毛白杨PtSEP3-1基因启动子的克隆分析及其表达载体构建

SEP(SEPALLATA)类基因属于花器官发育ABCDE模型中的E类基因,拟南芥中的研究表明该类基因可能具有控制花器官形态发育以及激活其它类型基因的功能,是一类花发育过程中的关键基因。因此,研究杨树SEP类基因启动子表达特性对于杨树的开花调控研究具有重要意义。本文根据毛白杨SEP3基因和毛果杨基因组序列设计引物,通过PCR获得了PtSEP3-1基因上游2000bp的序列。序列分析结果表明该序列具有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box,还包含大量光响应元件ACE、Box I和Box4等,此外还有脱落酸响应元件ABRE,赤霉素响应元件GARE-motif以及胁迫响应元件HSE、TC-richrepeats等。进一步构建了一个以PtSEP3-1启动子驱动GUS基因的植物表达载体pPtSEP3-1protest,为该启动子的功能鉴定奠定了基础。     

microRNA172参与植物生长发育及逆境响应的研究进展

microRNA(miRNA)是一类长约20~25个核苷酸的非编码小分子RNA,通过和靶基因mRNA上的一些特定序列结合,诱导靶基因mRNA被剪切或抑制其翻译,从而在转录后水平调控植物的生长发育和对逆境的响应。microR172(miR172)是植物中一个保守的miRNA家族,通过靶向调控AP2和AP2-Like基因在植物发育和环境适应中发挥着不可或缺的作用。已有的研究表明,miR172及其靶基因不仅在植物的时序转换中是一个关键调控因子,也在花器官发育、土豆块茎形成、豆科结瘤和逆境响应等过程中发挥着重要调控作用。现将重点阐述这个明星miRNA在植物生长发育及对环境因子应答过程中的研究进展,以期为深入解析miR172靶基因的作用机理和分子调控网络提供参考。     

黄瓜AHP基因家族的鉴定及其非生物胁迫表达分析

组氨酸磷酸转运蛋白(AHP)是细胞分裂素信号转导途径中重要蛋白之一,在植物生长发育和抵御系列非生物胁迫过程中发挥着重要作用。探讨黄瓜AHP的分子特征与表达模式,可为进一步探究黄瓜AHP基因功能和提高植物的非生物胁迫耐受性提供理论依据。通过对黄瓜AHP基因家族成员的数量、进化关系、顺式作用元件、基因结构、发育及非生物胁迫下基因表达模式进行分析。结果表明,黄瓜AHP基因家族有7个成员,不均匀分布在6条染色体上;系统进化分析发现黄瓜AHP基因家族成员与冬瓜和甜瓜亲缘关系较近;其启动子序列主要含有光响应、低温响应、干旱响应、激素响应和防御应激等顺式作用元件;基因表达谱分析发现CsAHP1、CsAHP3和CsAHP4在非生物胁迫下显著上调或下调,且CsAHP1在开花当天表达量最高;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,CsAHP1和CsAHP3均在干旱、高温胁迫下显著上调表达,CsAHP1、CsAHP2和CsAHP5在低温弱光胁迫下显著上调表达。黄瓜AHP基因家族可能与植物发育和非生物胁迫响应有着密切的关系。     

大豆UBC基因家族鉴定及GmUBC46基因的功能初步分析

泛素/26S蛋白酶体途径在植物响应非生物胁迫反应中起着重要的作用。E2(泛素结合酶,UBC)是蛋白质泛素化中重要的泛素结合酶,与E1和E3共同参与蛋白降解途径。本研究通过构建隐马尔可夫模型,鉴定了54个大豆UBC基因,通过进化树分析将该家族成员分为11个亚家族(A-K)。蛋白保守结构域分析表明,GmUBC家族蛋白成员大部分含有保守Motif 1、Motif 2与Motif 3,且均属于泛素结合酶保守结构域。组织定位分析表明大部分GmUBC家族基因成员在大豆根、茎、叶、花等组织中有所表达。转录组数据表明有20个GmUBC基因在干旱、盐或冷胁迫下具有不同的表达模式,启动子顺式作用元件分析发现其胁迫响应过程可能与激素信号转导相关。进一步通过qRT-PCR发现GmUBC46基因能积极响应干旱、盐或冷胁迫诱导上调表达。通过酵母功能验证表明,GmUBC46基因降低了对干旱或盐胁迫的耐受性。综上,本研究初步阐明了大豆UBC基因家族的基本特性及GmUBC46基因的耐逆功能,为后续研究提供了重要依据和参考价值。     

