芝麻MATE基因家族的全基因组鉴定与表达分析

植物为了维持其生命系统的正常运转,需要对各种代谢产物和毒素进行转运和排出.多药与毒性化合物排出转运蛋白(multidrug and toxic compound extrusion,MATE)在多种底物和毒素的运输中起到重要作用.本研究利用生物信息学手段对芝麻MATE基因家族进行了全基因组分析,鉴定得到67个MATE基因,分布于全部13条染色体上,亚细胞定位预测表明这些基因主要位于质膜上.串联复制和全基因组复制是芝麻MATE基因家族扩增的主要动力.比较基因组学分析发现在芝麻和拟南芥中具有许多共线性的MATE基因,且大部分串联复制SiMATE基因产生于芝麻和拟南芥分化之后.系统进化分析可将芝麻MATE成员分为4个亚家族,大部分相似功能的己知植物MATE成员被聚在同一分枝中,进化树中关系较近的芝麻MATE成员往往具有相似的基因结构和保守基序.基因表达分析表明一半以上的SiMATE基因具有组织表达特异性.这些结果为芝麻MATE基因功能的研究提供了重要参考.     

芝麻MATE基因家族的全基因组鉴定与表达分析

植物为了维持其生命系统的正常运转,需要对各种代谢产物和毒素进行转运和排出.多药与毒性化合物排出转运蛋白(multidrug and toxic compound extrusion,MATE)在多种底物和毒素的运输中起到重要作用.本研究利用生物信息学手段对芝麻MATE基因家族进行了全基因组分析,鉴定得到67个MATE基因,分布于全部13条染色体上,亚细胞定位预测表明这些基因主要位于质膜上.串联复制和全基因组复制是芝麻MATE基因家族扩增的主要动力.比较基因组学分析发现在芝麻和拟南芥中具有许多共线性的MATE基因,且大部分串联复制SiMATE基因产生于芝麻和拟南芥分化之后.系统进化分析可将芝麻MATE成员分为4个亚家族,大部分相似功能的己知植物MATE成员被聚在同一分枝中,进化树中关系较近的芝麻MATE成员往往具有相似的基因结构和保守基序.基因表达分析表明一半以上的SiMATE基因具有组织表达特异性.这些结果为芝麻MATE基因功能的研究提供了重要参考.     

普通烟草MATE基因家族分析及功能预测

摘要：植物多药和有毒化合物排出家族（multidrug and toxic compound extrusion,MATE）是一类可转运毒素、金属离子、次级代谢产物的次级转运蛋白家族。该家族主要在植物的解毒机制中发挥作用,部分成员也参与植物的形态建成过程。MATE家族在烟草基因组中的数量、特征及功能目前尚未开展系统分析。本研究利用生物信息学方法对普通烟草（Nicotiana tabacum）基因组中的MATE基因进行了预测分析,共预测到131个基因,分为4个亚家族。亚家族3在进化树中形成较为独立的分枝,其跨膜区数量、亚细胞定位、保守结构域方面与其他亚家族不同。转录组数据显示,相当一部分MATE家族基因在所有组织中低量表达。GO功能注释结果表明该家族成员主要作为一种转运体,在应激响应、生物调控等过程中发挥作用。本研究为烟草及其他植物中MATE家族的鉴定和功能研究提供了数据基础。     

拟南芥ABC转运类蛋白家族的分子进化、表达模式和蛋白功能网络预测分析

ABC转运蛋白又称腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporters),该基因家族是目前已知最大、最古老的蛋白家族之一,在植物中ABC转运蛋白种类繁多、结构复杂、功能多样,涉及植物一切的生命活动过程。本研究系统介绍了拟南芥中131个ABC转运蛋白的亚家族分类、系统命名、蛋白大小以及蛋白亚细胞定位等基因信息,在此基础上,分析了ABC转运蛋白基因在染色体分布以及进化过程中发生的复制事件;其次在47个组织器官或发育阶段中聚类分析了ABC转运蛋白的表达模式和各个亚家族分布规律,结果表明ABC转运蛋白基因的表达具有明显的组织特异性和时空特异性,说明在进化过程中该类蛋白功能也进一步发生分化;我们以花药发育过程为例,说明ABC转运蛋白在花药发育过程中具有较高的协调性,在时空和组织上表达受到严格的调控;最后我们分析了ABC转运蛋白亚家族内部和各个亚家族之间可能存在的蛋白相互作用关系,推测ABC半分子转运蛋白形成同源或异源二聚体发挥功能的可能性,进一步说明ABC转运蛋白在蛋白互作水平上也存在功能多样性和严格的调控关系。     

