森林草莓MYB家族鉴定及生物信息学分析

为研究草莓MYB基因家族,采用生物信息学方法检索森林草莓(Fragaria vesca L.)基因组中MYB基因,并对其基因结构、蛋白保守结构域、染色体定位、基因进化及花药发育过程中表达水平进行分析。结果表明,草莓基因组中可能含有105个R2R3-MYB、4个MYB3R、1个MYB4R基因,它们不均匀分布在7条草莓染色体上,其中5号染色体上数量最多为26个,部分基因在染色体上形成基因簇。理化分析发现这些MYB蛋白长度和大小差异较大,但均具有保守的R2和R3型结构域,R重复单元均含有特征性的氨基酸,包括最保守的有序间隔出现的色氨酸(W)残基。通过系统进化关系和基因结构信息,草莓MYB基因家族被分成了34个亚组(A1～A34),同时利用拟南芥基因功能预测草莓中对应的直系同源基因的功能,结果表明草莓MYB基因家族参与调控黄酮物质合成、细胞发育、生物/非生物胁迫。花药发育过程中表达水平分析发现FvMYB2、FvMYB85、FvMYB74、FvMYB28在花药发育的5个时期中表达量逐渐升高,尤其是发育后期表达量较高,表明这些基因可能调控花药发育过程。本研究结果为草莓MYB基因家族的功能研究提供参考。     

拟南芥R2R3-MYB类转录因子在环境胁迫中的作用

MYB转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,以含有保守的MYB结构域为共同特征,分为三个亚族（R1／2-MYB、R2R3-MYB和R1R2R3-MYB）,其中含有两个MYB结构域的R2R3-MYB成员最多,广泛参与植物次生代谢调控、细胞形态发生、胁迫应答、分生组织形成及细胞周期控制等。近年来,R2R3-MYB在植物逆境胁迫中的作用引起了广泛关注,本文综述了拟南芥R2R3-MYB蛋白在环境胁迫响应中作用的研究进展。     

小麦TaCRC基因的克隆及表达分析

以小麦心皮为材料,利用RT-PCR方法分离出一个新的YABBY基因TaCRC,并利用Northern杂交对TaCRC在不同组织中的表达模式进行分析.结果显示:该基因全长1 105 bp,编码199个氨基酸.TaCRC具有YABBY家族典型的结构域,即N端含有C2C2锌指结构域,C端含有YABBY结构域.其氨基酸序列与水稻的 DROOPING LEAF(DL)、拟南芥的CRABS CLAW(CRC)和金鱼草的AmCRC的氨基酸具有较高的一致性.TaCRC在心皮中特异表达,类似于拟南芥的CRC的表达模式.研究表明,TaCRC是小麦中的CRC同源基因.     

丹参转录因子SmMYB7的克隆及表达模式分析

分析丹参转录组数据库(SRX021907),得到一条R2R3-MYB基因,blast比对发现该基因为丹参Sm MYB7(KF059361.1)。分别从g DNA和c DNA水平克隆该基因全长,测序结果表明该基因与公布序列一致,分析发现该基因无内含子序列,包含一个长为954 bp的开放读码框(ORF),编码317个氨基酸残基。多重序列比对和系统进化树分析显示Sm MYB7蛋白与拟南芥At MYB73同属R2R3-MYB第22个亚家族。已有丹参基因信息结合BD walking获得1 974 bp的启动子序列,分析结果表明多种顺式作用元件存在于该基因的启动子区。实时荧光定量PCR分析显示,该基因的表达为组成型,在丹参根、茎、叶、花中都表达;随着花的发育,该基因的表达量逐渐增加;此外,Sm MYB7在盐胁迫、水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸处理下表达均上调,推测该基因参与调控植物防御和花的发育。     

拟南芥F-box基因At3g16740的表达分析

拟南芥At3g16740基因为F-box基因家族成员,其功能尚不清楚.通过连续和瞬时光照处理分析,发现蓝光、红光和远红光都诱导At3g16740基因的表达,其中远红光的诱导作用最明显.蓝光受体cry1、cry2,红光受体phyB或远红光受体phyA突变导致At3g16740基因表达的光诱导作用减弱或者消失,表明该基因为光信号通路相关基因.通过实时荧光定量PCR分析At3g16740基因在拟南芥不同组织器官中的表达,发现其在拟南芥根、茎、叶、花和果荚中都有表达,花和果荚中的表达量最高,推测该基因可能参与植物花和/或果荚的发育.酵母双杂交分析发现,At3g16740蛋白通过F-box结构域与拟南芥ASK(arabidopsis-SKP1-like)家族成员ASK1、ASK2和ASK11相互作用,表明At3g16740是SCF(Skp、Cullin、F-box)复合物的成员.     

