拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展

泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system, UPS）是广泛存在于真核生物中的一种重要的蛋白降解系统。拟南芥ASK （Arabidopsis SKP1-LIKE）基因编码拟南芥E3连接酶SCF复合物的一个亚蛋白, 在拟南芥SCF复合物中起到连接器的作用。近年来, 人们对ASK基因及其同源基因进行了很多表达规律、基因功能方面的研究。本文从ASK基因表达方式、对生理发育过程的调节、与F-box相互作用及ASK基因的进化方式4个方面对这些进展进行总结。已有的研究结果表明, ASK基因在拟南芥中广泛地表达并表现出各自不同的表达水平和表达方式, 它们在很多发育和生理过程中起到重要作用。     

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.     

拟南芥F-box基因At5g22700的功能初步分析

F-box蛋白作为SCF（Skpl,Cullin and anF-boxprotein）复合体的成员,参与调节植物的生长发育过程。At5g22700为功能未知的F-box基因家族成员。本研究通过酵母双杂交分析At5g22700蛋白与ASK（Arabidop-sis-SKP1-1ike）家族蛋白的相互作用,发现At5g22700蛋白的F-box结构域与ASK4蛋白相互作用。实时定量PCR分析该基因在不同组织器官中的表达,发现该基因在根和花中的表达量最高,说明At5g2700可能在根和花的发育中具有重要作用。以At5g22700基因的T—DNA插入突变体和过量表达转基因株系为材料,分析不同光照条件下幼苗的表型,发现蓝光下At5g22700过量表达转基因幼苗的主根比野生型长。这些研究结果表明,At5g22700在植物体内可能形成SCF复合体,并在植物幼苗主根伸长生长中起促进作用。     

植物MADS-box 基因FRUITFULL(FUL)研究进展

植物MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。拟南芥MADS-box 基因FRUITFULL(FUL) 在控制拟南芥开花时间、花分生组织分化、茎生叶形态以及心皮和果实的发育中起到重要作用。其他植物中,FUL的同源基因也在调控花发育,果实发育以及叶片发育等方面各自起到重要作用。本文综述了FUL基因及其同源基因的表达模式和功能,并就其在农作物及果树育种上的潜在应用价值进行了讨论。     

拟南芥PRC1蛋白功能研究进展

多梳家族蛋白(Pc G)是一类高度保守的表观调控因子,在动植物中普遍存在,发挥着重要的生物学功能。Pc G蛋白形成多个蛋白复合物,如Polycomb repressive complex 1(PRC1)和PRC2,其作用是抑制基因的表达。PRC2组分在植物中保守并且已经在拟南芥中被广泛研究。相比之下,PRC1的组成和功能在动植物之间存在较大差异。本文对拟南芥PRC1蛋白的特异性和保守性进行了综述,并强调了拟南芥PRC1组分在种子胚发育、种子萌发、茎尖干细胞命运确定和花发育中的关键作用。     

植物HSP70蛋白家族分子进化特征及其表达模式分析

植物热激蛋白HSP70(heat shock protein 70)与植物抗逆性具有密切的关系,对其深入研究将有助于揭示植物的抗逆生理过程,从而为生产上降低逆境对植物的伤害提供重要的实践指导意义。目前,在模式植物拟南芥和水稻中,HSP70蛋白家族的遗传学和生化功能研究被广泛关注,但该基因家族植物中的系统分子进化、表达模式以及功能预测方面的研究仍不完善。本研究通过收集和整理拟南芥和水稻中所有的HSP70基因序列、基因结构和染色体定位等信息,对比分析了拟南芥和水稻中HSP70家族在分子进化方面的差异;同时,从转录水平上初步分析和阐明该家族基因在植物不同组织部位和不同发育时期的表达差异和功能分化。此外,本研究还围绕花药发育的过程,细致分析了HSP70家族基因的表达变化,推测该家族在花药不同时期可能所扮演的角色。本研究为全面理解HSP70家族在单子叶和双子叶植物中的功能异同分化、以及其参与植物生殖发育过程的功能研究提供重要的科学依据。     

