植物细胞核雄性不育相关bHLH转录因子研究进展

雄性不育广泛存在于种子植物中。植物雄性不育不仅是植物生殖发育研究的重要内容,同时也可作为杂种优势利用的有效工具,因而具有重要的理论和应用价值。bHLH转录因子家族是植物中成员最多的转录因子家族,在植株的整个生长发育过程中起着重要的调控作用。本文介绍了拟南芥、水稻、玉米等几种重要模式植物bHLH转录因子调控雄蕊发育的作用机制,并重点阐述其功能异常引起细胞核雄性不育的分子机制,以期为作物育种与理论研究提供参考。     

bHLH转录因子家族研究进展

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控中具有重要作用, 它们组成了转录因子的一个大家族。已经有20种生物基因组中bHLH家族的成员得到鉴定, 其中动物17种、植物2种、酵母1种。动物bHLH因其调控基因表达的功能不同而被分成45个家族; 此外, 根据它们所作用DNA元件和自身结构特点又被分成6个组。A组包含22个家族, 主要调控神经细胞生成、肌细胞生成和中胚层形成; B组包含12个家族, 主要调控细胞增殖与分化、固醇代谢与脂肪细胞形成以及葡萄糖响应基因的表达; C组包含7个家族, 主要负责调控中线与气管发育和昼夜节律、激活环境毒素响应基因的转录; D组只有1个家族, 它与A组bHLH蛋白形成无活性的异源二聚体; E组有2个家族, 调控胚胎分节、体节形成与器官发生等; F组也只有1个家族, 调控头部发育、嗅觉神经元生成等。文章综述了bHLH转录因子家族分类、起源、功能方面的研究进展情况。     

绿豆bHLH转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

bHLH是真核生物中重要的一类转录因子,其主要由碱性氨基酸区和螺旋-环-螺旋区组成。本研究利用生物信息学的方法鉴定到122个绿豆bHLH转录因子,并对其理化性质、保守结构域、基因结构、在染色体上的分布、系统进化以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。结果表明,bHLH转录因子理化性质差异较大;含有2个保守结构域,分别位于N端的碱性氨基酸区和C端的螺旋-环-螺旋区,碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件;bHLH基因在11条染色体上分布不均匀,5号、7号和8号染色体上分布较多,1号、4号和10号染色体上分布较少,大部分基因含有1~9个不等的内含子,在染色体上成簇状分布;122个bHLH转录因子可分为11个亚家族。多数bHLH基因在绿豆根、茎、叶、花和种子等组织中均有表达,但具有组织表达特异性,且不同基因表达量差异较大。本研究为进一步研究绿豆bHLH转录因子家族的生物学功能奠定基础。     

云南红皮梨bHLH转录因子的生物信息学分析

具有碱性-螺旋-转角-螺旋结构的一大类基因被称为bHLH家族基因,其成员主要有c-MY C、MA DL、MA X、MIX L和MNT基因;bHLH转录因子在细胞的增殖、分化和凋亡方面起着重要作用;对植物的生长发育、营养吸收、生物合成和信号转导等方面同样有着重要作用。在果肉、叶片和外果皮中,CsMY C2的表达与CHS、UFGT及A NS表达相关联,因此CsMY C2参与花色苷的生物合成调控,但是该基因在云南红皮梨花色苷合成调控中起着什么样的作用尚不清楚。利用生物信息学方法对云南红皮梨(Red Pyrus pyrifolia) bHLH基因进行分析,对不同植物间bHLH基因氨基酸序列的同源性比对,并且对该基因编码的蛋白质的理化性质、结构和功能等进行预测和分析。结果表明：该蛋白属于亲水性蛋白,其二级结构中的主要结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,并散布于整个蛋白。这一结果为研究红皮梨bHLH基因的结构、功能以及红皮梨的着色机制奠定了一定的基础。     

曲霉属bHLH转录因子的研究进展

bHLH(Basichelix-loop-helix)转录因子广泛存在于真核生物中,它可以通过同源或异源二聚体的形式与基因启动子上的E-box结合来调控基因的表达。转录因子的bHLH家族由广泛涉及发育过程(包括细胞增殖和分化)的大量蛋白组成,在生物的生长发育调控过程中起着极为重要的作用。本文对包括构巢曲霉、烟曲霉、米曲霉等曲霉属中现已发现bHLH转录因子的调控过程和生物功能进行概述,以期为深入研究曲霉属的生长发育及bHLH转录因子的功能提供理论参考。     

