察突变体atips1的表型。【结果】AtIPS1定位于细胞质和细胞核。AtIPS1与ATXR5和ATXR6之间存在相互作用,且互作位点与AtIPS1的细胞定位一致。突变体atips1叶片上自然产生细胞死亡的表型,外源增加肌醇或AtIPS1超表达可恢复突变体的野生型表型,叶片不再出现坏死斑。【结论】AtIPS1突变可导致植物细胞死亡;AtIPS1定位于细胞质和细胞核;AtIPS1通过与ATXR5/6互作参与了植物PCD的调控。     

唐菖蒲GhAOS基因的表达特性及其在拟南芥中的过表达分析

【目的】分析唐菖蒲AOS基因的表达模式及其对JAs生物合成的影响,研究GhAOS基因对伤害胁迫的应答机理。【方法】利用基因枪的方法进行GhAOS的亚细胞定位分析;运用Real-time RT-PCR技术分析GhAOS基因的表达模式,采用农杆菌介导的侵染拟南芥花粉法进行GhAOS基因的过表达分析。【结果】GhAOS定位在叶绿体的内囊体膜上;该基因在唐菖蒲各组织中均表达,其中在籽球和匍匐茎中表达量最高;经过0.1-0.5 mmol•L-1的茉莉酸甲酯（MJ）处理后,逐渐提高了GhAOS在球茎中的表达量和内源MJ含量;在拟南芥中过量表达该基因,提高了拟南芥的耐盐性和抗旱性;经过机械损伤后提高了转基因拟南芥相关基因的表达水平和内源MJ含量。【结论】GhAOS促进了唐菖蒲茉莉酸类化合物（JAs）的生物合成,提高了拟南芥的耐盐性和抗旱性;转基因拟南芥机械损伤后提高了相关抗性基因的表达水平以及内源MJ的含量。     

木薯锌指转录因子MeDi19-1基因克隆及表达分析

【目的】克隆木薯锌指转录因子基因MeDi19-1,分析其编码蛋白特征、亚细胞定位、转录激活活性及在木薯不同组织中的表达水平,为探究MeDi19-1基因在木薯中的作用机制提供理论参考。【方法】从木薯KU50扩增MeDi19-1基因编码区（CDS）序列,利用生物信息学软件对其进行预测分析,并构建pNC-Green-SubC-MeDi19-1融合表达载体,通过农杆菌介导转染烟草表皮细胞,观察荧光信号以确定蛋白的亚细胞定位情况。利用酵母系统确定其转录激活活性,并基于木薯不同组织转录组数据分析其组织表达特性。【结果】MeDi19-1基因CDS序列（OL620080）长度为618bp,共编码205个氨基酸残基,蛋白分子量为22416.79 Da,理论等电点（pI）为6.10,属于不稳定疏水蛋白,含有Di19蛋白家族典型的锌指结构域zf-Di19。MeDi19-1蛋白的二级结构中含有无规则卷曲（53.66%）、α-螺旋（40.49%）、延伸链（4.39%）和β-转角（1.46%）。MeDi19-1蛋白氨基酸序列与橡胶树（Hevea brasiliensis）Di19蛋白氨基酸序列（XP_021655585.1）相似性最高,为83.50%。MeDi19-1基因启动子元件含有脱落酸（ABA）、赤霉素和茉莉酸等激素响应元件及胁迫响应元件和光响应元件。MeDi19-1蛋白亚细胞定位于细胞膜和细胞核中,具有转录激活活性,且活性区域在C端。MeDi19-1基因在叶、叶中脉和储藏根中相对表达量较高。【结论】MeDi19-1基因属于Di19基因家族成员,具有组织表达特异性,主要在叶、叶中脉和储藏根中发挥调控作用,其编码蛋白在木薯组织中作为转录因子参与调节多项生理活动。     

