水稻响应盐胁迫关键转录因子的鉴定

盐胁迫是影响水稻生产的重要非生物胁迫之一.本研究以盐胁迫条件下的水稻转录组数据为材料,通过HTSeq和DESeq软件分析转录因子在转录组水平上的表达变化.主要结果如下:水稻在盐胁迫1、3和6h三个时间点共有26个相同的差异表达转录因子,通过蛋白互作筛选出14个基因组成的重要模块;重要模块基因GO分析主要富集在ATP结合...     

中国辣椒热胁迫转录因子的全基因组鉴定及热胁迫响应的初步分析

采用生物信息学方法,从中国辣椒(Capsicum chinense Jacq.)全基因组序列中鉴定得到28个热胁迫转录因子(HSF)候选基因,并对这些候选基因的染色体分布、基因结构及编码蛋白的3D结构特征进行了分析。结果显示:28个候选基因的编码蛋白长度为128~526 aa;系统发育分析结果表明,HSF可分为A、B、C 3个亚家族。进一步对热胁迫处理后的中国辣椒种质进行转录组分析,共检测到27个HSF转录本,与对照组相比,实验组中有25个基因对热胁迫有不同程度的响应。     

盐胁迫下两个甜瓜品种转录因子的转录组分析

利用新一代高通量测序手段——转录组测序（RNA-Seq）技术研究在300 mmol.L-1NaCl胁迫下两个甜瓜（Cucumis melo L.）品种‘玉露’和‘冰雪脆’的转录因子基因表达变化。这两个甜瓜品种在叶绿素荧光参数上的差异表明其在盐胁迫下有不同的生理反应。转录组测序结果表明,盐胁迫与对照相比,‘玉露’共有属于19个转录因子家族的56个转录因子基因表达发生变化（在转录水平,属于7个转录因子家族的22个转录因子上调表达,属于14个转录因子家族的34个转录因子下调表达）。‘冰雪脆’有属于20个转录因子家族的47个转录因子基因表达发生变化（在转录水平上,属于5个转录因子家族的17个转录因子上调表达,属于17个转录因子家族的30个转录因子下调表达）。盐胁迫下,两个甜瓜品种差异表达的转录因子既表现特异性,也存在部分重叠。‘玉露’有29个转录因子特异响应,‘冰雪脆’有20个特异响应。盐胁迫响应重叠的转录因子有27个,其中9个上调表达,18个下调表达。采用实时荧光定量PCR对几个转录因子进行了盐胁迫下的表达检测,其趋势与转录组分析结果基本一致。     

NAC转录因子在植物响应盐胁迫中的作用

盐胁迫是影响植物生长、发育和作物产量的环境因子之一。近年来,植物特异性转录因子在盐胁迫中的功能被广泛研究。其中,NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族的基因已被证实与非生物胁迫的耐受性有关。本文介绍了NAC转录因子的结构特征、参与的生长发育过程及其在盐胁迫调控中的作用,并对今后的研究方向进行展望,为揭示NAC基因在植物适应盐渍环境中的作用机制,以及培育耐盐作物新品种提供理论依据。     

植物盐胁迫应答转录因子的研究进展

盐胁迫会导致植物受到初级的渗透胁迫和离子毒害以及次级的氧化胁迫和营养胁迫,严重制约了农业生产.植物盐胁迫应答转录因子能够通过调节下游靶基因的表达减轻盐胁迫对植物造成的伤害.文中基于土壤盐渍化及其对植物的危害、转录因子在植物盐胁迫信号转导网络中的中枢调节作用,综述了盐胁迫应答转录因子参与的盐胁迫信号转导途径、通过形成同源...     