植物ABC和MATE转运蛋白与次生代谢物跨膜转运

植物产生大量的次生代谢物,不但对植物自身适应性具有极其重要的作用,而且有着巨大的实用价值。次生代谢物的跨膜转运是植物次生代谢工程研究的一个新兴领域。ABC（ATP-binding cassette）和MATE（multidrug and toxin extrusion）转运蛋白与生物体内多种物质的跨膜转运有关,在植物次生代谢物的运输过程中均发挥着重要作用。文章主要综述了ABC和MATE转运蛋白在植物次生代谢物跨膜转运中的研究进展。     

拟南芥中MATE基因家族的研究进展

多药和有毒化合物排出家族（Multidrug and Toxic Compound Extrusion, MATE）是一个新的次级转运蛋白家族,此类转运蛋白对氨基葡糖、阳离子染料、多种抗生素和药物有转运作用。拟南芥中的MATE基因家族是一个多基因家族,大概由56个成员构成,本文综述了拟南芥中MATE家族基因的研究进展,包括3个方面：第一是拟南芥中MATE家族成员的构成及主要特征;第二描述了转运蛋白的主要功能;第三分析了其功能多样的大致原因。此外,还展望了此家族研究的一些前景。     

植物PDR蛋白转运机制及功能的研究进展

植物多向耐药性（pleiotropic drug resistance,PDR）基因亚家族是ATP结合盒（ATP-binding cassette,ABC）基因家族的一员,其编码的PDR蛋白通过水解ATP释放能量、引起蛋白构象变化实现物质跨膜转运。PDR蛋白可以转运萜类物质、植物生长素和金属离子以应答外界生物和非生物胁迫。综述植物PDR蛋白结构、转运机制及其功能,为克隆植物PDR基因并深入研究其结构与功能提供基础知识。     

植物重金属转运蛋白研究进展

土壤中的有毒重金属不仅对植物有害,也可通过食物链危害人类和动物的健康.重金属转运蛋白在植物吸收、抵抗重金属的复杂机制中起着关键作用.植物重金属转运蛋白分为吸收蛋白和排出蛋白,其中,吸收蛋白转运必需重金属进入细胞,同时也会因为必需重金属的缺乏或离子之间的竞争而运载有毒重金属;排出蛋白是一类解毒蛋白,可将过量的或有毒的重金属逆向转运出细胞,或区室化于液泡中.目前,细胞内多种重金属转运蛋白基因的转录水平与重金属离子积累之间的联系已被揭示,并分离克隆出诸多相关蛋白家族成员.本文综述了近年来发现并鉴定的主要重金属转运蛋白的金属亲和性、器官表达特异性及细胞内定位等的研究进展.     

金鱼ABC转运蛋白基因家族成员鉴定及分析

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC transporter)基因家族在原核生物和真核生物中广泛存在,该家族蛋白能够利用ATP裂解产生的能量将多种底物转运到膜上,参与多种生物过程,如营养摄入、细胞解毒、脂质稳态、信号转导、病毒防御以及抗原呈递等。目前,鱼类中,只在斑马鱼、斑点叉尾鮰和鲤鱼等少数鱼类中对该基因家族进行了系统的研究,关于金鱼ABC转运蛋白基因家族的详细分析,未见报道。本研究中,我们利用三代结合二代测序技术构建的金鱼转录组参考基因集数据,鉴定出55个ABC转运蛋白基因,通过系统进化分析将它们分为8个亚家族(A^H)。即金鱼ABC转运蛋白基因是由10个ABCA、14个ABCB、13个ABCC、5个ABCD、1个ABCE、4个ABCF、7个ABCG和1个ABCH组成。同时,我们将金鱼与斑马鱼、斑点叉尾鮰和鲤鱼等物种ABC转运蛋白基因家族成员的数目进行比较分析,推测硬骨鱼类特异的第3次全基因复制(3R-WGD)和谱系特异的第4次全基因组复制(4R-WGD)对金鱼该基因家族成员数目的影响。本研究结果为金鱼ABC转运蛋白基因功能的研究提供了理论依据。     

