刺葡萄白藜芦醇合成酶基因对不同光质的响应及转录因子筛选

为探究白藜芦醇合成酶基因(RS)的表达模式和转录调控特征,该研究以刺葡萄愈伤组织为材料,采用RT-PCR方法进行RS1基因克隆,分析RS1基因在8种不同光质培养条件下的表达模式,并对靶向RS1的转录因子进行预测分析和筛选验证。结果表明：(1)成功从刺葡萄中克隆获得RS1基因(GenBank登录号为OM339527);RS1基因开放阅读框为1 179 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码392个氨基酸,为亲水性无信号肽的细胞质定位蛋白,磷酸化修饰主要发生于苏氨酸和丝氨酸位点上,蛋白质的二级结构主要由α-螺旋、无规则卷曲和延伸链组成。(2)RS1启动子具有多个光响应和转录因子识别与结合元件,还涉及激素调控、生长发育、环境条件响应。(3)转录调控预测发现,靶向RS1的转录因子来自9个家族,共有23个成员,其中MYB和Dof基因家族具有多个成员和RS1启动子结合位点。(4)共线性分析表明,葡萄与毛果杨的共线性最高,MYB-DIV和Dof5.1具有多个共线基因。(5)转录水平分析显示,长波光促进RS1的表达,在不同光质和培养阶段下MYB-DIV与靶基因RS1具有相同的表达模式,而Dof5.1...     

百合转录因子MYB12的克隆与表达分析

以东方百合‘索邦’(Lilium oriental hybrid ‘Sorbonne’)为材料,克隆获得花青素苷生物合成通路中的关键转录因子Lhsor MYB12基因。序列分析结果显示,Lhsor MYB12最大开放阅读框长720 bp,编码239个氨基酸,具有2个典型的DNA结合结构域;该基因包括3个外显子和2个内含子。该基因的氨基酸序列与郁金香(Tulipa fosteriana W. Irving)中的MYB氨基酸序列相似性最高。系统进化分析结果表明,Lhsor MYB12在MYB基因家族中与已报道的控制花青素苷合成的基因形成一簇。进一步采用染色体步移技术,获得了Lhsor MYB12基因起始密码子上游2143 bp的启动子序列,顺式作用元件预测结果显示,该序列中除核心启动子元件(TATA box)外,还包含有MYB蛋白的绑定位点、光反应元件以及参与昼夜节律等反应的相关元件。基因表达分析结果表明,Lhsor MYB12仅在‘索邦’花丝、花柱和花被片中表达;且在花蕾发育过程中表达量逐渐增高,花蕾盛开时表达量最大,但内、外花被的表达起始阶段不同。黑暗处理可导致Lhsor MYB12表达水平降低;光照条件下该基因的表达水平随处理时间的延长表现出先上升后下降再持续上升的趋势。研究结果提示Lhsor MYB12的表达变化规律可能与其启动子中相应的顺式作用元件相关。     

中间锦鸡儿CiMYB15基因正调控拟南芥黄酮代谢

目的:R2R3-MYB类转录因子参与调控植物初生和次生代谢。方法:从中间锦鸡儿(Caragana intermedia)干旱转录组数据库中搜索并克隆了一个R2R3-MYB基因,命名为CiMYB15(GenBank登录号MH678649);将CiMYB15基因编码区转入野生型拟南芥中,利用分光光度法测定了野生型和转基因拟南芥中总黄酮含量,并用qRT-PCR检测了转基因植物中At CHS基因的表达情况。同时采用染色体步移法克隆了CiMYB15基因的启动子序列。结果表明:(1) CiMYB15基因g DNA长度为1 960 bp,包含三个外显子(134、131和521 bp)和两个内含子(281和893 bp);开放阅读框长度为786 bp,编码262个氨基酸。(2)克隆得到1 580 bp的启动子序列,序列中主要包含损伤诱导元件G-box和P-box、盐诱导作用元件GT1-motif、参与干旱诱导的反应元件MBS,以及真菌侵害应答元件BOX-W1、植物-病原菌互作元件EIER;此外,还包含调节黄酮合成基因的MYB转录因子的结合位点。(3) CiMYB15基因的表达受到紫外胁迫的诱导。(4) CiMYB15基因过表达株系的总黄酮含量高于野生型。(5)过表达植物中At CHS基因的表达量亦高于野生型。以上结果说明,CiMYB15基因正调控拟南芥黄酮代谢。     

