桑树Trihelix转录因子家族研究

利用生物信息学方法在桑树全基因组数据库中鉴定出Trihelix家族成员29个,序列聚类和功能结构域分析发现该家族成员均含有高度保守的、特征性的Trihelix结构域;根据亲缘关系远近和结构域特点,将其分为5个亚家族;基于MEME程序分析发现桑树Trihelix转录因子家族的保守基序与聚类分析具有较高的一致性。研究初步明确了桑树Trihelix转录因子家族成员、结构和功能特点,为进一步揭示桑树Trihelix转录因子家族的系统发育和生物学功能提供了基础。     

谷子Trithlix转录因子鉴定与生物信息学分析

Trihelix转录因子家族在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面具有重要的作用,但是目前关于谷子Trihelix转录因子家族研究鲜见报道。本试验共鉴定到34个谷子转录因子,对其进行染色体定位、系统进化树、保守基序、基因结构和不同组织的表达分析发现,该家族成员均含有高度保守的Trihelix结构域,分为5个亚族,同一亚族含有相同的保守基序,同一亚族含有相似的基因结构,在不同的亚族中,组织表达模式不同。本研究初步明确了谷子Trihelix转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究谷子Trihelix转录因子家族的系统发育以及生物学功能奠定了基础,为谷子的分子育种提供科学依据。     

番茄AS2基因家族的系统进化分析

AS2基因家族是一类直接参与转录调控并广泛存在于植物中的转录因子家族,能够调控植物生长发育和抗逆境胁迫过程。本研究通过分析番茄基因组,鉴定了番茄中具有特定结构域的AS2基因,并利用生物信息学手段对番茄AS2基因的系统进化、染色体定位以及基因结构等信息进行了分析。系统进化分析共鉴定了45个番茄AS2基因家族成员,分成5个亚类。亚细胞定位分析表明,该家族基因主要分布在细胞核上。染色体定位揭示了AS2基因分布于10条染色体上,基因主要以片段复制的方式进行扩增。本研究为进一步探究番茄和其他物种中AS2基因功能奠定了基础。     

番茄WOX转录因子家族的鉴定及其进化、表达分析

WUSCHEL相关的同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)是一类植物特异的转录因子家族,具有调控植物干细胞分裂分化动态平衡等重要功能。本研究利用番茄(Solanum lycopersicum)基因组数据,通过建立隐马尔科夫模型并进行检索,鉴定了番茄10个WOX转录因子家族成员。多序列比对发现,番茄WOX转录因子家族成员具有高度保守的同源异型结构域;以拟南芥WOX转录因子家族成员序列为参照,通过邻接法、极大似然法、贝叶斯法重建了系统发育树,三者呈现出类似的拓扑结构,番茄和拟南芥WOX转录因子家族共25个成员被分为3个进化支(Clade)和9个亚家族(Subgroup);利用MEME和GSDS对WOX转录因子家族成员的蛋白保守结构域和基因结构进行了分析,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性;利用Perl和Orthomcl对家族成员的染色体定位和同源性关系进行分析,结果表明串联重复的SlWOX3a和SlWOX3b可能来源于一次复制事件;利用番茄转录组数据和qRT-PCR进行表达分析,结果显示家族成员在不同组织中的表达存在差异,暗示了WOX家族的不同成员在功能上可能具有多样性。本研究对番茄WOX转录因子家族成员进行GO(Gene Ontology)注释和比较分析,结果表明该家族成员作为转录因子,可能在组织器官发育、细胞间通讯等过程中发挥作用。     