糜子抗旱节水相关基因PmMYB的克隆及表达分析

根据在糜子抗旱节水分子基础研究中获得的一个糜子MYB基因的EST序列, 以其序列及水稻MYB18基因的序列为基础设计引物, 扩增得到1 739 bp的全长基因组序列。序列分析表明, 其包含121 bp(347~467 bp)和93 bp(599~691 bp)的两个内含子, 3个外显子; 全长cDNA序列为1 525 bp, 其中3′非翻译区为212 bp, 5′非翻译区为41 bp, 编码区为1 272 bp, 共编码424个氨基酸, C-端存在一个丝氨酸(Ser, S)丰富区。该基因具有两个典型的MYB类转录因子基因的DNA结合区(DNA-binding domain), 分别为13~63、66~114位氨基酸, 属于典型的R2R3-MYB转录因子。对其与水稻、玉米、火炬松、拟南芥、辣椒、陆地棉、大麦及茄子等9种植物的MYB基因的R2、R3重复区的氨基酸序列多重比较, 表明R2R3重复序列在植物中具有较高的保守性; 基于氨基酸序列的编码区系统进化树分析表明, 不同植物的MYB基因遗传分化很大, 序列相似性为32%~84%, 其中糜子MYB基因与水稻的MYB18相似程度最高(84%), 与大麦和玉米的相似性分别为46%和41%。通过半定量RT-PCR对其表达模式分析表明, 该基因在水分胁迫和干旱后复水条件下上调表达, 与糜子抗旱节水紧密相关。该基因的克隆为进一步探讨利用该基因改良其他植物的抗旱节水性奠定了良好的基础。     

拟南芥醛还原酶编码基因At3g04000表达模式分析及过量表达转基因植株获得

植物体内的α,β-不饱和活性醛类化合物对植物细胞具有毒害作用,清除这些α,β-不饱和活性醛类化合物对于植物细胞维持正常的生命活动至关重要。前人研究报道通过体外酶活测定和异源瞬时表达鉴定拟南芥 At3g04000基因编码的蛋白为 NADPH 依赖的叶绿体醛还原酶(Arabidopsis NADPH-dependent chloroplastic aldehyde reductases, AtChlADRs),推测其在清除叶绿体中长链(≥5)α,β-不饱和醛类物质中具有重要的功能。该研究主要构建了拟南芥 At3g04000基因的表达模式分析载体 ProAt3g04000：GUS、亚细胞定位分析载体At3g04000-EGFP 和过量表达载体 At3g04000-OE,并获得了转基因拟南芥,并通过实时定量 PCR 分析了At3g04000基因在拟南芥不同组织中的转录水平。结果表明：拟南芥 At3g04000基因在幼苗中的转录水平最高,在莲座叶、茎生叶、花序和角果中均有较高的转录水平;而在根部和茎秆中的转录水平较低。通过对ProAt3g04000：GUS 转基因植株的 GUS 染色分析可知,At3g04000基因在子叶、莲座叶和萼片的维管组织和保卫细胞中均有较强的表达,在根的维管组织中有较弱的表达。通过共聚焦显微镜对 At3g04000-EGFP 转基因植株的观察和分析发现,At3g04000不是定位于叶绿体中,而是定位在细胞质和细胞核中。该研究结果为深入研究拟南芥醛还原酶编码基因 At3g04000的功能奠定了基础。     

菘蓝MYB34基因的克隆及其表达分析

该研究以菘蓝新鲜嫩叶为材料,采用RT-PCR方法,克隆了菘蓝IiMYB34基因(GenBank登录号为MF373610),并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明:(1)IiMYB34基因组DNA全长为1 854bp,包含3个外显子和2个内含子;ORF全长为951bp,编码316个氨基酸;IiMYB34蛋白二级结构中无规则卷曲和α-螺旋所占比例最多,延伸链较少,与其三级结构的预测结果相一致;IiMYB34基因序列还存在2个保守的MYB DNA-binding结构域,属于典型的R2R3-MYB蛋白;IiMYB34氨基酸序列与欧洲油菜、甘蓝等植物的亲缘关系较近。(2)qRT-PCR分析显示,IiMYB34基因呈组织特异性表达,并在叶中表达量最高;茉莉酸甲酯、水杨酸及葡萄糖均显著诱导该基因的表达,而低温(4℃)和机械伤害处理对其表达具有一定的抑制效应。该研究结果为进一步揭示IiMYB34基因的功能奠定了基础。     