葡萄风信子MaMYB114基因克隆及功能研究

MYB转录因子在植物花青素生物合成过程中发挥主要调控作用。为探究MYB转录因子在葡萄风信子(Muscari spp.)蓝色花色形成中的作用，研究以葡萄风信子‘亚美尼亚’为试验材料，基于课题组前期转录组数据库深度挖掘，经本地Blast比对分析，采用RT-PCR方法克隆获得1个R2R3-MYB基因，命名为MaMYB114(GenBank登录号：OQ615377),对其进行生物信息学分析和异源转化烟草功能验证。结果表明，(1)MaMYB114开放阅读框全长为714 bp,编码237个氨基酸；MaMYB114蛋白含有R2R3保守结构域，属于R2R3-MYB家族AN2亚家族。(2)亚细胞定位及转录自激活结果显示基因定位于细胞核，且具有转录自激活活性，符合转录因子一般特征。(3)实时荧光定量分析显示MaMYB114基因主要在花中高表达，表达模式具有组织特异性。结合不同时期花青苷含量变化模式，发现MaMYB114在着色期花青素含量高的花蕾中高表达，表明MaMYB114可能参与了葡萄风信子花青苷合成过程。(4)过表达MaMYB114促进烟草花青苷积累，表明MaMYB114正向调控花青素合成。本研究表明...     

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。     

橡胶树转录因子HbWRKY9的克隆与特性分析

通过RACE技术克隆得到一个新的橡胶树WRKY,命名为Hb WRKY9,Gen Bank登录号为JQ914653,基因全长为1 646 bp,ORF为954 bp,编码317个氨基酸。Hb WRKY9蛋白含有1个WRKY结构域和1个C2H2型锌指结构,与蓖麻(Ricinus communis)、麻疯树(Jatropha carcas)、毛果杨(Populus trichocarpa)和酿酒葡萄(Vitis vinifera)的WRKY成员一致性分别为80%、79%、70%和63%。对其启动子序列的分析表明,启动子核心区域位于翻译起始密码子上游74~123 bp处,启动子序列中包含TATA-box、CAAT-box、5'UTR Py-rich stretch、WRKY转录因子结合位点W-box、MYB结合位点MBS,以及与光响应相关的调控元件G-box和Box4,分生组织特异表达调控元件CCGTCC-box,与缺氧诱导相关的ARE元件,与高温胁迫相关的调控元件HSE,与Me JA和ABA等激素响应相关的CGTCA-motif和ABRE等顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,Hb WRKY9基因能响应低温胁迫,呈上调表达。     

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。     

花青素合成途径中分子调控机制的研究进展

花青素是广泛存在于植物中的天然水溶性色素。植物不同物种中花青素生物合成代谢途径的遗传特性和调控机制决定了该物种的花色。目前花青素生物合成途径的研究已清晰透彻。花青素合成途径的调控主要发生在结构基因的转录水平上,受多种转录因子的调控。研究发现,对花青素代谢途径中结构基因起调控作用的重要转录因子,主要包括WD40重复蛋白、b HLH蛋白和R2R3-MYB蛋白,这些转录因子之间的结合及其相互作用决定结构基因的表达。本文着重介绍花青素生物合成途径的分子调控机制,即转录因子通过形成三聚体复合物,与结构基因的启动子结合来调控结构基因的表达,并概述其在花色改造基因工程及定向改变花青素含量中的应用。     