miR172参与植物发育调控的研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类长度为19-25 nt的非编码小分子RNA,在转录后水平调控植物的生长发育、信号传导及逆境响应等多个过程,现已成为生物学研究的热点。miR172是植物中一个保守的miRNA家族,通过调控APETALA2类基因,在植物的开花诱导、花器官形态建成、果实成熟、叶片和根的生长等各器官的发育过程中起到重要作用。鉴于此,综述了近20年miR172在植物营养器官、生殖器官及其他器官的发育,以及在发育阶段过渡中的功能,讨论了其他因素对miR172的影响,以期为深入解析miR172及其靶基因的作用机理和分子调控网络提供参考。     

植物miR390的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是真核生物中一类非编码内源小分子RNA,它通过对靶m RNA的剪切或抑制靶m RNA的翻译来调控基因的表达,从而对靶基因实施转录后水平调控,在植物器官形成、生长发育、信号转导及非生物胁迫应答等过程起重要作用。MicroRNA390(miR390)家族是一个古老的高度保守的家族,其主要的靶基因AGO7是RNA沉默复合体的重要组成成分,广泛参与对靶miRNA的剪切,可能在植物的生长发育、侧生器官极性形成、花器官形成及胁迫等方面有重要作用,但是目前对miR390的研究主要集中在植物生长发育方面,在非生物逆境胁迫应答方面鲜有报道。综述了miR390的发现及其在植物中的类型、miR390家族的形成过程及miR390参与植物的生长发育过程和响应重金属、干旱、盐、低温等非生物胁迫的作用,同时对miRNAs功能研究手段作了展望,有利于进一步综合了解miR390的研究概况及对miR390参与非生物胁迫的研究。     

矮牵牛PMADS9基因启动子的克隆及分析

矮牵牛PMADS9基因是MADS-box基因AGL15亚家族的成员。该亚家族基因可能具有调控开花时间、抑制花器官衰老脱落和促进体胚形成等功能。本文应用YADE和hiTAIL-PCR等方法,克隆了PMADS9基因5′端翻译起始位点上游1853bp的启动子区域序列(FJ798977);RACE分析发现该基因至少有4个转录起始位点,2个位于编码区第一外显子内。启动子调控元件分析显示,PMADS9启动子富集花粉和种子发育过程中特异表达元件和与环境应答相关的元件;AGL15同源基因启动子存在非常保守的RY-repeat元件,启动子的保守性与物种的遗传距离不一致;推测PMADS9启动子翻译起始位点上游200～400bp和800～1000bp区域具重要功能。     

马尾松R2R3-MYB基因特征及进化和表达分析

MYB类转录因子在植物生长发育、代谢、应答生物胁迫和非生物胁迫的响应等生物过程发挥重要作用。为探究马尾松R2R3-MYB基因结构及功能,该研究以转录组数据为研究区域,从中筛选获得了17个马尾松R2R3-MYB基因,利用生物信息学对基因进行理化性质、系统进化树等分析,同时利用荧光定量PCR技术分析基因的组织特异性以及在花发育时期和非生物胁迫下的表达模式。结果表明：(1)17个PmMYBs亚细胞定位于细胞核,均无跨膜结构,且均含有Motif1、Motif2保守基序。系统发育进化树将马尾松PmMYBs划分为9个亚家族,且与火炬松、白云杉等裸子针叶植物关系较近。(2)17个基因均属于组成型表达,但在不同组织的表达量不同;所有基因均参与了花发育和非生物胁迫,不同基因在花发育不同时期的表达存在差异,有7个基因可能参与了雌雄性状转变;大部分基因响应非生物胁迫上调表达,但响应胁迫的时间存在差异;少数基因在胁迫中下调表达,尤其是PmMYB11基因在所有胁迫中均明显下调表达。该研究较系统地分析了马尾松R2R3-MYB基因的结构特征、系统进化及其在花发育时期和非生物胁迫下的表达模式,为深入探究马尾松R2R3...     

