‘琯溪蜜柚’CmPAL基因的克隆与表达

为探究CmPAL基因在蜜柚果实发育过程中的作用与表达规律,以‘琯溪蜜柚’果实为材料,利用反转录PCR技术克隆了3个‘琯溪蜜柚’PAL基因,对它们所编码的蛋白进行了系列生物信息学分析,研究它们在‘琯溪蜜柚’及其两个芽变品种(‘红肉蜜柚’和‘三红蜜柚’)不同发育时期果实汁胞中的表达情况,对3种蜜柚汁胞木质素含量进行了测定.克隆所得到3个CmPAL基因,分别命名为CmPAL1、CmPAL3和CmPAL4,它们的cDNA长度分别为2 154 bp、2 160 bp和2 142 bp,编码717、719和713个氨基酸;生物信息学分析发现3个CmPAL含有相同的保守结构域,均有跨膜螺旋结构与磷酸化位点;进化树分析结果表明,CmPAL1、CmPAL3和CmPAL4分别与甜橙CsPAL1、CsPAL2和CsPAL4的亲缘关系最近,且都归于双子叶植物分组;实时定量PCR结果显示,CmPAL基因蜜柚果实发育过程中表达水平存在显著性差异,不同成员的表达水平和变化趋势各有所不同;相关性分析结果显示,CmPAL3的表达与蜜柚果实木质素的含量存在显著性相关.本研究表明CmPAL基因成员尤其是CmPAL3可能通过调控木质素代谢进而在蜜柚果实成熟过程中发挥较大作用.(图8表4参39)     

中华猕猴桃bZIP家族成员的比较基因组学分析

bZIP转录因子调控着植物的生长发育和逆境胁迫应答,是植物中一类重要的转录因子.基于系统的生物信息学方法,鉴定得到79个中华猕猴桃bZIP转录因子,进化分析结果揭示中华猕猴桃bZIP家族成员在J、K、L三个分组中出现了成员的缺失.中华猕猴桃bZIP家族成员的bZIP保守域主要由碱性结构域和亮氨酸拉链结构域组成,其亮氨酸拉链结构域的第4、5肽段的第7位的亮氨酸残基存在一定程度的变异.bZIP保守域之外,在中华猕猴桃的18个bZIP家族成员中,还发现包括bZIP_C保守域在内的8种其他类型的保守域,集中分布在A、C、D和G组bZIP成员中.通过与葡萄和番茄bZIP同源基因的比较,阐明中华猕猴桃基因组的两次三倍倍增是其bZIP基因数目增加的主要原因.中华猕猴桃不同发育时期果实的转录组揭示了参与调控果实成熟的57个bZIP基因的表达水平.本研究阐明了中华猕猴桃bZIP家族成员的进化特征、保守域组成、家族成员数目扩增的主要原因,提供了涉及果实发育的优良候选基因.(图6表2参28)     

龙眼Aquaporin家族的全基因组鉴定及其在体细胞胚发生早期的表达

水孔蛋白(AQP)是生物调控水跨膜运输的重要通道.为了解龙眼AQP基因家族的生物学功能,利用本实验室的龙眼基因组数据库,结合生物信息学的分析方法进行龙眼全基因组范围内AQP家族成员的鉴定,并对其蛋白质理化性质、系统进化关系、共线性、选择压力、基因结构、保守基序、蛋白质保守结构域、顺式作用元件、蛋白质互作和体细胞胚早期不同阶段的基因表达情况进行分析.结果显示,龙眼AQP基因家族共有35个成员,蛋白分子量在17.77×10~3-44.30×10~3 kD之间,分布在14条染色体上;经系统发育树分析,可将其分为5个不同亚家族:PIPs、TIPs、NIPs、SIPs和XIPs;不同亚家族间等电点、磷酸化位点、内含子数量和motif分布差异较大;AQP家族成员间共有6对共线性基因,与拟南芥基因组间有28对共线性基因,且在进化过程中都受纯化选择作用;龙眼AQP家族蛋白质都含有MIP保守结构域;其家族成员可与SYP、PP2A和BOR发生互作,PIP亚家族内的蛋白互作关系最强;基因组的FPKM值分析发现,大部分AQP成员可在龙眼胚胎早期不同阶段进行表达,其中DlTIP4的表达量在所有阶段远高于其他成员,可能在整个过程中发挥着重要作用.本研究表明龙眼35个AQP家族成员基因可能在体细胞胚胎发育阶段发挥重要作用,并且可能响应干旱、低温等非生物胁迫和脱落酸、生长素等植物激素的调控,在功能上具有明显的多样性.(图9表3参55)     

