银杏AP2/ERF转录因子鉴定及其ERF家族在逆境胁迫下的表达分析

AP2/ERF转录因子广泛参与银杏的生物学过程,其ERF基因家族存在着通过调控次生代谢来应对环境压力的可能。为探究ERF基因家族在这一过程中的应答机制,本研究分别构建了紫外和干旱处理下银杏叶转录组数据库,利用在线生物信息学工具对银杏AP2/ERF转录因子的保守结构域、理化性质及基因家族同源性进行分析,同时利用转录组测序技术检测了ERF基因家族在这两种逆境胁迫下的表达情况,筛选其中5个与类黄酮等代谢相关的ERF基因进行荧光定量PCR验证分析。结果表明,在银杏中共鉴定到61个AP2/ERF转录因子,根据其保守结构域特点分为4类,即ERF亚家族28个、DREB亚家族23个、AP2和RAV亚家族分别为5个。不同成员之间的氨基酸数目、等电点(pI)等理化性质有较大差别。从与拟南芥、大豆的序列同源性分析结果来看,同一个亚家族的成员之间亲缘关系较近。GbERF亚家族和GbDREB亚家族同属于银杏ERF基因家族,成员数最多。转录组预测分析结果显示,大部分ERF基因家族成员在紫外和干旱胁迫诱导下的基因表达量会增加。经验证,5个基因表达量的变化情况总体与预测结果一致。本实验结果为后期开展银杏ERF基因家族的功能研究提供科学依据。     

板栗种子淀粉积累过程中ABA响应的AP2/ERF转录因子家族分析

板栗(Castanea mollissima)是中国重要的经济林树种之一,素有木本粮食之称,主要组成成分是淀粉,其含量对坚果品质具有重要影响。采用双波长紫外分光光度计法,测定ABA处理后板栗坚果不同发育时期的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量;选择成熟期坚果的转录组数据,对AP2/ERF转录因子家族开展生物信息学和表达分析。结果表明,外施一定量ABA后,坚果仁中支链淀粉含量提高。转录组数据共检测出7 603个差异表达基因,检测出转录因子344个,AP2/ERF转录因子家族占比最多为18.31%。从板栗基因组中检测出AP2/ERF转录因子155个;在ABA处理后83 d的坚果中,AP2/ERF家族中有63个基因响应。AP2/ERF家族转录因子在坚果发育过程中通过响应ABA信号,调控糖和淀粉类物质的积累。本试验分析了淀粉积累过程中响应ABA的AP2/ERF转录因子家族,可为进一步实践验证板栗该基因家族功能和调控表达提供一定参考。     

水稻AP2/ERF转录因子参与逆境胁迫应答的分子机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)是植物特有的转录因子家族,广泛参与生长发育和胁迫应答等多种生物学进程。水稻是我国重要的粮食作物,但在其生长过程中受到多种逆境的影响。目前研究发现AP2/ERF转录因子在水稻逆境应答中扮演十分重要的角色。本文结合国内外研究进展,综述了水稻AP2/ERF转录因子的分类和结构,并梳理了不同亚家族的AP2/ERF转录因子响应病害、干旱、高盐和低温胁迫的功能和机制研究进展,为深入阐释水稻AP2/ERF转录因子调控逆境应答的分子网络及品种改良提供参考。     

AP2/ERF转录因子响应植物涝渍胁迫的研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中广泛存在的一类超大家族转录因子,含有1～2个由60～70个氨基酸组成AP2/ERF结构域,根据AP2/ERF结构域的数量及结合序列可以将其分为5个亚家族：AP2 (APETALA2)、ERF (Ethylene responsive element binding factor)、DREB/CBF (Dehydration responsive element/C-repeat)、RAV (Related to AB13/VP)和Soloist。该家族转录因子在调控植物响应涝渍胁迫过程中发挥重要作用,本研究综述了AP2/ERF转录因子的发现、结构特征和分类,重点介绍了近年来该类转录因子参与调控植物对涝渍胁迫的响应过程等方面的研究进展,可为今后挖掘和利用该类转录因子基因进行分子遗传改良和种质创新提供参考。     