植物bHLH转录因子家族的功能研究进展

bHLH转录因子家族是植物转录因子中最大的家族之一。bHLH转录因子在真核生物的生长发育和调控中起到重要作用,其功能研究在动物中进展较快,而植物bHLH转录因子家族的功能只有部分得到解析。本文综述了bHLH转录因子家族在植物抗逆反应和生长发育中功能研究的最新进展,以期为进一步深入分析该家族基因在植物逆境胁迫应答中的作用提供帮助。     

植物缺铁应答bHLH转录因子研究进展

铁是植物生命活动必需的微量元素之一,土壤中有效铁含量较低,易导致植物缺铁。bHLH转录因子家族多个成员参与植物缺铁响应,发挥重要的调控作用。为深入了解植物对缺铁的反应机制,文中对植物缺铁胁迫应答的bHLH转录因子的结构、分类和功能及其调控机制、介导的缺铁胁迫信号通路进行综述,为应用bHLH转录因子培育缺铁耐受作物或富铁作物提供理论依据和设计策略。     

银杏bHLH91转录因子基因的克隆及表达分析

bHLH转录因子在植物的生长发育、胁迫应答和次生代谢中具有重要的调控作用。该研究通过PCR技术从银杏(Ginkgo biloba)叶中分离得到了一个bHLH基因的cDNA序列,并将其命名为GbbHLH91。序列分析结果显示扩增的GbbHLH91基因cDNA序列长度为1 425 bp,开放阅读框是1 065 bp,编码354个氨基酸,分子量为40.1 kDa,等电点为8.20。系统进化分析结果显示,从用于进化树构建的bHLH蛋白质聚类情况来看,银杏GbbHLH91蛋白与裸子植物油松(Pinus tabuliformis)bHLH蛋白亲缘关系最近,且与被子植物无油樟(Amborella trichopoda)bHLH蛋白相似性达到60%,表明该基因在进化过程中相对比较保守。实时荧光定量PCR分析发现银杏bHLH91基因在银杏的各个组织中均有表达,其中在银杏叶中表达量最高,在根和茎中基因的表达量次之,在银杏雌花和果中表达量较少,在雄花中的表达水平最低;GbbHLH91基因在不同发育时期的银杏叶片中,表达量也存在一定的差异,其中在4月中旬该基因的表达水平达到最高,而后随着叶片的生长发育,该基因的表达水平呈现下降趋势。该研究结果为进一步验证GbbHLH91基因的功能奠定了前期基础。     

植物花青素合成相关的bHLH转录因子

花青素是由类黄酮途径一个特异的分支合成的,它不仅能够决定花和果实的颜色,还能保护植物免受各种生物和非生物胁迫损伤。bHLH转录因子广泛存在于植物中,在植物的生长发育与形态建成、次级代谢产物的合成及对外界环境胁迫应答中起着重要的调控作用。近年来,随着大规模基因组测序技术和分子生物学的发展,植物中越来越多的bHLH转录因子得到鉴定。本文主要对花青素合成相关的bHLH转录因子及其在调节结构基因表达和花青素合成中的作用进行了综述。     

马铃薯bHLH转录因子家族全基因组鉴定与表达分析

对马铃薯bHLH转录因子进行全基因组鉴定与表达模式分析,为其生物学功能研究提供借鉴.基于马铃薯基因组数据库和Pfam数据库,运用HMMER对马铃薯bHLH家族成员进行全基因组鉴定,剔除冗余序列后,利用ExPASy和MEME软件对候选序列进行基本理化性质及保守元件分析,并使用MEGA-X软件进行聚类分析;用MG2C和TB...     