中华猕猴桃EIN3/EIL转录因子家族的成员鉴定、系统进化和基因表达模式

EIN3/EIL家族是一类非常重要的转录因子,调控植物包括果实成熟在内的众多生长发育过程.对中华猕猴桃EIN3/EIL家族进行系统的生物信息学和比较基因组学研究,在中华猕猴桃基因组中鉴定得到8个EIN3/EIL转录因子;其蛋白序列包括1个酸性氨基酸富集区、1个脯氨酸富集区以及5-7个碱性氨基酸富集区.包括中华猕猴桃在内的20种植物的EIN3/EIL成员的系统进化树表明,EIN3/EIL基因在众多植物基因组中同时存在趋同和趋异的进化趋势.中华猕猴桃EIN3/EIL基因家族成员的增加主要源于其进化过程中发生的全基因组三倍化倍增事件.在果实成熟过程中,中华猕猴桃EIN3/EIL基因呈现组成型的高或低表达两种截然相反的基因表达趋势.本研究鉴定得到了中华猕猴桃EIN3/EIL家族的成员,系统揭示了其成员蛋白序列中的保守区域、在不同植物物种中的进化趋势,植物基因组倍增所导致的家族成员增加,以及果实发育过程中表现出的显著的基因表达水平差异,可为中华猕猴桃EIN3/EIL基因的功能研究提供候选基因以及数据基础.     

稀有鮈鲫Dmrt基因家族13个成员的克隆与序列分析

已经发现果蝇Doublesex、线虫Mab-3、青DMRT1Y/DMY和人类DMRT1等性别决定与分化基因均含有一个具有DNA结合能力的保守基序--DM结构域,对性别决定和性别分化具有调控功能.利用简并PCR,从稀有鲫基因组DNA中克隆了13个具有不同DM结构域的Dmrt基因家族成员.基于DM保守基序,建立了各物种的进化树.结果表明,稀有鲫基因组存在多个Dmrt基因成员,该基因在脊椎动物和非脊椎动物中具有高度保守性,是一种理想的环境内分泌干扰物研究的分子模型,在分子生态毒理学研究中具有很好的应用前景.     

香蕉MaPFK基因家族鉴定、MaPFK3克隆和表达

为研究香蕉中MaPFK基因的功能和生物学特性,采用生物信息学分析法对香蕉A基因组的MaPFK基因家族成员进行鉴定、蛋白特性分析、分子进化树分析、FPKM值分析,同时以‘天宝蕉’为材料,通过RT-PCR技术克隆MaPFK3基因,进行生物信息学分析;采用qRT-PCR技术进行低温胁迫下的表达分析.结果表明,MaPFK家族包含12个成员,分子进化树分析可分为3类,FPKM值分析表明MaPFK成员在13、4、0℃不同低温胁迫下有不同程度的上调或下调表达.采用RT-PCR技术克隆了MaPFK3,其基因编码区长1 617 bp,预测编码538个氨基酸,MaPFK3编码蛋白属于PFK超家族,是不稳定的酸性亲水蛋白,无信号肽,亚细胞预测定位于细胞质;MaPFK3启动子顺式作用元件预测分析结果显示,MaPFK3启动子含有光响应、激素响应以及与逆境胁迫相关的作用元件.qRT-PCR分析结果显示,香蕉MaPFK3基因的表达具有组织差异性,且表达量为叶片>假茎>根;低温胁迫引起‘天宝蕉’中MaPFK3基因下调表达,在13、4、0℃不同低温胁迫下,MaPFK3的表达量为13℃<4℃<0℃.本研究表明MaPFK基因家族成员能在香蕉应对低温胁迫的过程中发挥着重要作用.(图11表2参32)     

