草莓TCP转录因子家族生物信息学鉴定及基因表达分析

TCP转录因子家族是植物特异的一类调控逆境胁迫的重要转录因子。该研究利用生物信息学方法对草莓TCP转录因子家族成员进行鉴定,采用qRT PCR方法检测转录因子家族在非生物胁迫中的表达,并对相应转录因子家族基因的结构和功能进行了预测,为探究TCP转录因子在森林草莓非生物胁迫中的作用奠定基础。结果显示：(1)从森林草莓(Fragaria vesca)基因组和凤梨草莓(Fragaria ananassa)基因组中分别筛选了18个和58个TCP基因,并根据基因在染色体上的位置分别命名为FvTCP1~FvTCP18和FaTCP1~FaTCP58,亚细胞定位显示TCP家族基因主要位于细胞核上。(2)qRT PCR分析表明,森林草莓家族基因对逆境胁迫具有响应作用,但不同成员在不同胁迫处理下的响应程度存在差异,FvTCP14在200 mmol·L^-1 NaCl、10% PEG、100 μmol·L^-1 ABA、4 ℃低温、40 ℃高温和100 mmol·L^-1 H₂O₂处理下相对表达量极显著高于对照,分别是对照的43.78倍、166.73倍、38.39倍、265.87倍、626.24倍和451.85倍,表明^FvTCP14响应干旱、盐、ABA、H₂O₂、低温和高温胁迫;另外发现,FvTCP12在4 ℃低温、100 μmol·L^-1 ABA和100 mmol·L^-1 H₂O₂胁迫下与对照相比呈下调趋势,推测FvTCP12基因对低温、ABA和H₂O₂胁迫具有负调控作用。研究表明,森林草莓TCP转录因子在不同逆境胁迫中的表达存在一定的差异。     

大豆ERF转录因子基因GmERF8的克隆与表达分析

ERF转录因子广泛存在于植物中并且参与植物应对生物及非生物胁迫的响应。本研究利用RT-PCR技术从大豆中克隆获得1个新的ERF转录因子基因Gm ERF8,开放阅读框全长627 bp,编码1个由208个氨基酸残基组成的分子量为23.43 k D的蛋白。蛋白结构预测发现,该蛋白含有1个典型的AP2/ERF结合域,2个预测的核定位信号和1个保守的EAR抑制元件。进化分析表明Gm ERF8蛋白与烟草Nt ERF3蛋白的同源性最高。实时荧光定量PCR表明,Gm ERF8在大豆的根和叶中表达量较高。ABA、高盐和低温处理均使Gm ERF8表达量下降;乙烯(ET)和干旱处理则使Gm ERF8的表达量先下降后升高。转录调节能力分析结果显示,Gm ERF8可以抑制报告基因的表达。上述实验结果表明,Gm ERF8可能作为转录抑制子参与大豆对环境胁迫的应答。     

雷公藤AP2/ERF转录因子基因的克隆与分析

该研究以雷公藤发状根为材料,根据雷公藤根转录组数据设计引物,采用RT-PCR方法克隆得到2个雷公藤AP2/ERF转录因子,分别命名为TwAP2/ERF1基因(GenBank登录号:GAVZ01042389.1)和TwAP2/ERF2基因(GenBank登录号:GAVZ01016765.1)。TwAP2/ERF1基因含有一个525bp开放阅读框(ORF),编码186个氨基酸;TwAP2/ERF2基因的ORF为789bp,编码262个氨基酸;2个基因编码的蛋白质均为亲水性蛋白质。系统进化分析表明,TwAP2/ERF1与油桐(Vernicia fordii)AP2/ERF(APQ47444.1)和木油桐(Vernicia montana)AP2/ERF(APQ47365.1)相似性较高,TwAP2/ERF2与毛果杨(Populus trichocarpa)AP2/ERF(XP_002304640.1)和樱桃(Prunus pseudocerasus)AP2/ERF(ALD84477.1)相似性较高。雷公藤发状根经MeJA诱导后,TwAP2/ERF1基因的相对表达量明显提高,并于处理后9h达到最高值,为对照表达量的16.77倍;而MeJA处理对TwAP2/ERF2基因的表达表现出抑制作用,但于处理后48h相对表达量有所提高。研究表明,雷公藤TwAP2/ERF1转录因子响应MeJA早期诱导正调控,推测其可能参与调控雷公藤植物次生代谢产物的生物合成,该研究结果为阐明雷公藤次生代谢物质的生物合成调控与利用现代生物技术提高雷公藤植物细胞中次生代谢物质的含量奠定了基础。     