小黑杨转录因子PsnbZIP1应答盐胁迫功能分析

为揭示小黑杨(Populus simonii×P. nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbZIP1在植物体内发挥的功能,以小黑杨为试验材料,克隆得到PsnbZIP1的ORF区序列长为432 bp,并初步分析PsnbZIP1盐胁迫下的分子机制。采用q-PCR分析PsnbZIP1在150 mmol·L^-1 NaCl处理小黑杨组培苗时的表达模式,发现该基因的表达量快速上升;通过生物信息学分析预测PsnbZIP1转录因子为无跨膜结构且具有信号肽的亲水性不稳定蛋白;用农杆菌(Agrobacterium)介导的烟草(Nicotiana)瞬时表达观察该基因的亚细胞定位情况,结果表明该基因为核定位蛋白;用酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内不具有转录激活功能。对PsnbZIP1基因的启动子序列进行分析,结果表明该启动子包含了生长素应答、脱落酸应答元件、光应答元件以及种子特异性调控的顺式作用调控元件,该基因可能在植物的生长发育与响应胁迫过程中发挥了重要作用;启动子还包括参与干旱诱导的MYB结合位点和MYBHv1结合位点,表明该基因有可能与一些干旱诱导相关MYB基因...     

桑树花青素合成相关MYB类转录因子的鉴定与功能分析

该研究通过生物信息学方法,从桑树基因组中获得了8个花青素生物合成调控关键转录因子（MYB）候选基因,利用转录组数据及实时荧光定量PCR技术,分析了各基因在不同组织及果实发育过程中的表达。聚类分析结果显示,4个MYB基因与葡萄、水稻和玉米花青素调控相关MYB基因聚为一类,仅1个MYB基因与拟南芥、苹果花青素调控相关MYB基因聚为一类。转录组数据显示多数基因在雄花中高水平表达。实时荧光定量PCR结果表明,2个MYB基因（MnMYBJ和MnMYB4）在果实发育过程中持续下调,1个MYB基因（MnMYB330）在果实发育过程中显著上调,分别与花青素在桑椹中的积累成负相关和正相关关系。因此,桑树MYB基因家族对花青素的积累可能存在正调控与负调控两种机制。     

植物非生物胁迫诱导启动子顺式元件及转录因子研究进展

顺式作用元件(cix-acting element)是与结构基因串联的特定DNA序列,是转录因子的结合位点,它们通过与转录因子结合调控基因转录的精确起始和转录效率,在植物基因表达调控过程中起着重要的作用.非生物胁迫诱导基因的表达受其上游启动子顺式作用元件及转录因子的调控,目前已发现了多种与非生物胁迫相关的顺势作用元件及转录因子,如DRE元件及DREB类转录因子、MYB元件及MYB类转录因子、GT-1元件及GT-1类转录因子等.顺式作用元件及转录因子的研究对研究植物非生物胁迫相关基因的表达调控具有重要意义,综述植物非生物胁迫诱导启动子功能元件及转录因子的研究进展.     

心里美萝卜花青素合成酶基因RsANS克隆及花青素生物合成相关基因表达分析

花青素合成酶(ANS,anthocyanidin synthase)是植物花青素合成的关键酶,催化无色花色素转变成有色花色素。本研究从心里美萝卜HX12Q-49中克隆获得了花青素合成酶基因Rs ANS(Gen Bank登录号:KR262954)。该基因全长1137 bp,包含2个外显子和1个内含子;开放阅读框1071 bp,编码356个氨基酸。同源性分析显示Rs ANS蛋白与大白菜、甘蓝和芥菜ANS蛋白同源性较高。qRT-PCR表明Rs ANS在心里美萝卜5个不同发育时期均有表达,且在破肚期表达量最高。通过对花青素合成途径其他8个结构基因和3个调控基因表达进行分析,结果显示心里美萝卜中b HLH转录因子在不同发育时期的表达模式与Rs ANS、CHI、DFR和UFGT基本一致,即在破肚期的表达量最高;WD40转录因子的表达与CHS类似,其表达量在芽期、破肚期、膨大前期和膨大盛期逐渐上升,随后在成熟期下降。     