芝麻NAC转录因子基因SiNAC77的克隆及耐盐功能分析

NAC转录因子在植物生长发育及盐胁迫响应过程中具有重要的调控作用。芝麻SiNAC77参与盐胁迫响应过程。克隆芝麻SiNAC77并分析其耐盐功能,为芝麻耐盐育种提供分子基础和基因资源。克隆SiNAC77的全长CDS序列,利用生物信息学软件对其基因序列和氨基酸序列特征进行分析。构建SiNAC77过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。对过表达株系的耐盐表型和生理生化指标进行分析。结果表明,成功克隆了长度为1 008 bp的SiNAC77 CDS序列,编码335个氨基酸,相对分子量为135.93 kD,预测等电点为4.91,含有33个潜在的磷酸化位点;启动子区域含有MBS、STRE、ARE、ABRE和TCA等多个非生物胁迫及激素响应元件。成功构建了SiNAC77过表达载体,并转化拟南芥,获得12个独立的转基因阳性株系。在盐胁迫下,与野生型拟南芥相比,过表达株系的种子发芽率、初生根长度、鲜重均显著提高,转基因株系中Na⁺/K⁺和相对MDA含量显著降低,相对SOD和POD抗氧化酶活性则显著增强。过表达芝麻SiNAC77可以增强抗氧化酶活性,减少离子毒害...     

染色质互作相关转录因子的挖掘及功能分析

染色质互作是真核生物基因组组装的基础,并且在调控真核基因细胞特异性表达中发挥重要作用.染色质互作的发生与特定的蛋白质有关,目前已经发现CTCF (CCCTC binding facor,转录阻抑物)和黏连蛋白与染色质互作相关,然而并不清楚是否还有其他蛋白质参与染色质互作.我们将整合高通量染色体构象捕获(Hi-C)和染色质免疫沉淀-测序(ChIP-seq)数据,在GM12878和K562细胞系中挖掘与染色质互作相关的转录因子,并对发现的转录因子做功能分析.我们在频繁发生互作的染色质位点中发现RUNX3、SPI1等转录因子也可能参与染色质互作.另外,通过FP-growth的数据挖掘方法还发现多个转录因子可能协同作用参与染色质互作.研究结果将为染色质互作相关实验的开展提供先验知识.     

CIN-like TCP转录因子：植物发育及免疫的关键调节因子

TEOSINTE BRANCHED1、CYCLOIDEA和PCF(TCP)是植物特有的一类转录因子,具有由碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基序组成的TCP结构域．根据TCP结构域的不同特征将TCP分为2个家族：class Ⅰ TCP和classⅡ TCP．越来越多的证据表明,class Ⅱ TCP的亚家族成员CINCINNATA-like(CIN-like)TCPs通过激素合成及信号转导在植株形态建成等方面起关键作用．最近研究表明,CIN-like TCP除了调控植物生长发育外,还介导植物抵御病原菌入侵的免疫反应,称为效应因子引发的免疫反应(effectors-triggered immunity,ETI)．目前,虽然CIN-like TCP的调控机理已有较多报道,但其发育及免疫方面的调控较为复杂,有必要基于目前的研究对该亚家族成员的功能做进一步梳理．因此,本文对CIN-like TCP在发育及免疫调控中的作用机理进行了综述,着重论述了CIN-like TCP相关突变体特征及其与蛋白质及植物激素之间的互作关系,也讨论了目前研究中仍然存在的问题,为今后该亚家族基因的进一步功能解析提供新的思路．     

香蕉果实冷胁迫相关MaWRKY11转录因子的特性、互作蛋白筛选与鉴定

为探讨香蕉(Musa acuminata)响应冷胁迫的分子机制,从香蕉果实冷害的数字基因表达谱中筛选并分离了1 个WRKY转录因子,命名为MaWRKY11。MaWRKY11 具有2 个WRKY 保守结构域,属于I 类WRKY 成员,定位于细胞核,是核蛋白。MaWRKY11 具有转录激活活性,且激活区在N 端。实时荧光定量PCR 分析表明MaWRKY11 受冷胁迫诱导,外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理减轻香蕉果实冷害的同时也上调了其表达。另外,酵母双杂交筛选表明,MaWRKY11 可与脱水诱导的早期应答蛋白MaERD 相互作用。这些表明MaWRKY11 可能通过与逆境相关蛋白如MaERD 互作来响应香蕉果实的冷胁迫。     

