桃生长素反应因子和生长素/吲哚乙酸蛋白家族基因的克隆及表达分析

生长素对果实发育起着重要的调控作用。生长素反应因子（auxin response factor,ARF）和生长素/吲哚乙酸蛋白（auxin/indoleacetic acids protein,Aux/IAA）是生长素信号转导系统中的两个关键因子,在转录水平上对生长素参与的生理活动进行调控。为探索生长素调控桃果实发育的机制,选取ARF家族的1 个基因PpARF1,Aux/IAA 家族的5 个基因PpIAA3、PpIAA9、PpIAA17、PpIAA26 和PpIAA29,克隆其全长cDNA 序列并进行生物信息学分析,对它们在桃果实不同发育时期中果皮和种子的表达进行qRT-PCR 检测。序列分析表明：这6 个基因的编码区全长分别为2 037、594、1 194、618、384 和723 bp,分别编码678、197、397、205、127 和240 个氨基酸;氨基酸序列比对分析显示桃PpARF1 蛋白序列和草莓的FvARF1（XP_004300014.1）同源性最高,达到90.56%,PpIAA 家族的5 个蛋白同源性很低,只有23.77%;荧光定量PCR 结果显示,在花后52 d（果实发育硬核期）,PpIAA3 和PpIAA17 在中果皮中的表达量显著升高;PpIAA26、PpIAA29 和PpARF1 在种子中的表达量显著升高。预示生长素可能在桃果实发育硬核期发挥着重要的调控作用。     

三褶虾脊兰CtARF57和CtIAA12基因克隆及功能分析

以三褶虾脊兰(Calanthe triplicata)不同发育时期的花瓣距为试材，基于转录组测序数据，通过克隆获得生长素信号转导途径中CtARF57和CtIAA12基因全长序列，并进行生物信息学分析，探究园林花卉三褶虾脊兰生长素相关响应因子(ARF和Aux/IAA)的表达特性及功能，以期揭示三褶虾脊兰花瓣距的发育机理。结果表明：cDNA全长为3 054 bp和1 124 bp,分别编码911、177个氨基酸。2个基因氨基酸序列与铁皮石斛同源基因的相似性较高，均超过84%。保守结构域分析表明CtARF57蛋白具有B3结构域、Auxin＿resp结构域和Aux/IAA结构域；CtIAA12具有Aux/IAA蛋白的DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ特异性结构域。实时荧光定量PCR结果显示，其转录水平受到生长素的诱导，不同时期基因表达水平差异明显，2个基因均在三褶虾脊兰花瓣距发育最后一个时期表达量最高，前2个时期表达量较低，与转录组FPKM值趋势一致。综上所述，初步推测2个响应因子基因参与生长素信号传导途径并调控园林花卉三褶虾脊兰花瓣距的形态建成和生长代谢过程。     

转录因子FaNAC56在草莓果实成熟中的功能分析

[目的]研究NAC转录因子FaNAC56在草莓果实成熟中的作用.[方法]根据前期果实成熟过程中的蛋白组数据,以八倍体红颜草莓为试材,克隆FaNAC56基因及其启动子.在蛋白水平,利用MEGA构建FaNAC56系统进化树,并通过生物信息学预测其编码蛋白的二级结构,以及利用烟草进行亚细胞定位;在转录调控水平,利用预测网站分析FaNAC56启动子区顺式作用元件以及下游靶基因,并通过RT-qPCR分析FaNAC56的时空表达模式.最后,利用果实圆片温育方法分析FaNAC56基因受外源激素诱导情况.[结果]FaNAC56基因全长1035 bp,编码344个氨基酸,具有NAC转录因子NAM保守结构域.系统发育分析表明FaNAC56与月季NAC56同源性最高.亚细胞定位显示FaNAC56定位于细胞核内.FaNAC56在果实中高度表达并随果实成熟表达量急剧增加.FFaNAC56启动子区含有ABA、赤霉素、生长素、乙烯等激素和胁迫相关响应元件,其表达水平受这些激素诱导.靶基因分析发现FaNAC56可能响应多种激素、花色苷和蔗糖调控元件.[结论]FaNAC56可能通过多种激素调控草莓果实的发育和成熟.     

