烟草TCP家族成员鉴定及表达分析

TCP家族作为植物特有的转录因子,在植物发育的不同方面发挥着重要作用。为筛选烟草中TCP家族成员,本研究通过全基因组同源比对,鉴定烟草与拟南芥TCP家族同源序列。利用生物信息学的方法分析其理化性质、系统进化关系、顺式作用元件等;筛选AtTCP3/AtTCP4的同源基因,并利用RT-qPCR检测在20% PEG6000处理下的基因表达量变化。结果表明烟草中含有TCP家族成员63个,其氨基酸序列长度范围为89−596 aa,蛋白亲水性(grand average of hydropathicity, GRAVY)范围为−1.147−0.125,等电点(isoelectric point, pI)范围为4.42−9.94,内含子个数为0−3,亚细胞定位均位于细胞核。保守结构域和系统进化关系分析结果表明,烟草TCP家族可分为PCF、CIN和CYC/TB1这3个亚家族且每个亚家族具有稳定序列。基因启动子区顺式作用元件结果表明,TCP家族基因含有低温顺式作用元件(LTR)及多种胁迫及代谢调控相关的元件(MYB、MYC)等顺式作用元件。基因表达模式分析表明,AtTCP3/AtTCP4同源基因(NtTCP6、NtTCP28、NtTCP30、NtTCP33、NtTCP42、NtTCP57和NtTCP63)在20% PEG6000处理下表达量显著上调表达/下调表达,并发现NtTCP30和NtTCP57基因对干旱胁迫响应较为明显。研究结果剖析了烟草基因组中的TCP家族,为烟草抗旱基因功能研究及品种培育提供了候选基因。     

景宁木兰TCP家族鉴定及遮阴胁迫表达模式分析

为明确TCP转录因子家族在景宁木兰(Magnolia sinostellata)遮阴胁迫中的作用,通过模拟自然生境对景宁木兰3 a生嫁接苗进行遮阴处理,基于转录组分析TCP转录因子相关信息,利用转录组表达量和qRT-PCR分析遮阴胁迫下的表达模式。结果表明,从景宁木兰转录组中筛选出12个TCPs基因,编码蛋白长度为228~558个氨基酸,分子量为23.7~52.7 kDa,TCPs蛋白均为不稳定蛋白、亲水性蛋白;TCPs均定位于细胞核,MsTCP20-a/b蛋白还定位于叶绿体。TCPs成员分为2大类,Class Ⅰ包含10个TCPs成员,Class Ⅱ包含2个TCPs成员。所有成员均含有TCP保守结构域,亲缘关系较近的成员具有相似的保守基序;克隆得到TCPs启动子序列,其序列含有大量光响应和激素响应元件。在遮阴处理后景宁木兰TCPs基因存在差异表达,其中MsTCP9-a与MsTCP2在遮阴后显著上升,MsTCP8、MsTCP9-b、MsTCP7-a、MsTCP15在遮阴后显著下降。因此,景宁木兰TCPs可能在响应遮阴胁迫过程中发挥重要功能。     

小麦苗期盐胁迫下DREB基因的表达

为了从全基因组和转录组水平鉴定响应盐胁迫的小麦DREB (dehydration responsive element binding,DREB) 基因,该研究对小麦耐盐材料CH7034苗期施加盐胁迫后的根部样本进行Illumina转录组测序,从中分离TaDREB家族成员的表达数据和可变剪接信息,并对其下游靶基因进行预测;利用 qRT PCR对盐胁迫响应TaDREB成员和预测靶基因进行验证。结果显示：(1)从小麦中共鉴定出48个DREB成员(204个拷贝序列),命名为TaDREB1~TaDREB48,分布于21条染色体。(2)TaDREB家族分为14组(G1~G14),位于G2、G5、G10和G14的TaDREB成员受NaCl胁迫后转录水平均无显著变化,其余组中共有25个(52%) TaDREB成员表现出对盐胁迫不同程度的响应;其中有9个成员在盐胁迫后持续上调(含5个新报道基因),有2个成员表现为持续下调;蛋白互作预测结果显示,下调成员TaDREB35的编码蛋白可能会受到1个小麦RING型E3泛素连接酶作用而降解。(3)盐胁迫后有9个成员TaDREB3、TaDREB6、TaDREB16、TaDREB19、TaDREB21、TaDREB24、TaDREB25.12、TaDREB43和TaDREB47发生了可变剪切变化。(4)从转录组差异表达基因中进一步鉴定出3个起始密码子上游2 000 bp序列,包含DRE/CRT元件且在A/B/D组间表达趋势一致的候选靶基因TaRD29、TaGLOS和TaCKX。(5)qRT PCR验证结果显示,上调成员中,除TaDREB19外,其余成员以及TaDREB16均表现出持续上升的趋势;下调成员中只有TaDREB25和TaDREB35的表达量呈持续下降的趋势;3个预测靶基因的表达量均持续上升,验证结果与转录组测序结果一致。该研究鉴定出的11个盐胁迫响应TaDREB成员以及预测的3个下游靶基因为小麦耐盐机制解析和分子育种奠定了基础。     