苎麻转录因子基因BnMYB3的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术,从苎麻中克隆到1个MYB转录因子基因(BnMYB3)的全长cDNA序列(GenBank登录号为MF741320.1)。生物信息学分析表明,BnMYB3基因cDNA全长为1 216bp,包括900bp编码区序列,编码含有299个氨基酸的蛋白,其分子量约为33.63kD,理论等电点为9.16;该蛋白质含有2个典型的MYB结构域,属于R2R3-MYB。从苎麻基因组中克隆了BnMYB3基因1 681bp启动子序列,该序列包含ABRE、GARE-motif、CGTCA-motif和TGACG-motif等多个逆境相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR分析表明,BnMYB3为组成型表达基因,在茎和叶中的表达量显著高于根;BnMYB3基因能够响应镉胁迫,且表达量随镉胁迫处理时间和处理浓度的增加而显著上升。     

丹参转录因子SmMYB52的基因克隆、表达分析和亚细胞定位

MYB转录因子家族是植物界最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、响应生物、非生物胁迫方面发挥重要作用.本研究分别从gDNA和cDNA水平上克隆得到丹参R2R3-MYB转录因子亚家族第24亚组的基因SmMYB52的全长序列,该基因序列全长1 041 bp,包含2个内含子序列和879 bp完整的CDS(Gen-Bank登录号:KF059406),编码292个氨基酸.运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析以及生物信息学分析发现,SmMYB52与拟南芥MYB转录因子AtMYB93亲缘关系最近.利用RT-qPCR测定SmMYB52基因在各器官中的表达,结果显示该基因在根、茎、叶和花中均有表达,根中表达量最高,茎中最低.构建融合表达载体分析SmMYB52蛋白的亚细胞定位,结果显示SmMYB52在细胞核和细胞膜中均有分布.本实验为进一步研究SmMYB52在丹参中的生物学作用提供了科学依据.     

石榴种皮木质素合成相关转录因子基因PgMYB的克隆与表达

为初步探讨石榴(Punica granatum L.)籽粒硬度产生机理及转录因子基因PgMYB在石榴种皮木质素生物合成途径中的作用,测定了不同石榴品种籽粒硬度及种皮总木质素含量并分析两者关系,利用RT-PCR结合RACE技术,克隆了‘红玉石籽’石榴的1个MYB转录因子基因(PgMYB),通过实时荧光定量PCR技术分析了PgMYB的相对表达量。结果表明:(1)石榴籽粒硬度与种皮总木质素含量呈显著正相关关系,相关系数为0.906。(2)PgMYB基因cDNA全长1 088bp,开放阅读框921bp,编码蛋白由306个氨基酸组成,N端具有2个MYB DNA结合结构域,是植物中一个典型的R2R3-MYB转录因子;同源分析显示,该基因编码的氨基酸序列与银合欢的MYB1和拟南芥的MYB4一致性分别高达89%和84%。(3)在不同籽粒硬度石榴品种中PgMYB的表达与籽粒硬度和种皮总木质素含量呈负相关关系。(4)在石榴各个发育时期中,PgMYB表达与种皮总木质素含量同样呈负相关关系。推测该基因可能抑制石榴种皮总木质素的生物合成。     

丹参转录因子SmMYB52的基因克隆、表达分析和亚细胞定位

MYB转录因子家族是植物界最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、响应生物、非生物胁迫方面发挥重要作用.本研究分别从gDNA和cDNA水平上克隆得到丹参R2R3-MYB转录因子亚家族第24亚组的基因SmMYB52的全长序列,该基因序列全长1 041 bp,包含2个内含子序列和879 bp完整的CDS(Gen-Bank登录号:KF059406),编码292个氨基酸.运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析以及生物信息学分析发现,SmMYB52与拟南芥MYB转录因子AtMYB93亲缘关系最近.利用RT-qPCR测定SmMYB52基因在各器官中的表达,结果显示该基因在根、茎、叶和花中均有表达,根中表达量最高,茎中最低.构建融合表达载体分析SmMYB52蛋白的亚细胞定位,结果显示SmMYB52在细胞核和细胞膜中均有分布.本实验为进一步研究SmMYB52在丹参中的生物学作用提供了科学依据.     