桃Aux/IAA家族基因鉴定及在果实成熟过程中的表达分析

通过生物信息学鉴定桃基因组中生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA)基因家族,并对其在溶质型和硬质型桃果实成熟阶段的表达水平进行q RT-PCR检测。结果表明:桃Aux/IAA基因家族包含22个成员,这些基因集中分布在5条染色体上,以第1条染色体上含有最多,为8个。大部分Aux/IAA基因包含高度保守的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ功能域,聚类分析表明其分为10类。基因结构分析显示这些基因包含2~5个外显子。荧光定量PCR分析表明10个Aux/IAA基因在溶质型桃果实的表达量高于对应时期硬质型桃果实,其中5个基因随着溶质型桃果实的成熟上调表达,特别是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m。试验结果表明桃Aux/IAA家族成员在结构上高度保守,其中多个成员(尤其是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m等)可能参与调控桃果实的成熟。     

黄瓜Aux/IAA基因家族的生物信息学分析

Aux/IAA基因家族是一个典型的被生长素诱导而表达的基因家族,可以被生长素快速诱导表达。采用生物信息学方法在黄瓜基因组中确定了28个Aux/IAA基因,除4号染色体外,其他6条染色体均有分布,编码蛋白序列在70~427个氨基酸残基之间,22个黄瓜Aux/IAA蛋白具有完整的4个保守结构域,进化方式多样化。该研究结果有助于黄瓜生长素信号转导途径的解析。     

GA_3和IAA组合调控华重楼种子萌发机理初探

运用高通量转录组测序技术分析华重楼种子萌发前后激素信号转导途径和合成通路中的差异表达基因,旨在初步揭示GA_3和IAA组合处理华重楼种子萌发的调控机理。结果表明:600 mg·L~(-1) GA_3+40mg·L~(-1)IAA可使华重楼种子萌发率在8个月时达到87.33%。结合转录组测序结果,将差异表达基因与KEGG数据进行比较发现:外源施加GA_3和IAA可使GA分解代谢基因GA_(2ox)下调表达,GA合成基因GA_(20ox)上调表达,GA信号转导通路中GID_1下调表达,PIF4上调表达,推测在外源施加的GA_3和内源GA增加的共同作用下GA信号转导增强。外源施加IAA可使IAA合成通路中YUCCA和ALDH上调表达,IAA信号转导通路中生长素的受体蛋白基因AUX1、AUX/IAA、SAUR等上调表达,推测在外源施加IAA和内源IAA增加的共同作用下IAA信号转导增强。GA_3和IAA组合促进种子萌发的调控机理可能与GA、IAA合成代谢和信号转导相关。     

甘蓝ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。以公布的甘蓝基因组数据库为基础,采用生物信息学方法鉴定出29个ARF基因,命名为BoARFs,研究分析了其基因结构、染色体分布、蛋白质保守结构域、系统进化树及表达模式,以期为甘蓝ARF基因家族功能的深入研究提供参考依据。结果表明:BoARF家族基因结构相对复杂,含有2~14个外显子;在染色体上呈不均匀分布,除BoARF29基因未定位到染色体上外,其它基因均定位在不同的染色体上;所有BoARF蛋白均具有保守的B3结构域和Auxin_resp结构域,但只有21个BoARF蛋白包含1~2个AUX/IAA结构域;转录组数据表达模式分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。     

