烟草BRANCHED1-Like基因的克隆及表达分析

TCP基因家族CYC/TB1簇中成员BRC1在调控植物侧枝发育的过程中发挥重要作用。本研究利用电子克隆的策略结合RT-PCR方法从普通烟草（Nicotiana tabacum）中克隆到4个NtBRC1-Like基因,分别命名为NtBRC1-Like1、2、3和4。4条基因的CDS序列长度分别为1140、1062、987和1041bp,分别编码由379、353、328和346个氨基酸组成的蛋白,这4个蛋白与CYC/TB1簇中其它成员具有较高同源性。蛋白质保守结构域分析表明,4个NtBRC1-Like基因编码蛋白除具有TCP核心结构域外,还具有CYC/TB1簇蛋白特有的R结构域。系统进化树分析表明,NtBRC1-Like蛋白都是TCP家族CYC/TB1簇中的成员,且4个NtBRC1-Like蛋白可以被分成两组,NtBRC1-Like1和4为一组,NtBRC1-Like2和3为另一组。荧光定量PCR分析发现,4条烟草NtBRC1-Like基因的表达呈现明显的组织特异性,且其表达模式可分为两种：NtBRC1-Like1和4的表达模式相似,在腋芽中有极高的表达;NtBRC1-Like2和3的表达模式十分相像,在叶和腋芽中的表达量都显著高于其它组织。推测烟草BRC1基因可能存在类似番茄BRC1基因在功能上保守与进化的情况。     

水稻MYB转录因子OsDUO1的cDNA克隆及其表达模式初步分析

我们利用RT-PCR方法成功从水稻中克隆了R2R3类MYB转录因子OsDUO1（Oryza sativa duo pollen1）的全长为1032bp的cDNA,该基因编码一个343个氨基酸残基的蛋白。RT-PCR分析结果表明OsDUO1只在水稻的花粉发育后期表达,说明OsDUO1可能对水稻花粉发育具有生物学功能。生物信息学分析表明,OsDUO1在短柄草、高粱、玉米、拟南芥、烟草、葡萄、蓖麻、杨毛果、小立碗藓植物中有相近同源序列,暗示该基因在进化中具有保守的生物学功能。     

番茄TCP基因家族全基因组鉴定和分析

TCP基因家族是与植物有关的转录因子家族,它对植物的生长和发育有重要作用。为了揭示番茄TCP基因家族的功能,本研究利用全基因组信息鉴定番茄TCP转录因子家族。结果表明,番茄TCP基因家族共有36个成员;进化分析表明,TCP基因家族可分为2组:ClassⅠ和ClassⅡ,ClassⅡ又可以分成CIN和CYC/TB1两个小组;基因结构分析表明,家族成员有1~3个外显子构成;序列分析表明这些家族成员都含有高度保守的b HLH结构域,有的还含有R结构域。这些结果有助于今后揭示番茄TCP基因家族成员的功能。     

激素对水稻分蘖芽生长和分蘖相关基因表达的调控效应

以水稻品种‘南粳44＇为材料,研究了植物激素对水稻分蘖芽生长及OsTB1、OsD3、OsD10和OsD27等基因表达的调控。结果表明,水稻分蘖芽生长的调控至少存在两条途径,一条通过调控分蘖芽中CTK含量进而调控OsTB1等基因表达来实现,另一条通过调控OsD3、OsD10和OsD27等系列基因表达来实现。外源IAA和GA_3对水稻分蘖芽生长的调控是通过这两条途径共同实现的。     

百脉根LjCYC1基因克隆及其蛋白核定位

通过筛选百脉根(Lotus 7aponicus)基因组文库,克隆了LjCYC1(Lotus japonicus Cycloidea-like1)基因.L7CYC1是金鱼草(Antirrhium)CYC (Cycloidea)基因的同源基因,CYC属于TCP[TBl(teosinte branchedl),CYC,PCFs(PCFl and PCF2)]基因家族,编码转录调控子控制金鱼草花的对称性.基因组序列分析表明,LjCYC1的开放阅读框(ORF)由两个外显子和一个内含子组成,其cDNA编码的LjCYC1蛋白包含了370个氨基酸.蛋白序列分析显示,LjCYC1包含一个TCP结构域和一个R结构域,属于TCP结构域蛋白家族的CYC/TBl亚家族;LjCYCl氨基酸序列与CYC相比,一致性和相似性分别为39.0%和42.6%.不同长度的LjCYCl-cDNA与报告基因GUS融合后,通过粒子轰击(particle bombardment)方法在洋葱表皮细胞瞬时表达融合蛋白,观察到包含了TCP结构域的融合蛋白能够进行细胞核定位,提示LjCYCl可能作为转录因子行使功能;TCP结构域自身不能完成核定位过程,还需要结构域两侧旁邻氨基酸序列的协助.     

