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。     

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.     

黄芪AmMYB44基因的克隆与表达模式分析

以黄芪转录组测序获得的一条MYB基因为基础,进行克隆、生物信息学分析和荧光定量分析。克隆得到cDNA序列1 296 bp,其中包含一个长度为1 200 bp的开放阅读框,编码一个由399个氨基酸组成的蛋白质,命名为AmMYB44。预测黄芪MYB44蛋白的分子量为43.392 kD,等电点为6.39,平均亲水数是-0.459,不稳定系数为46.08,属于不稳定蛋白。实时荧光定量PCR分析显示,AmMYB44基因在干旱和低温条件下的表达均明显上调,但调节幅度存在组织差异、条件差异和处理时间的差异。在AmMYB44启动子上发现了多个与逆境和激素应答相关的顺式作用元件。推测AmMYB44基因在黄芪干旱、低温等非生物胁迫应答中具有重要的调控作用,本研究将促进黄芪的抗旱抗寒分子机制的研究。     

小麦盐胁迫相关基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR方法,从小麦中克隆获得1个盐诱导小麦MYB类转录因子基因TaSIM（Triticum aestivum salt-induced MYB）,该基因cDNA全长1 213bp,具有1个831bp的开放阅读框,编码276个氨基酸,预测分子量约为29.903kD,等电点为10.12,推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。系统发生树分析表明,TaSIM与二穗短柄草XP₀03576185亲缘关系最近。半定量RT-PCR检测结果显示,TaSIM基因受盐胁迫诱导表达。亚细胞定位结果显示,TaSIM-hGFP融合蛋白定位于细胞核中。研究结果表明,小麦TaSIM基因编码的蛋白可能在细胞核内参与小麦对盐胁迫的应答反应。     

重叠延伸PCR法扩增EB病毒BZLF1N-BLRF2融合基因及生物信息学分析

利用重叠延伸PCR技术扩增EB病毒BZLF1N-BLRF2融合基因,构建原核表达载体pGEX-4T-1-BZLF1N-BLRF2,并进行了蛋白的诱导表达。通过序列测定和ORF软件分析,该融合基因含有1个1 005 bp的ORF,编码335个氨基酸。应用生物信息学方法,对该融合基因编码的蛋白ZtaN-p23从氨基酸组成、理化性质、信号肽、疏水性/亲水性、二级结构、亚细胞定位、功能域和高级结构等方面进行了预测和分析。结果表明,该蛋白的预测分子量为46.2 kD,理论等电点约为8.97,是亲水性蛋白,推测它定位于细胞质中。序列分析表明,该蛋白可能具有信号转导、转录调控、免疫应答等功能。预测的二级结构及三级结构都表明该蛋白含有较多的不规则卷曲和α-螺旋,三级结构上呈对称形状。     

蒙古冰草PLD基因cDNA克隆及生物信息学分析

以蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)叶片为材料.根据已报道的醉酒毒麦PLD基因片段设计特异引物,通过RT-PCR和RACE技术,获得蒙古冰草PLD基因的全长cDNA(GenBank登录号为EU333811).该基因cDNA全长2 966 bp,包含2 439 bp的完整开放读码框,编码813个氨基酸.BlastP搜索结果显示,该基因推测的氨基酸序列与已克隆的醉酒毒麦、玉米、水稻PLD基因氨基酸序列的一致性为80%～89%.利用生物信息学软件在线分析其序列结构、氨基酸组成及编码氨基酸的性质和结构,结果表明:该基因编码的蛋白为可溶性蛋白,其相对分子量为92 079.2 Da,理论等电点为5.24,无跨膜域、无信号肽;其二级结构主要以无规卷曲为主;三级结构显示紧靠N端处为C2域,在中间和靠近C端处存在PLD的标志序列,即HKD基序.系统进化树显示,蒙古冰草PLD与醉酒毒麦的亲缘关系最近.     

