基于巴戟天RNA-seq的bHLH转录因子的鉴定与分析

为探究巴戟天中参与生长发育及次生代谢产物合成的bHLH转录因子,本研究基于巴戟天的转录组数据,对巴戟天的bHLH转录因子进行筛选鉴定、亚细胞定位、保守结构域、GO功能注释、系统进化树及组织特异性表达差异分析。结果显示,鉴定出的90个巴戟天bHLH转录因子的保守结构域大约有60个氨基酸组成,包含2个不同的功能结构区,其中83个bHLH转录因子具有识别并结合E-box的能力。63个bHLH转录因子定位于细胞核中,27个位于细胞外基质。GO功能注释分类结果显示与生物过程、分子功能和细胞成分有关的GO terms数量分别为39、109和61个。系统进化树分析结果可知,除S2、S4、S12、S14、S17和S20亚家族外,90个巴戟天bHLH转录因子在其他亚家族均有分布。RT-qPCR结果验证了部分MobHLH转录因子在巴戟天不同组织中的表达模式。鉴定的90个巴戟天bHLH转录因子为后续进一步研究巴戟天bHLH转录因子家族提供了一定的理论基础。     

黑果枸杞bHLH转录因子家族的生物信息学分析

植物转录因子在植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的作用。BHLH转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,不仅影响植物生长发育、胁迫响应,还参与调控信号转导和激素合成。为了丰富bHLH家族在不同物种中的系统研究,本研究通过对枸杞属植物黑果枸杞的bHLH家族进行全面分析和鉴定,结果表明,通过对注释得到的132个非冗余的黑果枸杞bHLH基因家族成员进行亚细胞定位预测,发现81个b HLH转录因子定位于细胞核中,48个定位于细胞外。黑果枸杞bHLH蛋白含2个保守结构域,碱性区含有高度保守序列His5-Glu9-Arg13,与靶DNA结合相关;螺旋区内Arg-25和Arg-55完全保守,参与二聚体形成。黑果枸杞bHLH蛋白结构域有多个氨基酸位点保守性较高,其中98个bHLH蛋白具有E-box结合功能,19个出现频率高于50%的保守位点,属于bHLH典型结构域序列特征。黑果枸杞bHLH家族含有3种保守基序,黑果枸杞bHLH基因全部成员可分为22个亚族。随着黑果枸杞果实的发育,bHLH家族基因的表达存在差异,有48个bHLH转录因子基因随果实的发育成熟呈现出表达量上调,共有41个bHLH转录因子基因随果实的发育成熟表达下调。     

植物TCP蛋白作用机制研究进展

TCP蛋白是一类植物特有的转录因子,广泛存在多个物种中。不同物种TCP蛋白数量差异较大,但都含有一个由59个氨基酸残基组成的高度保守的bHLH结构。TCP蛋白通过bHLH结构结合到基因的启动子、内含子及编码区调控下游基因表达,同时其自身的表达和活性也受多个因子的调控。近几年,随着研究的深入和生物技术的发展,TCP转录因子的上下游调控网络逐步被揭晓。本研究主要对TCP转录因子的结构、分布,其上游调控因子和调控下游基因的分子机制最新研究以及生物学功能进行综述,并对TCP转录因子未来的研究方向进行展望,为全面了解TCP类转录因子的调控网络提供参考。     

樱桃bHLH转录因子家族基因鉴定及表达分析

低温被认为是诱导‘短柄樱桃’花芽休眠解除的关键因子,而花芽如何响应低温并完成积累仍不清楚。植物bHLH转录因子可以响应低温而调控植物生长发育和非生物胁迫过程。研究小组在‘短柄樱桃’花芽转录组文库中发现了30个具有完整开放阅读框的bHLH类转录因子,但其结构特征和低温诱导表达模式仍不清楚。为此,本研究采用生物信息学方法对30个bHLH转录因子的基因结构和氨基酸序列进行分析,发现编码基因的开放阅读框在594~2 190 bp之间,可编码197~729个氨基酸序列。氨基酸保守基序分析发现25个出现频率高于50%的保守位点,属于bHLH典型结构域序列特征。利用保守域序列构建系统进化树,加入氨基酸序列相似度较高的30个桃bHLH家族成员及26个拟南芥bHLH家族成员,樱桃bHLH转录因子被分为9个亚族,其中第Ⅲ组成员最多,主要涉及ABA的信号转导途径及逆境响应。实时定量表达分析发现,所有基因表达均呈先上升后下降趋势,只是幅度不同,最高点均出现在低温处理192 h,说明30个bHLH转录因子均受低温诱导表达,可能参与低温诱导花芽休眠解除分子调控,但其调控机制还需进一步研究。本研究为探明中国樱桃bHLH转录因子功能提供理论依据。     