香石竹DcSKP1基因克隆及表达分析

SKP1基因是SCF E3泛素连接酶蛋白复合物的核心成分,参与多种生物过程。然而,香石竹SKP1基因还未被克隆,该文利用RT-PCR结合RACE技术,从香石竹(Dianthus caryophyllus)的花药中分离克隆了1个减数分裂相关基因SKP1的全长cDNA序列,命名为DcSKP1(GenBank登录号为MK931293)。结果表明:(1)DcSKP1基因cDNA全长序列为962 bp,含有1个长度为567 bp的ORF,该基因编码188个氨基酸。(2)蛋白序列比对显示,DcSKP1中存在一个高度保守TPEE基序,还具有Skp1_POZ结构域和Skp1结构域,并与拟南芥的SKP1聚集在一个分支上。(3)利用荧光定量PCR对香石竹DcSKP1基因表达模式进行研究,发现DcSKP1基因在各个组织部位都有表达,在花药中的表达量高于茎、叶组织,且在幼小的花药中表达量最高,随着花药发育的进程表达量下降。由此推测,DcSKP1基因可能在香石竹减数分裂中具有重要作用。     

拟南芥和水稻非特异脂质转运蛋白的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析

植物非特异脂质转运蛋白(non-specific lipid transfer proteins,ns LTPs)是一类小分子碱性蛋白,该蛋白家族在植物的角质蜡质形成、信号转导以及生殖发育等方面发挥了重要的功能。目前植物中已经克隆出几十个ns LTPs基因并对它们开展了初步的功能研究,但对该基因家族在拟南芥和水稻中的基本信息、分子进化、表达模式和功能预测方面进行系统对比的数据仍很欠缺。本研究尝试利用生物信息学的方法,通过对比分析45个拟南芥和49个水稻ns LTPs基因的亚家族分类、基因复制、蛋白结构、表达模式和功能预测等信息,初步阐明ns LTPs基因家族在单双子叶中可能存在的进化、表达模式和功能上的差异。同时以花药发育过程为例,细致分析了ns LTPs不同亚家族基因在花药发育过程中表达水平的变化,从而推测各个亚家族蛋白在花药发育不同时期的功能。本研究以期为ns LTPs将来在植物育种和遗传学中的应用研究提供理论基础。     

柠条锦鸡儿CkPHB基因调控木质部发育增强植物抗旱性的功能分析

为了深入揭示柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)亮氨酸拉链蛋白转录因子(HD-ZIP Ⅲ)家族成员CkPHB的功能及其逆境响应,该研究参照转录组序列设计引物克隆得到CkPHB基因序列,并对其进行了一系列生物信息学分析,通过免疫组织化学染色方法对CkPHB蛋白在柠条锦鸡儿叶片中的组织定位进行观察,同时将克隆得到的CkPHB基因经农杆菌介导转化并筛选出阳性过表达拟南芥植株进行功能验证。结果表明:(1)成功克隆得到了柠条锦鸡儿中HD-ZIPⅢ家族成员CkPHB基因,其全长序列1 170 bp; CkPHB蛋白由389个氨基酸组成,分子量为42.83 kD,其编码的蛋白为疏水性蛋白,二级结构主要由α-螺旋组成。(2)免疫组织化学分析显示,CkPHB蛋白定位于柠条锦鸡儿叶脉维管束中木质部区域。(3)经遗传转化筛选鉴定,最终获得了转柠条锦鸡儿CkPHB基因拟南芥过表达株系(CkPHB-OE)T_3代植株3株;解剖结构比较发现,与野生型拟南芥(WT)相比,拟南芥CkPHB-OE株系的叶脉更为发达、维管束体积增大、木质部导管数量增加;实时定量PCR分析结果显示,拟南芥CkPHB-OE株系中与木质部发育相关的5个基因(XCP2、CesA7、CesA8、PAL4、F5H)较WT均显著上调表达。(4)抗旱性实验结果显示,拟南芥CkPHB-OE株系在干旱条件下存活率显著提升,生理指标的测定进一步支持上述结果,表明CkPHB过表达显著增强了转基因拟南芥的抗旱性。研究认为,过表达柠条锦鸡儿CkPHB基因的拟南芥输导组织更加发达、抗性生理指标显著提高,从而使抗旱能力增强,证明CkPHB基因在促进叶脉发育提高植物抗旱性中发挥重要作用。该研究结果为进一步研究柠条锦鸡儿CkPHB基因的干旱应答机制奠定了基础。     