茄子生长素诱导基因SmIAA19的克隆和分析

以茄子单性结实品系‘D-10’为材料,以茄子单性结实差减文库中差异表达的EST片段Z732为依据,采用RT-PCR和RACE技术克隆获得了生长素诱导基因SmIAA19（登录号KP114221）的cDNA序列。该基因全长为800 bp,开放阅读框为558 bp,编码185个氨基酸。氨基酸序列比对结果表明该基因编码的氨基酸序列具有Aux/IAA基因家族的典型结构域和保守基本序列,在分子进化上与马铃薯距离最近,与番茄处于同一分支。qRT-PCR分析表明,在低温（门茄）和适温（四门斗）条件下,SmIAA19在单性结实和非单性结实的子房和果实发育过程中均有表达,单性结实品系中的表达量显著高于非单性结实品系,单性结实品系开花当天子房中的表达量最高,非单性结实品系在低温和适温条件下的表达量均保持在较低的水平。IAA含量检测结果表明,在不同结实性茄子品系的果实发育过程中IAA含量的变化趋势基本相同,在果实发育前期含量较高,且在低温（门茄）条件下,不同结实性果实中IAA的含量变化与SmIAA19基因的表达量变化相一致。SmIAA19基因可能与茄子的单性结实有关。     

外源ALA缓解ABA抑制草莓根系伸长生长的机理研究

以栽培草莓‘红颜’（Fragaria×ananassa Duch.‘Benihoppe’）为材料，探讨5–氨基乙酰丙酸（ALA）与脱落酸（ABA）以及生长素（IAA）之间的关系，以期为ALA在草莓生产上应用提供理论依据。结果显示，外源ABA处理抑制草莓根系伸长生长，而ALA缓解ABA的抑制效应。ABA处理降低草莓根尖内源生长素含量，ALA则促进内源ABA含量提高。ABA和（或）ALA处理对草莓根尖ABA生物合成关键基因NCED1、NECD2，以及ABA氧化代谢基因CYP707A的表达没有显著影响。但ABA处理诱导其受体基因PYL4和PYL8以及ABA信号通路关键蛋白激酶基因SnRK2.1、SnRK2.2、SnRK2.3、SnRK2.4、SnRK2.5和SnRK2.6表达上调，而ALA却没此效应，说明ALA-ABA调控草莓根系伸长生长效应不涉及ABA信号途径。另一方面，ABA和（或）ALA处理对IAA合成基因YUC1表达没有影响；ABA处理下调YUC2和YUC3以及IAA内向运输基因AUX1表达，但是这种效应不能被ALA逆转。值得关注的是，IAA外向运输蛋白编码基因PIN1在ABA处理后...     

狗蔷薇生长素输出载体蛋白基因PIN1 和PIN2的分离与表达分析

 植物体内生长素输出载体PIN 蛋白基因的表达变化间接反映了生长素的运输与积累状态。 为分析生长素在狗蔷薇（Rosa canina）类原球茎发生初期的作用，以狗蔷薇叶片愈伤形成的不定根为材 料，分离了生长素输出载体蛋白基因PIN1 和PIN2 的cDNA，分别命名为RcPIN1（GenBank 登录号 KF543362）和RcPIN2（GenBank 登录号KF543363）。RcPIN1 全长2 266 bp，编码621 个氨基酸；RcPIN2 全长2 248 bp，编码643 个氨基酸，两者推导蛋白结构差异微小，在N 端和C 端均有5 个跨膜区域，中 间1 个亲水区。Blast 比对发现两个基因与多种植物PIN 基因具有高度同源性（> 70%）。半定量RT-PCR 分析表明，RcPIN1 在根、茎中表达量高于叶和花，RcPIN2 在根中表达水平高于茎、叶和花；在狗蔷薇类 原球茎发生初期，TDZ 诱导培养下愈伤—不定根RcPIN1 和RcPIN2 表达上调，而TDZ + TIBA 抑制培养 下两基因表达不活跃，且类原球茎形成率降低。试验结果表明生长素的极性运输与积累参与了调控狗蔷 薇类原球茎的初期形态建成。     