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子,参与调节植物的生长,发育以及抗胁迫等过程,对一烟草OPBP1基因（属于ERF类基因）的烟草转化,获得了该基因超表达的植株,转基因植株明显地增加了耐盐能力,Northern杂交结果表明,OPBP1基因有不同程度的表达,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性,凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合,这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。     

甘蓝型油菜中一类AP2/ERF转录因子的克隆和生物信息学分析

AP2/ERF转录因子家族是植物中广泛存在的一类转录因子,AP2/ERF这类转录因子主要参与植物的细胞周期、生长发育以及生物和非生物胁迫相关基因的表达调控。由于拟南芥和油菜同属于芸薹属,具有相似的基因信息,利用油菜UniGene数据库,以拟南芥ERF转录因子保守序列为探针,通过电子克隆从一个UniGene Cluster中分离得到三个同类的AP2/ERF转录因子,从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性分析、序列比对、进化树、功能域、二级结构、三级结构、无序化特性进行了预测和较为全面的分析。结果显示油菜来源的BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3属于AP2/ERF转录因子的B-2亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与AtERF1相似。蛋白质无序化分析发现,油菜BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3无序化程度小于拟南芥AtERF1。设计引物通过PCR和RT-PCR方法分别从甘蓝型双低油菜沪油15幼苗的DNA和cDNA中扩增了上述基因,初步分析BnaERF2没有内含子,BnaERF1和BnaERF3有内含子。另外,通过EST丰度分析显示,该类转录因子的表达最高峰在种子中,其次为花,在芽、茎和分生组织中没有检测出表达的存在。     

甜瓜WRKY转录因子家族基因生物信息学分析

WRKY转录因子是一类重要的调控分子,在高等植物中以基因家族的形式存在。本研究以甜瓜(Cucumis melo L.)基因组数据为材料,利用生物信息学手段对WRKY转录因子家族成员、系统进化、基因分类、保守基序(motif)的保守性进行预测和分析。研究表明,甜瓜WRKY家族包含61个基因,其中13个含有2个WRKY结构域和C_2H_2锌指型结构归为第Ⅰ类,43个含有1个WRKY结构域和C_2H_2锌指型结构的归为第Ⅱ类,5个含有1个WRKY结构域和C2HC锌指型结构的归为第Ⅲ类。     

白刺NtBES1转录因子家族的鉴定及分析

该研究基于白刺(Nitraria tangutorum)全长转录组数据,以白刺幼苗为材料,利用生物信息学手段,从转录组数据中鉴定白刺NtBES1家族成员,预测其理化性质、磷酸化位点、亚细胞定位,分析其保守结构域和系统进化关系;采用荧光定量PCR方法分析该家族基因在不同浓度PEG和NaCl处理下白刺叶片中的表达模式,为深入研究白刺NtBES1家族成员的功能以及白刺抗逆分子机理奠定基础。结果表明：(1)从白刺全长转录组中共鉴定出7个具有完整BES1_N保守结构域的NtBES1成员,分别命名为NtBES1-1~NtBES1-7。(2)NtBES1蛋白氨基酸数在86~422 aa之间,分子量在9.75~47.53 kD之间,等电点在5.29~10.22之间,不稳定指数范围在34.88~75.02之间,平均亲水系数均为负值。(3)亚细胞定位预测结果显示,NtBES1-6定位在细胞质中,其余6个成员均被定位在细胞核中。(4)系统发育树将7个成员分为3组,NtBES1-2、NtBES1-3和NtBES1-7为一组,NtBES1-1、NtBES1-5和NtBES1-6为一组,NtBES1-4单独为一组,且同组成员的结构、理化性质以及功能注释均相似。(5)经预实验筛选的表达水平较高的3个基因在胁迫下呈现不同的表达模式,其中:NtBES1-2和NtBES1-6仅在30% PEG胁迫2 h时表达上调;NtBES1-2和NtBES1-4在200 mmol/L NaCl处理2 h时表达量最高,在450 mmol/L NaCl处理12 h 后3个基因的表达陆续开始上调,于24 h时表达量达到最高。研究认为,白刺NtBES1家族成员结构特征存在差异,且不同成员在白刺耐干旱和耐盐的过程中发挥不同的作用。     

艰难类梭菌芽胞形成和萌发相关调控的研究进展

艰难类梭菌(Clostridioides difficile)是一种革兰氏阳性、可产毒素的专性厌氧菌,是引起抗生素相关性腹泻的主要致病菌.芽胞是造成艰难类梭菌传播和感染复发的重要因素,其形成和萌发在感染的发展过程中起到重要作用.近年来,越来越多的艰难类梭菌芽胞形成和萌发的具体机制被阐明.本文就近年来艰难类梭菌芽胞形成和...     