生菜bHLH转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

本研究旨在对生菜(Lactuca sativa L.)bHLH转录因子进行全基因组鉴定与系统分析，以期为生菜bHLH家族基因的生物学功能的研究提供理论基础。通过Pfam下载bHLH结构域的隐马氏模型，利用HMMER3.0和SMART鉴定生菜bHLH基因。使用ExPASy ProtParam tool、DNAMAN 5.0、ClustalX和MEGA 7.0等软件对bHLH的蛋白序列进行生物信息学分析。在生菜全基因组中共鉴定出135个bHLH转录因子，其编码蛋白的相对分子量为17843.82~75409.15 Da，理论等电点为0.63~9.51，其中有92个酸性蛋白，43个碱性蛋白。123个bHLH蛋白为不稳定蛋白，135个bHLH蛋白均为亲水性蛋白。各家族成员均含有N端碱性结构域和C端HLH结构域，其中N端可结合特定的DNA顺式元件，C端可维持bHLH蛋白二级结构的稳定。系统进化分析将生菜中135个bHLH蛋白分为10个亚家族。通过全基因组分析，共鉴定出135个生菜bHLH转录因子，为生菜bHLH家族基因的功能研究提供借鉴。     

基于转录组数据挖掘桑树bHLH转录因子家族

bHLH转录因子在植物生长发育调节、生物/非生物胁迫应答以及次生代谢过程中发挥着重要的调控作用,但有关桑树bHLH转录因子的报道还相对较少,这不利于开展相关方面的探索。本研究通过生物信息学技术鉴定到54个桑树bHLH转录因子,并对其保守序列、基因结构、蛋白进化和组织表达进行了分析。结果表明,桑树bHLH转录因子含有2个保守功能域,位于N端的碱性区域和C端的HLH区域。N端的碱性区域由12个氨基酸残基组成,其中第9位和第10位上的精氨酸具有较强的保守性;C端的HLH区域由45个氨基酸组成,第20和50位上的亮氨酸高度保守,可能与二聚体的形成有关。在基因结构方面,大部分转录因子均含有内含子结构,相位类型有23种,以0和0-0型为主,各有10个基因。从蛋白家族系统进化上看,桑树bHLH蛋白与同源性较近的拟南芥序列交错排布,被划分在4个大的进化组中。多数基因在桑树的根、皮、冬芽、雄花和叶片中均有表达,5个基因具有明显的组织特异性,但表达量较低。本研究为进一步开展桑树bHLH转录因子的功能研究提供了理论依据。     

杂交兰叶色相关转录因子生物信息学分析

转录因子在转录水平上调控基因表达,广泛参与植物生长发育、器官形态建成、逆境胁迫和激素信号应答。为进一步研究杂交兰(Hybrid Cymbidium)叶色相关NAC、MYB和bHLH转录因子,本研究利用生物信息学方法对杂交兰NAC、MYB和bHLH基因编码蛋白的理化性质、分布、蛋白结构、磷酸化位点及系统进化关系进行了分析。结果表明,NAC、MYB和bHLH家族基因编码的蛋白既有酸性蛋白也有碱性蛋白,所有蛋白均为亲水性蛋白;亚细胞定位均定位在细胞核;各转录因子家族蛋白具有较高的保守性;编码蛋白序列都包含丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点。本研究为杂交兰叶色相关NAC、MYB和bHLH基因家族的功能分析奠定基础。     