蓖麻NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

NAC蛋白是植物特有的转录因子大家族,作用于植物生长发育和逆境胁迫响应,本研究基于蓖麻全基因组数据,利用生物信息学分析方法对蓖麻NAC转录因子家族成员、系统发育、编码蛋白的结构和理化性质进行分析。蓖麻NAC转录因子家族包括91个成员,分为14个亚族,其中蓖麻NAC转录因子Ⅻ亚族和Ⅻ亚族为蓖麻特有NAC蛋白;基因结构分析显示内含子数量为2~5个,Ⅻ亚族中12个成员缺少内含子;蛋白结构域分析显示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个亚族蛋白质序列5个结构域(Motif)保守性较强,motif 2几乎存在所有蓖麻NAC蛋白中;与拟南芥105个NAC成员构建系统发育进化树,蓖麻58个NAC蛋白分别聚类到38个OGs,NAC转录因子的40个OGs中蓖麻缺少OG3b和OG7f;理化性质和结构分析显示蓖麻NAC蛋白质绝大多数是亲水氨基酸,二级结构以无规则卷曲为主,三级结构大部分相似。蓖麻具有很强的抗逆境胁迫能力,本研究为蓖麻耐性相关的NAC转录因子调控机理研究提供了科学依据。     

马铃薯AP2/ERF转录因子的克隆及植物表达载体构建

AP2/ERF基因家族转录因子普遍存在于植物中,参与植物体内的各种生物学过程,包括植物的生长发育、生物和非生物胁迫响应等。前期转录组测序的结果发现马铃薯‘加湘1号’一个AP2/ERF家族基因(PGSC0003DMG400012154)在接种晚疫病菌(Phytophthora infestans)24 h后被显著激活。从接种P.infestans 24 h的‘加湘1号’的总RNA中通过RT-PCR获得了该基因CDS序列为885 bp,BLAST分析显示该基因编码一个295个氨基酸残基的蛋白,并且含有1个AP2/ERF结构域,是AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚家族的一员。本研究将该基因与XcmⅠ酶切的表达载体pCXSN连接,转化大肠杆菌,通过测序挑选插入正确克隆酶切验证,并成功转化农杆菌。本研究结果为进一步研究该基因的功能提供了帮助。     

蓖麻GRF转录因子家族生物信息学鉴定及表达分析

GRF是植物特有的转录因子,主要参与调控植物生长发育过程.本研究利用生物信息方法对蓖麻GRF (RcGRF)基因进行全基因组鉴定,并对其理化性质、基因结构、保守结构域、系统发育、组织表达分析以及外源赤霉素(GA)和多效唑(PAC)处理两个蓖麻品种(高杆'滇蓖2号'和矮杆'滇蓖5号')后顶端嫩茎转录组测序分析.结果 表明,蓖麻共有9个GRF转录因子,蛋白长度233～617 aa,等电点(pI)为6.34～9.48,每个成员含有2～4个内含子,每个RcGRF的蛋白结构域均包括一个由39～43个氨基酸组成的WRC保守结构域和一个由34个氨基酸组成QLQ保守结构域.系统发育分析表明蓖麻与拟南芥GRF的亲缘关系比水稻更近.不同组织表达结果表明多数RcGRF基因在发育的胚乳及萌发的种子中高表达,而RcGRF2在叶片、雄花和萌发的种子中都不表达.GA和PAC处理转录组测序结果显示GA处理DB2 RcGRF1、DB2 Rc GRF17下调表达,GA处理DB5 RcGRF1、DB5 RcGRF4下调表达,PAC处理DB2 RcGRF4、DB2 RcGRF6上调表达、RcGRF9下调表达,表明RcGRF1、RcGRF4、RcGRF7、RcGRF9可能通过赤霉素途径调节植物株型.本研究为蓖麻GRF基因对生长发育调控机理研究奠定分子基础,为调控蓖麻株高相关基因的研究提供科学依据.     

花椰菜转录因子ERF056的克隆、分子特征及盐胁迫表达谱分析

AP2/ERF转录因子在植物中广泛存在,其在植物生长发育及逆境应答过程中均发挥重要作用。但目前对花椰菜中AP2/ERF转录因子及其功能知之甚少。本研究利用前期花椰菜转录组数据,采用RT-PCR等方法从花椰菜中分离并克隆得到一个AP2/ERF转录因子:ERF056。基因序列及分子特征分析结果表明,花椰菜ERF056全长741 bp,编码246个氨基酸,具有一个AP2/ERF结构域,其编码产物为疏水性蛋白,无跨膜结构,内部以无规则卷曲和α-螺旋为主。聚类分析结果显示,花椰菜ERF056与油菜和甘蓝中相应转录因子具有较高相似性。转录表达谱分析结果显示,ERF056在花椰菜不同组织中均有表达,其中花球中表达量最高。盐胁迫表达特征分析表明,花椰菜ERF056在盐胁迫条件下呈下调表达,暗示其负向响应盐胁迫。相关研究为深入揭示花椰菜ERF056在盐胁迫应答中的功能及调控机制提供了帮助。     