大豆GATL基因家族结构、进化和表达分析

本研究利用同源检索的方法在大豆数据库中全基因组分析获得18个大豆GATL基因,大豆GATL基因的基因结构保守,其中16个成员不含内含子;其后对其编码蛋白的理化特点、亚细胞定位和信号肽进行了分析;通过邻接法构建了该家族的进化树,以了解GATL家族成员的进化关系;表达模式分析发现,家族成员呈现出各自的表达特点;成员启动子区顺式作用元件分析发现了大量的植物激素和胁迫响应相关元件。本研究为进一步分析基因家族成员的功能提供了理论依据。     

大豆Glyma03g24460基因功能预测及表达分析

大豆Glyma03g24460基因,与拟南芥ECERIFERUM1(CER1)基因具有高度的同源性,是一种植物角质层蜡质基因,参与植物角质层蜡质的合成。本研究对其进行基因功能预测和表达分析,利用Plant CARE分析启动子元件发现在基因启动子序列中含有黄酮合成、激素响应、生物和非生物胁迫相关的元件。氨基酸序列比对发现Glyma03g24460与其他物种的脂肪醛脱羧酶基因家族成员有很高的相似度。Glyma03g24460在大豆的q RT-PCR结果表明,它主要在植物的地上器官表达,并且可以受到ABA及干旱等非生物胁迫的诱导表达。     

麻竹miR172a靶基因DlAP2的克隆及其表达

为了解开花麻竹(Dendrocalamus latiflorus)的Dl AP2基因功能,采用RT-PCR和RACE技术克隆了mi R172a靶基因AP2同源序列c DNA全长,命名为Dl AP2。结果表明,Dl AP2基因c DNA全长为1729 bp,包含5′端非编码区81 bp、开放阅读框1464 bp、3′端非编码区160 bp和24个碱基的Poly A尾巴,在编码框靠近3′端130 bp处有1个高度匹配mi R172a的结合位点(CTGCAGCATCATCAGGATTCT)。Dl AP2编码487个氨基酸的蛋白,具有两个AP2结构域,属于AP2/ERF家族AP2亚家族的AP2组,与来自其它单子叶植物的AP2蛋白均有较高同源性。RLM-5′RACE分析表明,mi R172a主要在靶序列的第11~12个碱基之间剪切靶基因Dl AP2的mi RNA。q RT-PCR结果表明,麻竹花芽中Dl AP2基因的表达规律与mi R172a表达变化正好相反,证明mi R172a对Dl AP2基因的表达具有调控作用。     

植物WRKY蛋白家族的结构及其功能

WRKY蛋白是植物所特有的转录因子家族,由于其家族成员均含有WRKYGQK七个保守的氨基酸序列而得名。根据Wrky基因中保守结构域的数量以及所包含的锌指结构的特征大致将其分为3类。Wrky基因通过与顺式作用元件W-盒特异结合从而调控下游目标基因表达。Wrky基因具有快速、瞬时和组织特异性表达等特点。Wrky基因参与生物、非生物胁迫应答反应;信号分子传递;植物衰老和器官发育等一系列生理活动。     