水稻转录因子bHLH家族基因响应环境胁迫表达谱分析

植物转录因子在植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的作用。bHLH转录因子是植物转录因子最大的家族之一。本研究以水稻日本晴为材料,在苗期进行PEG模拟干旱胁迫和ABA（abscisicacid）处理,采用荧光定量PCR方法,比较分析干旱胁迫差异表达的22个候选bHLH家族基因在PEG和ABA处理下的不同时间梯度的表达谱。结果表明大部分候选基因的PEG胁迫表达谱与干旱胁迫表达谱一致,验证了芯片结果的可靠性;而在ABA处理下的大部分bHLH基因表现为抑制表达,部分基因的表达谱与干旱或PEG胁迫表达谱明显不同,推测这些bHLH基因参与PEG和ABA胁迫应答的具有相同或不同的分子路径或模式。研究结果对进一步克隆这些基因及分析其在植物生长发育过程中的分子调控模式打下了基础。     

植物Dof转录因子的结构特点及功能研究进展

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物中特有的转录因子,其N-末端具含保守锌指结构的Dof结构域,能够识别AAAG序列;Dof转录因子能够发挥多种功能,主要是由于其具有多变的C-末端,它是Dof蛋白的特异转录调控结构域。在植物中,Dof转录因子的功能主要与维管发育、叶片极性、保卫细胞特异基因的调控、碳氮代谢、种子发育和萌发、光响应及光周期调控的开花和花粉发育、次生代谢物合成、防御反应、生长素响应等生理过程有关。将这些进程归纳为组织分化、种子发育和代谢调节三个方面,通过对植物Dof转录因子的结构特点及功能进行分析,为Dof转录因子的深入研究提供参考。     

1个新棉花bHLH类基因GhbHLH130的克隆及表达分析

近年来,已发现碱性/螺旋-环-螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)类转录因子家族在植物的生长发育调控中发挥重要作用。本研究通过电子克隆方法得到1个新的棉花bHLH类转录因子基因的全长序列,利用反转录-PCR技术从陆地棉中分离出1个bHLH类转录因子基因,并命名为GhbHLH130。该基因包含1个552 bp的开放阅读框,编码184个氨基酸残基。序列分析表明GhbHLH130蛋白包含1个螺旋-环-螺旋(Helix-Loop-Helix)保守结构域,属于bHLH转录因子家族。实时荧光定量分析结果表明GhbHLH130基因的表达受干旱、高盐、低温以及外源脱落酸的显著诱导。亚细胞定位结果表明GhbHLH130基因在细胞核内表达。本研究结果表明GhbHLH130基因可能作为调控基因参与棉花的逆境应答响应过程。     

结球甘蓝BoLH01和BoLH02基因的克隆与表达

bHLH类转录因子在植物叶片形态建成和发育过程中发挥重要的生理功能。本文通过结球甘蓝转录组数据分析,筛选出莲座期和结球期的茎尖间与叶片间均显著差异表达的2个bHLH类转录因子,命名为BoLH01和BoLH02基因,获得了2个基因的编码序列,其中BoLH01基因CDS全长为966 bp、编码321个氨基酸;BoLH02基因CDS全长870 bp、编码289个氨基酸;序列分析表明BoLH01和BoLH02分别与拟南芥AtbHLH18和AtbHLH19氨基酸同源相似性最高,达81%和74%,均具典型bHLH结构域特点和完全保守的13E-16R和9H-13E-17R以及Leu23对应的关键氨基酸位点;分子进化上BoLH01、BoLH02与AtTCP2/3/4/10/24亲缘关系较近,与AtTCP9/11/14/15较远;转录组和荧光定量PCR分析表明BoLH01和BoLH02在平展的莲座叶中表达量较低,在卷曲的球叶中高量表达;序列分析BoHB7、BoHB12和BoILL6的ATG上游均包含能被bHLH功能域识别的E-box序列,对BoHB7、BoHB12和BoILL6荧光定量PCR分析表明, 三者与BoLH01和BoLH02在不同时期叶片中表达量的变化趋势完全一致;说明BoLH01和BoLH02可能通过正向调控BoHB7、BoHB12、BoILL6基因的表达来参与甘蓝叶片卷曲的调控。     