百脉根LjCYCl基因克隆及其蛋白核定位

通过筛选百脉根(Lotus japonicus)基因组文库,克隆了LjCYCl(Lotus japonicus Cvcloidea-likel基因。LjCYCl是金鱼草(Antirrhium)CYC(Cycloidea)基因的同源基因,CYC属于TCP[TBl(teosinte branched 1),CYC,PCFs(PCF1 and PCF2)]基因家族,编码转录调控子控制金鱼草花的对称性。基因组序列分析表明,LjCYCl的开放阅读框(ORF)由两个外显子和一个内含子组成,其cDNA编码的LjCYCl蛋白包含了370个氨基酸。蛋白序列分析显示,LjCYCl包含一个TCP结构域和一个R结构域,属于TCP结构域蛋白家族的CYC／TBl亚家族;LjCYCl氨基酸序列与CYC相比,一致性和相似性分别为39．0％和42．6％。不同长度的LjCYCl-cDNA与报告基因GUS融合后,通过粒子轰击(particle bombardment)方法在洋葱表皮细胞瞬时表达融合蛋白,观察到包含了TCP结构域的融合蛋白能够进行细胞核定位,提示LjCYCl可能作为转录因子行使功能;TCP结构域自身不能完成核定位过程,还需要结构域两侧旁邻氨基酸序列的协助。     

茄子TCP基因家族全基因组的鉴定与分析

TCP (teosinte branched1/cincinnata/proliferating cell factor)转录因子是植物特有转录因子家族,在植物整个生长发育过程中都有着很重要作用。目前,在茄子(Solanum melongena L.)中还没有关于TCP转录因子的相关报道。本研究利用生物信息学方法在茄子基因组数据库中鉴定出分布于11条染色体上的29个茄子TCP家族基因(eggplant TCP,SmTCP)。研究结果显示,该家族所有成员均含有编码TCP保守结构域的序列。这些成员氨基酸长度范围为201–538 aa,外显子数为1或2。亚细胞定位显示,有3个SmTCP (SmTCP02/03/21)蛋白位于细胞质中,其他SmTCP蛋白都位于细胞核中。系统发育树和序列特征分析均将29个SmTCP基因分成ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CIN和CYC/TB1)两大类。共线性分析发现,17对(21个)SmTCP基因存在共线性关系,且这些存在共线性关系的基因都属于片段复制。基因表达模式分析显示,29个SmTCP基因家族成员在15个组织或器官中都有表达,但是不同成员的表达模式存在差异,其中CIN亚家族的4个基因(SmTCP18/19/20/25)在3个不同生长期的叶片中均较高表达。SmTCP启动子区域的顺式作用元件分析共发现4类顺式作用元件。本研究从多个角度分析了SmTCP基因分子基础,研究了TCP转录因子对茄子生长发育的影响,为茄子分子育种提供理论参考。     

甘薯基因组TCP转录因子鉴定与逆境胁迫表达分析

基于甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)全基因组序列,利用生物信息学方法鉴定筛选了全基因组中的TCP(teosinte branched1/cincinnata/proliferating cell factor)转录因子,并分析了甘薯苗期在蔓割病菌胁迫及块根储藏期低温胁迫下TCP基因的表达差异。结果显示,甘薯基因组中共有27个TCP转录因子,其中ClassⅠ13个、ClassⅡ(CIN)8个、ClassⅡ(CYC/TB1)6个。甘薯TCP以单个基因或基因簇的形式不均匀分布在15条染色体上,其中6对基因存在潜在复制关系。甘薯ClassⅡ(CYC/TB1)转录因子含有R结构域,其氨基酸序列较为保守。在TCP家族中共发现10个保守基序(motif),基序的氨基酸序列长度为15~60个,其中motif 1含有TCP结构域,motif 3含有R结构域,TCP转录因子的保守基序种类在组间存在一定差异。逆境胁迫下甘薯的转录组数据分析结果表明,TCP转录因子在苗期受蔓割病侵染后有2个差异表达基因;在块根储藏期受低温胁迫下有11个差异表达基因。     

OsMADS34与OsMADS56蛋白互作及OsMADS56表达模式分析

MADS-box蛋白可以通过形成多聚体复合物发挥功能。Os MADS34作为一个多样功能的SEPALLATA(SEP)基因,其可以控制水稻花序及小穗的发育。为了了解Os MADS34在控制水稻花序及花发育的机理,我们利用水稻Os MADS34作诱饵蛋白,从构建的水稻枝梗分生组织的c DNA文库中筛选可以互作的未知蛋白。利用酵母双杂交分析,筛选到了互作蛋白Os MADS56,并通过自激活验证及蛋白定位分析降低了假阳性及假阴性的因素影响。利用定量PCR对Os MADS56的表达模式进行分析,Os MADS56在水稻花序和小穗发育时期表达,Os MADS56可能是在蛋白水平上与Os MADS34相互作用共同调控水稻花序的发育。本工作为今后进一步研究Os MADS34及开花基因如何调控水稻花序和花发育提供了见解。     