油橄榄AP2/ERF转录因子鉴定及水胁迫表达分析

为探究油橄榄AP2/ERF基因家族对水胁迫的响应机制,该研究对受干旱及水淹胁迫的‘佛奥’和‘TYZ-1号’2个品种的根和叶进行转录组测序,并对油橄榄中AP2/ERF转录因子的蛋白理化性质、基因结构及系统进化进行分析,同时分析与水胁迫相关的AP2/ERF转录因子在2个油橄榄品种中的基因表达差异且进行RT-qPCR验证。结果表明：(1)在油橄榄中鉴定得到110个AP2/ERF基因家族成员,该110个蛋白质所含氨基酸大小为173～717 bp,均不存在信号肽,为非分泌蛋白。将油橄榄AP2/ERF与模式植物拟南芥AP2/ERF蛋白构建进化树发现,油橄榄AP2/ERF蛋白分为AP2、RAV、ERF和Solosist 4大类,其中ERF分为ERF和DREB 2个亚类,ERF包含ERF B1～ERF B6 6个子亚类,DREB包含DREB A1～DREB A6 6个子亚类,这与模式植物拟南芥AP2/ERF的分类一致,每个亚家族同时包含了油橄榄和拟南芥AP2/ERF蛋白,说明拟南芥和油橄榄的AP2/ERF家族在进化水平上有一定的相似性。(2)油橄榄AP2/ERF同一亚家族蛋白具有相同的基因结构及保守元...     

葡萄NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及器官建成、逆境胁迫应答等反应.目前,基因组信息的挖掘和分析已经成为葡萄功能基因组学研究的重要组成部分.本文利用生物信息学方法对葡萄143条NAC蛋白序列的系统发生和NAC基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的NAC基因家族之间的联系.结果显示这143条蛋白序列与拟南芥94个NAC基因蛋白序列一起分成了16个亚族,说明拟南芥与葡萄NAC基因间具有较高的保守性.基因组定位结果发现143条NAC基因分布在17条染色体上.研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而它们的二级结构都主要以随机卷曲为组成部分,且143条氨基酸序列三维结构十分相似.本文试验结果将为葡萄NAC基因家族的进一步功能分析提供重要研究基础.     

甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析

ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。K_a/K_s值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。     

桃花粉离体萌发和花粉管生长特性研究

采用花粉离体萌发法研究不同培养基组分和培养条件对桃花粉萌发和花粉管生长的影响,同时对不同贮藏温度下的桃花粉寿命进行研究.结果表明:固体培养基与液体培养基对桃的花粉萌发率和花粉管长度影响差异不显著;10%蔗糖是大多数桃品种花粉的最适萌发条件;硼能提高桃花粉的萌发率,但对花粉管的生长没有促进作用;桃花粉在20℃～25℃的培养温度下萌发率最高,花粉管最长;桃花粉萌发率和花粉管长度在培养前3 h内上升最快,3～5 h上升趋势减弱,5 h后基本停止;随着贮藏温度的升高和贮藏时间的延长,花粉生活力呈降低的趋势.     

香蕉Metacaspases家族基因的鉴定及表达分析

半胱天冬氨酸酶(metacaspases,MC)在植物生长发育调控和逆境胁迫的细胞程序性死亡(PCD)中扮演着重要角色。本研究对香蕉MuMCs基因序列和蛋白序列进行生物学信息分析,采用qTR-PCR技术对香蕉幼苗中MuMCs进行基因表达分析。结果表明,香蕉MuMCs具有8个成员,分为2种类型,Ⅰ型MuMC1~MuMC5和Ⅱ型MuMC6~MuMC8;顺式调控元件预测显示在MuMCs启动子区域存在19种激素和逆境胁迫相关的顺式调控元件;基因表达分析发现Mu MCs具有组织表达特性,在大部分MuMCs中叶的相对表达量最高,假茎的次之,根的最低;此外,Mu MCs对盐胁迫有不同程度的应答模式,盐胁迫后MuMC5和MuMC8相对表达量最高,MuMC2和MuMC6相对表达量最低。本研究为深入了解MuMCs基因特点及验证其生物学功能提供了理论基础,同时也为进一步探究PCD的调控途径提供了理论依据。     