砂梨(Pyrus pyrifolia)过敏原蛋白基因(Ppmal)的克隆与表达分析

【目的】分离和克隆梨过敏原蛋白基因Ppmal(Gen Bank登录号为KP008110),探讨其在梨果实发育过程中的功能。【方法】以砂梨品种‘翠冠’[Pyrus pyrifolia(Burm.f.)Nakai]为试材,在盛花期后30 d对植株果柄进行涂抹赤霉素处理,利用同源克隆和RACE方法克隆目的基因全长序列,并通过实时荧光定量技术和半定量技术分析该基因在梨不同组织以及梨果实发育过程中的表达变化。【结果】Ppmal的全长是906 bp,含有480 bp的开放阅读框(ORF),编码159个氨基酸,预测的蛋白质相对分子质量为17.56 k D,等电点为5.62。生物信息学分析显示该基因没有信号肽序列,没有跨膜结构域,具亲水性。与其他物种的过敏原蛋白基因核苷酸序列同源性超过75%,与苹果和西洋梨编码的氨基酸序列同源性分别高达97.48%和96.23%,进化树分析表明该基因与苹果的进化关系最近。同时,定量结果显示经过赤霉素处理后的果实中该基因的表达量随着果实的生长发育呈现先降低后升高的趋势,并且具有组织差异表达的特点,其表达量在叶片中最大,其次是嫩叶,再次是花,枝条最低。【结论】获得梨Ppmal基因全长,对该基因在砂梨品种‘翠冠’发育过程中的表达分析显示,Ppmal受到赤霉素的调控,并在砂梨果实膨大期发生上调表达。     

桃生长素酰胺水解酶基因家族序列特征及其表达分析

生长素酰胺水解酶（IAA-Leucine Resistant1-like Hydrolase,ILL）可催化生长素结合态释放游离态生长素（IAA）。为了深入研究桃ILL基因家族的功能,对桃基因组中ILL基因家族成员的数量、在染色体骨架的分布、编码蛋白质的结构、基因表达模式和编码氨基酸的进化树分类等方面进行了研究。桃基因组中共鉴定出了9个ILL基因,它们分布在4个染色体骨架上（scaffold 1、2、3和7）。在桃中编码ILL蛋白家族的基因成员分别为：PpILR1、PpILR2、PpILR3、PpILR4、PpILL1、PpILL2、PpILL3、PpILL4和PpILL5,所有这些预测的蛋白都含有M20结构域和M20二聚化结构域。运用荧光定量实时PCR技术对该基因家族在桃果实生长发育各阶段的表达水平进行了分析,结果显示：ILL 基因家族中的数个成员在果实不同发育阶段表达水平有变化,其中PpILR1的表达量在果实生理成熟期明显上调。     

辣椒PEBP基因家族的全基因组鉴定、比较进化与组织表达分析

植物磷脂酰乙醇胺结合蛋白(Phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP)分为MFT、FT和TFL1共3个亚家族,其中FT和TFL1亚家族蛋白构成了植物的成花激素—抗成花激素系统,调控开花时间和株形结构。基于辣椒(Capsicum annuum)全基因组数据,对辣椒PEBP基因家族进行鉴定,并对基因和蛋白结构、比较进化、共线性和组织表达特征等进行了分析。结果表明,辣椒基因组包含9个PEBP成员,并且9个基因均含有4个外显子和3个内含子,定位在6条染色体上,其编码蛋白质定位在细胞质和细胞核中。与番茄PEBP同源基因的比较进化分析表明,辣椒的PEBP基因受纯化选择,其中CaFT2和CaFT4在进化中较稳定,辣椒和番茄之间存在8对共线性基因。qRT-PCR分析表明CaPEBP基因在所检测的组织中明显差异表达,如CaMFT/CaTFL1-1在果实中高表达,CaFT1在叶片中相对表达量最高,Ca FT3在顶端分生组织和花中表达量最高,CaTFL1-4在根中特异表达。     