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。     

基于Tail-PCR分析AN2基因上游启动子活性

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)富含花青素,AN2基因是调控黑果枸杞花青素合成代谢的主效基因。为解析AN2基因启动子的活性差异,采用Tail-PCR方法分别克隆了黑果枸杞和红果枸杞(L. barbarum) AN2基因起始密码子上游约1 686 bp (LrAN2p)和1 495 bp (LbAN2p)的序列。Plant CARE预测表明,LbAN2p和LrAN2p中分别有133和137个的顺式作用元件, 其中,参与光调控的顺式元件分别有11和15个;参与激素响应相关的顺式元件分别有13和16个。构建AN2启动子植物表达载体pKGWFS7:LbAN2p和pKGWFS7:LrAN2p,利用农杆菌介导的烟草遗传转化体系获得转基因烟草。GUS染色结果表明,LrAN2p能够驱动GUS在烟草中的表达,叶片呈现蓝色,具有较LbAN2p更强的启动活性,qRT-PCR结果表明,LrAN2p转基因烟草中GUS基因具有更高的转录水平,这可能会使AN2基因在黑果枸杞中具有更高的表达,激活黑果枸杞花青素合成代谢通路。这为解析枸杞果色形成及AN2基因的表达调控机制奠定了理论基础。     

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。     

肺癌细胞中调控ezrin基因基本转录活性的顺式作用元件及转录因子的鉴定

研究发现,质膜-细胞骨架连接蛋白Ezrin在多种肿瘤细胞中异常表达,而且Ezrin的表达上调与肿瘤细胞的移动侵袭相关,但是调控ezrin基因转录的分子机制却不清楚．为了探明ezrin基因的转录调控机制,以肺癌细胞A549为材料,首先采用双荧光素酶报告基因分析系统检测ezrin基因5′侧翼嵌套缺失序列和位点突变序列的转录活性,鉴定肺癌细胞中ezrin基因的基本启动子区以及关键的顺式作用元件Sp1结合位点 (-75/-69) 和AP-1结合位点 (-64/-58)．其次,利用凝胶电泳迁移率变动分析证明,肺癌细胞核蛋白提取物能够与ezrin基因含有关键顺式作用元件的DNA序列结合,形成DNA-核蛋白复合物,而且Sp1结合位点和AP-1结合位点与重组蛋白rhSp1和rhAP-1的结合具有位点特异性．最后,利用瞬时转染实验证实,转录因子Sp1和AP-1 (由c-Jun和c-Fos组成的异源二聚体) 分别通过Sp1结合位点和AP-1结合位点,增强ezrin基因基本转录活性,而且,过表达转录因子Sp1、c-Jun或c-Fos上调了Ezrin蛋白表达．研究确定,肺癌细胞中调控ezrin基因基本转录活性的关键顺式作用元件是Sp1结合位点 (-75/-69) 和AP-1结合位点 (-64/-58),与之作用的转录因子Sp1和AP-1对于ezrin基因的转录激活作用至关重要．     

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。     

中粒咖啡WRKY基因家族的生物信息学分析

WRKY转录因子是植物信号网络中不可缺少的部分,作为植物中最大的转录因子家族之一,在植物的多种应激反应中发挥着重要作用。该文利用生物信息学方法对中粒咖啡WRKY蛋白家族的理化特性及其分子进化进行了详细分析。结果表明:(1)CcWRKY蛋白氨基酸数量在103～994个之间,均无信号肽,推测其为非分泌性蛋白; 其二级结构以无规则卷曲为最主要的结构元件,三级结构主要分为6类,其中以CcWRKY15、CcWRKY25、CcWRKY37和CcWRKY42为主要成员的D类结构最稳定。(2)保守结构域及进化树分析结果显示,中粒咖啡WRKY基因家族含有49个成员,其中的10个成员归为WRKY第Ⅰ家族,34个成员归为WRKY第Ⅱ家族,5个成员归为WRKY第Ⅲ家族。(3)中粒咖啡 WRKY47基因与其他物种的系统进化分析结果显示,WRKY47与烟草亲缘关系最近,与非洲油棕(Elaeis guineensis)亲缘关系最远,说明WRKY47蛋白在生物进化过程中比较保守。该研究结果可为中粒咖啡WRKY基因家族分子功能的深层次研究提供一定的借鉴作用,对进一步探究中粒咖啡WRKY基因的功能、进化以及分子育种具有重要意义。     