灵宝杜鹃SBP基因家族的鉴定及非生物胁迫下的表达分析

【目的】 SQUAMOSA启动子结合蛋白（SBP）家族在植物发育和非生物胁迫等方面起重要作用,本研究可为灵宝杜鹃SBP基因家族成员的生物学功能和在非生物胁迫响应的调控功能提供参考,并为灵宝杜鹃物种保护奠定基础。【方法】采用生物信息学方法对灵宝杜鹃（Rhododendron henanense subsp. lingbaoense）SBP基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,基于转录组数据分析组织特异性,并利用qRT-PCR方法检测SBP在非生物胁迫下的表达。【结果】结果表明：（1）从灵宝杜鹃基因组中共鉴定出19个含SBP保守结构域SBP成员,依次命名为RhlSBP1- RhlSBP19,基因不均匀分布在8条染色体上,编码的氨基酸长度为179~1 072 aa,分子量为20.26~118.73 kD;蛋白定位于细胞核。（2）系统发育分析将19个RhlSBP分为5个亚族,大部分RhlSBP与拟南芥SPL家族成员聚类。（3）MEME分析表明,所有的RhlSBP共有motif 1、motif 2和motif 4,基因结构显示Ⅳ、Ⅴ亚族内含子数量远多于I、Ⅱ、Ⅲ亚族。（4）顺式作用元件分析表明,RhlSBP启动子中含有大量光响应元件、激素响应元件和环境胁迫响应元件,推测RhlSBP可能在灵宝杜鹃响应光调控、环境胁迫发挥重要作用。（5）物种间的共线性分析显示灵宝杜鹃和羊踟蹰、圆叶杜鹃SBP基因共线性关系与水稻、拟南芥相比更强。（6）转录组数据分析显示,RhlSBP基因亚家族成员具有相似的组织表达模式。（7）qRT-PCR分析表明,RhlSBP基因对非生物胁迫具有响应作用,但不同成员在不同胁迫下的响应程度存在差异。茉莉酸甲酯和低温处理后,基因表达总体呈上调趋势,高盐会抑制RhlSBP基因表达,干旱条件下,RhlSBP基因表达处于先上调再下调趋势,RhlSBP1、RhlSBP8可能是干旱、低温和MeJA诱导关键基因。     

芥菜BjuWRKY75基因表达及其与开花整合子BjuFT互作

芥菜(Brassica juncea)是十字花科芸薹属一年或二年生蔬菜,其产品器官的产量和品质会受到开花时间的影响。WRKY家族成员具有响应生物和非生物胁迫、发育调控和信号转导等作用。WRKY75是WRKY家族中能够调节开花的重要成员,但在芥菜中的开花调控机制还未见报道。本研究克隆了芥菜BjuWRKY75基因,发现其编码蛋白具有高度保守的WRKY结构域,属于Ⅱ类WRKY蛋白,与黑芥BniWRKY75同源性最高。BjuWRKY75在花中表达丰度显著高于叶和茎,并且在叶中表达较为稳定。BjuWRKY75定位于细胞核,能够与含有W-box应答元件的开花整合子BjuFT的启动子相互作用,且能转录激活下游基因表达。BjuWRKY75转入拟南芥可显著提早开花。综上说明,BjuWRKY75能够直接靶向BjuFT从而促进开花。这为深入研究BjuWRKY75开花分子调控奠定了基础。     

冬瓜BhMAPK15基因的克隆及其非生物胁迫下的表达分析

该文为探究MAPK15基因的结构和功能,根据冬瓜(Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.)转录组高通量测序结果,采用RT-PCR方法从冬瓜中分离得到MAPK15基因的完整编码序列,命名为BhMAPK15。序列分析表明,BhMAPK15开放阅读框(ORF)长1 704 bp,编码567个氨基酸。亚细胞定位预测表明,BhMAPK15可能定位于细胞核或细胞质。以NCBI数据库为基础,从数据库中获得模式植物水稻、拟南芥和其他不同物种间的MAPK15家族成员,分析该基因与这些成员的氨基酸序列、保守基序,并构建系统进化树。经系统进化树分析表明,BhMAPK15属于D组家族成员,与甜瓜、南瓜、黄瓜和苦瓜的相似性较高。氨基酸序列和保守基序结果表明,该基因家族成员保守性较高。实时荧光定量PCR分析表明,BhMAPK15在不同组织器官中均有表达,且非生物胁迫处理可以上调BhMAPK15的表达水平。上述研究结果表明,BhMAPK15基因可能在冬瓜响应非生物胁迫中发挥作用。     

