滇水金凤SAUR基因的克隆及表达分析北大核心CSCD

SAUR(small auxin up RNA)作为植物主要生长素诱导基因之一,其在促进植物细胞分裂和细胞伸长方面发挥重要的调节作用。该研究以滇水金凤(Impatiens uliginosa Franch.)为材料,采用RT-PCR等技术克隆SAUR基因,并进行生物信息学分析及基因表达分析。结果表明:(1)成功获得6个SAUR基因,其cDNA序列全长分别为351、534、396、333、309和411 bp,分别编码116、177、131、110、102和136个氨基酸。(2)生物信息学分析显示,除SAUR3为稳定蛋白外,其余5个均为不稳定蛋白;除SAUR5为疏水性蛋白外,其余均为亲水性蛋白;所有蛋白均为非分泌蛋白;6个SAUR基因编码的氨基酸序列与其他植物比对有较高的相似性,并具有一定的种属保守特征;推测SAUR4和SAUR5为旁系同缘,同时SAUR1、SAUR2、SAUR3和SAUR6为直系同缘。(3)RT-PCR分析发现,随着滇水金凤花的开放,6个SAUR基因表达量在花发育不同时期的檐部中均呈先上升后下降的趋势,始花期相对表达量最高,其次是盛花期,花苞期相对表达量均最低;各基因在花距的檐部和距部存在很大差异,其中SAUR3基因在2个部位均有非常高的表达;SAUR4、SAUR5和SAUR6基因在滇水金凤花距的基部和檐部具有相对高的表达,而其余3个SAUR基因在花距的尖部和弯部表达不明显。该研究结果为凤仙花属植物花距的生长发育调控机理、花型改良及新品种培育提供了一定的基础数据和科学依据。     

SAUR72在拟南芥叶片衰老调控中的作用机制

植物激素在叶片衰老过程中起着重要的调控作用。本课题组在前期利用拟南芥cDNA文库筛选叶片衰老负调节因子SSPP互作组分的过程中,发现一个生长素响应基因家族成员SAUR72可能与SSPP发生互作。本文首先利用酵母双杂交技术对SAUR72和SSPP之间的蛋白互作进行了验证,并进一步发现SAUR72基因的表达受到衰老诱导和SSPP过表达抑制;过表达SAUR72基因不但造成拟南芥成苗叶片早衰,还能促进幼苗下胚轴和主根伸长、根系等部位pH值下降,暗示着这一生长素响应基因是拟南芥叶片衰老的正调节因子,并可能通过抑制特殊磷酸酶活性、间接促进H~+-ATPase的活性上升而发挥作用。上述研究结果的取得,为明确生长素在叶片衰老调控中的功能奠定了基础。     

葡萄生长素响应基因家族生物信息学鉴定和表达分析

生长素响应基因家族能调节植物体内生长素平衡和生长素信号途径。文章采用生物信息学方法检索获得葡萄(Vitisvinifera L.)基因组数据库中的生长素响应基因,通过分析其染色体定位、基因共线性和系统进化,发现葡萄基因组含有25个AUX_IAA基因、19个ARF基因、9个GH3基因、42个LBD基因。这些生长素响应基因不均匀分布在葡萄的19条染色体上,部分家族基因在染色体上形成基因簇。葡萄芯片数据结果表明,生长素响应基因在葡萄不同时期的果实和叶芽中均有表达,尤其在果实转色期、叶芽萌发或休眠期表达量急剧变化。研究结果为葡萄生长素响应基因在叶片和果实发育过程中的功能研究提供参考。     

葡萄SAUR基因家族鉴定与生物信息学分析

为了研究葡萄早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究利用全基因组信息鉴定了葡萄64个SAUR家族成员,并对SAUR家族成员的基因结构、氨基酸特性、染色体定位、基因进化、基因功能以及组织表达进行分析。结果表明,葡萄全基因组上64个SAUR家族成员在19条染色体中的8条染色体上呈现簇状分布,主要分布在3、4号染色体上,其中3号染色体上数量最多为37个;葡萄SAUR家族基因长度较短,有59个基因是无内含子基因;蛋白理化特征分析显示,多数SAUR蛋白呈碱性,结构稳定性较差,蛋白脂溶指数高,呈亲水性;基因功能预测结果表明,葡萄SAUR基因主要担当生长因子、结构蛋白、转录、转录调控以及响应胁迫应答和免疫应答6种功能,其中更多参与生长调节功能;根据系统进化分析将其分为10个分支,另外不同组织表达谱的分析结果表明SAUR基因家族成员具有不同的组织表达模式,对于非生物胁迫具有一定的调节作用。这些信息为葡萄SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