蓖麻eIF5A基因克隆与生物信息学分析

真核细胞翻译起始因子5A(eIF5A)是一种广泛存在真菌、动植物体内的蛋白质翻译起始因子,也是一种对调控生物生长发育、衰老及环境适应等产生重要作用的影响因子。本研究利用设计的蓖麻蛋白翻译起始因子5A基因的引物对蓖麻‘2129’基因组DNA进行PCR扩增并进行生物信息学分析。结果发现,该目的片段长为480bp,通过对该基因进行理化性质分析发现其分子量为39670.20Da,等电点(pi)为5.22,是一种疏水性不稳定蛋白,通过多序列比对和系统发育树分析发现,蓖麻eIF5A与同属大戟科的麻疯树亲缘关系最近,而与锦葵科的陆地棉亲缘关系最远。以上结果将为今后揭示蓖麻eIF5A蛋白功能提供重要的线索。     

蓖麻赤霉素受体蛋白RcGID1B的生物信息学分析

赤霉素受体GID1(gibberellin insensitive dwarf1,GID1)是一种可溶性蛋白,是赤霉素信号转导途径中与赤霉素结合的关键蛋白。根据KEGG数据库得到的蓖麻赤霉素受体蛋白RcGID1B氨基酸序列并对其进行生物信息学分析。结果表明:RcGID1B是由345个氨基酸组成的不稳定亲水蛋白,等电点为6.42,无跨膜结构,含组氨酸和丝氨酸活性位点,有Abhydrolase-3保守结构域,属于Abhydrolase家族。进化树聚类分析显示蓖麻与同为大戟科植物的木薯、橡胶树和麻风树聚类到了一起,符合生物学分类。本实验对RcGID1B进行生物信息学分析,旨在为蓖麻赤霉素信号转导途径的研究和蓖麻矮化研究提供参考基础。     

AP2/EREBP转录因子的结构与功能

116024大连理工大学西山第8宿舍116室     

辣椒GATA转录因子的生物信息学分析

本研究旨在分析和鉴定辣椒GATA转录因子的家族成员的生物信息学特征,为今后进一步的实验研究奠定基础。利用生物信息学手段,通过HMMER和SMART软件对辣椒GATA转录因子进行鉴定。利用Clustal X 1.83、MEGA5.05、GSDS、MEME等软件对辣椒GATA转录因子进行生物信息学分析。本研究鉴定出24个辣椒GATA转录因子家族成员。系统进化树的结果显示,24个GATA家族成员分为4个亚族。GSDS软件结果表明辣椒GATA转录因子的内含子、外显子分布情况。DNAMAN软件和MEME软件结果显示辣椒的大部分GATA转录因子是保守的。染色体定位软件Map Inspect分析表明,辣椒GATA转录因子在辣椒12条染色体上分布并不均匀。本研究鉴定并分析了辣椒GATA转录因子的生物信息学的特征,为以后继续研究其功能提供了一定的理论基础与现实意义。     

小麦ERF转录因子W17互作蛋白的筛选和解析

来自小麦的ERF转录因子W17基因参与胁迫应答,过表达W17可显著提高转基因拟南芥的抗旱性和抗病性。本研究构建了小麦cDNA文库,通过酵母双杂技术筛选W17的互作蛋白,以期进一步解析ERF蛋白的作用机制。将pGBKT7-W17质粒、pGADT7和小麦文库混合转入酵母细胞AH109,在SD/–Trp/–Leu/–His/–Ade营养缺陷型平板上培养,挑选直径大于2 mm的克隆,在SD/Raf/Gal/X-gal平板上划线培养,筛选蓝色克隆。将筛出的克隆测序、BLAST分析,得到4类与W17相互作用的候选蛋白,分别是胁迫相关功能蛋白、翻译后修饰蛋白、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)大亚基/小亚基以及功能未知蛋白。互作验证表明,Hsp90和PPR蛋白与W17有相互作用关系。这些候选蛋白参与信号转导或免疫过程,暗示W17在植物的逆境信号转导、下游基因转录调控,甚至在翻译过程都有重要作用。