拟南芥DG1参与叶绿体早期光合蛋白合成功能

拟南芥中已有466个PPR蛋白,已有研究证实许多PPR蛋白参与细胞器基因表达的转录后调节,但大部分PPR蛋白分子作用机制尚不清楚.Delayed greening 1(DG1)是定位于叶绿体中的的PPR蛋白,研究结果证实该蛋白是通过与SIG6因子相互作用降低PEP转录活性从而影响叶绿体早期发育.本研究利用拟南芥Dg1基因功能缺陷型突变体研究了DG1蛋白对光系统蛋白复合体组成及其光转化效率的影响.77K荧光发射光谱分析发现dg1突变体幼叶PSII中电子传递速度明显低于野生型,而成熟叶片与野生型基本一致;蓝绿温和胶分析结果表明:相对于野生型在dg1突变体新生叶中PSII、PS玉及其超聚复合物含量均有不同程度降低;进一步温和胶二向电泳及蛋白免疫印迹分析显示,在dg1突变体新生叶中,由叶绿体编码的光系统蛋白复合物组成亚基含量显著降低,而核编码复合物组成亚基含量与野生型相比没有明显区别.上述实验结果进一步确定了DG1蛋白是通过调控叶绿体编码基因的表达进而调节光系统复合物的生物合成与组装,最终影响拟南芥叶绿体早期发育.因此,我们认为DG1蛋白对于叶绿体发育早期光合蛋白的合成是必需的.     

生物钟PRR蛋白促进拟南芥幼苗中花青素的合成

生物钟(circadian clock)是激发植物生理特征节律性表达，并使之维持稳定的保守内源调节机制。PRR(PSEUDO-RESPONSE REGULATOR)蛋白家族是生物钟中央振荡器的重要组成部分，调控植物的种子萌发、下胚轴伸长和开花等多种生命过程。花青素(anthocyanin)是植物次生代谢产物，对植物的繁衍、生长发育和抵抗逆境胁迫具有重要作用。该研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为对象，探讨生物钟PRR蛋白对花青素生物合成的调控功能和分子机制。结果表明：(1)在PRR基因单突变体及多突变体幼苗中，花青素的积累明显降低，某些花青素合成相关基因的表达也显著降低。(2)相反，在PRR5过表达幼苗中，花青素的积累以及某些花青素合成相关基因的表达则显著升高。(3)蛋白相互作用结果显示，PRR5蛋白能与MYB75、TT8、MYB90及MYB113等花青素调控蛋白相互作用，并形成复合物。(4)遗传学分析结果显示，拟南芥PRR5诱导幼苗中花青素的合成依赖于MYB家族花青素调控蛋白。综上认为，生物钟PRR蛋白可能通过PRR5与MYB75、TT8等相互作用，促进拟南芥幼...     