高粱SPL基因家族的鉴定及表达分析

Squamosa启动子结合类蛋白(SPL)基因家族编码一类植物特有的转录因子,其功能涉及作物遗传改良的许多方面,如产量、株型、抗逆性等,具有重要的实际应用价值。虽然SPL基因在很多作物中有广泛研究,但是在高粱中仍有待进一步探索。本研究通过生物信息学方法,利用同源序列法在高粱基因组水平对SPL基因家族进行分离和分析,共获得19个高粱SPL基因,并命名为SbSPL。高粱SbSPL家族基因不均匀地分布于高粱9条染色体上。通过系统进化树、保守结构域和基因结构等分析,将SbSPL基因家族成员分为5组,不同组的SbSPL基因在功能结构上具有保守性。此外,分析了SbSPL基因家族成员的启动子,发现SbSPL基因家族具有响应非生物胁迫相关信号转导的顺式作用元件。利用qRT-PCR技术,发现部分高粱SbSPL基因的表达受干旱胁迫诱导。这些结果揭示了SbSPL基因可能在高粱响应环境非生物胁迫过程中起到重要作用。     

WOX家族基因调控植物生长发育和非生物胁迫响应的研究进展

WOX(WUSCHEL-related homeobox)家族是植物特有的一类转录因子家族,其含有由65-66个氨基酸残基组成的同源异型结构域（Homeodomain,HD）。植物WOX家族成员通过在转录水平上调控靶基因表达,从而参与植物的生长发育和对非生物胁迫的响应等重要生物过程。综述了植物WOX家族成员的分类、结构特征,重点介绍了其在植物生长发育（根、茎、叶、花、果实、种子、胚胎）的调控及植物响应非生物（干旱、盐、冷）胁迫方面的功能研究进展,并对研究WOX转录因子的意义及有待解决的问题进行了展望,旨在为进一步研究WOX家族基因的功能提供参考。     

资阳香橙砧木CjSPL基因家族鉴定及表达模式分析

鳞片启动子结合类蛋白(squamosa promoter binding protein-like,SPL)家族是一类参与调控植物生长发育以及响应环境胁迫的重要转录因子,但在柑橘等多年生果树中的研究较少。本研究以柑橘一种重要的砧木——资阳香橙(Citrus junos Sieb.ex Tanaka)为材料,基于plantTFDB转录因子数据库和甜橙基因组数据库鉴定并克隆出资阳香橙15个SPL家族基因,命名为CjSPL1–CjSPL15。序列分析表明,CjSPLs的开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为393–2865 bp,编码130–954个氨基酸;系统进化树将15个CjSPLs分为9个亚家族;基因结构和保守结构域分析预测出20个不同的保守motif和SBP基本结构域;启动子顺式作用元件分析预测出20种启动子元件,其中包含植物生长发育、非生物胁迫及次生代谢物相关元件。通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)分析了CjSPLs在干旱、盐和低温胁迫下的表达模式,较多CjSPLs在胁迫处理后显著上调表达。本研究为后续深入研究柑橘及其他果树SPL家族转录因子功能提供参考。     

microRNA在植物生长发育中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类广泛存在于植物体内,长约20-25个核苷酸的内源性非编码小分子RNA,通过定向降解靶基因mRNA和抑制其翻译,从而在转录后水平控制靶向基因的表达来调控多种多样的生物功能,包括植物的生长发育、生殖和对逆境胁迫的响应。已有的研究表明,miRNA及其靶基因不仅在植物的时序转换中是一个关键调控因子,也在茎尖发育、叶形态建成、花器官发育和开花时间等过程中发挥着重要调控作用。重点介绍mi RNA在调控植物生长发育过程以及发育可塑性过程中的研究进展,并对植物miRNA研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为深入解析miRNA在调节植物组织和器官模式中的功能,以及植物形态多样性中的作用和分子调控网络提供参考。