龙眼漆酶家族成员全基因组结构与功能分析

为了解龙眼漆酶(DlLAC)家族的生物学功能,采用生物信息学分析方法进行龙眼基因组LAC基因成员鉴定,蛋白结构域及特性、启动子顺式作用元件、分子进化树分析、体胚发生过程和组织器官特异表达的FPKM分析以及可能互作的mi RNA预测.结果显示:DlLAC家族基因包含42个基因成员,分为7大类;基因家族成员内含子数量1-8个不等,以5个为主,其中DlLAC15-1中存在600 bp短串联重复序列;DlLAC蛋白结构域共存在5种类型,均属于铜蓝蛋白,以3个铜蓝氧化酶结构域为主;DlLAC蛋白均为分泌型蛋白,亚细胞定位预测在胞外,包含2个以上糖基化位点,具有多个保守的motif;5端调控序列预测分析,DlLAC可能具有多个转录起始位点;DlLACp启动子序列均包含大量非生物胁迫应激响应元件、胚乳特异表达元件及MYB结合位点,推测MYB可能通过DlLAC进而调控龙眼胚胎发育.DlLAC9-1p、DlLAC12p、DlLAC17-2p含黄酮类化合物合成调控的MYB结合位点,可能参与龙眼生长发育过程中种子成熟和果皮成色的色素合成途径;DlLAC家族成员可能参与不同体胚发育过程和不同组织器官形态建成.42个龙眼漆酶成员共有28个受miRNA调控,13个成员受miR397调控,可能与木质素合成相关,8个成员受miR1535调控.非miR397调控的成员可能发挥其他重要的生物学功能.本研究表明,DlLAC家族成员在龙眼生长发育过程中除了参与木质素合成以外,还可能参与胚胎发育、胚乳发育、色素合成、组织器官特异表达等重要生物学功能,表现其功能上的多样性.     

黑斑蛙Dmrt1基因的克隆及在不同组织中的表达

Dmrt基因家族是新近发现的一个与性别决定相关的基因家族,该家族成员都含有一个新的具有DNA结合能力的保守基序——DM结构域.本文采用简并PCR技术,扩增并克隆了黑斑蛙基因组中的DM结构域,经序列分析,获得了Dmrt家族成员rnDmrt1;进一步根据获得的rnDmrt1序列,设计一对特异引物,采用RT-PCR技术对成蛙不同组织Dmrt1基因的表达进行了研究.结果发现,rnDmrt1只在精巢中特异表达,在卵巢、脑、肝、心、肾及肌肉组织中无表达,显示Dmrt1基因在性别决定和分化中有重要功能. 图4参9     

基于苋菜转录组的ARF基因家族鉴定及表达

ARFs(auxin response factors)是重要的生长素响应因子,在植物的生长发育过程中起着关键的作用.基于‘大红’苋菜转录组数据,通过在线分析软件SMART和NCBI-Blastp的注释筛选苋菜ARF基因家族成员(AtrARF);利用生物信息学分析软件,对AtrARFs蛋白的理化性质、二级结构、亚细胞定位、保守氨基酸序列进行预测分析;构建系统进化树,预测可能调控AtrARF的miRNAs.分析AtrARF在蓝光和黑暗处理下苋菜胚轴中,及在不同种类及浓度的生长素处理下苋菜幼苗中的表达水平.分析结果表明,在苋菜中共鉴定得到29个ARF基因,其编码蛋白的长度在80-1 107 aa之间,蛋白分子量约为8.850×10³-123.300×10³,等电点在4.09-9.92之间.亚细胞定位预测结果均定位于细胞核,有15个保守氨基酸序列;系统进化树显示,29个AtrARF分为3个大组;MiRNA预测结果显示,至少有5个AtrARF家族成员受到miRNA调控.定量结果显示,AtrARFs在蓝光和黑暗、不同种类及浓度的生长素处理下表达模式均不相同.本研究表明AtrARFs受光质和生长素调控,在苋菜生长发育过程中发挥重要作用.(图8表4参34)     