肥城佛桃果实软化过程中的超弱发光及其与乙烯释放的关系

无论在室温还是低温条件下,肥城佛桃(Prunus persica cv.Fei-Cheng)果实在衰老软化过程中超弱发光均有明显的高峰出现,其出现时间与乙烯释放速率峰值相一致。乙烯合成抑制剂2-氨基乙氧基乙烯甘氨酸(2-aminoethoxyvinylglycine,AVG)与乙烯利(ethrel,化学名称2-氯乙基膦酸)处理结果显示,果实超弱发光并不随乙烯释放速率的增减而定量变化,说明果实乙烯释放与超弱发光变化没有直接的因果关系,超弱发光高峰的出现可能是果实衰老软化过程中代谢活跃的反映。     

新疆野苹果AP2/ERF转录因子家族鉴定与响应腐烂病的表达分析北大核心CSCD

AP2/ERF转录因子家族参与了植物生长发育、抵抗胁迫以及植物激素响应等诸多生物过程,是植物中最重要的转录因子家族之一。该研究基于腐烂病菌侵染后的新疆野苹果(Malus sieversii)全长转录组,使用AP2保守结构域的隐马可夫模型PF00847,鉴定新疆野苹果的AP2/ERF家族成员。利用MEGA6、NCBI CDD-batch、MEME、EXPASY、BUSCA对MsAP2/ERF家族成员进行鉴定、分类和结构分析、理化性质和亚细胞定位分析。通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验对差异表达的MsAP2/ERFs基因的表达水平进行分析和验证,旨在鉴定新疆野苹果中潜在具有腐烂病抗性的AP2/ERF家族基因资源。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得106个AP2/ERF基因,涵盖全部AP2(17个)、ERF(57个)、DREB(25个)、RAV(5个)和Soloist(2个)5个亚家族。(2)进一步的细化分类发现MsERF亚家族包括B1-B6 6个组,而MsDREB亚家族中只有A2、A4、A5、A6共4个组,缺少A1和A3组的基因成员。(3)RNA-seq表达模式分析结果表明,29个MsAP2/ERF基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中MsERF亚家族中差异表达基因数量最多(19个)。(4)12个MsAP2/ERF代表基因的qRT-PCR结果表明:8个ERF亚家族基因均受腐烂病病菌诱导显著上调表达,其中B4类ERF成员基因(MsERF40)在腐烂病病菌侵染后5 d表达量上调表达倍数最高;4个MsDREB基因中,3个受到腐烂病病原菌诱导显著上调,1个下调表达;此外,含有TIR保守结构域的MsERF05在腐烂病病菌侵染1 d后上调表达69倍,表明ERF亚家族的MsERF40和MsERF05在新疆野苹果抗腐烂病过程中发挥重要作用。该研究结果为新疆野苹果AP2/ERF基因响应腐烂病的功能和机理研究奠定了基础。     

西葫芦NCED基因家族鉴定及其响应干旱胁迫分析

NCED基因家族成员在调节植物响应干旱胁迫中发挥着关键作用,该研究通过生物信息学技术分析NCED在西葫芦基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对10%PEG 6000模拟干旱、0.1 mmol·L-1ABA激素和自然干旱胁迫的响应,以解析NCED基因家族的生物学功能。结果表明:(1)从西葫芦全基因组中鉴定出6个NCED家族基因(CpNCED1~6),且6个基因均不含内含子、分别分布于西葫芦的1、10、12、14、19和20号共6条染色体上。(2)理化性质分析发现,CpNCED1~6蛋白长度为569~590 aa,理论分子量在62.64~65.54 kD之间。(3)蛋白保守元件分析显示,除CpNCED3蛋白在遗传进化过程中出现3个基序(motif 12、motif 13和motif 15)的缺失外,其余5个蛋白都有完整的16个motif保守基序,且分布在600个氨基酸以内,同时大部分NCED蛋白序列保守性较高。(4)顺式作用元件分析显示,西葫芦CpNCED1~6基因均含ABRE、W box、MBS、P-box、TCA-element、CGTCA-motif、TGA-element和TGA-box等潜在的干旱胁迫响应元件。(5)qRT-PCR分析表明,CpNCED1~6基因在西葫芦不同组织中的表达具有组织特异性,其中,CpNCED4和CpNCED1在茎中的表达量显著高于其他4个基因,CpNCED2、CpNCED4、CpNCED6在花中的表达显著高于其余3个基因且CpNCED2表达量最高,CpNCED1~6在果实和叶中的表达量均相对较低;与对照组相比,CpNCED1~6受模拟干旱、ABA激素和自然干旱胁迫均上调表达;伴随干旱胁迫的产生,叶片中脱落酸(ABA)含量逐渐升高,暗示CpNCEDs在西葫芦干旱胁迫响应与ABA的生物合成过程中发挥着正向调控作用。研究发现,6个CpNCED1~6基因与西葫芦干旱胁迫响应密切相关,且对西葫芦干旱胁迫的响应以及ABA生物合成具有重要作用,尤其以CpNCED2和CpNCED4基因的作用更为明显。     

