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。     

甜荞FaesFUL4基因的克隆与表达分析

本研究采用同源克隆的方法,从甜荞(Fagopyrum esculentum Moench.)品种‘北早生’中分离出调控果实发育的FaesFUL4基因,该基因的cDNA序列全长795 bp,包含一个长为714 bp完整的开放阅读框,共编码237个氨基酸和1个终止密码子。分子系统发生分析和同源蛋白比对结果显示:FaesFUL4蛋白属于A类MADS-box基因家族AP1/SQUA亚家族的euFUL进化系,含有MADS、I、K和C末端四个明显的结构域,且C末端转录激活区含有2个保守的模体(Motif):FUL motif和paleoAP1 motif。基因表达的组织特异性分析表明:FaesFUL4基因主要在甜荞叶片、花序和果实中表达,在根和茎中有微量表达,其在花序中的相对表达量最高。进一步分析基因在果实不同发育时期的表达量发现,其在果实迅速膨大期表达量最高。因此推测该基因不但参与调控花器官的发育过程,且对于维持果实的正常发育具有重要作用。     

MADS-box基因在植物胚珠发育中的作用

MADS-box基因家族在植物花发育等许多方面承担重要作用。分析了MADS-box基因的分类与其所编码的转录因子结构特征,综述了在矮牵牛和拟南芥中发现的FBP7与FBP11、AG、STK、SHP1与SHP2、SEP及其水稻中OsMADS13对胚珠发育、形成的作用研究。对MADS-box基因研究前景进行简要展望。     

MADS转录因子对植物发育的重要作用

<正>转录因子通过与相关蛋白互作在转录水平上调控下游基因的表达,实现对植物生长期生理生化过程的调节。大量实验证实,MADS转录因子对与籽粒相关基因有调控作用。1990年,科学家在金鱼草植物中首先发现MADS-box转录因子,其后MADS转录因子得到了广泛研究。植物的MADS转录因子族基因有2个保守结构域,MADS-box和K-box,被分为3个亚家族,基因广泛存在于植物器官中,尤其在花期的花器官中有大量的表达。大量研究表明,MADS基因与植物开花时间、花期、花序结构、植株结构、籽粒大小、雄性不育等生长发育过程都有关,其中玉米的ZMM19基因与大颖片包裹玉米的     

映山红杜鹃MADS基因家族的鉴定与分析

MADS是一类植物转录因子基因家族,主要调控开花植物花和果实的不同发育过程。为了研究映山红杜鹃MADS基因家族的特征,加快映山红基因工程育种进程,本研究基于已发表映山红染色体水平基因组数据库,对映山红MADS基因家族的所有基因进行生物信息学分析。结果发现,映山红基因组中共有67个MADS家族基因,其理化性质差异较大,且在13条染色体上的分布不均匀;对映山红和模式植物拟南芥MADS蛋白的系统进化分析显示,映山红MADS基因家族中也包含Ⅰ型和MIKC型两大类型,其中MIKC型中包含有花发育相关的B类和E类基因,即可能参与对映山红花瓣及胚珠的发育调控;映山红花发育5个不同阶段的MADS基因表明分析结果显示,67个MADS中有39个基因被检测到,且表达趋势差异较大,表明映山红MADS基因的表达具有时空特异性,部分MADS基因在此阶段不表达。本研究结果可为映山红的定向遗传改良提供重要参考。     

马尾松幼苗PmMADS4基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因编码的转录因子,在植物、动物及微生物的发育过程中起着重要调控作用,本研究从马尾松幼苗转录组测序结果中筛选到1条具有完整开放阅读框的MADS-box基因序列,设计特异性引物并克隆获得该基因,通过生物信息学方法分析该基因的序列特征、编码蛋白的理化特性、结构域以及进化关系等,并应用荧光定量PCR技术分析该基因在马尾松幼苗不同组织中的表达活性。结果表明,克隆得到的MADS-box基因开放阅读框为672 bp,命名为Pm MADS4。Pm MADS4编码223个氨基酸,含有MADS保守域和K-box次级保守域。蛋白质理论分子量为24854.15 kD,理论等电点为7.83;其蛋白质结构主要由大量的α-螺旋(58.74%)和大量随机卷曲(31.84%)构成;亚细胞预测该基因主要在细胞核(43.5%)、线粒体(17.4%)、高尔基体(13.0%)和细胞质(13.0%)中发挥生物学作用。系统进化分析显示,Pm MADS4属于MADS-box家族基因中MIKC型的GMADS分支。组织特异性表达分析发现,Pm MADS4在马尾松幼苗的顶芽和茎中高表达,表达量分别是根部的239倍和123倍;在根部、初生叶和针叶中的表达量相对较低,表明Pm MADS4可能广泛参与马尾松幼苗地上部分分生组织的发育过程。本研究结果为Pm MADS4基因在马尾松幼苗生长发育调控方面的深入研究提供了数据基础。     