茶树GH1基因家族鉴定及其在茶鲜叶萎凋过程的表达

糖苷水解酶第1家族基因(GH1)在茶叶香气形成中发挥着重要作用.为了解茶树GH1家族成员的进化特性及其在茶鲜叶萎凋过程的表达规律,基于茶树基因组数据库,对GH1基因家族进行全基因组鉴定,并对其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、保守基序及其在不同组织和茶鲜叶萎凋过程的表达模式进行分析.结果显示,茶树GH1基因家族共31个成员,分为5个亚家族,同一亚家族的GH1具有类似的保守基序,保守性较高.GH1基因编码142-871个氨基酸,GH1在细胞中分布很广,包括分泌通路、细胞核、胞浆等.GH1基因表达量从高到低依次为幼嫩茎段、幼根、幼果、成熟叶、嫩叶、顶芽、老叶和花.在茶鲜叶萎凋过程中,大部分GH1基因在鲜叶和萎凋减重10%阶段优势表达,而CsGH1BG6、CsGH1BG7和CsGH1BG26在茶鲜叶萎凋减重20%至60%之间上调表达,这是GH1基因参与白茶加工品质调控的关键时期.本研究表明上调表达的GH1基因对茶鲜叶的失水胁迫调控和萎凋过程香气的形成起到积极的作用,可作为进一步开展茶鲜叶萎凋过程品质形成研究的候选基因;结果可为茶叶加工品质调控奠定基础.(图5表2参30)     

Genome-wide identification and hormone expression patterns of the MaPIF family of banana genes北大核心CSCD

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factor,PIF)是广泛分布于植物体内的一种转录因子,在植物的生长发育方面有着重要的作用.基于香蕉基因组数据,对香蕉MaPIF基因家族进行基因组鉴定,采用生物信息学分析方法对其进行命名,分析理化性质、蛋白质结构、基因结构、启动子顺势作用元件以及构建系统进化树;分析PIF家族在不同激素处理下的表达情况.结果显示,香蕉MaPIF家族有7个成员,均含有高度保守的bHLH结构域;编码区长度在1 116-2001bp之间,至少包含5个内含子,且大部分位于细胞外;进化树结果可以发现与拟南芥、水稻以及玉米PIF的亲缘关系较近;顺式作用元件预测结果显示,MaPIF上存在多种与激素和光相关的响应元件.qRT-PCR结果显示,MaPIF3-1、MaPIF4、MaPIF4-1在生长素(IAA)、赤霉素(GA)、生长素抑制剂(NPA)处理中均有显著表达,除此之外,所有成员在脱落酸(ABA)处理下均有明显表达.本研究表明MaPIF在香蕉生长发育中激素调控有重要作用.(图7表3参45)     

基于转录组的‘黄花2号’水仙ARF基因家族分析

生长素反应因子(Auxin response factors,ARFs)在植物生长发育过程调节生长素响应基因表达中发挥着重要的作用.为了解多花水仙ARF家族,基于转录组数据,通过NR、NT、Swiss-Prot和PFAM 4个数据库、NCBI网站和在线软件SMART的注释筛选,利用ExPASy-ProtParam tool、SOPMA、Prot Comp、MEME、MAGA和Heml软件进行氨基酸理化性质、蛋白二级结构、亚细胞定位、保守基序、系统进化树和小鳞茎萌发不同时期的表达模式分析.共筛选得到21个ARF家族基因,生物信息学分析12个全长基因蛋白长度在193-1 096 aa之间,预测的分子量(Mr)为20.46-122.2,等电点为5.19-7.97,全部为不稳定的亲水蛋白,亚细胞定位预测均位于细胞核中.进化树和基序分析表明,21个NtARF蛋白分为3个大组,GlassⅢ进一步被分为3个亚组,分支相近的ARF转录因子具有相同或相近的基序. NtARF8、NtARF13、NtARF15、NtARF17和NtARF21都展现较高的表达模式,可能是通过正向调节生长素的含量来促进小鳞茎的萌发.本研究表明,NtARF家族可能在多花水仙扦插繁殖过程中发挥着重要作用,结果可为将来深入研究多花水仙ARF基因家族的功能奠定基础.(图6表2参29)     