苦荞转录因子基因FtbHLH4的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞花期转录组数据,克隆得到1个苦荞bHLH类转录因子基因,命名为FtbHLH4。采用实时荧光定量PCR技术,分析了非生物胁迫对苦荞芽期FtbHLH4基因表达的影响。序列分析表明,苦荞FtbHLH4基因DNA全长1 852bp,由7个外显子和6个内含子构成,符合GT-AG剪接原则;cDNA序列包含1个1 062bp的开放阅读框,编码353个氨基酸,具有bHLH类蛋白典型的螺旋-环-螺旋保守结构域。在脱落酸(ABA)、NaCl和PEG模拟干旱胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量均持续上升,至48h时达最大,分别为胁迫前的11.3倍、12.0倍和6.1倍。而在冷胁迫和UV-B胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量迅速下降,分别于6h和12h降低至胁迫前的24%和23%。研究推测FtbHLH4基因以不同机制参与了苦荞对非生物胁迫的应答过程。     

动物bHLH转录因子家族成员及其功能

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控过程中具有重要作用。动物bHLH转录因子包含45个家族, 分别参与调控神经元发生、肌细胞生成、肠组织发育以及环境毒素响应等生物学过程。过去20年里, 研究人员对动物bHLH家族成员鉴定及其生物学功能开展了广泛的研究。文章在介绍动物45个bHLH家族名称来源的基础上, 综述了小鼠、果蝇和线虫3种模式动物bHLH家族成员及其功能的研究进展。小鼠、果蝇和线虫中分别有114、59和42种bHLH蛋白。其中, 小鼠108种、果蝇47种和线虫20种bHLH蛋白的功能已比较明确, 功能未知的22种线虫bHLH蛋白中还有15种尚未归入相应家族。文章也对部分被误用的bHLH家族成员名称做了说明, 可为相关研究人员深入开展bHLH转录因子结构与功能的研究提供较为清晰和系统的背景资料。     

植物bHLH转录因子的结构特点及其生物学功能

bHLH(basic/helix-loop-helix)转录因子在真核生物的生长发育过程中起着重要的调控作用,它们组成了转录因子中的一个大家族。bHLH转录因子不仅普遍参与了植物的生长发育,包括毛状体的发生、光形态建成和光信号转导,而且在植物响应逆境胁迫和次生代谢方面也具有重要作用。对植物bHLH转录因子的结构特点及其生物学功能进行综述。     

玉米bHLH类转录因子ABP7的启动子克隆及其活性分析

bHLH类转录因子广泛存在于植物中,在花的形态建成、光和激素信号转导等方面发挥着重要作用,但其表达调控机理尚待深入研究。从玉米中克隆了bHLH类转录因子ABP7,初步研究结果显示它可能参与了籽粒形成、激素应答等多个信号转导途径的调控。为进一步阐明ABP7基因上游调控途径,克隆了ABP7的5′侧翼序列,利用原生质体瞬时转化体系验证了其启动子活性,并对其顺式作用元件进行了分析。结果显示,位于ABP7基因起始密码子上游长为2 266 bp的DNA序列具有启动子活性,能够启动报告基因的表达,并且存在许多潜在的与GA、IAA和ABA激素信号转导和逆境胁迫响应相关的元件,为进一步鉴定ABP7基因发挥作用的信号途径、上游调控因子和分子机理以及ABP7基因在玉米生长发育和逆境应答中的功能奠定了基础。     

植物bHLH转录因子在非生物胁迫中的功能研究进展

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)转录因子家族广泛存在于动物与植物。虽然目前大部分bHLH蛋白的功能已得到鉴定,但是植物bHLH转录因子的研究仍比较滞后。bHLH转录因子是植物体内的第二大类转录因子,在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答过程中起着重要的作用。它主要通过参与复杂的信号通路,改变大量下游基因的表达来实现对非生物胁迫的适应性应答。现对植物bHLH转录因子的结构、分类及生物学功能进行介绍,并侧重对其在非生物胁迫中的最新研究进展进行综述,以期为进一步理解其在植物逆境胁迫方面的分子作用机制提供理论依据。     

bHLH转录因子在大脑皮质发育中的作用

在大脑新皮质发育过程中,bHLH转录因子参与了关键事件的调节。Id和Hes家族的bHLH因子对维持大脑皮质多能祖细胞(cortical mutipotent progenitor)处于增殖状态非常重要。前神经bHLH因子(Mash1、Neurogenin1和Neurogenin2)活性增强和Hes、Id因子的活性相应减弱,引起皮质多能祖细胞由增殖状态向神经生成转变。随着发育的皮质祖细胞中前神经bHLH因子的抑制,促使星形胶质细胞的生成。最后,bHEH因子Olig1和Olig2活性的增加和Id活性的减弱启动了少突胶质细胞的形成。     