大豆MIKC型MADS-box基因家族分析

根据拟南芥的MIKC型MADS-box蛋白序列构建HMM(hidden markov model)模型,在大豆基因组中确定了57个MIKC型MADS-box同源基因.分子进化树分析表明,57个大豆MIKC型MADS-box基因分为14个亚类,而MIKC*型基因又分为两个进化支.控制花形态建成的ABCDE同源异型基因(如API,AG,AP3和PI等)和重要的控制开花时间的基因(如SVP和SOC1)在大豆基因组中表现出多拷贝的特征.MEME和SMART分析表明,大豆和拟南芥MIKC型MADS-box基因具有保守的MADS和K-box基序,还有一些亚类具有特异的基序.MIKC型MADS-box基因结构较为保守,多数基因具有7～8个外显子.本研究得到的MIKC型MADS-box基因为下一步研究大豆花形态建成和开花时间调控的分子机制提供了重要参考依据.     

叶籽银杏GbMADS5基因的克隆与序列分析

MADS-box基因是一类编码转录因子的基因大家族,在植物的发育过程中具有重要作用。本研究采用RT-PCR技术从叶籽银杏（Ginkgo biloba var.epiphylla Mak.）中克隆了MADS-box基因GbMADS5。序列分析表明,该基因编码区全长为666bp,含有一个完整的开放阅读框,编码221个氨基酸残基组成的蛋白质,具有典型的植物MADS-box基因结构,编码肽链包含了MADS区、I区、K区和C末端,但该基因不具有拟南芥（Arabidopsis thaliana）AG基因的N端区域。GbMADS5基因编码的蛋白序列与其它植物的MADS-box蛋白序列有着较高的一致性,与裸子植物（Gymnospermae）的AG基因相似性最高,其中与苏铁（Cycas revolute）的同源性高达91.07%。系统发育树分析显示,GbMADS5基因属于AG亚家族基因。     

一个绿竹MADS-box基因的克隆与序列分析

MADS-box基因编码的转录因子在植物花器官发育过程中起着重要作用.采用RT-PCR技术,从绿竹(Bambusa oldhamii L.)中分离到一个MADS-box基因,命名为BOMADS1(GenBank登记号:EF517293).BOMADS1编码区cDNA全长723 bp;编码区共编码240个氨基酸,具有典型的植物MADS-box基因结构,其编码肽链包含了MADS区、K区、Ⅰ区和C末端.序列分析结果表明,BOMADS1编码的蛋白与其它植物的MADS-box蛋白有着较高的一致性,其中与石刁柏(Asparagus officinalis L.)的AOM3高达87%.系统进化树分析表明BOMADS1基因属于E类功能基因.     

龙葵SnAGAMOUS-Like47基因的克隆与功能分析

本研究采用转录组数据筛选获得一个AG类基因SnAGL47并进行生物信息学分析,采用RT-PCR分析其在不同部位的组织特异性表达,通过在龙葵中超表达SnAGL47分析其表型变化,使用分光光度计测定转基因植株萼片花青素含量。结果显示,SnAGL47基因的开放阅读框为681 bp,编码226个氨基酸,含有MADS结构域以及K-box结构域,C端具有两个AG-motif结构,属于AG类MADS-box家族基因;系统进化树分析显示,SnAGL47与番茄中的TOMATO AGAMOUS-Like 11(TAGL11)亲缘关系最近。RT-PCR分析表明,SnAGL47基因只在花的心皮组织中表达。形态学分析发现超表达SnAGL47植株的花萼明显增大;在果实成熟期,萼片出现类似成熟果实中的花青素积累而变为紫红色。研究表明,SnAGL47具有MADS以及K-box结构域,属于AG类MADS-box家族基因,过表达SnAGL47会导致萼片向心皮状器官的转变并产生花青素的积累,推测SnAGL47参与龙葵心皮的发育及果实的成熟过程。     