辣椒高赖氨酸蛋白基因Cflr全长cDNA的克隆及其组织表达特征

为了在茄科植物中寻找新的高赖氨酸蛋白基因,以辣椒栽培种‘江蔬7号'的成熟花粉为材料,根据马铃薯和番茄中高赖氨酸蛋白基因的保守序列设计引物,通过RT-PCR技术扩增到一条长390 bp的cDNA片段,继而应用RACE技术克隆了一个辣椒高赖氨酸蛋白基因的全长cDNA,命名为Cflr（GenBank登录号：EU367999）。Cflr基因cDNA全长920 bp,5＇端有84 bp的非翻译区,3＇端具有完整的polyA尾,包含一个编码223个氨基酸的完整开放阅读框。Cflr基因与马铃薯和番茄高赖氨酸蛋白基因cDNA序列的同源性为50%～60%,氨基酸序列的同源性为40%～50%。该基因所编码的蛋白质中赖氨酸含量为21.2%,苏氨酸含量为10.3%,是目前已知赖氨酸含量最高的天然蛋白。半定量RT-PCR结果表明,Cflr基因在辣椒未成熟花药、成熟花粉、花瓣、茎、叶片和根中均有表达,在成熟花粉和花瓣中的表达丰度最高,在叶片中表达量明显减少,而在未成熟花药、茎和根中的表达量极少。     

龙眼TMK基因家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】更全面地解析龙眼TMK(DlTMK)基因家族的生物学特性及其在龙眼体胚发生早期及不同激素处理下的表达模式。【方法】利用多种生物信息学分析软件预测DlTMK基因家族成员编码的蛋白基本理化性质、染色体定位、系统进化树、基因结构、启动子顺式作用元件等,并采用实时荧光定量PCR((quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术检测DlTMK在龙眼体胚发生早期3个阶段及在不同激素处理下的表达模式。【结果】共筛选出6个DlTMK基因家族成员,其编码的蛋白质均为具有跨膜结构不具有信号肽的亲水性蛋白,主要定位在质膜、细胞质和细胞核上。染色体定位结果显示,DlTMK基因家族存在串联重复序列。DlTMK基因家族在进化方式上与拟南芥、杨树相近。启动子顺式作用元件分析表明,DlTMK基因家族成员启动子中含有多种激素响应、逆境响应及光响应元件。qRT-PCR结果显示,DlTMK基因家族大多数成员在龙眼体胚发生早期各阶段的表达量变化趋势与转录组分析结果基本一致,但不同成员的表达模式存在差异,并且DlTMK基因家族各成员均响应生长素(auxin,IAA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)及赤霉素(gibberellic acid,GA3)。【结论】DlTMK基因家族在进化上具有高度保守性,参与多种激素应答,通过推测发现可能以磷酸化的方式参与激素信号传递,调控龙眼体胚发育。     

桃果实中miR160a与其靶基因ARF的鉴定及对IAA的响应分析

以水蜜桃品种‘小白凤’果实为试材,利用miR-RACE技术验证了桃mi R160a的精确序列,克隆了其3个ARF靶基因(PpARF18、PpARF17和PpARF18-like)的ORF序列。利用RLM-RACE技术以及qRT-PCR方法对Ppe-miR160a作用于3个靶基因的模式及频度进行了分析。结果表明,Ppe-miR160a的精确序列与预测序列在5′端和3′端均存在1个碱基的差异,其3个靶基因ARF均含有高度保守的B3和生长素响应DNA结合域。RLM-5′RACE结果显示,Ppe-miR160a以裂解的方式作用于3个ARF靶基因,且裂解位点均位于Ppe-miR160a5′端的第9和第10位碱基之间。IAA响应分析表明,与对照相比,IAA处理后的桃果实中Ppe-miR160a以及3个靶基因3′端裂解产物的表达量均显著升高。以上结果表明桃果实中的Ppe-miR160a通过介导其3个靶基因的裂解参与生长素信号途径调控。     