苹果DREB转录因子家族全基因组鉴定与分析

DREB转录因子属于AP2/ERF转录因子家族,能够与DRE/CRT顺式作用元件特异性结合,调控与逆境应答基因的表达,因而在植物应对低温、干旱、高盐等逆境胁迫中发挥重要作用。该研究利用苹果全基因组数据,通过生物信息学手段鉴定苹果DREB转录因子家族成员,并分析DREB转录因子家族保守域特点与功能及表达情况。结果表明:从苹果全基因组中共鉴定出60个DREB转录因子家族成员,与拟南芥和水稻相比基本一致,通过引入拟南芥DREB基因进行系统发生分析,进一步可以将其细分为6个亚组;结构域和保守元件分析表明,DREB基因家族含有一个AP2保守结构域;染色体定位表明,苹果DREB基因分布于11条染色体上,部分基因存在串联复制现象;基因结构分析显示,该亚家族基因不含内含子。利用同源拟南芥RNA-Seq数据分析结果表明,DREB转录因子家族对低温、ABA调节等非生物胁迫具有调控作用,同时在DREB亚家族中每个亚组响应不同的非生物胁迫;通过分析DREB基因在不同组织中的表达情况,结果显示DREB基因在植物根部中的表达量最强,其次是叶。     

RHR转录因子家族起源、功能以及进化机制的研究进展

转录因子是一类能够通过与基因特异性序列进行结合,从而调控基因转录与表达的蛋白质,对细胞的生物学活性具有重要的调节作用。RHR(Rel-homology region,RHR)转录因子家族属于IF(immunoglobulin fold)转录因子超家族最主要的成员,其成员含有保守的Rel结构域和IPT(immunoglobulin-like fold)结构域。作为古老的转录因子家族,RHR家族成员随着物种演化,通过基因的复制、突变和沉默,不断分化出新型同源基因的同时也伴随着基因的丢失。自然选择导致了各家族成员不同的进化速率,并且在一些功能结构域上展现出了特殊的进化机制。然而,目前有关RHR家族起源和分化的综述比较少见。本文综述了RHR家族各成员的分布、分类、功能及家族进化等方面的研究成果,以期为研究整个转录因子家族的演化机制和物种之间的进化关系提供参考和新的思路。     

芥菜WOX基因家族的全基因组鉴定与分析

WUSCHEL相关-同源盒(WUSCHEL related-homeobox, WOX)基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程中发挥重要作用。本研究利用芥菜(Brassica juncea)基因组数据,通过HUMMER、Smart等软件进行检索筛选,共鉴定出51个WOX基因家族成员。利用Expasy在线软件对这些家族成员的蛋白质分子量、氨基酸序列长度、等电点等进行分析,并利用生物信息学软件对芥菜WOX基因家族进化关系、保守区域、基因结构等进行系统性分析,将芥菜WOX基因家族分为古老支、中间支和WUS支/现代支3个亚家族。结构分析表明,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性,而不同亚家族之间呈现一定的多样性。51个WOX基因不均匀分布于芥菜18条染色体上,这些基因的启动子大多含有响应光、激素和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)分析发现,芥菜WOX基因的表达具有时空特异性,其中B...     

大豆GeBP转录因子基因家族的生物信息学分析

GeBP转录因子调控植物表皮毛的生长发育,并且参与控制植物叶片的发育。该文利用生物信息学方法,在大豆全基因组范围内搜索GeBP基因家族,并从氨基酸理化性质、基因结构、染色体的物理分布、系统进化、序列比对、功能结构域、组织表达情况等基本特征方面对GmGeBP基因家族进行分析。结果表明:(1)共获得9个GmGeBP转录因子基因家族成员,其中仅2个基因含有内含子,且都只有1个内含子,表明该家族成员基因构造比较简单但稳定。(2)GmGeBP编码的蛋白分子量为39.65~49.24 kD,理论等电点为4.65~9.08;这些成员基本上都是酸性氨基酸,属于亲水性、不稳定蛋白。(3)这9个基因不均匀的分布于7条染色体上,10和20号染色体上分别分布2个GeBP基因,3、5、13、15、19号染色体上各分布1个基因。(4)系统进化分析表明,大豆与拟南芥对应的GeBP成员亲缘关系较近,分别聚类到4个分支,而与水稻的距离较远。(5)结构域分析表明,9个GmGeBP成员都包含DUF573结构域,推测该部分在GeBP转录因子中很可能是与靶标基因顺式作用元件互作的结构域。(6)通过分析大豆GmGeBP转录因子基因家族的组织表达,发现不同基因在大豆不同组织的表达量不同,具有一定的特异性。该文对大豆GeBP转录因子基因家族的分析和鉴定为进一步研究大豆表皮毛发育的分子作用提供了理论基础。     