植物PDR型ABC转运蛋白的结构及功能

ATP-结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白质家族。多向耐药性(pleiotropic drug resistance,PDR)蛋白是该家族中仅存于植物和真菌中的一个亚族,结构域与其他亚族相反,即核苷酸结合域(nucleotide-binding domain,NBD)位于跨膜结构域(trans-membrane domain,TMD)的N端。目前已发现PDR型转运蛋白具有转运次生代谢产物和参与胁迫反应等方面的功能。植物PDR基因分为5个亚族:I族基因涉及多种生物和非生物胁迫反应,II￣V族基因功能研究甚少。植物PDR基因在器官水平、化学及环境因素影响下具有特异性较好的表达谱。本文系统阐述了植物PDR型转运蛋白基因的进化、结构及其功能,为理解植物PDR型转运蛋白在生物分子转运和复杂生理功能方面提供一个基础框架。     

当前我国植物资源利用研究中几个问题的探讨

在总结我国３０余年植物资源开发利用成果的基础上,论述该领域研究的深远意义和广阔前景;探讨研究对象与范围、多学科基础与合作;介绍了寻找新植物药源的途径;提出值得注意的问题与课题。为我国植物资源的开发利用研究提供某些借鉴和参考。     

珍稀濒危植物长苞铁杉群落的植物生活型及叶特征分析

根据Raunkiaer的分类系统,对福建省天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉(Tsuga longibracteata Cheng)群落的维管植物生活型及叶特征进行了分析,结果表明该群落以高位芽植物占优势,且以小、矮高位芽植物占优势,并有较大比例的藤本高位芽植物.叶级以中型叶植物所占比率最大,为51.5%,小型叶、大型叶、微型叶和细型叶分别占37.7%、5.4%、3.1%和2.3%;叶型以单叶为主,占92.9%;叶质以厚革质叶和革质叶所占比率最大,为66.4%,纸质叶占32.1%,薄叶占1.4%;全缘叶占43.6%.此外,对群落中植物生活型、叶型与层次结构、外貌的关系进行了分析.群落内阴性植物所占比例较大,为总种数的49.3%,并伴有一定数量的阳性植物.     

The structure of micromycete communities and their synecologic interactions with basidiomycetes during plant debris decomposition

We investigated the interactions between micromycetes and basidiomycete mycelium on plant substrates in the course of their 3-year incubation in the litter of ecologically intact spruce forests of the Central Forest State Biosphere Reservoir (Nelidovo district, Tver oblast). Only 40–60% of the micromycetes were involved in direct antagonistic interactions with basidiomycetous fungi. In terms of the ratio between physiologically active strains and those that did not interact with basidiomycete mycelium, we revealed differences in the structure of micromycete communities developing on various types of substrates (wood, bark, sphagnum moss, leaves, needles, litter, and cotton grass). The micromycetes tested belonged to 49 species. At the end of the observation period, the fraction of microscopic fungi that actively influenced basidiomycete mycelium was four times lower in the inactive litter fraction (lignin-containing wood debris) than in the active fraction (grass substrates). The mechanisms of indirect regulation of the structure and functions of micromycete communities are discussed, which may be based on the accumulation of phenolic compounds in the medium and changes in the enzyme activities of basidiomycete mycelium.Translated from Mikrobiologiya, Vol. 74, No. 1, 2005, pp. 104–110.Original Russian Text Copyright © 2005 by Terekhova, Semenova.     

Plant Diversity, Production, Stability, and Susceptibility to Invasion in Restored Northern Tall Grass Prairies (United States)

This study investigated the relationship among plant diversity, production, stability, and susceptibility to invasion in restored northern tall grass prairies (United States). The experiment consisted of 50 species mixtures fertilized with N or P, at high or low levels. Results from the past 5 years were as follows: (1) aboveground biomass increased and year‐to‐year variability declined with increases in plant species and functional form richness, mostly as a result of substantial increases in minimum biomass (maximum biomass was unaffected). (2) Aboveground biomass and biomass stability increased when the species in the mixture had: (a) high relative growth rates, root density, root surface area per unit of root biomass, uptake rates of N or P per unit of root surface area, and N use efficiency and (b) low root to shoot ratio. (3) Invasion of nonseeded species declined with increases in plant species and functional form richness. (4) The results from this experiment did not provide a single specific criterion for selecting an optimal species mixture. However, if the objectives of the restoration were simply to achieve an aboveground biomass variability that is less than that of growing‐season precipitation, then the seed mixtures need to have a minimum of nine species and three functional forms.     