猕猴桃后熟过程中ABA响应结合因子AcAREB1调控AcGH3.1的表达

以‘红阳’猕猴桃为试材,研究脱落酸(ABA)对果实采后成熟过程中生长素(IAA)代谢的影响。结果表明,外源ABA处理能够加速自由态IAA的降解,提高IAA-Asp含量,同时可以显著促进IAA降解相关基因AcGH3.1的表达。从猕猴桃基因组数据库中分离鉴定到5个ABA响应结合因子基因(AcAREB1～AcAREB5),荧光定量PCR显示,5个基因在果实采后成熟过程中均能不同程度响应ABA。酵母单杂交结果显示,AcAREB1能够直接结合到AcGH3.1的启动子上。亚细胞定位显示AcAREB1定位在细胞核上。酵母自激活试验表明AcAREB1具有转录激活活性。这些结果表明,在猕猴桃果实成熟过程中,AcAREB1可以响应ABA,调控AcGH3.1的表达,从而促进IAA的降解,最终使得果实开始软化成熟。     

香蕉茉莉酸合成关键酶基因MaOPR 的克隆和表达分析

 从‘巴西’香蕉（Musa acuminata L. AAA group‘Brazilian’）根的cDNA 文库中获得了一段 12–氧–植物二烯酸还原酶OPR（12-oxo-phytodienoic acid reductase）基因的片段,RACE 扩增获得全长, 命名为MaOPR。该基因全长1 512 bp,存在一个完整的开放阅读框1 287 bp,编码429 个氨基酸。生物 信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,等电点为8.11,具有一个活性位点,一个基质结合位点,一个黄素 单核苷酸结合位点。序列预测分析该蛋白亚细胞定位为细胞质,其不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。通 过和已知植物的12–氧–植物二烯酸还原酶基因相比,同源性达到66%以上。其中与苜蓿、谷子、粳稻、 紫云英的OPR 编码的氨基酸序列的同源性均为71%。器官特异性分析表明,MaOPR 在香蕉的根、茎、 叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎和果实中表达量较高。通过对其在ABA 抑制剂、乙烯、枯萎病 胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应以上3 种胁迫。     

芸薹属大白菜Aux/IAA基因家族的生物信息学分析

Aux/IAA基因家族在生长素诱导的早期做出响应,是生长素早期应答的3类基因家族之一。现主要从基因组水平研究白菜Aux/IAA基因的分布及特征。结果表明:从BRAD共检测到59条白菜Aux/IAA基因,不均等分布在白菜的全部10条染色体上。通过多重比对和基序探测结果显示,40条白菜Aux/IAA基因具有4个保守基序,其它基因的保守基序则有不同程度的分化。系统进化分析表明,Aux/IAA基因家族可分为7个亚家族。通过表达模式预测发现,白菜Aux/IAA基因家族表达模式也有较大差异。     

苹果全基因组PIN成员鉴定及MdPIN15的克隆和在腋芽萌发中的表达分析

从苹果金冠基因组中鉴定得到18个生长素输出载体蛋白PIN-formed(PIN),对其进行理化特性、基因结构、系统进化和启动子元件分析。结果表明,MdPIN基因家族中,含有1~14个外显子,0~13个内含子;MdPIN蛋白的保守基序数量在3~10。苹果PIN和拟南芥PIN等蛋白高度同源,且根据其进化树分为G1、G2和G3亚组;18个MdPIN在不同基因型苹果的不同器官中表达具有明显差异。以‘长富2号’为材料,从其腋芽中克隆得到一个候选基因MdPIN15,其开放阅读框为1869 bp,编码622个氨基酸。实时定量PCR表明,MdPIN15在梢尖部位表达量最高,其次是腋芽,在花芽中表达量最低;,外源GR24和Lovastatin(LVS)处理降低MdPIN15的表达量;6-BA和去茎尖处理提高了MdPIN15的表达量。MdPIN15在介导细胞分裂素(CK)、生长素(IAA)和独脚金内酯(SL)等激素调控腋芽萌发有重要作用。