山地麻蜥7个Dmrt基因成员的克隆及序列分析

Dm rt基因家族是一个与性别决定相关的基因家族。该家族成员都含有一个具有DNA结合能力的保守基序———DM结构域,在性别决定和分化发育的调控中担负着重要的功能。本文采用简并PCR技术,扩增和克隆了山地麻蜥(Erem ias breuchleyi)基因组中的DM结构域,通过SSCP技术筛选和测序得到了7个具有不同DM序列的克隆。结果显示,在山地麻蜥基因组中存在着Dm rt基因家族的多个成员,与其他动物相关的Dm rt基因进行聚类分析,显示该基因家族在动物系统进化上具有高度的保守性。     

封面说明

正转录因子是一类能够与基因特异性序列进行结合,从而调控基因转录与表达的蛋白质,对细胞的生物学活性具有重要的调节作用。RHR转录因子家族属于IF转录因子超家族最主要的成员,其成员含有保守的Rel结构域和IPT结构域。作为古老的转录因子家族,RHR家族成员随着物种演化,通过基因的复制、突变和沉默,不断分化出新型同源基因的同时也伴随着基因的丢失。     

转录因子基因TuGTγ-3参与乌拉尔图小麦对条锈病的抗性

小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Eriks.＆Henn., Pst)引起的一种严重的真菌病害,发掘新的抗条锈病相关基因对于小麦抗病育种和抗病机理研究都具有重要意义。Trihelix是植物特有的转录因子家族,参与调控生长发育、形态建成、胁迫应答等过程。迄今,小麦属Trihelix家族与抗条锈病相关的研究尚未见报道。本研究从乌拉尔图小麦(Triticum urartu Tum., 2n=2x=14, AA)中克隆了Trihelix家族GTγ亚家族中的一个基因,命名为TuGTγ-3。序列分析表明,TuGTγ-3基因具有完整的开放阅读框(ORF),编码序列(CDS)全长1329 bp,编码442个氨基酸,推测其编码蛋白的分子量为50.31 kDa,理论等电点为6.12。生物信息学预测TuGTγ-3蛋白有一个单分型核定位信号(GLPMQKKMRYT),没有信号肽和跨膜结构域。TuGTγ-3蛋白的保守trihelix结构域的氨基酸序列位置为Q115~R187,第四α-螺旋位置为F234~Y241,CC结构域的位置为K362~K436。二级结构分析显示,TuGTγ-3蛋白由43.89%的α-螺旋、9.51%的伸展链、9.95%的β-转角和36.65%的不规则卷曲构成。利用普通小麦的基因组数据库BLAST分析表明,TuGTγ-3被定位于5A染色体长臂上。瞬时表达实验显示,TuGTγ-3蛋白主要定位在细胞核中,但细胞质中也有少量分布。表达谱分析表明,TuGTγ-3基因在叶片中的表达量显著高于根和叶鞘,且受小麦条锈菌小种CYR32的诱导而强烈上调表达。进一步通过大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默(BSMV-VIGS)实验证明,转录因子TuGTγ-3正向调控了乌拉尔图小麦对条锈病的抗性。     

植物Trihelix转录因子家族研究进展

Trihelix转录因子家族是一类最近才被引发关注的基因家族, 其因在DNA结合结构域含有3个串联的螺旋结构(螺旋-环-螺旋-环-螺旋)而得名, 该结构域能特异地与DNA序列上的光应答元件GT元件结合, 所以该家族也被称为GT因子家族。在研究早期, 人们对该基因家族的认识只局限于它们对光依赖型靶基因的调控, 而最近10年的研究表明, 该家族基因在植物的花、气孔、表皮毛、胚胎和种子的发育等不同生长发育过程中, 以及在病害、盐胁迫、干旱胁迫和冷胁迫等生物胁迫和非生物胁迫应答过程中都扮演重要角色。文章主要从Trihelix转录因子家族的结构特点、分类以及最新的功能研究进展进行详细综述。     