龙眼体胚发生早期SAUR 63/64基因克隆及表达分析北大核心CSCD

SAUR(small auxin up-regulated RNA)是一类生长素早期响应基因,与植物的生长发育密切相关。为揭示SAUR 63和SAUR 64在龙眼体胚发生早期的调控作用,该研究采用TA克隆龙眼SAUR 63和SAUR 64基因,对其进行亚细胞定位、qRT-PCR表达分析和荧光原位杂交分析验证。结果显示:(1)龙眼SAUR 63和SAUR 64序列长度分别为386 bp和312 bp;系统发育树显示SAUR63、SAUR64与拟南芥亲缘关系较近;亚细胞定位结果显示SAUR63蛋白定位在细胞核与细胞外基质,SAUR64蛋白定位在叶绿体。(2)预测发现SAUR 63和SAUR 64同时作为LTCONS_00038949、LTCONS_00038950及LTCONS_00038952(lnc38949、lnc38950及lnc38952)的靶基因。(3)qRT-PCR检测发现SAUR 63、SAUR 64与3个lncRNAs均在不完全胚性紧实结构阶段高表达;SAUR 63与3个lncRNAs在100和500μmol·L^(-1)赤霉素(GA 3)处理下上调表达,且在500μmol·L^(-1) GA 3时表达量达到峰值;SAUR 63、SAUR 64、lnc38949和lnc38950均在35℃处理下被显著诱导表达,而lnc38950在35℃下受到抑制;此外,SAUR 63、SAUR 64和3个lncRNAs还响应SA、MeJA、盐胁迫和干旱胁迫的调控。(4)荧光原位杂交结果显示,SAUR 63与lnc38949均没有定位在合子胚特定部位,且lnc38949表达量高于SAUR 63。研究表明,SAUR 63、SAUR 64基因可能受到lncRNAs的调控,共同参与龙眼体胚发生早期的调控。     

生长素响应因子与植物的生长发育

生长素响应因子(Auxin response factor, ARF)作为一类调控生长素响应基因表达的转录因子, 是生长素研究的重要内容。它可与生长素响应基因启动子区域内的生长素响应元件结合, 促进或抑制基因的表达。文章介绍了植物体内ARF家族的分子生物学近年来的研究进展, 同时也讨论了ARF转录因子的结构、ARF基因的表达调控、ARF在植物生长发育及信号转导中的作用以及ARF对靶基因的调控机制等内容。植物ARF成员都有一定的同源性, 大多含有4个结构域, 在多种组织和器官中都有表达, 其表达受到转录及转录后调控, 并且在介导生长素与其它激素之间相互作用方面扮演重要角色。     

CYP72B1基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控机制研究

为研究光、生长素和油菜素内酯在基因层次上的互作机制,开发了转录调控元件识别工具OCMMat,其中,在对共表达基因信息和直系同源基因信息进行整合时,利用了转录调控元件在直系同源基因启动子中的富集性.利用该方法发现,CYP7281基因和AUR3基因启动子含有3个相同的调控模序GAGACA、AAGAAAAA、ATCATG,它们分别承担了AuxRE元件、GT元件和GT辅助元件的功能.其中,ATCATG模序是目前尚未报道过的调控元件,与AAGAAAAA模序的距离相对恒定.基于调控元件识别结果,构建了CYP7281基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控模型,模型显示:光信号和生长素、油菜素内酯信号在CYP72B1基因和AUR3基因的转录调控元件上相互交叠,而生长素和油菜素内酯信号则在转录因子ARF水平上相交.     