植物黄酮醇生物合成及功能研究进展

本研究旨在为通过遗传途径改良植物黄酮醇生物合成、植物生长发育及作物抗性提供重要的理论基础。本研究论述了黄酮醇基本生物合成途径,概括了黄酮醇类物质生物合成关键酶及其作用,归纳了黄酮醇类物质在生物合成转录水平上的调控,总结了植物中黄酮醇类物质的生物学功能,包括黄酮醇类物质在植物生长发育中的调节作用、黄酮醇类物质调控植物非生物胁迫反应以及在植物防御反应中的作用。最后对植物黄酮醇类物质的研究方向进行了展望。     

穿心莲全长转录组测序及特性分析

为从转录水平上解析穿心莲体内主要进行的生物进程及其分子机制,选取生长60天的福建漳州生产用穿心莲苗为材料,利用超长单分子测序技术测得其根、茎和倒三叶的全长转录组初始序列信息。对初始序列进行筛选、去冗余、校正、功能注释和基因结构分析。结果显示,穿心莲基因的功能主要富集于代谢途径、次生代谢产物合成途径及抗生素合成途径。bHLH、bZIP、MYB和WRKY等直接参与次生代谢的转录因子含量位居前10。穿心莲内酯前体合成途径基因出现可变剪切,主要为内含子保留。其中,有1个基因产生了6个可变启动子式的内含子保留mRNA亚型。总之,次生代谢是穿心莲的主要生物活性进程,相关功能基因可通过结合丰富的转录因子和进行高频的可变剪切参与其中。     

马铃薯PIF家族成员鉴定及其对高温胁迫的响应分析

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors,PIFs)属于碱性-螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)转录因子家族,通过将光和温度等外部环境信号与植物体内源信号途径相整合,进而形成复杂的信号转导网络来精密调控植物的生长发育进程。目前,关于马铃薯PIF家族基因的研究较少,鉴定和分析StPIF家族成员有助于进一步提高马铃薯的产量和品质。本研究运用生物信息学方法,以拟南芥PIF家族成员蛋白序列作为源序列,通过在马铃薯基因组数据库中进行BlastP分析鉴定出7个StPIFs家族成员,并对其进行系统进化、染色体分布、复制事件、蛋白理化性质、基因结构、Motif预测、启动子顺式作用元件、基因表达模式以及对高温胁迫的响应分析。结果显示,StPIF家族所有成员均含有Motif 1 (bHLH结构域)、Motif 2 (APB结构域)基序;在StPIF基因的启动子区域预测到多个参与光响应、激素、干旱、低温、昼夜节律以及防御和应激反应调控元件;基因表达模式和现蕾期高温胁迫响应分析表明,家族成员具有明显的组织表达特异性,基因存在功能...     

棉花涝渍胁迫的耐受及应答机制研究进展

涝渍是中国长江、黄河流域棉区棉花产量、品质提高的重要限制因子。棉花常具有复杂的耐涝机制,其中,转录因子在其响应涝渍胁迫中发挥着重要作用。本研究从形态结构、生理生化、基因表达等方面综述了近几年国内外有关棉花涝渍胁迫的研究进展,探讨了胁迫条件下棉花的形态及生理适应性,信号转导过程,重点分析了b ZIP、AP2/EREBP,NAC、WRKY、MYB、b HLH等几大家族转录因子的结构、分类及生物学功能,并对其响应非生物胁迫的复杂调控机制进行了论述,以期为发掘棉花耐涝基因,利用分子手段培育棉花耐涝新品种提供思路。     

植物U-box蛋白在植物先天免疫反应中的作用及其研究进展

为了分析植物U-box蛋白在植物先天免疫反应中的作用及其机制,总结了U-box的结构特点及其与RING-finger结构的异同;归纳了植物U-box蛋白的分类及分类特点;并综述了SPL11、PUB12/PUB13、PUB17等U-box蛋白在植物PTI信号传导途径中的调控作用与调控机制,以及ACRE276、PUB17、CMPG1、MAC3A/MAC3B等U-box蛋白在植物ETI信号传导途径中的调控作用与调控机制。得出植物U-box蛋白的结构特点、生化功能及其在植物先天免疫反应中的作用与分子机制,并认为对植物U-box蛋白的研究可为植物抗病分子育种提供基因资源与参考信息。