CIN-like TCP转录因子:植物发育及免疫的关键调节因子（英文）

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class Ⅱ 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.     

毛竹TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的一类转录因子,在植物生长、发育、信号转导以及生理生化刺激响应等方面具有重要功能。毛竹(Phyllostachys edulis)是世界上生长速度最快的植物之一,在中国具有重要的经济、生态和社会价值。为了解TCP基因家族在毛竹基因组中的数量和表达,本研究利用生物信息学方法对毛竹TCP基因家族进行全面概述,包括基因结构、进化关系、保守结构域和表达模式等。结果显示,毛竹基因组中含有19个基因编码TCP转录因子,依次命名为Phe TCP1-Phe TCP19,蛋白质大小为100～406 aa,等电点为4.85～10.70,均是疏水性蛋白;PheTCPs基因结构较为简单,大部分不含内含子;发现所有PheTCPs转录因子具有高度保守的TCP结构域;19个PheTCPs隶属于2个组:ClassⅠ和ClassⅡ,ClassⅡ进一步划分为CIN、CYC/TB1两个亚类。表达模式分析表明,19个PheTCPs在毛竹不同笋和花发育时期中的表达差异明显。本研究为进一步探索毛竹TCP基因家族各成员的功能提供一定的理论基础。     

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．     

苦荞转录因子基因FtbHLH3的克隆及其非生物胁迫下的表达分析

根据苦荞花期转录组数据,采用RT-PCR技术和PCR技术克隆得到一条新的b HLH类蛋白基因FtbHLH3(登录号:KU296217),并分析了逆境胁迫下该基因在芽期苦荞胚轴和子叶中的表达量。结果显示,Ftb HLH3基因cDNA全长1 273 bp,包含一个957 bp的开放阅读框,编码蛋白含318个氨基酸。蛋白结构域分析表明,FtbHLH3编码蛋白N-端和C-端分别含有一个bHLH家族典型的结构域。系统进化树分析表明,FtbHLH3与其它植物参与抗逆的bHLH蛋白聚为一簇。荧光定量PCR分析表明,UV-B处理苦荞后,胚轴中FtbHLH3相对表达量在6 h内缓慢增加至1.08,12 h后显著上升至48 h的2.96;而子叶中FtbHLH3相对表达量在3 h后就显著上升,至24 h达到最大值6.64后趋于稳定。4℃冷处理苦荞后,胚轴和子叶中FtbHLH3相对表达量均随时间持续上升,并在48 h后达到最大值,分别为3.22和10.27。可见,本研究克隆的Ftb HLH3基因可能参与了苦荞对UV-B和寒冷等非生物胁迫的应答反应。     

番茄TCP基因家族全基因组鉴定和分析

TCP基因家族是与植物有关的转录因子家族,它对植物的生长和发育有重要作用。为了揭示番茄TCP基因家族的功能,本研究利用全基因组信息鉴定番茄TCP转录因子家族。结果表明,番茄TCP基因家族共有36个成员;进化分析表明,TCP基因家族可分为2组:ClassⅠ和ClassⅡ,ClassⅡ又可以分成CIN和CYC/TB1两个小组;基因结构分析表明,家族成员有1~3个外显子构成;序列分析表明这些家族成员都含有高度保守的b HLH结构域,有的还含有R结构域。这些结果有助于今后揭示番茄TCP基因家族成员的功能。     

小麦3个NAC转录因子基因克隆与功能分析

NAC类转录因子参与植物基因在不同条件、不同发育期的表达调控,在植物的发育、生长及对外界的各种生物和非生物因子的胁迫应答中起关键的调控作用。本研究对非亲和条锈菌小种CYR32侵染诱导的抗条锈病基因Yr5近等基因系Taichung29*6/Yr5的cDNA文库进行筛选及同源克隆,获得了小麦3个NAC类转录因子的cDNA序列。序列分析结果表明,这3个转录因子都具有DNA结合结构域,即NAC结构域,且氨基酸序列在该结构域的A、B、C、D和E5个亚区高度保守;同时发现这3个NAC类转录因子都有核定位信号及相关的转录调控功能区域。通过系统进化树分析,发现其中之一的TaNAC1属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,TaNAC3属于ATAF1亚组,TaNAC5属于NAM亚组;根据系统进化树和相关基因的功能分析,我们推测小麦转录因子TaNAC1、TaNAC3和TaNAC5可能参与植物生长发育调控或对生物、非生物胁迫作出的应答反应。     