玉米MATE基因在植物生长发育和下胚轴伸长中的调控作用

【目的】研究玉米多药及有毒化合物外排家族(multidrug and toxic compound extrusion,MATE)基因ZmMATE884(GRMZM2G423884)在植物生长发育阶段的功能。【方法】以玉米全基因组DNA为模板克隆玉米MATE蛋白家族基因ZmMATE884,通过蛋白同源比对,预测其可能的跨膜结构域,并通过定量RT-PCR分析该基因的表达模式;构建ZmMATE884融合荧光蛋白瞬时表达载体,转化拟南芥叶肉细胞原生质体,进行亚细胞定位分析;通过农杆菌侵染技术,构建ZmMATE884基因的拟南芥转基因过表达系,观察表型;将ZmMATE884基因的拟南芥转基因过表达系与野生型种子分别种植于含质量分数1%蔗糖和不含糖的1/2 MS固体培养基上,分别黑暗培养6d和光照培养7d后,观测统计下胚轴的伸长情况。【结果】ZmMATE884基因在玉米根、上枝叶、下枝叶和胚中有较高表达;ZmMATE884蛋白部分定位于高尔基体/内体上;ZmMATE884基因的拟南芥过表达转基因植株表现为莲座叶发生速率加快且开花提前;在无糖和含质量分数1%蔗糖的1/2 MS固体培养基上黑暗生长6d及光下生长7d后,ZmMATE884基因的拟南芥转基因过表达系下胚轴明显短于野生型。【结论】玉米ZmMATE884基因参与了植物生长发育的调控,可加快莲座叶发生,促使植物提前开花,同时还参与下胚轴伸长的负调控。     

小白菜AMT1;2基因克隆、组织表达特性检测及功能验证

【目的】克隆小白菜铵转运蛋白基因（BcAMT1;2）,检测其组织表达特异性并验证其功能,为深入探究BcAMT1;2基因在小白菜NH₄+吸收和转运过程中的作用机制提供理论参考。【方法】以小白菜品种上海青为材料,采用同源克隆方法克隆BcAMT1;2基因,通过对其编码蛋白进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR检测BcAMT1;2基因组织表达模式,并在拟南芥中超表达该基因以验证其功能。【结果】克隆的BcAMT1;2基因cDNA序列全长为1539bp,编码512个氨基酸残基,蛋白分子量为54.90 kD,理论等电点（pI）为8.03,无信号肽,有9个跨膜结构域,定位于细胞膜上,为稳定的两性蛋白。BcAMT1;2蛋白归属于AMT1亚家族,具有AMT1的特征结构域（DFAGSGVVHMVGGIAGLWGALIEGPR）,与拟南芥AtAMT1;2蛋白的氨基酸序列相似性最高,为91.21%。BcAMT1;2基因在叶片中的表达量显著高于其他组织（P<0.05,下同）,根和叶柄次之,而在茎中几乎不表达。在0.25 mmol/L NH₄+处理下,超表达BcAMT1;2基因的3个拟南芥株系的生物量（地上部鲜重和地下部鲜重）、主根长度和植株内NH₄+-N含量较野生型均显著增加,而在20 mmol/L甲基胺（MeA）下,超表达BcAMT1;2基因的3个株系的株鲜重较野生型显著降低,且表现出植株叶片黄化、根系生长受抑等毒害效应。【结论】BcAMT1;2基因具有明显的组织表达特异性,可调控NH₄+及其类似物甲基胺的吸收和转运,表明BcAMT1;2蛋白在小白菜对NH₄+的吸收和转运过程中发挥着重要作用。     

太子参NF-Y基因家族鉴定及表达分析

核因子Y(NF-Y)是真核生物中一种重要的转录因子.采用生物信息学方法从太子参转录组数据库中鉴定NF-Y蛋白家族成员,通过转录组数据分析各基因在不同组织中的表达水平,研究NF-Y基因对土壤水分及蔗糖信号的响应.通过对3个转录组数据库的检索,确定了太子参NF-Y蛋白家族的3个亚家族,包含9个PhNF-YA成员,10个PhNF-YB成员及5个PhNF-YC成员,发现PhNF-YA4等9个成员在叶中有较高表达,PhNF-YA3在块根皮部及PhNF-YB3和PhNF-YB8在块根木质部中有较高表达.干旱胁迫可显著上调11个成员的表达,2个成员的表达量随土壤水分含量的上升表现出上调的趋势.大部分基因能够响应蔗糖浓度的变化.这些结果暗示了水分、蔗糖等因子可通过影响器官中NF-Y蛋白的表达,改变植物NF-Y蛋白间的相互作用关系,进而调控器官的形态建成及逆境响应.     

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。