小麦非生物胁迫相关基因TaAIM的表达分析

MYB转录因子是一个在植物的应激反应中起着核心作用的蛋白质家族.为了进一步研究小麦非生物胁迫诱导转录因子的表达特性,利用同源克隆的方法从小麦中获得了 1个R2R3-MYB转录因子基因TaAIM,采用生物信息学方法对TaAIM的序列进行分析,采用半定量RT-PCR方法研究TaAIM在不同组织以及不同非生物逆境胁迫条件下的表达.序列分析表明,TaAIM的全长cDNA序列为1 509 bp,开放阅读框为960 bp,编码319个氨基酸,蛋白质预测分子量约为35.207 kD,等电点为4.8,预测其蛋白质二级结构包含12个α-螺旋.系统进化树分析表明,TaAIM与二穗短柄草中的1个R2R3-MYB转录因子有较高的相似性.序列多重比对表明,TaAIM与其同源蛋白序列的MYB结构域均高度保守.半定量RT-PCR分析表明,TaAIM在小麦各个组织中均表达,在根和叶中的表达量较为明显;在盐、PEG、ABA和低温处理后均能够诱导TaAIM表达.这些结果表明,TaAIM基因参与了小麦对非生物胁迫的响应,可为进一步研究TaAIM的生物学功能提供理论基础.     

小麦R2R3-MYB转录因子TaMYB3-4D的克隆及功能分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物各种生理生化过程。该研究通过对小麦基因组测序数据库进行同源搜索,利用电子克隆技术从紫色籽粒小麦品种‘高原115’中分离得到了一个新的MYB基因TaMYB3-4 D。结果表明,TaMYB3-4D仅含有一个内含子,其编码蛋白含有2个连续的MYB结构域,为典型的R2R3-MYB蛋白。TaMYB3-4D系统发生关系上与调控花青素合成的MYB基因亲缘关系较近。TaMYB3-4 D与bHLH基因ZmR瞬时表达能够诱导白色胚芽鞘中花青素的合成。此外,TaMYB3-4 D基因仅在‘高原115’含花青素的种皮和胚芽鞘中表达,在根、茎、叶中均未表达。研究表明,TaMYB3-4 D基因是一个具有调控花青素合成代谢功能的R2R3-MYB基因,很有可能参与小麦花青素的生物合成。     

大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析

非生命活动所需的重金属镉(Cd),在土壤中以低浓度存在时,便可以产生极强的毒性,影响植物的生长发育。MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。为了解大豆根系中应答镉胁迫的MYB基因,本研究将发芽7天的大豆苗在镉浓度为75μmol·L~(-1)的培养基中处理0、4、8、12和48 h,采用Illumina HiSeq高通量测序平台对大豆根系进行转录组测序分析,获得16个与镉胁迫应答息息相关的R2R3-MYB基因。氨基酸序列分析表明,这16个MYB转录因子均含有4个保守元件,且均含有R2、R3保守结构域。参考拟南芥R2R3-MYB亚组分类进行系统发生学分析,发现它们分为S1、S2、S8、S15、S17、S20和S22 7个亚组。大豆根系中MYB基因差异表达分析结果显示,镉胁迫条件下,16个R2R3-MYB基因的表达量均发生变化,且表达量变化均在2倍以上,其中6个基因表达下调,最大下调倍数达17倍,10个基因表达上调,最大上调倍数为11倍。进一步分析发现,大豆根系中的MYB基因主要通过调控重金属镉的吸收、转运、解毒过程来缓解镉的毒害作用。本研究通过对大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析,为大豆抗重金属镉育种提供基因资源和理论基础。     

杨树MYB转录因子家族基因应答盐胁迫表达特性分析

MYB转录因子家族是植物中数量最多的转录因子家族之一,在植物次生代谢调节、信号转导和抗逆等生物过程起重要作用。根据MYB转录因子结构域组成差异可分4个亚家族：即1R-MYB（MYB-relaed）、R2R3-MYB、3R-MYB和4R-MYB。其中,R2R3-MYB亚家族数量最多,可进一步分为22个亚组;利用生物信息学分析杨树MYB转录因子蛋白序列的保守结构域、系统发生、基因组定位、氨基酸组成和理化性质等;参照拟南芥MYB转录因子功能,预测杨树MYB转录因子功能;基于84K杨转录组测序和RT-qPCR分析,从301个杨树MYB转录因子基因中筛选出69个应答盐胁迫基因（P≤0.05）。其中,上调表达基因32个,下调表达基因37个。该研究可为进一步研究杨树MYB家族基因功能提供参考依据。     