玉米SAUR基因家族的鉴定与生物信息学分析

为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SAUR基因,命名为ZmSAUR。SAUR家族成员基因结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠。根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起。这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

拟南芥GHMP基因家族成员的组织表达及生物信息学分析

利用生物信息学方法获得拟南芥全基因组中12个GHMP基因家族成员。通过实时定量PCR技术研究这12个基因在不同组织中的表达,结果显示它们具有组织表达特异性。构建了拟南芥中GHMP基因家族成员的系统进化树。启动子区调控元件分析表明,大多数GHMP成员包含有光响应、生物钟及其它逆境胁迫响应的相关元件,预测这些GHMP基因家族成员可能参与了植物的光信号、生物钟及相关的逆境胁迫信号转导途径。     

ARF和Aux/IAA调控果实发育成熟机制研究进展

生长素是调控果实发育成熟的重要植物激素之一。在生长素介导的信号转导机制中,ARF和Aux/IAA扮演重要的角色。ARF与生长素响应基因启动子区域内的生长素响应元件结合,促进或抑制基因的表达。Aux/IAA通过结构域Ⅲ和Ⅳ与ARF特异性结合,从而调节生长素早期应答基因的转录功能。研究表明,ARF因子参与调控果实形态发育、硬度和糖分积累等,Aux/IAA因子在授粉、果实形态发育等方面作用明显。此外ARF和Aux/IAA之间相互或与自身发生的互作以调控下游基因表达是植物体响应生长素信号的主要机制。介绍了ARF和Aux/IAA的结构特征、在不同植物中的分布状况以及与果实发育成熟的关系,同时讨论了ARF和Aux/IAA互作的研究现状,旨为进一步阐明生长素调控果实发育成熟的机制提供参考。     

早期生长素响应蛋白在生长素信号转导中的作用

3种早期生长素响应蛋白--生长素/吲哚乙酸蛋白(Aux/IAAs)、生长素响应因子(ARFs)和泛素介导的蛋白降解途径组分在生长素的信号转导中起着关键性的作用.目前的研究结果支持负调控模型的说法,即Aux/IAAs蛋白以生长素依赖的方式通过泛素相关的蛋白降解机制为26S蛋白酶降解.当Aux/IAAs-Aux/IAAs以及Aux/IAAs-ARFs二聚体含量降低时,ARFs-ARFs水平升高,ARFs-ARFs结合在生长素调控基因启动子的生长素响应元件(AuxREs)上调节一系列基因的表达,进而引导植物的正常生长和发育.     

烟草TIR-NBS基因家族的生物信息学分析

TIR-NBS基因是一类与植物抗病调节和生长发育密切相关的基因,其特征解析有助于对植物免疫和发育调节的认识。该研究通过生物信息学分析方法,从基因鉴定、染色体分布、基因结构、蛋白性质和结构、信号肽、亚细胞定位和顺式作用元件等方面,对烟草TIR-NBS基因家族进行了鉴定和分子特性分析。结果表明:烟草TIR-NBS基因家族含有30条成员,分布在21条染色体上,含有3～8个保守基序;编码蛋白均为不稳定蛋白,无信号肽,主要分布于细胞核、细胞质和叶绿体中,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主要构成元件;进化时主要受纯化选择作用,与番茄的TIR-NBS基因亲缘关系最近;顺式作用元件分析表明其可能受光照、温度以及生长素、茉莉酸甲酯、脱落酸、水杨酸、赤霉素等激素调控。该研究结果为进一步探究TIR-NBS基因的生物学功能及提高植物产量和品质提供了依据。     

生长素与植物逆境胁迫关系的研究进展

生长素(IAA)是一种重要的植物激素,与植物的逆境胁迫反应关系密切。综述近年来国内外对生长素与植物逆境胁迫关系研究的一些最新进展,重点分析生长素和生长素响应基因及其相关转录因子在植物响应盐害、干旱、低温等胁迫中的反应。     

植物GH3基因家族研究进展

生长素在植物的整个生长发育过程中都具有重要的作用,其早期响应基因可归为3类:Aux/IAAs、GH3s、SAURs.通过功能基因组学的研究,特别是对相关突变体的分子遗传学与分子生物学的研究,使我们对这些基因家族的作用机理的理解更为深入.以下综述了植物GH3基因的结构、功能及表达调控模式,重点介绍了由GH3介导的生长素信号途径与其他信号转导途径之间的互作和GH3基因与植物逆境胁迫适应的关系.     