龙眼miR159家族成员进化特性及时空表达

为了解植物miR159家族成员的进化特性及其在不同组织部位的表达规律,以龙眼miR159家族为例对miRNA家族进行探讨.通过龙眼miR159家族前体与成熟体序列比对、前体二级结构预测、系统发育进化树的构建、靶基因预测及实时荧光定量等手段,对龙眼miR159基因家族进行研究.结果显示:龙眼miR159家族存在7个前体成员和6个成熟体成员,序列比对发现5个成熟体可以高度定位于7个前体序列中一个共有的、约20个碱基的保守区域,推测miR159成熟体主要来源于该区域;进一步分析发现6个成熟体序列中仅2个可定位于pre-MIR159中.mfold预测结果显示miR159家族7个前体的最小折叠自由能在-56.54--92.53 kal/mol之间,均能自发形成典型、稳定的茎环二级结构.系统发育进化树显示龙眼miR159家族前体与成熟体成员均具有保守性与多样性.靶基因预测发现龙眼miR159家族所有成员共预测出14个不同靶标,其中3个成员也可以作用于同一靶标.实时荧光定量PCR显示,龙眼pre-MIR159家族成员间在不同组织部位表达量差异显著,但表达趋势却几乎一致,其中花器官中表达量最高,提示了dlo-miR159在生殖器官形成过程中具有重要的作用,尤其是在雄花中作用显著.本研究表明龙眼miR159家族在进化过程中形成了保守性与多样性并存的进化特性,并且可能在花器官形成过程中发挥了重要的作用.     

Identification and expression analysis of the HvENOD93 gene family in barley北大核心CSCD

早期结瘤素93(ENOD93)蛋白在植物根瘤形成初期扮演着重要的角色.基于大麦基因组信息鉴定大麦ENOD93基因家族成员,分析其理化特性、进化关系、基因结构、蛋白质结构和启动子顺式作用元件;并分析ENOD93家族在不同组织和不同基因型(籽粒大小)的表达情况.结果显示,大麦ENOD93基因家族有16个成员,均含有ENOD93基因家族特有的保守结构域;编码区长度在207-627 bp之间,外显子数量有1-4个,平均2.75个,且大部分位于细胞膜上;进化树结果表明与水稻、小麦和玉米等禾本科植物ENOD93基因的亲缘关系较近;启动子顺式元件主要有植物生长发育响应元件、胁迫响应元件以及激素响应元件;大部分HvENOD93基因在灌浆期籽粒和大粒材料中表达量较高.推测大麦HvENOD93基因在籽粒大小形成中起关键性作用;另外,结合其他物种相关基因研究结果,共筛选出3个同源基因.(图4表2参45)     

中华猕猴桃(Actinidiachinensis Planch)果实香气成分及相关基因表达

为了解中华猕猴桃(Actinidia chinensis Planch)不同品种果实挥发性香气成分差异及其相关生物合成基因的表达模式,采用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱仪(Head Space-Solid Phase Micro Extraction/Gas ChromatographyMass Spectrometry,HS-SPME/GC-MS)方法,分析6个品种(‘翠玉’、‘金桃’、‘金艳’、‘楚红’、‘东红’、‘西选2号’)成熟果实的挥发性香气成分组成,并通过实时定量PCR(RT-q PCR)检测醇酰基转移酶基因(Ac ATs16)、脂氧合酶基因(Ac Lox2)和萜烯合酶基因(Ac TPS1)在果实后熟过程中的表达量动态变化.在6个检测猕猴桃品种中共鉴定了92种香气化合物.‘翠玉’、‘金桃’、‘金艳’、‘楚红’、‘东红’、‘西选2号’猕猴桃品种分别有35、32、30、44、28、17种香气成分.‘翠玉’、‘金桃’和‘金艳’中香气成分主要是酯类化合物,‘楚红’和‘东红’的香气成分分别以醛类和萜类为主,而‘西选二号’的香气成分由醛类和萜类组成.随着猕猴桃果实的成熟度增加,Ac ATs16和Ac Lox2的表达量先增加后降低.Ac ATs16的表达量在‘翠玉’、‘金艳’中显著高于其他品种,而在‘翠玉’和‘楚红’中Ac Lox2的表达量显著高于其他品种.Ac TPS1的表达量在‘金桃’、‘东红’、‘西选2号’果实后熟过程中逐渐升高,但在‘翠玉’、‘金艳’、‘楚红’中未见表达.本研究表明猕猴桃果实中挥发性化合物种类和相对含量不同导致了香气的差异;Ac ATs16、Ac Lox2和Ac TPS1在猕猴桃后熟过程中的差异表达与香气成分的合成密切相关;结果可为猕猴桃品种识别、果实质量评价和分子辅助育种提供依据.     