如何检索国外植物生物学相关网站

植物生长与发育、植物细胞信号和基因调控、植物基因组研究等三个领域是当前植物生物学研究的热点。我们介绍了与这三个领域有关的国外主要网站,以期对植物生物学研究者有所帮助。     

从高山到河谷:德钦藏药植物资源的多样性及利用研究

为探讨复杂生境条件下,藏药植物资源的多样性和利用现状,选取云南迪庆藏族自治州西北部澜沧江、金沙江河谷;梅里雪山、白马雪山山区和高寒山区展开了藏药植物资源调查.结果表明:该地区使用的藏药资源丰富,共调查到药用植物144种,隶属于63科,126属;资源利用方式以野生采集为主(64%),人工栽培为辅(25%已开展栽培,11%正试验栽培);部分资源存在资源枯竭问题(26%).统计分析表明:从河谷到山区、高寒山区,各海拔梯度的植物资源均有较多使用,但使用的资源类群不同;随海拔高度上升,植物资源易濒危,难栽培,栽培开展受恶劣环境的抑制,受资源枯竭推动,易形成先枯竭、后栽培的不合理开发模式;资源使用过度、植物种群恢复能力弱、采集伤害重是天然资源枯竭的相关因素.应针对上述问题,制定适合特殊生境条件下藏药资源特点的开发策略.     

Experimental evidence for root competition effects on community evenness in one of two phytometer species

Aims Plant–plant interactions, being positive or negative, are recognized to be key factors in structuring plant communities. However, it is thought that root competition may be less important than shoot competition due to greater size symmetry belowground. Because direct experimental tests on the importance of root competition are scarce, we aim at elucidating whether root competition may have direct or indirect effects on community structure. Indirect effects may occur by altering the overall size asymmetry of competition through root–shoot competitive interactions.     

稳定氢氧同位素定量植物水分来源的不确定性解析

稳定氢氧同位素技术被广泛运用于生态系统、特别是干旱区生态系统中植物水分来源的研究,其理论假设为"水分被植物根系吸收并向木质部运输过程中不发生氢氧同位素分馏"。生态系统中不同水源的氢氧同位素组成普遍存在显著差异,为从水源混合体中区分出各水源的贡献率提供了前提条件。但在实际应用过程中,诸多因素导致稳定氢氧同位素技术定量植物水分来源的结果具有不确定性。综合已有研究并加以分析,举证说明植物吸收水分相对于水源同位素变化的滞后性、水源同位素的季节性变化、蒸发作用和水源之间的混合作用对水源同位素的影响等导致植物水分来源定量结果不确定性的几个因素,以期为今后稳定氢氧同位素技术在植物水分来源领域的应用提供参考。     

植物抗寒基因工程研究进展

温度是影响植物分布、产量及品质的重要环境因素,提高植物抗寒性对农业生产具有重要的意义.近年来,随着基因工程的发展,对植物的抗寒机理进行了深入的研究,并克隆了许多与抗寒相关的基因.本文从膜稳定性、抗氧化酶活性、抗冻蛋白、低温信号转录因子和渗透调节物质等方面对植物耐冷性基因工程研究进展进行了分析、归纳与总结,旨在为植物抗寒机理研究及植物抗寒育种提供参考.     

Association of vegetative and reproductive organs of platanoids (Angiospermae): significance for systematics and phylogeny

Some examples of association between platanoid leaves and various reproductive structures are considered. The expediency of determining dispersed Cretaceous platanoid leaves using a morphological system that is independent of the system of modern plants is discussed. It is confirmed that leaf structures are more conservative than reproductive organs. It is proposed that, in the geological past, there was a polymorphic group that was probably represented by extinct families which gave rise to modern families (in particular, Platanaceae and Hamamelidaceae).