梨DREB基因家族全基因组鉴定及分析

本研究为鉴定梨DREB基因,分析其生理特性和结构,并研究DREB蛋白的相互作用以及在不同逆境中的表达差异,通过生物信息学方法,对梨DREB转录因子进行了鉴定与分析。如利用本地BLAST、Pfam等搜索、鉴定DREB蛋白;采用Protparam、Signal P、SPOMA、MEME数据库、DNAMAN、MEGA6.0等对蛋白进行结构特性和进化关系分析;基于String数据库对DREB蛋白进行功能互作分析;并运用拟南芥Illumia RNA-Seq数据进行同源表达分析。从梨全基因组中鉴定了60个DREB基因,通过与拟南芥DREB基因聚类分析,共分为6个亚组(A1~A6)。编码的氨基酸残基数在99~496个之间,平均含有250个氨基酸残基,整体呈弱酸性。系统分析了Pbr DREBs蛋白的保守基序和基因结构,发现这些Pbr DREBs蛋白都含有一个典型的AP2/ERF结构域,这个结构域含有55个左右的氨基酸残基,大部分以YRG保守元件开始,到RAYD保守元件终止。对Pbr DREBs蛋白之间的功能联系网络进行了系统的研究,发现DREB转录因子在梨的生长发育过程及其多种逆境反应的信号转导中发挥着重要作用,且在逆境调控中各亚组成员之间也可能存在交叉作用,其中,A1亚组即CBF转录因子在蛋白质相互调控中起重要作用。并利用同源拟南芥RNASeq数据对Pbr DREBs蛋白进行了低温、干旱等非生物胁迫下的同源分析,表明DREB蛋白在多种胁迫中都起到了重要作用。初步鉴定出的梨60个DREB基因在功能、结构、特性等方面与拟南芥及其它已报道的物种DREB基因相似,并在低温、干旱等逆境中起到重要作用。     

组蛋白3甲基转移酶MLL4的研究进展

混合连锁白血病因子4 (mixed lineage leukemia 4, MLL4)是组蛋白H3第4位赖氨酸(H3K4)一种特异的甲基化转移酶,也是COMPASS/Set1-like蛋白复合物中重要成员之一。MLL4蛋白本身及其介导的H3K4甲基化修饰,均能引起染色质结构和功能的改变,调控基因转录与表达。随着近年对MLL4蛋白研究的深入,MLL4基因、MLL4蛋白、蛋白复合物在各组织器官的发育、肿瘤疾病等生理与病理生理过程中的作用逐渐被揭示。本文对MLL4基因、MLL4蛋白特征、生物学功能及其对疾病的影响等方面的研究进展进行综述,以期进一步理解组蛋白甲基化转移酶对基因表达调控的影响及其非酶学依赖的功能,为相关疾病预防和诊治提供新的思路。     

马铃薯块茎形成相关基因STI-LIKE在拟南芥植株发育中的功能验证

马铃薯块茎的形成涉及一系列基因的表达和关闭。以马铃薯普通栽培品种"大西洋"为试验材料,采用RT-PCR扩增获得马铃薯STI-LIKE基因全长片段。RT-PCR定量分析表明,该基因在马铃薯营养器官中均有表达。生物信息学分析表明STI-LIKE蛋白具有3个TPR结构域,在高等植物中具有高同源性,是一个普遍存在的蛋白质。为验证STI-LIKE蛋白在拟南芥植株发育中功能,分别构建该基因强启动子表达载体(p BI121)和干扰载体(p HANNIBAL和p ART27),转化拟南芥获得了两种载体的拟南芥转基因植株,同时制备STI-LIKE蛋白抗体验证转基因植株蛋白表达。研究结果表明STI-LIKE基因可能参与拟南芥株型发育过程。     

天冬氨酸蛋白酶在拟南芥和水稻中的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类功能多样化的酶,参与了植物大部分生理和发育过程,但其基因家族在植物中的系统分类、分子进化以及功能方面研究仍很欠缺。本研究收集整理了拟南芥和水稻中APs基因序列、分类、基因结构和染色体定位等信息,对比分析该基因家族在拟南芥和水稻中分子进化方面的差异;利用转录组数据阐明该家族基因在不同组织部位和不同发育时期的表达差异和功能分化。此外,本文还围绕花药发育的过程,细致分析了各亚家族APs基因的表达变化,推测APs在花药发育过程中的可能功能。     

拟南芥印迹基因MEA

MEDEA(MEA)是第1个在拟南芥胚乳中发现的印迹基因.MEA基因的印迹受甲基转移酶MET1和DNA糖基酶DME之间的拮抗作用调控.MEA基因编码polycomb group(PcG)蛋白,并与FIE、MSI1等其他PcG蛋白形成复合物,维持与细胞增殖相关基因的表达抑制状态.mea突变会启动未受精状态下中央细胞核的复制,而使种子发生败育.目前已发现Ⅰ型MADSbox基因PHERES1是受MEA直接作用的.研究MEA基因对种子发育的调控,不仅有助于阐明原胚及胚乳启动的机制,在无融合生殖研究中也有意义.PcG蛋白在动植物中的强保守性说明,PcG基因印迹在个体发育过程中有调控作用.     