菊花CmDFR与CmANS基因启动子序列克隆与瞬时表达分析

DFR和ANS是花青素合成途径下游两个关键的结构基因,其不仅决定花青素苷最终结构及其呈色,还在花器官中特异性表达,研究其启动子区域对花色改良的分子育种具有重要参考价值.利用接头染色体步移法( genome walking),从菊花的叶片基因组DNA中克隆到了2个DFR基因同源序列CmDFR的启动子片段,1个ANS基因同源序列CmANS的启动子片段.生物信息学软件分析结果显示,这3个启动子片段除了含有多个TATA-box、CAAT-box等基本的启动子元件,还含有很多与MYB转录因子相结合的元件,以及G-box等参与光响应的顺式作用元件.利用双酶切方法,将克隆到的启动子片段替换栽体pB1121上的35S启动子,将新构建的植物表达栽体转入农杆菌中,采用叶盘法侵染菊花叶片和花瓣进行瞬时表达研究.结果表明,这3个启动子片段均具有驱动下游报告基因表达的功能.因此,可以开发成菊花分子育种的有效基因构件.     

盐穗木盐相关转录因子HcSCL13基因启动子的克隆及活性初步分析

为探明盐穗木盐相关转录因子基因Hc SCL13的表达调控规律,利用基因组步移法成功克隆获得该基因2 200 bp的启动子序列。Plant CARE数据库分析结果表明,该启动子不仅含有启动子区的核心元件CAAT-box和TATA-box,还包含多个与逆境应答有关的顺式调控元件。将克隆获得的Hc SCL13转录因子基因启动子序列定向替换p BI121载体上的35S启动子,构建融合表达载体并转染模式植物拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色。结果显示转基因拟南芥整株被染色,提示该启动子具有表达活性且可能为组成型启动子。     

水母雪莲花青素合成相关基因的克隆及表达

为研究高山植物水母雪莲对强紫外辐射的分子适应机制,采用RT PCR结合RACE技术从水母雪莲中克隆了参与调控花青素合成的相关基因(SmMYB1),并采用hi TAIL PCR方法扩增了该基因的启动子序列。结果表明：(1)序列分析显示,SmMYB1基因cDNA序列(GenBank 登录号 MT188353)全长1 011 bp,编码269个氨基酸,gDNA序列含有2个内含子和3个外显子。(2)生物信息学分析显示,SmMYB1基因编码蛋白和菊科MYB蛋白亲缘关系最近,含有保守的［DE］Lx(2)［RK］ x(3)Lx(6)Lx(3)R和ANDV两个模体,属于拟南芥MYB第六亚族。SmMYB1基因启动子(GenBank 登录号 MT188354)全长1 407 bp,含有多个光响应元件。(3)荧光定量分析发现,SmMYB1基因在根、茎、叶和花中均表达,且在花中的表达量最高;在紫外胁迫下,SmMYB1基因的表达量在4 h达到最高,随后逐渐降低。研究推测SmMYB1基因可能参与调控水母雪莲花青素的合成以及对紫外辐射的响应过程。     

植物逆境抗性相关转录因子的研究进展

植物各种诱导性基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控。转录因子也称反式作用因子,通过与靶基因启动子中的顺式作用元件结合发挥调节作用。根据与DNA结合的区域不同,转录因子分为若干个家族。本文综述了与植物逆境抗性相关的4个转录因子家族：bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和MYB类在逆境信号转导中的作用以及它们在植物抗逆基因工程改良中的应用现状。     

植物逆境抗性相关转录因子的研究进展

植物各种诱导性基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控.转录因子也称反式作用因子,通过与靶基因启动子中的顺式作用元件结合发挥调节作用.根据与DNA结合的区域不同,转录因子分为若干个家族.本文综述了与植物逆境抗性相关的4个转录因子家族:bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和MYB类在逆境信号转导中的作用以及它们在植物抗逆基因工程改良中的应用现状.     