盐胁迫下两个甜瓜品种转录因子的转录组分析

利用新一代高通量测序手段——转录组测序（RNA-Seq）技术研究在300 mmol.L-1NaCl胁迫下两个甜瓜（Cucumis melo L.）品种‘玉露’和‘冰雪脆’的转录因子基因表达变化。这两个甜瓜品种在叶绿素荧光参数上的差异表明其在盐胁迫下有不同的生理反应。转录组测序结果表明,盐胁迫与对照相比,‘玉露’共有属于19个转录因子家族的56个转录因子基因表达发生变化（在转录水平,属于7个转录因子家族的22个转录因子上调表达,属于14个转录因子家族的34个转录因子下调表达）。‘冰雪脆’有属于20个转录因子家族的47个转录因子基因表达发生变化（在转录水平上,属于5个转录因子家族的17个转录因子上调表达,属于17个转录因子家族的30个转录因子下调表达）。盐胁迫下,两个甜瓜品种差异表达的转录因子既表现特异性,也存在部分重叠。‘玉露’有29个转录因子特异响应,‘冰雪脆’有20个特异响应。盐胁迫响应重叠的转录因子有27个,其中9个上调表达,18个下调表达。采用实时荧光定量PCR对几个转录因子进行了盐胁迫下的表达检测,其趋势与转录组分析结果基本一致。     

丹参bHLH转录因子基因SmMYC2的克隆和表达分析

MYC2是植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。基于丹参转录组和基因组survey序列,本研究克隆了丹参转录因子MYC2的基因序列,并命名为Sm MYC2(Gen Bank No.KJ945636)。Sm MYC2基因的c DNA序列长度为1910 bp,开放阅读框(ORF)的长度为1809 bp,编码602个氨基酸,无内含子;该基因编码蛋白与烟草、番茄等植物的MYC2蛋白具有较高的同源性;Sm MYC2蛋白无跨膜结构域、信号肽等结构。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sm MYC2在丹参的根、茎、叶、花中均有表达,并且在根和茎中的表达量更高;此外,该基因表达受茉莉酸甲酯、光和机械损伤的诱导,但受赤霉素的抑制。本实验结果为进一步探讨Sm MYC2基因在丹参中的生物学功能奠定了基础。     

紫背天葵MBW相关调控因子转录组测序分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor)花青素合成相关转录调控因子MBW家族基因,采用二代高通量测序技术进行全转录功能基因组测序后组装,再通过Pfam、Swiss Prot和Nr数据库搜索,共获得138个MBW相关Unigene,分别有42个MYB、67个b HLH、15个b HLH-MYB和14个WD40,其中目前已报道与花青素合成代谢相关的MYB、b HLH、b HLH-MYB和WD40分别为11、33、6和3个。这为进一步研究紫背天葵花青素合成的调控机理和相关基因克隆等奠定基础。     

花花柴KcbHLH71基因的克隆及表达分析

高温胁迫可引起植物体内生长素类激素含量和活性变化,也可影响其生理生化过程进而产生胁迫蛋白以提高自身抵抗或适应逆境的能力。根据高温胁迫下花花柴转录组测序分析结果,发现生长激素合成相关基因bHLH显著上调,通过PCR克隆获得该基因碱基序列,命名为KcbHLH71,并利用定量PCR对高温胁迫下该基因的表达模式进行分析。结果显示,花花柴KcbHLH71基因完整ORF为1 038 bp,编码345个氨基酸,分子量大小为38.8 kD,pI为6.8;编码蛋白含有b HLH蛋白家族的特征基序列和保守结构域,有信号肽,无跨膜结构,定位于细胞核。系统发育结果显示花花柴KcbHLH71与菊科的向日葵、莴苣bHLH71蛋白的相似性分别为88%和83%,即认为它们同源性最高,亲缘关系最近。表达分析结果显示,高温胁迫下,花花柴KcbHLH71基因2 h的表达量受到最大抑制,之后逐渐上升,当12 h时达到高峰,12～24 h再次出现下降,但仍高于对照水平。以上研究结果表明,高温可以显著诱导KcbHLH71基因的表达,推测该基因可能参与花花柴响应高温胁迫的正调控。