酵母单杂交系统分离胡萝卜生长素应答元件结合因子

高等植物胚根发育过程中, 生长素是植物细胞进行分裂、延伸和分化的信号, 对根的形成等起着不可缺少的促进作用. 生长素应答元件(AuxRE)存在于很多生长素诱导基因的启动子中, 并具有对生长素作用的应答活性. 本研究构建了特定发育时期的胡萝卜体细胞胚cDNA-AD融合表达文库, 同时构建了含有生长素应答元件的重组报告质粒. 以生长素应答元件为诱饵, 通过酵母单杂交系统筛选获得1个阳性克隆, 该阳性克隆在酵母中表达的AxRF1蛋白能够在体外结合实验中与生长素应答元件结合, 对AxRF1是否有可能参与胡萝卜体细胞胚中生长素诱导基因的表达调控进行了讨论.     

生长素及其运输蛋白对植物铝胁迫的响应

铝对植物的毒害作用主要表现为抑制根尖生长,而根尖生长与生长素及其运输密切相关,铝可能影响了生长素及其代谢过程,但目前尚不清楚生长素及其运输蛋白如何参与植物应对铝胁迫响应。本文通过分析、总结前人研究,并结合自己的前期研究结果,初步阐述生长素或其运输蛋白对植物铝胁迫的响应,即铝影响生长素代谢的相关基因,干扰根尖生长素运输蛋白在细胞内分布及其囊泡运输,调控生长素的极性运榆,进而抑制根尖生长。另一方面,生长素或其运输蛋白又参与了植物应对铝胁迫过程,这主要体现在参与了植物铝毒信号传递、根系铝内置化过程和减缓铝诱导的氧化胁迫。最后,本文提出了生长素及其运输蛋白对植物铝胁迫响应的可能模型。     

植物生长素反应因子研究进展

生长素反应因子（ARFs）是植物生长和发育的重要调节因子,在生长素早期反应蛋白（Aux／IAAs）的参与下,通过和生长素反应基因启动子区AuxRE元件的JTGTCTC序列结合,共同调控这些基因的表达。近年来关于生长素反应因子的分子结构和ARF与Aux／IAA的相互作用及其对植物生长和发育的影响、作用的靶基因以及分子机制受到人们的重视,并在这些方面做了大量的研究。     

植物GH3 基因家族的功能研究概况

植物GH3基因是一种典型的植物生长素原初反应基因, 此类基因与植物的生长发育密切相关。GH3基因在植物生长素信号途径、光信号途径以及植物的防卫反应中起着重要作用。植物GH3蛋白具有植物生长素氨基酸化合成酶活性, 这有助 于维持植物生长素的动态平衡。该文介绍拟南芥等植物中GH3基因的生物学功能研究概况和最新进展, 为植物GH3基因家族的进一步研究提供参考。     

植物GH3基因家族的功能研究概况

植物GH3基因是一种典型的植物生长素原初反应基因,此类基因与植物的生长发育密切相关。GH3基因在植物生长素信号途径、光信号途径以及植物的防卫反应中起着重要作用。植物GH3蛋白具有植物生长素氨基酸化合成酶活性,这有助于维持植物生长素的动态平衡。该文介绍拟南芥等植物中GH3基因的生物学功能研究概况和最新进展,为植物GH3基因家族的进一步研究提供参考。     

植物非经典生长素信号转导通路解析

植物激素生长素参与调控植物生长发育的各个过程,包括胚胎发育、器官发生和向性运动等。植物通过协调生长素的合成代谢、极性运输以及信号转导来实现对不同生长发育过程的精准调控。生长素的功能依赖于其信号被感知后经由信号转导通路转换为下游复杂多样的反应。经典的生长素信号转导通路阐明了细胞核内从SCF~(TIR1/AFB)受体到Aux/IAA蛋白的泛素化降解最终通过ARF转录因子调控基因转录的完整生长素响应过程。该核内信号通路揭示了生长素转录调控生长发育的诸多分子机制,但植物生长发育调控过程中仍有许多生长素响应过程无法通过该经典信号通路解析。重点阐述生长素非经典信号通路的调控机制及其对植物生长发育的重要作用,并讨论和展望生长素非经典信号通路研究目前所面临的挑战以及研究前景。