苦荞转录因子基因FtMYB21的克隆及其非生物胁迫下的表达分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物各种生理生化过程。本研究根据苦荞花期转录组数据,筛选得到一条与拟南芥At MYB1同源性高的序列,采用RT-PCR技术克隆得到该基因,命名为Ft MYB21。生物信息分析表明,该基因编码蛋白含364个氨基酸,相对理论分子量40.0 k D,理论等电点p I 5.79。多重序列比对表明,其编码蛋白属于典型的R2R3型MYB转录因子。进化树分析表明,Ft MYB21蛋白与拟南芥参与抗逆的At MYB1聚为一簇。荧光定量PCR分析表明,Ft MYB21在高盐胁迫下表达量持续显著上升,72 h时达最大值,为对照组的3.35倍;在PEG干旱胁迫下该基因表达量迅速上调,6 h后趋于稳定,为对照组的1.8倍。因此,Ft MYB21基因可能参与苦荞抗高盐和干旱等非生物胁迫的应答反应,这为进一步理解苦荞的抗逆生理奠定了基础。     

巴西橡胶树HbMYB62转录因子基因的克隆和表达分析

R2R3-MYB类转录因子参与包括逆境胁迫反应等多种生物反应。为鉴定橡胶树中MYB转录因子的结构与功能,从橡胶树叶片中克隆HbMYB62全长的cDNA序列。该基因片段大小为1 013 bp,包含945 bp的ORF,编码314个氨基酸残基。其推导的氨基酸序列具有植物HTH_MYB的特异性结构域,并与拟南芥AtMYB62具有高度相似性。qRT-PCR发现HbMYB62主要在橡胶树花中表达,而在树皮、叶和乳胶中表达量较少。其叶片表达量在过氧化氢（H₂O₂）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）等处理下显著上调。表明HbMYB62与橡胶树的抗逆反应和激素信号传导过程有关,为进一步研究其结构和功能打下基础。     

棉花GhMYB113基因的克隆与表达分析

该研究利用序列拼接并结合RT-PCR技术,从棉花叶片中克隆了1个MYB基因的cDNA序列,命名为GhMYB113。序列分析表明,该基因开放阅读框为738bp,编码246个氨基酸,含有2个MYB结构域,属R2R3-MYB类型转录因子。该基因的基因组序列长1 927bp,由3个外显子和2个内含子构成。氨基酸序列比对发现该蛋白与其他物种的MYB蛋白有较高的一致性。系统进化分析显示,棉花GhMYB113与现代杂交月季亲缘关系最近。qPCR分析发现,该基因在棉花根中优势表达,在干旱、高盐及低温胁迫后表达量均发生变化,推测GhMYB113可能在植物响应干旱、高盐及低温等非生物胁迫过程中起作用。     

秋葵AeMYB1R1转录因子基因克隆及对胁迫的响应北大核心CSCD

MYB转录因子家族广泛参与了植物对干旱、盐渍、冷害等非生物胁迫的应答。为了深入研究秋葵[Abelmoschus esculentus(L.) Moench]中的MYB类转录因子,该研究以‘北海道1号’秋葵为研究对象,采用PCR方法克隆AeMYB1R1基因,并借助生物信息学进行特征分析;采用qRT-PCR荧光定量方法分析其表达模式及其在非生物胁迫下的表达特性。结果表明:(1)成功克隆获得1个秋葵AeMYB1R1基因;该基因包含1个1 056 bp的开放阅读框,编码352个氨基酸;序列对比和系统进化树结果显示,AeMYB1R1在植物进化过程中具有较高的保守性;AeMYB1R1蛋白分子量为37 891.57 Da,等电点为8.75,含有较多的谷氨酸和较少的色氨酸,以及较多潜在的磷酸化位点和糖基化位点。(2)结构分析显示,AeMYB1R1蛋白主要由α螺旋和无规则卷曲构成,无信号肽和跨膜结构,为疏水性蛋白;同时,氨基酸序列在第104至第156位含有一个保守结构域,表明其属于SHAQKYF类MYB家族转录因子。(3)qRT-PCR结果显示,AeMYB1R1基因在秋葵叶中的表达量最高,其次是根和茎,具有组织表达特性;与高温和低温胁迫相比,在盐胁迫和干旱胁迫中AeMYB1R1表达量更高,说明AeMYB1R1可能是秋葵抗盐和抗旱的关键转录因子。研究结果为AeMYB1R1基因在秋葵生长发育和抗逆机制中的功能研究奠定了理论依据。