藜麦Hsf家族的进化与多胁迫条件下的转录应答

Hsf转录因子参与调控植物在生物和非生物胁迫下的防御应答机制.基于系统的生物信息学分析方法,对藜麦Hsf家族成员进行序列特征、进化和多种生物和非生物逆境胁迫下的基因表达水平分析.在藜麦基因组中共鉴定得到31个Hsf转录因子,主要分布在7号染色体.系统进化树将藜麦31个Hsf成员划分到A1-A9、B1-B5和C组中;但藜麦Hsf成员在A6、A8、B5亚组中出现了缺失.藜麦Hsf成员的HR-A/B区域蛋白序列比对结果进一步支持了进化树中藜麦Hsf成员的聚类结果.藜麦Hsf成员蛋白序列中保守区域的分布呈现出组别特异性.A组Hsf成员的蛋白序列包括HSF domain、HR-A/B、NLS、NES和CTAD在内的保守区域;B组和C组的Hsf成员则缺失了CTAD.在干旱、高温、盐、低磷胁迫和GCFSV病毒侵染下,31个藜麦Hsf基因的表达模式被阐明;其中大量Hsf基因的表达水平被显著地诱导表达,推测其参与了藜麦在生物和非生物胁迫下的防御应答反应.本研究结果可为藜麦抗逆品种的遗传育种提供大量优良候选Hsf基因.(图6表1参28)     

拟南芥新基因SI(stress insensitive)参与非生物胁迫应答（英文）

非生物胁迫是影响农作物产量的主要因素,植物对非生物胁迫的应答机制一直是植物学研究的热点之一.在拟南芥中克隆和鉴定了一个参与非生物胁应答的新基因SI(stress insensitive),该基因编码一个未知功能结构域的蛋白DUF1336,该家族蛋白结构域具有许多未知功能的假设植物蛋白C末端(约250个残基).在单子叶植物和双子叶植物中,SI蛋白质是保守的.通过瞬时转化实验证明,该蛋白定位于细胞质膜.实时定量PCR分析结果显示,SI基因在各种组织中组成型表达.在花、果荚和种子中表达量相对较高.非生物胁迫和脱落酸(ABA)可以增加SI基因的表达,SI基因在ABA、Na Cl和冷处理后分别上调3.5倍、2.1倍和4.7倍.SI基因的T-DNA插入突变体(SALK_021811C)植株表现出对冷胁迫和高盐胁迫的抗性.种子的萌发实验也表明,突变体种子可以在高盐胁迫条件下萌发,对ABA的抑制作用也不敏感.本研究表明SI基因是植物抗逆性的负调控因子,可为提高农作物的遗传改良提供新的候选基因.     

两种枇杷成花基因EjFCA的表达

为了解不同普通栽培品种枇杷中FCA基因对花发育的影响,延长枇杷的销售时间,以花期相差一个月且开花数量差异较大的‘解放钟’及西班牙枇杷品种‘爱沙拉’两个枇杷品种的芽、花苞和花为材料,提取RNA并克隆获得‘解放钟’和‘爱沙拉’两个枇杷品种的EjFCA基因,将获得的EjFCA基因进行测序以及生物信息学分析.结果显示,‘解放钟’和‘爱沙拉’中EjFCA基因的CDS序列分别为1 125 bp和1 137 bp、分别编码374和378个氨基酸,二者的相似度高达98.15%.利用生物信息学软件分析表明两个枇杷EjFCA基因均含有1个RRM结构域和1个WW结构域,保守性较高,为GATA类转录因子;亚细胞定位预测显示EjFCA蛋白位于细胞核,与苹果和白梨的亲缘关系最近.对EjFCA在上述两个枇杷品种的表达分析显示EjFCA基因在两个枇杷品种的芽、花苞和花中均有表达,在‘解放钟’中呈"先上升后下降"的趋势,花苞时期表达量最高,在盛花期略有下降,但在‘爱沙拉’枇杷的3个花期中表达量变化不大,且始终低于‘解放钟’.本研究表明调控‘爱沙拉’枇杷花期的主要基因不是EjFCA,但其花芽的形成可能受EjFCA调控.上述结果可为进一步研究蔷薇科植物的成花机理以及枇杷的遗传改良育种奠定基础.(图8参34)     