萝卜乙烯合成途径基因的鉴定及对胁迫的响应

该研究通过生物信息学方法,对萝卜(Raphanus sativus L.)乙烯合成途径关键结构基因(MAT、ACS和ACO)家族成员进行鉴定,并利用转录组数据和荧光定量方法探究其组织表达和对生物及非生物胁迫的响应。结果表明：(1)萝卜基因组中包含8个MAT、16个ACS和7个ACO基因,均可分为3个亚家族。(2)这些基因启动子中至少含有1个光响应顺式作用元件;除ACO1.1和ACO3外,其余基因启动子中均至少含有一种响应植物激素的顺式作用元件;多个基因启动子中含有响应生物及非生物胁迫的顺式作用元件。(3)转录组数据分析发现,萝卜所有MAT、ACS6.1和ACO2/3/4在叶片中均具较高的表达量;根癌农杆菌侵染诱导抗病萝卜的MAT2 4、ACS2/7.1/7.2和ACO1.1/1.2/4显著上调表达,而感病材料多个基因下调表达;铅、镉和铬胁迫均显著促进MAT4.2和ACO1.1/4的表达,但抑制MAT1和ACO5.1的表达;4 ℃低温显著抑制MAT2.1/2.2/4.1和ACO1.1/5.2的表达。(4)qRT PCR分析表明,NaCl和PEG 6000均显著促进ACO5.1/5.2的表达,但抑制MAT4.1和ACO4的表达;果糖和蔗糖可能参与了萝卜对PEG 6000胁迫的响应。该结果为研究萝卜乙烯合成途径基因家族成员的功能奠定了基础。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

柠条锦鸡儿F3H基因克隆及功能分析

柠条锦鸡儿为豆科灌木,对各种环境胁迫具有较强的适应能力,类黄酮是天然的抗氧化剂,花青素属类黄酮化合物,逆境胁迫会影响植物体内花青素的合成,而黄烷酮3-羟化酶(F3H)是花青素生物合成所必需的一种关键酶。该研究成功分离克隆了柠条锦鸡儿的F3H基因,命名为CkF3H。CkF3H基因的开放阅读框(ORF)为1095 bp,编码364个氨基酸,推测的蛋白质分子量为41.3 kDa,理论等电点为5.9。生物信息学分析发现,CkF3H基因序列与其它植物F3H有较高的一致性,推测CkF3H蛋白与其它植物F3H蛋白具有相似的功能。利用染色体步移法克隆得到CkF3H起始密码子ATG上游468 bp的启动子序列,PlantCARE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件CAAT-box和TATA-box以及多种与逆境胁迫相关的顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,CkF3H在柠条的根、茎和叶中均有表达,没有组织特异性;CkF3H的表达受低温、高盐、干旱和高温胁迫的诱导,并且在低温胁迫下,CkF3H的表达还受到光周期的影响。综上所述,研究结果表明CkF3H基因在柠条锦鸡儿适应低温、高盐、干旱和高温胁迫的过程中发挥作用。     

Presence of Rhizobium Etli bv . Phaseoli and Rhizobium Gallicum bv . Gallicum in Egyptian Soils

Seven bean rhizobial strains EBRI 2, 3, 21, 24, 26, 27 and 29 identified as Rhizobium etli, and EBRI 32 identified as Rhizobium gallicum, isolated from Egyptian soils and which nodulated Phaseolus vulgaris efficiently, were subjected to hybridization with a nifH probe in order to estimate the copy number of this gene. Seven strains (EBRI 2, 3, 21, 24, 26, 27 and 29) which were only able to nodulate Phaseolus vulgaris, contained three copies of the nifH gene, consistent with their identification as Rhizobium etli bv. phaseoli. Only one strain (EBRI 32) which nodulated both Phaseolus vulgaris and Leucaena leucocephala, had one copy of nifH gene. This confirmed the classification of this strain as Rhizobium gallicum bv. gallicum.     