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。     

蒙古冰草Lhcb1基因克隆及干旱胁迫下的表达分析

利用同源序列从蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)克隆得到1个光合作用叶绿体结合a/b基因,命名为MwLhcb1。MwLhcb1基因cDNA全长1 138bp,包含801bp开放阅读框,编码267个氨基酸,蛋白分子量为28.21kD,等电点4.92。该蛋白二级结构中具有Lhcb基因家族的保守结构域。MwLhcb1蛋白氨基酸序列与其他物种同类蛋白相似性均在87%以上,其中与小麦同类蛋白相似性程度最高达99%。实时荧光定量PCR结果显示,MwLhcb1基因主要在茎叶中表达,在根中表达量极少,干旱胁迫影响MwLhcb1基因表达。该研究结果为进一步研究MwLHcb1在蒙古冰草光合作用与抗旱性中的功能奠定了基础,并从基因遗传进化角度证实了蒙古冰草是小麦野生近缘种的观点,从而提出蒙古冰草是小麦抗性改良的理想基因供体。     

番茄LeABI3基因的生物信息学分析

对所克隆到的番茄LeABI3基因测序结果进行序列分析,发现得到LeABI3基因的2种转录本.应用生物信息学的方法和工具对LeABI3蛋白质的理化性质、跨膜区域、疏水性/亲水性、二级结构、结构功能域和同源树进行分析,结果表明此蛋白是包含一个保守B3结构功能域的亲水性不稳定蛋白,相对分子量为65.4 kD,等电点为6.54,可能存在2个跨膜区域.蛋白质二级结构中的主要构成元件是α-螺旋和不规则卷曲,蛋白质同源分析发现番茄LeABI3和马铃薯vp1-ABI3类蛋白相似度最高,同源性为89%.     

基于转录组的楠木MYB转录因子的挖掘及分析

楠木(Phoebe zhennan)为樟科常绿乔木,是国家二级重点保护树种。楠木生长缓慢,木材形成所需周期较长,其原因有待进一步深入分析。近年来转录因子已成为植物分子生物学研究的热点,高通量测序技术的应用和发展促进了转录因子的挖掘和深入分析。该研究基于我国特有濒危树种楠木的转录组数据,通过与拟南芥基因组MYB转录因子进行对比,对楠木MYB转录因子进行挖掘和生物信息学分析,并结合功能预测和不同组织表达对其进行深入分析。结果表明:从楠木转录组数据中,共挖掘出82个MYB转录因子,这82个MYB转录因子蛋白质所含氨基酸数目为50~1 121个、分子量为5.907~123.64 k Da,整体表现为亲水性不稳定蛋白,以α-螺旋和无规则卷曲为主要二级结构元件。序列比对和进化树分析表明,楠木MYB转录因子的结构域有高度保守性,含有[W]-X(19)-[W]-X(19)结构;82个Pz MYB可分为22类,参与生长发育、次生代谢、逆境响应等过程,与功能预测分析结果相一致。同时,在楠木茎和叶中,差异表达Pz MYB数目为18个,其中上调10个、下调8个。该研究结果不仅对楠木MYB转录因子的挖掘和功能分析以及分子生物学研究奠定了基础,而且还对其遗传改良和分子育种具有参考价值。     

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。     

棉花抗逆基因GhAREB4的克隆及功能分析

AREBs转录因子家族基因主要参与干旱、高盐、低温等胁迫应答反应,在植物抵御各种逆境胁迫中起着非常重要的作用。该研究经序列电子拼接克隆了陆地棉GhAREB4基因,该基因全长1 784bp,其开放阅读框为1 227bp,编码408个氨基酸,预测分子量为44.3kD,等电点为8.88。蛋白结构预测发现,该蛋白二级结构中含有bZIP基因家族的保守结构域。系统进化树分析表明,GhAREB4与可可的AREB转录因子同源性最高。绿色荧光蛋白亚细胞定位分析表明,GhAREB4蛋白分布在细胞核内。qRT-PCR分析表明,GhAREB4基因在花中的表达量最高;且GhAREB4基因表达受到干旱、高盐、低温、脱落酸(ABA)等处理的诱导,其可能调控棉花对非生物逆境的耐性响应。研究结果为进一步研究该基因对棉花耐逆调控机制奠定了基础。     