龙眼GRF家族全基因组鉴定及表达模式

生长调节因子(growth regulating factor,GRF)是植物体内特有的一种转录因子,在植物生长发育、渗透胁迫中发挥重要的作用.基于龙眼基因组和转录组数据,采用生物信息学分析的方法对龙眼GRF(DlGRF)家族成员进行鉴定命名;分析其基本理化性质、基因结构、蛋白结构域、启动子序列顺式作用元件;构建系统进化树、预测可能直接调控DlGRF的miRNAs;分析DlGRF家族在龙眼非胚性及胚性培养物、组织器官、光质与激素处理下的表达水平;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测DlGRF的表达模式.结果显示,龙眼DlGRF家族包含9个成员,均含有QLQ和WRC保守结构域;包含2-5个外显子,以3个为主;分布于四大分支上,与甜橙、拟南芥GRF亲缘关系较近;DlGRF蛋白包含7个motif;启动子序列中包含众多光响应、激素应答、厌氧感应、胁迫响应及其他与生长发育相关的作用元件.转录组结果显示,DlGRF家族8个成员在球形胚阶段表达量高于其他阶段;各成员均在种子中有较高表达量,对蓝、白光及激素响应明显. qRT-PCR结果显示,DlGRF1-2、DlGRF2-1、DlGRF2-2、DlGRF4、DlGRF5-1及DlGRF7在球形胚阶段表达量最高;DlGRF1-1、DlGRF1-2、DlGRF2-2及DlGRF5-2在脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA3)等激素处理中表达上调.此外,DlGRF可能受miR396a调控,调控方式为裂解靶标.本研究表明DlGRF在进化过程中保守性较高,且可能受到蓝光和激素的诱导,参与龙眼非胚性及胚性培养物尤其是球形胚及种子发育形成的过程.(图6表3参42)     

文心兰‘南茜’谷氧还蛋白基因克隆定位及表达

为研究文心兰谷氧还蛋白超家族基因ROXY在花药发育中的功能,以文心兰‘南茜’(Oncidium Gower Ramsey)为试验材料,从‘南茜’的转录组网站选取一条与拟南芥At ROXY1/2相似度最高的基因序列(命名为OnROXY1),以该序列的cDNA为模版设计引物,用RT-PCR从‘南茜’花器官中扩增该基因,并对扩增产物进行测序和保守结构域分析.结果表明,OnROXY1基因编码区402 bp,编码133个氨基酸,与‘南茜’转录组网站中的预测序列只有一个碱基差异,但与该预测序列的氨基酸序列和保守结构域完全一致(GenBank登录号:MF696154).OnROXY1基因具有典型的谷氧还蛋白(Glutaredoxin,GRX)基因家族的结构域和CMCC活性位点,因此该基因属于GRX基因家族,并且属于亚类CC型的GRX基因.进化树分析表明,OnROXY1与水稻的Os ROXY1、Os ROXY2和拟南芥的At ROXY1、At ROXY2蛋白序列的一致性最高,进化距离最近.亚细胞定位结果显示,OnROXY1主要定位于细胞核中,少量定位在细胞质中.RT-PCR检测发现,在不同组织部位中,OnROXY1在假鳞茎中的表达量最高,唇瓣中的表达量最低;不同花期的定量结果显示,OnROXY1在脱落干枯期时的表达量最高,盛开期时的表达量最低.本研究推测谷氧还蛋白基因OnROXY1可能在文心兰假鳞茎与根的发育、消除植物体内过多的活性氧以及延缓文心兰花器官的衰老等方面具有重要作用.