调控植物种子发育的转录因子研究进展

植物种子是裸子植物和被子植物所特有的繁殖器官,也是人类赖以生存粮食的最主要来源。植物种子发育的过程包括形态发育和种子成熟,由一个复杂的转录因子网络管控,转录因子调控和监管整个发育过程。转录因子包含DNA结合区、寡聚化位点区、核定位信号区和转录调控区4个功能结构域,通过结构域与顺式元件相互作用调控基因的表达。研究表明,WOX家族调控胚芽发育,HAP3家族调控胚胎形态发生和细胞分化,MADS-box家族调控胚座和胚珠的发育,NAC家族调控胚珠珠被生长发育,b HLH家族调控种皮细胞的大小和形态,MYB家族是种皮发育的正调节因子。HAP家族成员LEC1和B3超家族的AFL亚家族成员LEC2、FUSCA3、ABI3一起互相作用形成一个调控网络,共同调控种子的成熟发育。Zinc finger超家族的Dof家族调控种子的胚乳发育、贮藏蛋白的合成及脂肪含量的变化,bZIP家族调控种子贮藏基因表达,AP2/EREBP家族调控种子体积与重量、蛋白与油类积累,WRKY家族、IKU、MINI3、SHB1基因和KLU基因调控种子体积大小。综述了植物种子发育过程中转录因子的结构和种类,分析了其作用顺序和功能,解析了种子发育的分子调控机制,展望了其研究方向和前景,以期为种子品质改良奠定理论基础和提供新的思路。     

苦荞转录因子FtMYBF的克隆、亚细胞定位及表达分析

R2R3-MYB转录因子SG7亚家族成员在植物黄酮醇生物合成中具有极其重要的调控作用.探究苦荞中SG7 R2R3-MYB转录因子在黄酮醇生物合成中的功能,为苦荞黄酮醇生物合成的分子调控机制研究奠定基础.采用RT-PCR技术从苦荞中克隆到一个前期经转录组与代谢组联合分析鉴定到的SG7 R2R3-MYB转录因子,命名为Ft...     

植物TCP转录因子的作用机理及其应用研究进展

TCP转录因子是一类植物特有蛋白,含有保守的TCP domain,其中由60个氨基酸组成的b HLH结构是结合DNA和蛋白互作所必需的。TCP转录因子由于其广泛参与调控植物的生长发育过程(如分枝、株高、叶型、花型等)而备受关注。最近有报道显示,TCP转录因子在植物逆境胁迫应答中(如低温和高盐)同样发挥重要作用。TCP蛋白参与多种信号转导途径(如油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素、细胞分裂素等),可能是连接生长发育和介导胁迫响应的一个交叉点。本文从分子生物学角度,系统综述了植物TCP转录因子的作用机理及其在激素应答、发育调控及环境胁迫响应等过程中的功能,以期为基因工程方法改良作物生长模式和抗性提供参考。     

人β-簇珠蛋白基因LCR调控元件中HS3与反式调控因子相互作用的研究

人β-簇珠蛋白基因LCR调控元件位于ε-珠蛋白基因5’上游20Kb内,由四个DNase-Ⅰ超敏感点(HS1-HS4)组成。已有转基因实验表明,HS3可能与发育早期的胚胎型ε-珠蛋白基因表达调控相关。基因调控是通过调控元件与调控因子的相互作用而完成的。为了揭示HS3的调控作用,我们选用了发育不同时期的小鼠胚胎造血组织作为材料,用凝胶电泳阻抑法,分析了调控因子与HS3的结合。我们的实验结果表明,怀孕13天和18天的小鼠胚胎造血组织的核蛋白因子与HS3的结合模式完全不同;同时我们用Southwestern Blot的方法进一步证明了这种差异性的存在。现已知HS3中有GA-TA和CACCC两类转录因子结合的motif,采用竞争实验分析,发现CACCC motif对结合区带没有竞争作用,而GATA有竞争作用;另外还存在没有被竞争的条带,我们推测它们可能是一类新的、发育时期专一性的核蛋白因子。Western Blot的实验结果表明,在基因调控过程中起到重要作用的红系转录因子GATA家族中的GATA-1和GATA-2的表达也具有时期专一性:即怀孕13天的小鼠造血组织中表达GATA-2,不表达GATA-1;而怀孕18天的小鼠造血组织中则表达GATA-1,不表达GA-TA-2。因此,我们推测,HS3很可能参与时期专一性的基因表达调控,其中时期专一性的蛋白因子可能起到了重要作用。     