Sequence and expression analysis of the thioredoxin protein gene family in rice

Thioredoxin (Trx) proteins play important biological functions in cells by changing redox via thioldisulfied exchange. This system is especially widespread in plants. Through database search, we identified 30 potential Trx protein-encoding genes (OsTrx) in rice (Oryza sativa L.). An analysis of the complete set of OsTrx proteins is presented here, including chromosomal location, conserved motifs, domain duplication, and phylogenetic relationships. Our findings suggest that the expansion of the Trx gene family in rice, in large part, occurred due to gene duplication. A comprehensive expression profile of Trx genes family was investigated by analyzing the signal data of this family extracted from the whole genome microarray analysis of Minghui 63 and Zhenshan 97, two indica parents, and their hybrid Shanyou 63, using 27 different tissues representing the entire life cycle of rice. Results revealed specific expression of some members at germination transition as well as the 3-leaf stage during the vegetative growth phase of rice. OsTrx genes were also found to be differentially up- or down-regulated in rice seedlings subjected to treatments of phytohormones and light/dark conditions. The expression levels of the OsTrx genes in the different tissues and under different treatments were also checked by RT-PCR analysis. The identification of OsTrx genes showing differential expression in specific tissues among different genotypes or in response to different environmental cues could provide a new avenue for functional analyses in rice.     

互花米草NAC转录因子家族的鉴定与表达分析

互花米草(Spartina alterniflora)作为一种海岸带盐生植物,高度耐盐胁迫,但因为缺少参考基因组,其耐盐的分子机制却尚未见报道。NAC家族蛋白是植物特有的转录因子,调控植物的生长发育和胁迫应答。为了鉴定互花米草NAC蛋白(SaNAC)并探究它们与互花米草生长发育及胁迫响应之间的关系,本研究以互花米草三代全长转录组数据为参考,通过与水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和玉米(Zea mays)NAC蛋白序列进行比对,并结合保守功能域进一步筛选,最终找到62个SaNAC蛋白。从蛋白序列比对、进化、motif预测、同源性比较、亚细胞定位、组织表达以及非生物胁迫下的基因差异表达等方面分别对互花米草NAC家族成员进行分析,结果发现SaNAC蛋白均含有保守的NAM结构域,且在进化上与水稻NAC家族具有一定的相似性;SaNAC家族中的两个蛋白SaNAC9和SaNAC49在细胞核表达;另外,本研究还发现互花米草SaNAC基因表达具有高度组织和胁迫应答差异性。这些结果表明互花米草NAC转录因子家族不仅具有保守的功能域,而且在调控互花米草的生长发育和非生物胁迫响应过程中具有重要的作用。     

烟草Trihelix转录因子家族鉴定及表达分析

运用生物信息学分析方法,通过对烟草(Nicotiana tabacum)全基因组数据中的Trihelix家族基因的理化性质、染色体分布、染色体共线性、基序组成、基因结构、顺式作用元件及其低温处理下的表达进行完整的鉴定分析,初步解析烟草Trihelix家族成员的结构与功能。从普通烟草中鉴定出32个Trihelix基因,分为GT-1、GT-2、GTγ、SH4、SIP1等5个亚家族;32个NtTH基因有着10种分布不均匀的基序,且有不同的基因结构,但在同一个亚家族内有相似性;烟草与番茄(Lycopersicon esculentum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)存在同源的Trihelix基因,普通烟草Trihelix家族自身也存在共线性基因;鉴定出13种不同类型的顺式元件,主要与非生物胁迫、激素和生长发育有关,其中ABRE和MeJA是最多的两个顺式元件,表明NtTH基因的功能主要与非生物胁迫和生长发育响应调控有关;烟草NtTH3和NtTH16等11个基因在对低温胁迫的响应方面有着重要作用。本研究挖掘到与烟草抗冷有关的基因,为烟草抗冷性遗传改良提供了理论依据。