红曲霉繁殖相关brlM基因鉴定及功能分析

brlA作为曲霉分生孢子形成的中心调控路径中最上游的转录因子,能够诱导下游特异基因的表达调控分生孢子的产生,brlA缺失将导致曲霉无法产生分生孢子,同时生长代谢发生改变,但对不同菌种的影响有显著差异。【目的】探究brlA同源基因brlM在红曲霉中的基因功能,探索红曲霉繁殖调控机制。【方法】从紫色红曲霉Mp-21菌株中克隆了brlA同源基因brlM。利用同源重组原理,用农杆菌介导转化法构建了brlM基因缺失突变株(△brlM),分析△brlM和野生菌株Mp-21在菌落表型、显微结构、生长速率和次生代谢产物等方面的差异,明确brlM基因在红曲霉中的主要功能。【结果】在形态水平上,brlM基因缺失菌株导致菌丝生长更加旺盛,赋予菌落更加蓬松的表型;显微观察发现△brlM失去了有性繁殖产生闭囊壳的能力,但却提升了无性繁殖产生分生孢子的能力;同时代谢产物红曲色素、莫纳可林K和桔霉素产量显著下降。【结论】红曲霉brlM基因的功能与曲霉属中的brlA并不相同,brlM基因在红曲霉有性繁殖中的作用不可替代。本研究的结果对进一步探索丝状真菌繁殖调控机制提供了新的思路。     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

苏云金芽胞杆菌杀线虫伴胞晶体蛋白基因cry6Aa的克隆与表达

通过对晶体蛋白N-末端氨基酸测序,设计简并探针,从对根结线虫高毒力苏云金芽胞杆菌YBT-1518菌株中克隆到1个含有杀线虫晶体蛋白基因的片段。序列测定表明该序列含有两个ORF(orf1和orf2),其中orf1与基因cry6Aa1同源性为98%,已在GenBank上登录(Acc.NO.AF499736),并被命名为cry6Aa2。将克隆的该片段克隆到穿梭载体pHT304上,并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株可形成米粒状伴胞晶体。生物测定表明,表达的毒素蛋白对北方根结线虫的LC₅₀为9.47μg/mL,毒力与出发菌株(10.74μg/mL)相当。     

荧光假单胞菌CLW17菌株pqqE和GDH基因的功能

[背景]磷是植物生长所必需的大量元素,但绝大多数不能被植物吸收利用。然而溶磷微生物能够分泌有机酸来溶解土壤中难溶性磷,提高土壤中磷的利用率,促进植物生长,提高作物的产量和品质。[目的]探究高效解磷荧光假单胞菌CLW17菌株的pqqE和GDH基因的生理学功能。[方法]利用生物在线软件对2个基因编码蛋白进行生物信息学分析。利用同源重组技术分别获得pqqE和GDH基因缺失突变株(CLW17ΔpqqE,CLW17ΔGDH),并使用接合转移的方式获得回补菌株(ΔpqqE/pqqE,ΔGDH/GDH)。分别采用NBRIP培养基、钼锑抗比色法及高压液相色谱法(HPLC)对野生型、突变株及互补株的溶磷及产有机酸能力进行检测。[结果]pqqE和GDH基因编码氨基酸数目分别为390和803,均无信号肽。pqqE无跨膜结构域,而GDH预测有5个跨膜结构域。pqqE和GDH基因是CLW17菌株的溶磷相关基因,2个基因的缺失均使该菌株的溶磷能力显著下降,而回补株可以恢复溶磷能力。CLW17野生株能分泌多种有机酸,其中葡萄糖酸(gluconic acid,GA)含量最多,其次是乙酸;但敲除株产有机酸的能力明显降低...     

蔗茅EfMYB1基因的克隆与表达分析

为了充分利用蔗茅(Erianthus fulvus)野生资源,挖掘其优良的抗性基因,丰富转基因甘蔗育种候选基因库,该研究结合蔗茅转录组数据,以蔗茅99 1无性系为试验材料,利用RT PCR技术克隆蔗茅MYB基因,并对其进行生物信息学分析及胁迫表达分析,以解析蔗茅的耐寒机理,为转基因甘蔗育种奠定理论基础。结果表明：(1)成功克隆得到一个蔗茅MYB基因,命名为EfMYB1基因(登录号ON586646)。(2)生物信息学分析表明,EfMYB1基因全长1 000 bp,ORF为759 bp,编码251个氨基酸;编码蛋白具有一个保守的SANT结构域,无跨膜结构和信号肽,有多个磷酸化位点;二级结构与三级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主;与南荻相似性最高,遗传距离最近。(3)qRT PCR分析结果发现,EfMYB1基因在蔗茅根和叶组织中的相对表达量随低温胁迫时间的持续而逐渐显著上调,并于胁迫72 h时达到最大值,而在茎中的表达则几乎没有变化;茉莉酸甲酯胁迫下,EfMYB1基因的相对表达量呈先升高后降低的趋势,且在处理6 h时达到最高值;脱落酸胁迫下EfMYB1基因的表达水平较0 h时极显著降低。研究认为,EfMYB1基因属于低温胁迫响应基因,可能参与蔗茅低温胁迫下的应答反应。