互花米草NAC转录因子家族的鉴定与表达分析

互花米草(Spartina alterniflora)作为一种海岸带盐生植物,高度耐盐胁迫,但因为缺少参考基因组,其耐盐的分子机制却尚未见报道。NAC家族蛋白是植物特有的转录因子,调控植物的生长发育和胁迫应答。为了鉴定互花米草NAC蛋白(SaNAC)并探究它们与互花米草生长发育及胁迫响应之间的关系,本研究以互花米草三代全长转录组数据为参考,通过与水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和玉米(Zea mays)NAC蛋白序列进行比对,并结合保守功能域进一步筛选,最终找到62个SaNAC蛋白。从蛋白序列比对、进化、motif预测、同源性比较、亚细胞定位、组织表达以及非生物胁迫下的基因差异表达等方面分别对互花米草NAC家族成员进行分析,结果发现SaNAC蛋白均含有保守的NAM结构域,且在进化上与水稻NAC家族具有一定的相似性;SaNAC家族中的两个蛋白SaNAC9和SaNAC49在细胞核表达;另外,本研究还发现互花米草SaNAC基因表达具有高度组织和胁迫应答差异性。这些结果表明互花米草NAC转录因子家族不仅具有保守的功能域,而且在调控互花米草的生长发育和非生物胁迫响应过程中具有重要的作用。     

玉米ZmNAC99基因的克隆及干旱诱导表达分析

以不同抗旱性玉米自交系为材料,克隆得到玉米ZmNAC99基因的gDNA序列和cDNA序列,并对其进行了初步的生物信息学分析,同时结合RT-PCR和qRT-PCR技术对其在不同干旱程度下的表达模式进行了分析。结果显示:(1)ZmNAC99基因的gDNA长1 892~1 908bp,cDNA长1 188bp,共编码395个氨基酸,其N-端具有保守的NAM结构域;系统进化分析表明推断的ZmNAC99蛋白属于NAC家族中的OsNAC3亚类。(2)RT-PCR和qRT-PCR分析表明,干旱胁迫诱导下ZmNAC99表达上调;顺式元件分析进一步揭示了ZmNAC99基因的推断启动子包含2个干旱应答顺式元件MBS和1个低温应答元件LTR。(3)不同抗旱性玉米自交系来源的ZmNAC99推断氨基酸序列存在4个氨基酸突变,推测其结构差异对玉米抗旱性可能产生一定影响。研究表明,ZmNAC99可能在植物的抗逆过程发挥作用。     

Heterologous expression of the AtDREB1A gene in chrysanthemum increases drought and salt stress tolerance

DNA cassette containing an AtDREB1A cDNA and a nos terminator,driven by a cauli- flower mosaic 35S promoter,or a stress-inducible rd29A promoter,was transformed into the ground cover chrysanthemum(Dendranthema grandiflorum)'Fall Color'genome.Compared with wild type plants,severe growth retardation was observed in 35S:DREB1A plants,but not in rd29A:DREB1A plants.RT-PCR analysis revealed that,under stress conditions,the DREB1A gene was over-expressed constitutively in 35S:DREB1A plants,but was over-expressed inductively in rd29A:DREB1A plants.The transgenic plants exhibited tolerance to drought and salt stress,and the tolerance was significantly stronger in rd29A:DREB1A plants than in 35S:DREB1A plants.Proline content and SOD activity were increased inductively in rd29A:DREB1A plants than in 35S:DREB1A plants under stress conditions.These results indicate that heterologous AtDREB1A can confer drought and salt tolerance in transgenic chrysanthemum,and improvement of the stress tolerance may be related to enhancement of proline content and SOD activity.     