问题解答

问:怎样理解"子叶以下的胚轴"?答:初中《植物学》第26页,以大豆和豌豆为例说明双子叶植物的种子在萌发时,有的种子的子叶出土,有的种子的子叶则不出土,常以"子叶以下的胚轴"不伸长为由.胚轴位于胚根和胚芽之间,同时与子叶相连,从子叶着生点至第一片真叶的一段称上胚轴,从子叶着生点至根的一段称下胚轴.书上说的"子叶以下的胚轴"就是指的下胚轴.但是,我们认为:"子叶以下的胚轴"的提法不妥,它容易使人混淆概念,以为胚轴完全处于子叶     

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。     

角蒿的离体培养与快速繁殖

1植物名称角蒿（Incarvillea sinensis Lam.）。 2材料类别种子萌发的无菌苗下胚轴和子叶。 3培养条件基本培养基为MS。（1）种子萌发培养基：1/2MS;（2）丛生芽诱导培养基：MS＋6-BA2mg·L-1（单位下同）＋NAA0.2;（3）丛生芽增殖培养基：MS＋     

去胚轴对花生子叶肽链内切酶和贮藏蛋白质降解的影响

从离体子叶与连体子叶在水中培养一段时间后的比较,看到它们之间在肽链内切酶活性和盐溶蛋白及花生球蛋白降解上的差异并不大,这表明去除胚轴对子叶肽链内切酶活性和贮藏蛋白降解的影响很轻微。亚胺环己酮(蛋白质合成抑制剂)不能完全抑制离体子叶肽链内切酶活性的提高,子叶的大部分大分子贮藏蛋白同样被降解。这表明,在花生种子萌发过程中降解大部分贮藏蛋白的子叶肽链内切酶并非全部是在种子萌发时新合成的,子叶贮藏蛋白降解和肽链内切酶活性基本不受胚轴调控,子叶与胚轴之间在调控关系上可能是一种新的调节类型。     

砀山酥梨TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的转录因子家族之一,在植物生长和发育等多个过程起到重要作用。本研究利用生物信息学方法对砀山酥梨TCP基因家族成员、染色体定位、进化分析、亚组分类、保守域结构和保守元件进行了相关分析。结果显示,梨TCP基因家族含有34个成员;进化分析表明,根据进化树拓扑结构将其分为两类:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可被分为CYC/TB1和CIN两个小组。结构域分析表明,梨TCP基因家族TCP结构域高度保守;保守元件分析表明,梨TCP基因家族包含5个保守元件:元件1是TCP保守域;元件2为R结构域,元件3、4和5为功能尚未鉴定的结构域,所有梨TCP蛋白都含有元件1,ClassⅡ组中CYC/TB1小组包含特异元件2。以上结果将为今后揭示梨TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

植物表皮毛发育的分子遗传控制

植物表皮毛是一种特化的单细胞表皮结构。近年来,通过对拟南芥表皮毛的分子遗传研究已发现了多个直接控制表皮毛发育的基因,它们都编码转录因子,包括M^1YB类转录因子(GLABROUS1、WEREWOLF、TRIPTY-CHON、CAPRICE),含WD40重复序列的转录因子(TRANSPARENT TESTA GLABRA1),bHLH类转录因子(GLABROUS3)。含HD—ZIP的转录因子(GLABROUS2),WRKY类转录因子(TRANSPARENT TESTA GLABRA2)。进一步的实验证明GL1／WER—GL3—TTG1通过形成一个转录调控复合体来控制表皮毛和根毛的发育。在根毛和表皮毛的发育过程中,临近的细胞竞争表达这些转录因子决定原初细胞的命运(包括GL1／WER,GL3,TTG1,GL2),同时,还表达一些转录因子阻止临近细胞接受这个命运(包括TRY和CPC)。此外,这一复合体还是其他器官(如种皮、下胚轴气孔等)发育所共用的一种调控机制。     