小麦F-box基因TaFBL14的克隆及表达分析

该研究利用同源克隆策略,获得了1条小麦F-box/LRR重复蛋白14基因(TaFBL14)。TaFBL14基因编码486个氨基酸,预测分子量为53.48kD,等电点为5.93,序列N端包含一个F-box结构域,C段包含7个LRR结构域。TaFBL14基因编码蛋白不具有信号肽及核定位信号序列,主要定位在细胞质中,二级结构以α-螺旋为主,呈球状。进化树分析表明,TaFBL14与粗山羊草和乌拉尔托小麦的FBL14蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果显示,TaFBL14基因主要在小麦叶组织中表达,且受非亲和叶锈菌侵染后呈现上调表达趋势,说明该基因可能参与小麦抵御叶锈菌的侵染过程。     

中间锦鸡儿CiUPF0114克隆与表达及豆科UPF0114基因家族成员分析

本研究克隆了中间锦鸡儿一个CiUPF0114基因,该基因编码框长876 bp,编码291个氨基酸的蛋白质,预测等电点9.83,分子量32.13 kD。利用荧光定量PCR检测发现,在干旱、脱水和冷处理后,CiUPF0114基因转录水平的表达量均明显上调。通过全基因组筛选,获得了29个来自于8种豆科植物以及模式植物拟南芥和水稻中的UPF0114基因家族成员,并对其进行了系统进化分析、基因结构和保守基序分析。系统进化分析将UPF0114基因分成A和B两个亚家族,A亚家族又分成A1和A2两个组,本研究中克隆的中间锦鸡儿CiUPF0114属于B亚家族成员。通过对蛋白长度、结构域数量、分子量、等电点、基因结构和保守基序的分析发现,29个UPF0114基因差异不大,说明该基因家族成员在进化上相对保守。该研究为进一步验证CiUPF0114基因的功能奠定了基础。     

高粱LEA3蛋白基因和启动子的克隆及序列分析

根据禾本科LEA3基因保守序列设计简并引物,同时结合RACE方法获得高粱LEA3基因全长cDNA序列1032bp,该序列含有一个612bp的阅读框,编码203个氨基酸,包含7个串联的LEA3蛋白的基元序列。通过与玉米、小麦、水稻、大麦的LEA3蛋白序列比较,氨基酸序列同源性分别为73.8%、53.77%、45.63%和53.99%;其编码蛋白理论相对分子量为21.22kD,等电点pI=8.79;蛋白质二级结构预测表明2段α螺旋结构占主导,与目前已知的多种植物的LEA3蛋白具有相似的结构功能域。通过热不对称交错PCR(TAIL PCR)技术获得LEA3基因启动子749bp的DNA序列,该区域包含ABA应答元件、干旱胁迫应答元件、以及胚胎和胚乳特异表达元件;通过PHyML软件构建了禾本科植物LEA3基因ML系统树。这些研究结果为深入了解该基因的功能和高粱抗旱的分子机理提供了基础数据。     

茶树转录因子CsbHLH137基因鉴定及光合特性与生物钟响应分析

基于茶树基因组数据,该研究以茶树‘蒙山9号’cDNA为模板,采用PCR扩增技术,成功克隆得到开放阅读框（ORF）长度为1 023 bp,编码340个氨基酸的茶树bHLH家族转录因子基因,命名为CsbHLH137（登录号为OL332046）。蛋白序列特征分析表明,CsbHLH137转录因子含有HLH结合功能域,且bHLH蛋白功能之一为通过生物钟组成结构域调控对光的反应和相互作用。该蛋白有4个无序化区域,包含有20个磷酸化位点,相对分子量为38.59 kD,理论等电点为5.59,属于亲水性蛋白。CsbHLH137转录因子蛋白二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。对不同时间点的茶树叶片进行气孔开度分析和光合参数测定结果显示,与黑暗处理相比,光照处理在调节茶树叶片气孔宽度方面更为明显,光合参数G_s、C_i和T_r在白天波动较大,夜间维持较稳定状态。实时荧光定量PCR技术检测表明,茶树CsbHLH137转录因子基因在白天的表达量高且出现峰值,在夜间维持平稳的低表达水平。研究推测,茶树CsbHLH137转录因子基因为DELLA蛋白的应答基因...     