水稻黄叶少分蘖突变体yllt1的鉴定及基因定位

采用⁶⁰Co-γ射线诱变籼稻（Oryza sativa subsp.indica）保持系‘T98B’获得一份兼具黄叶和少分蘖表型的突变体yllt1（yellow leaf and less tillering 1）,利用色素含量测定、构建显隐性混池和基因表达量测定等方法从表型和遗传层面对其遗传特征进行分析。结果显示：yllt1苗期叶绿素a和叶绿素b含量为野生型水稻品种‘T98B’的77.78%和60.00%,叶绿体发育异常,缺乏功能性叶绿体类囊体片层;其分蘖盛期的单株分蘖数为野生型的21.43%。遗传分析发现,在突变体yllt1与‘T98B’的杂交F₂群体中,黄叶与少分蘖性状的重组率为0.00%,表明yllt1同时控制叶色与分蘖表型;yllt1呈隐性遗传,受一个细胞核基因独立控制。该研究进一步采用连锁分析法将yllt1精细定位到第11染色体上,经测序分析推断发生了突变的登录号为LOC_Os11g05552的基因是yllt1的目的基因;该基因编码叶绿体前体信号识别颗粒54 kD（cpSRP54）蛋白,其第1外显子的第29位碱基C发生了缺失,将造成其蛋白产物从N-端至C-端氨基酸组成的严重破坏。RT-qPCR分析结果显示,yllt1叶中叶绿素合成基因OsCAO1、OsCAO2与OsNOL等的表达量明显下调;茎中分蘖正向调控基因OsTAC1受到显著抑制,而负调控基因OsTB1与OsDLT的表达量明显增强。研究结果表明cpSRP54同时参与了水稻叶色和分蘖的调控。     

Teosinte Branched 1 modulates tillering in rice plants

Tillering is an important trait of cereal crops that optimizes plant architecture for maximum yield. Teosinte Branched 1 (TB1) is a negative regulator of lateral branching and an inducer of female inflorescence formation in Zea mays (maize). Recent studies indicate that TB1 homologs in Oryza sativa (rice), Sorghum bicolor and Arabidopsis thaliana act downstream of the auxin and MORE AUXILIARY GROWTH (MAX) pathways. However, the molecular mechanism by which rice produces tillers remains unknown. In this study, transgenic rice plants were produced that overexpress the maize TB1 (mTB1) or rice TB1 (OsTB1) genes and silence the OsTB1 gene through RNAi-mediated knockdown. Because lateral branching in rice is affected by the environmental conditions, the phenotypes of transgenic plants were observed in both the greenhouse and the paddy field. Compared to wild-type plants, the number of tillers and panicles was reduced and increased in overexpressed and RNAi-mediated knockdown OsTB1 rice plants, respectively, under both environmental conditions. However, the effect was small for plants grown in paddy fields. These results demonstrate that both mTB1 and OsTB1 moderately regulate the tiller development in rice.     

Suppression of sorghum axillary bud outgrowth by shade, phyB and defoliation signalling pathways

In recent years, several genetic components of vegetative axillary bud development have been defined in both monocots and eudicots, but our understanding of environmental inputs on branching remains limited. Recent work in sorghum ( Sorghum bicolor ) has revealed a role for phytochrome B (phyB) in the control of axillary bud outgrowth through the regulation of Teosinte Branched1 ( TB1 ) gene. In maize ( Zea mays ), TB1 is a dosage-dependent inhibitor of axillary meristem progression, and the expression level of TB1 is a sensitive measure of axillary branch development. To further explore the mechanistic basis of branching, the expression of branching and cell cycle-related genes were examined in phyB-1 and wild-type sorghum axillary buds following treatment with low-red : far-red light and defoliation. Although defoliation inhibited bud outgrowth, it did not influence the expression of sorghum TB1 ( SbTB1 ), whereas changes in SbMAX2 expression, a homolog of the Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) branching inhibitor MAX2 , were associated with the regulation of bud outgrowth by both light and defoliation. The expression of several cell cycle-related genes was also decreased dramatically in buds repressed by defoliation, but not by phyB deficiency. The data suggest that there are at least two distinct molecular pathways that respond to light and endogenous signals to regulate axillary bud outgrowth.