‘凤丹’牡丹PoKAS基因的克隆及表达分析

为探究‘凤丹’牡丹(Paeonia ostii‘Feng Dan’)PoKAS基因在脂肪酸合成中的功能,从转录组数据中获得3个PoKAS基因,克隆基因全长并进行生物信息学分析,通过qRT-PCR检测它们在牡丹落花后第23、45、75、100和125天时的表达。结果显示：(1)克隆得到的3个基因序列全长分别为1 401、1 692和1 215 bp,分别编码466、563和404 aa;保守结构域分析发现,它们都含有KAS保守结构域,属于cond-enzymes超蛋白家族。(2)系统进化树将三者分为三大类,表明其在进化上相对独立,分别命名为PoKASⅠ、PoKASⅡ和PoKASⅢ(GenBank登录号分别为OP056413、OP056412和OP056414)。(3)qRT-PCR分析发现,在牡丹落花后种子发育的5个时期中,PoKASⅠ和PoKASⅡ基因在落花后75 d和45 d时的表达量分别显著高于其他发育时期;PoKASⅢ基因在落花后45～125 d时的表达量均显著高于落花后23 d,说明PoKASⅢ基因在牡丹种子脂肪酸合成的整个过程中发挥着重要作用,而PoKASⅡ基因主要在种子油脂...     

FtMYB1转录因子调控苦荞毛状根黄酮醇合成的机理研究

R2R3-MYB转录因子在植物类黄酮合成中起重要的调控作用。本研究从川荞1号中克隆获得一个R2R3-MYB家族基因FtMYB1,酵母转录激活分析显示其具有转录激活活性,激素处理下的表达模式分析显示,FtMYB1基因能够被茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)诱导表达。在苦荞毛状根中过表达FtMYB1基因,结果表明转基因毛状根株系中总黄酮和芦丁含量显著低于野生型,且在黄酮醇合成途径下游分别编码黄酮醇合酶(FLS)和鼠李糖基转移酶(RT)的FLS和RT1基因表达量在转基因株系中显著降低,表明FtMYB1可能通过调控FLS和RT1的表达来抑制黄酮醇的生物合成。     

葡萄TCP基因家族全基因组鉴定和分析

TCP基因家族是植物特有的转录因子家族之一,在植物的生长、发育等多个过程发挥重要的调控作用。本研究利用生物信息学方法对葡萄TCP基因家族成员、染色体定位、基因分类、进化分析、保守域结构和基因结构进行了详细分析。结果表明,葡萄TCP基因家族含有15个成员;进化分析表明,TCP基因家族可分为2组:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可继续分为CIN和CYC/TB1两个小组。保守结构域分析表明,葡萄TCP基因家族TCP结构域高度保守;基因结构分析表明,葡萄TCP基因家族成员是由1~8个外显子构成。以上结果将为今后揭示葡萄TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

花生NAC类新基因AhNAC1的克隆及序列分析

NAC转录因子是近些年来新发现的植物特有的转录调控因子,其N端含有高度保守的NAC结构域,在植物的生长发育、器官建成、逆境胁迫以及作物的品质改良中具有重要作用.通过构建优质出口型大花生'鲁花14'开花后20～60 d不同发育时期的种子混合cDNA文库,克隆到一个花生NAC类基因AhNACl(GenBank登录号为EU669863).序列分析表明,AhNAC1基因的cDNA序列长度为1 453 bp,其开放阅读框长度为912 bp,编码303个氨基酸,预测其分子量为34.1 kD,等电点为7.6.通过与其它植物的NAC转录因子的蛋白序列比对,发现AhNAC1蛋白属于ATAF亚族,可能在植物种子发育及逆境反应中起作用.此花生NAC类基因属首次报道.