Heterologous expression of the AtDREB1A gene in chrysanthemum increases drought and salt stress tolerance

DNA cassette containing an AtDREB1A cDNA and a nos terminator, driven by a cauliflower mosaic 35S promoter, or a stress-inducible rd29A promoter, was transformed into the ground cover chrysanthemum (Dendranthema grandiflorum) ‘Fall Color’ genome. Compared with wild type plants, severe growth retardation was observed in 35S:DREB1A plants, but not in rd29A:DREB1A plants. RT-PCR analysis revealed that, under stress conditions, the DREB1A gene was over-expressed constitutively in 35S:DREB1A plants, but was over-expressed inductively in rd29A:DREB1A plants. The transgenic plants exhibited tolerance to drought and salt stress, and the tolerance was significantly stronger in rd29A:DREB1A plants than in 35S:DREB1A plants. Proline content and SOD activity were increased inductively in rd29A:DREB1A plants than in 35S:DREB1A plants under stress conditions. These results indicate that heterologous AtDREB1A can confer drought and salt tolerance in transgenic chrysanthemum, and improvement of the stress tolerance may be related to enhancement of proline content and SOD activity.     

Heterologous expression of the AtDREB1A gene in chrysanthemum increases drought and salt stress tolerance

DNA cassette containing an AtDREB1A cDNA and a nos terminator, driven by a cauliflower mosaic 35S promoter, or a stress-inducible rd29A promoter, was transformed into the ground cover chrysanthemum (Dendranthema grandiflorum) ‘Fall Color’ genome. Compared with wild type plants, severe growth retardation was observed in 35S:DREB1A plants, but not in rd29A:DREB1A plants. RT-PCR analysis revealed that, under stress conditions, the DREB1A gene was over-expressed constitutively in 35S:DREB1A plants, but was over-expressed inductively in rd29A:DREB1A plants. The transgenic plants exhibited tolerance to drought and salt stress, and the tolerance was significantly stronger in rd29A:DREB1A plants than in 35S:DREB1A plants. Proline content and SOD activity were increased inductively in rd29A:DREB1A plants than in 35S:DREB1A plants under stress conditions. These results indicate that heterologous AtDREB1A can confer drought and salt tolerance in transgenic chrysanthemum, and improvement of the stress tolerance may be related to enhancement of proline content and SOD activity.     

番茄NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

NAC转录因子家族是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育、器官建成及逆境胁迫和激素信号应答中均发挥重要作用。本研究在基因组范围内,利用生物信息学方法对番茄的NAC转录因子家族成员、分布及结构和功能等进行分析。预测结果显示番茄NAC家族包含102个蛋白质,分为12亚族,其中茄属特有的TNAC亚族中成员最多,具有25个,其他NAC转录因子与拟南芥NAc家族具有相似分类。保守基序分析,在番茄NAC结构域中包含7个保守的NAM基序,主要分布在序列的N端,表明这些基序的存在对NAC蛋白质功能的执行是必需的。理化性质和结构分析表明,番茄NAC蛋白质绝大多数是亲水蛋白质,主要以无规则卷曲构成,而α-螺旋、β-折叠和β-转角则散布于整个蛋白质中,在各亚族中没有规律。     

番茄低温响应转录因子SlNAC41克隆及表达分析

NAC转录因子在调控植物生长发育、生物及非生物逆境应答中发挥着重要作用。前期,我们通过对番茄幼苗在低温胁迫下的基因表达谱进行分析,发现Unigene SGN-U212711受低温诱导表达强烈。本研究从番茄中克隆了该基因,命名为Sl NAC41,其开放阅读框（ORF）1 173 bp,编码390个氨基酸,蛋白N端具有典型的NAM结构域,属于NAC转录因子家族成员。预测Sl NAC41蛋白分子量为43.5 k Da,等电点为5.2。实时荧光定量PCR分析表明,Sl NAC41在番茄各组织均有表达,在花中的表达量最高,在红熟果中的表达量最低。低温、干旱、高盐、甲基紫精（MV）、脱落酸（ABA）及乙烯利（ETH）处理均能诱导该基因的表达,其中,以低温和干旱诱导表达最为强烈。利用PLACE和Plant CARE对启动子序列进行预测分析发现,Sl NAC41启动子区含有大量响应光、病原菌侵染、激素、低温、脱水及盐胁迫的顺式作用元件。这些结果表明,Sl NAC41可能在番茄生物及非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。