砂藓MYB转录因子基因RcMYB的克隆及表达分析

以砂藓(Racomitrium canescens)转录组测序获得的一条与抗旱相关的MYB转录因子基因为基础,采用RT-PCR技术克隆得到该基因的cDNA全长序列,命名为RcMYB。该序列全长为862bp,开放阅读框为726bp,共编码氨基酸241个。该基因的蛋白相对分子质量为28.8 kD,等电点为7.77,不稳定系数为70.03,是不稳定性蛋白,平均亲水数为-0.548,预测分析该蛋白具有强亲水性。蛋白结构域分析表明,RcMYB蛋白含有Myb-DNA结合结构域和MYB-CC结构域。实时荧光定量PCR研究表明,在复水过程和干旱处理的条件下RcMYB基因均有所表达。上述研究结果为基因RcMYB的功能研究奠定基础。     

西红花MADS-box基因家族的生物信息学分析

西红花是中国传统中药材,以花柱入药,被誉为"植物黄金"。MADS-box转录因子家族在显花植物的花器官形成和分化过程中发挥重要作用,其有极大的可能影响西红花花器官的形成进而影响花柱发育。本研究采用生物信息学方法,对来自西红花转录组数据库中的17条MADS-box转录因子的核苷酸进行解读,及对其编码的氨基酸序列的组成成分、理化性质、信号肽、导肽、跨膜结构域、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质的二级、三级结构及功能域进行预测分析,并将西红花和其他植物的MADS-box蛋白进行同源比对,同时构建了西红花和模式植物拟南芥MADS-box蛋白家族的系统进化树。结果表明,西红花MADS-box基因的开放阅读框在630~750 bp左右,分子量在24~29 kD之间,理论等电点(pI)均大于7,介于8.69~9.54之间,表现为碱性疏水蛋白,既不含有信号肽也没有跨膜结构,二级结构主要原件为α-螺旋和无规则卷曲,含有一个MADS-MEF结构域和K-box结构域。氨基酸同源性比对结果表明西红花和石刁柏的MADS-box蛋白同源性较高。与拟南芥的进化树分析结果显示,西红花MADS-box蛋白可聚为两大类,分属于MIKC和Mβ亚家族。本工作可为今后进一步深入研究西红花MADS-box蛋白的生物学功能提供可靠的参考依据。     

玉米转录因子基因ZmMYB308的克隆及表达分析

MYB类转录因子广泛地参与了植物生长发育的许多重要过程,在调控木质素合成途径中也起着重要作用。为探索MYB转录因子在玉米发育中的功能,该研究利用玉米茎秆转录组测序数据,对玉米茎秆发育过程中差异表达的MYB转录因子进行筛选和分析,在此基础上,通过RT-PCR方法克隆获得了ZmMYB308基因。结果表明:(1)共检测到14个差异表达的MYB转录因子,其中10个下调表达,4个上调表达。(2)ZmMYB308基因包含一个747 bp的开放阅读框,可编码248个氨基酸,相对分子质量27.01 kD,等电点为9.17;系统进化树比对表明,玉米ZmMYB308蛋白和谷子SiMYB308蛋白的亲缘关系较近,相似性高达94%。(3)实时荧光定量PCR结果显示,ZmMYB308在玉米不同发育时期和不同组织中的表达差异显著,且ZmMYB308基因的表达随着玉米茎秆发育的推进呈先升高后降低的趋势,在吐丝期表达量达到最高,随后在灌浆期显著下降;不同组织定量分析显示,ZmMYB308基因在木质素含量高的茎秆和根中高表达。研究推测,ZmMYB308基因可能在玉米茎秆发育过程中起着重要作用,该研究结果为进一步探索玉米木质素合成的分子机制奠定了基础。