细胞壁分解酶与果实软化的关系研究进展

软化是影响果实采后寿命的重要因素,是果实成熟过程一系列细胞壁酶有序作用的结果。各种酶在不同种类果实成熟与软化过程的表现各有特点。本文针对细胞壁分解相关的各种酶,综述果实成熟与软化过程酶活性变化、酶基因表达的最新研究进展,并推测果实软化的分子机理。     

百合花发育的分子生物学研究进展

百合是重要的花卉植物,其花朵硕大,具有很高的观赏价值。由于百合的基因组较大,对其分子水平的研究较少。近年来对百合花发育相关的分子生物学研究进展迅速,已克隆了多个相关的基因,包括与花器官发育相关的MADS-box基因,LGC1基因,LLA_23基因等。本文对百合部分已克隆的与花发育相关的基因做一简述。     

果实成熟软化机理研究进展

果实在采收后仍然是活的有机体，在贮藏过程中会发生不断的软化现象。果实的成熟软化是一个非常复杂的发育调控过程，其间经历了一系列生理生化的变化，包括细胞壁的降解、内含物的变化、呼吸速率以及其他的代谢变化。本文就果实成熟软化方面的进展进行了综述，介绍了与果实成熟软化过程相关的胞壁酶(多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、木葡聚糖内糖基转移酶、纤维素酶、糖苷酶等)、胞膜酶(脂氧合酶)、胞内酶(淀粉酶和蔗糖酶)以及植物激素(乙烯、生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸)等在果实成熟软化过程中含量的变化和作用，并对软化机理进行了探讨。综合表明，果实的成熟软化过程受多种酶、植物激素等因素的影响，各种酶活性的变化情况及植物激素的作用在不同种类、不同品种果实中表现不同。果实成熟软化机理的探讨为果实的贮藏、保鲜及加工提供了理论依据，具有现实的意义。     

Asr基因家族的研究进展

Asr基因(脱落酸、胁迫、成熟诱导基因)是近年来从植物中发现的一类基因,随着越来越多的这类基因被发现并被克隆,Asr基因家族成员在不断壮大。对Asr基因家族的克隆鉴定,冷、渗透、脱落酸胁迫应答,糖代谢,果实成熟及其他功能进行了较全面的综述。     

番茄果实成熟相关基因SlPEL和SlAPL的表达特性

分析27个代表番茄不同发育阶段和生物反应的组织特异性、含有152 635个独立EST数据库的数码表达,发现果胶裂解酶基因 (pectate lyase, SlPEL) 和番茄AP2 Like (SlAPL)的转录受果实成熟的调节。以授粉后不同发育时期的番茄(品种为美味樱桃)果实为试材, 用半定量PCR和荧光实时定量PCR分析SlPEL的表达模式,结果表明,授粉后12 d,其表达水平明显上升;授粉后16~18 d,达到第一个小高峰;28 d到最高峰;从28 d到完全成熟逐步下降到第一个小高峰的水平。SlAPL的表达模式与SlPEL类似,但其表达启动的时期迟于SlPEL。从授粉后25 d,SlAPL转录启动;授粉后28~32 d,其转录水平上升到第一个小高峰;39 d达到最高峰,以后到完全成熟略有下降。该研究也印证利用EST的数据库进行基因数码表达分析的可行性。     

银缕梅MADS-box家族基因PsuAP1的克隆、生物信息学表达分析

本研究以珍稀濒危植物银缕梅为材料,利用同源克隆与RACE技术克隆得到一个AP1-like基因的c DNA全长序列,命名为Psu AP1。利用生物信息学方法对它所编码的氨基酸序列进行分析,结果表明,该基因序列全长916 bp,开放阅读框长度为747 bp,编码248个氨基酸,分子质量约28.62 k D,理论等电点为9.84,是一种不稳定亲水蛋白。保守结构域分析表明该基因属于MADS-box家族基因;序列比对分析显示其氨基酸序列与连香树相似性最高,达78.57%,进化树聚类分析也表明Psu AP1与连香树的氨基酸亲缘关系最近。亚细胞定位分析显示该蛋白定位于细胞核。二级结构中同时含有琢-螺旋、延伸链和无规则卷曲结构,分别占比47.18%、11.29%、41.53%。荧光实时定量PCR分析表明,Psu AP1基因在花及果实中均有大量表达,推测其与花的发育以及果实的成熟相关。Psu AP1基因的克隆以及表达分析使银缕梅开花调控机理的研究取得了新的突破,为该基因功能的进一步深入研究提供了实验材料以及理论基础。