拟南芥MYB转录因子家族研究进展

在长期的进化过程中,植物形成了复杂的基因调控网络,调节其生长发育及生理代谢,以适应外界环境的变化,其中一种重要的方式是通过转录因子在转录水平上调控目的基因的表达。MYB转录因子作为拟南芥中最大的转录因子家族之一,广泛参与调节拟南芥的不同生理活动。现对拟南芥MYB转录因子的分类和生物学功能进行综述,其中重点阐述了其在细胞周期控制、次生代谢及不同逆境胁迫中的作用。     

大豆GmcpSecA基因的克隆及表达特异性

Sec途径是将核编码的叶绿体蛋白输入到类囊体腔的蛋白分选途径之一,对叶绿体正确行使其功能有重要作用。前期研究获得了拟南芥AtcpSecA功能缺失的突变体agyl,其叶片呈黄白色,叶绿体发育缺陷,内部缺少类囊体片层结构。我们从大豆中克隆了拟南芥AtepSecA的同源基因GmcpSecA基因的全长cDNA序列和5’端ATG上游1．5kb的启动子序列,通过RT-PCR的方法对GmcpSecA基因表达的器官特异性进行了初步分析;并构建了GmcpSecA：：GUS和35S：：GmcpSecA融合基因,以农杆菌介导的转化方法获得转基因拟南芥。GUS组织化学染色结果表明：在转基因拟南芥的子叶、叶片、花萼等绿色组织中都有较强的GUS表达,而在非绿色组织中没有GUS表达。通过将过表达载体p35S：：GmcpSecA转化agyl,结果表明GmcpSecA能够部分回补拟南芥agyl突变体的表型。推测GmcpSecA基因具有与AtcpSecA基因相似的功能,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

拟南芥和水稻SET结构域基因家族全基因组鉴定、分类和表达

ET(Su(var), Enhancer of zeste (E(z)), and Trithorax)结构域基因家族是一组含有保守SET结构域的蛋白的统称, 它们参与蛋白甲基化, 影响染色体结构, 并且调控基因表达, 在植物发育中起着重要的作用。分析拟南芥和水稻中SET结构域基因家族进化关系, 对研究这一基因家族中各成员的功能有着重要的意义。我们系统地鉴定了47个拟南芥(Arabidopsis thaliana)和43个水稻(Orysa sativa japonica cultivar Nipponbare)的SET结构域基因, 染色体定位和基因复制分析表明SET结构域基因扩增是由片段复制和反转录引起的, 根据这些结构域差异和系统发育分析把拟南芥和水稻的SET结构域基因划分成5个亚家族。通过分析SET结构域基因家族在拟南芥和水稻各个发育阶段的表达谱, 发现SET结构域基因绝大部分至少在一个组织中表达; 大部分在花和花粉中高表达; 一些SET结构域基因在某些组织中有特异的表达模式, 表明与组织发育有密切的关系。在拟南芥和水稻中分别找到了4个差异表达基因。拟南芥4个差异基因都在花粉管高表达, 水稻4个差异基因有3个在雄性花蕊中高表达, 另一个在幼穗中高表达。     

ERECTA基因研究进展

ERECTA是从拟南芥中分离到的一个类受体激酶基因.ERECTA基因对植物的叶、花和气孔发育都有直接的影响,并在植物抗病、蒸腾作用和元素积累等生理过程中起着重要的作用.该文对国内外有关ERECTA基因在以上几个方面的研究进展进行综述,为进一步研究ERECTA基因在植物发育和生理代谢调控网络中的地位及在植物遗传育种上的应用提供参考.