桃中两个MADS box基因的克隆与表达分析

为研究李属(Prunus sp．)果树生殖调控的相关基因,对国际公共数据库中的李属植物的EST(expressed sequence tags)序列进行了电子拼接,获得了8个MADS box基因的cDNA序列,并利用PCR技术从桃中克隆出其中的两个cDNA,分别命名为PpMDS4和PpMADS6,在GenBank中的登录号为AY705972和AY705973。PpMADS4基因长850bp,包含一个732bp的开放阅读框,编码243个氨基酸。PpMADS6基因长1190bp,包含1个768bp的开放阅读框,编码256个氨基酸。PpMADS4和PpMADS6在序列上分别与拟南芥中的AGAMOUS基因和矮牵牛中的PFG基因高度同源。RT-PCR分析表明,PpMADS4基因在桃的花瓣、心皮、果实及果仁中表达,应属于控制花器官发育的C类MADS box基因。PpMADS6基因在桃的叶、萼片、花瓣、心皮及果实中表达,应属于调控植物由营养生长向生殖生长过渡的A类MADSbox基因。     

毛果杨 NLP 基因家族生物信息学分析与鉴定简

NLP基因家族是一类特殊的转录因子,豆科植物根瘤的形成依赖于该基因家族的存在,在非豆科植物中具有调节植物硝酸盐吸收以及同化的功能。通过对毛果杨（Populus trichocarpa）基因组的生物信息学分析,共鉴定出14个毛果杨NLP基因家族成员,这些成员具有低亲水性的特点,基因结构保守,都含有RWP-RK以及PB1两个保守结构域。通过细胞定位预测,所有成员都定位在细胞核中。直系同源与旁系同源进化分析显示,NLP基因家族成员在漫长的进化过程中经历了严格的选择。染色体定位分析表明,毛果杨NLP基因家族成员坐落在毛果杨9条染色体之上,成员数量的扩增来自于杨柳科染色体自身的扩增事件。芯片数据分析结果显示,NLP基因家族成员在嫩叶,根和雄花中表达,部分基因在木质部以及种子萌发过程之中表达,但所有成员均不在成熟叶片中表达。     

葡萄NCED基因家族进化及表达分析

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是植物体内ABA生物合成的关键限速酶, 参与植物对干旱、外源ABA和高盐的响应过程, 降低环境胁迫对植株的危害。基于全基因组鉴定分析葡萄(Vitis vinifera) NCED基因家族成员, 探讨各成员的物种进化关系及各个基因成员在不同组织中的时空表达模式及对干旱、ABA和高盐(NaCl)胁迫的响应, 为进一步揭示该基因家族成员的生物学功能奠定基础。在葡萄基因组中共发现12个NCED基因。其推测的编码蛋白质长度在510 (VvNCED2)-625 aa (VvNCED10)之间。VvNCED蛋白的分子量最大值是70.53 kDa (VvNCED10), 最小值是57.85 kDa (VvNCED2)。在从祖先基因分化之后, 葡萄NCED基因发生了5次复制事件, 同时有2次丢失事件。NCED1/2、NCED3/4、NCED6/7和NCED9/10基因对被认为是通过片段复制产生。上述4对复制基因复制时间分布在3.08-120.0百万年前, 晚于单双子叶植物分化的时间。与对照相比, VvNCED1在ABA处理48小时后显著上调(72.1%), 而VvNCED2显著下调(84.0%)。VvNCED6只在干旱处理14、21和28天的根系中表达量高于对照, 分别为对照的2.49、1.05和1.09倍。VvNCED7只在干旱处理14天的根系中表达量高于对照, 为对照的1.07倍。在ABA处理72小时后, VvNCED3表达量较对照显著下调(59.5%), 而VvNCED4较对照显著上调(169.9%)。VvNCED3/VvNCED4分别在NaCl处理24和48小时出现显著性峰值, 较对照分别上调219.2%和114.4%。保守结构域不同组成和不同胁迫处理下差异表达模式是NCED蛋白发生功能分化的基础。推测NCED在进化过程中发生的功能分化有利于复制事件的发生。