筛选G-box结合蛋白的酵母单杂交文库的构建

目的：筛选花青素合成中的关键基因查尔酮合成酶基因CHS启动子中G-box的结合蛋白,从而找到调节CHS表达的转录因子。方法：采用Matchmaker Gold Yeast One-Hybrid Library Screening System,将CHS启动子G-box序列串联后整合入酵母染色体,构建诱饵菌株;采用SMART技术合成芜菁幼苗下胚轴cDNA,将该cDNA与pGADT7-Rec表达载体共同转化诱饵菌株,通过同源重组在酵母细胞内同步进行cDNA文库的构建和筛选;用酵母菌落PCR法获得阳性克隆中的cDNA插入片段,测序后在NCBI网站进行Blast分析。结果：共筛选了2.52×106个酵母克隆,得到94个阳性克隆,菌落PCR获得了长度为0.4~2.0 kb的cDNA插入片段,并通过Blast推测了其编码蛋白。结论：实验结果证明酵母单杂交文库构建成功,初步筛选获得了G-box结合蛋白的候选蛋白,为研究CHS的表达调控奠定了基础。     

中间锦鸡儿CiMYB31基因克隆及表达分析

MYB类转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的初生与次生代谢、细胞命运、生长发育及在生物与非生物胁迫应答中具有重要的作用。本研究以中间锦鸡儿为实验材料利用PCR技术分别以cDNA与gDNA为模板对CiMYB31基因进行了克隆。研究测序表明:CiMYB31基因的开放阅读框(ORF)为969 bp,编码323个氨基酸,其基因组DNA序列长度为1 724 bp,包含3个外显子与2个内含子。生物信息学分析显示:CiMYB31所编码蛋白的N端包含2个MYB结构域(14~64 aa和67~115 aa),属于R2R3-MYB类蛋白。预测该蛋白分子量为36.32 k D,等电点为5.6,蛋白整体上是亲水性的。利用染色体步移技术克隆CiMYB31基因启动子序列,得到902 bp ATG上游序列。分析显示启动子序列中包含一些非生物胁迫相关的顺式作用元件,如干旱响应元件(MBS)与低温响应元件(LTR)。利用实时荧光定量PCR技术对CiMYB31基因的表达进行分析,发现该基因受到低温的诱导。上述研究表明CiMYB31基因可能在中间锦鸡儿对非生物胁迫的响应过程中起作用。     

陆地棉MYB类转录因子基因GhTT2克隆及功能初步分析

原花青素作为植物重要的次生代谢产物,是植物应对生物和非生物胁迫的一种重要防御手段,也是影响植物发育和品质的重要因素。原花青素作为花青素生物合成的一条末端通路在模式植物中已有研究,但是具体代谢和调控机制尚不明确;原花青素作为棕色棉纤维呈色的主要物质,其棉纤维呈色的生化与分子机制仍未完全阐明。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆了一个MYB类转录因子基因GhTT2 (transparent testa 2),并对其基因结构、表达模式、亚细胞定位及功能进行了分析。结果表明：GhTT2转录因子具有典型的MYB结构域,在纤维中优势表达,其转录水平随花青素含量增加而降低;该基因可被原核诱导表达;与GFP融合的重组蛋白定位在细胞核;酵母转化结果表明GhTT2具有转录激活功能;在棉花中沉默GhTT2基因的表达,导致原花青素含量显著降低,表明其可能参与调控陆地棉原花青素的生物合成。本研究结果为深入阐明MYB类转录因子参与调控植物原花青素生物合成途径的分子机制提供参考。