兰州百合鳞茎花青素合成相关MYB与bHLH转录因子的筛选分析

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析、亚细胞定位、系统进化关系以及保守结构域预测。MYB分类结果显示,50个MYB转录因子中有2个属于1R-MYB类,44个属于R2R3-MYB类,3个属于3R-MYB类,1个属于4R-MYB类。50个MYB不稳定蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞定位表明48个MYB定位于细胞核。73个bHLH均为不稳定蛋白,且72个都为亲水性,亚细胞定位显示58个bHLH定位于细胞核。通过与模式植物拟南芥MYB和bHLH转录因子构建进化树分析、保守结构域预测、基因表达量分析以及转录因子与结构基因的相关性分析,初步筛选出3个MYB基因和1个bHLH基因可促进兰州百合鳞茎花青素合成,为进一步深入研究兰州百合鳞茎花青素调控基因提供了理论支持。

基于转录组测序的红树莓bHLH转录因子家族鉴定及分析

bHLH转录因子是植物中数量较大的一类转录因子家族,在植物的生长发育、次级代谢调控、激素响应等方面发挥着重要作用。红树莓果实中含有丰富的树莓酮,为了深入探究bHLH转录因子在红树莓生长发育及树莓酮合成过程中的作用,该研究基于‘波尔卡’和‘橙色传奇’2种红树莓果实的转录组测序,鉴定了红树莓bHLH基因家族成员,并对这些基因进行生物信息学分析。结果表明:(1)红树莓果实中共鉴定到95个bHLH转录因子家族成员。(2)红树莓的bHLH转录因子家族成员多数为不稳定蛋白;超过半数成员定位于细胞核。(3)bHLH转录因子N端包含保守的His5-Glu9-Arg13序列,C端包含保守的Leu序列。(4)系统发育树将该家族成员分为20个亚家族,其中R亚家族成员最多,有12个。(5)表达模式图表明bHLH转录因子在青果期表达量较高,成熟期表达量较低。该研究结果为筛选与树莓酮含量变化一致的bHLH转录因子提供了依据,为进一步探究红树莓bHLH家族的功能提供了参考。

云南栘[木衣]bHLH转录因子家族鉴定与分析

【目的】为鉴定和分析云南栘[木衣](Docynia delavayi)bHLH(DdbHLH)转录因子家族,筛选与果皮花青素生物合成相关的DdbHLH转录因子。【方法】基于云南栘[木衣]红、绿2种颜色果皮的转录组数据,对DdbHLH转录因子家族进行鉴定,并通过生物信息学工具对其bHLH保守结构域、蛋白理化性质、系统进化发育关系以及基因的表达情况进行分析。【结果】在云南栘[木衣]中共鉴定到177个DdbHLH转录因子家族成员,其氨基酸长度为69~699 aa,相对分子质量为7.965~75.419 kDa,平均理论等电点为6.93,大部分属于不稳定亲水蛋白。系统发育进化关系显示,DdbHLH转录因子与拟南芥AtbHLH转录因子共同聚类的有15个亚族,17个DdbHLH转录因子聚类到与花青素相关的第2亚族;结合红、绿果皮中DdbHLH基因表达情况,初步筛选11个在红色果皮中表达量较高的成员,对这11个成员进行差异表达分析,最终获得2个可能参与调控花青素生物合成的DdbHLH基因;再对这2个DdbHLH基因进行RT-qPCR检测,结果显示其相对表达量与转录组测序情况基本一致,证实转录组测序结果的可靠性。【结论】从云南栘[木衣]红、绿果皮转录组数据中鉴定到177个DdbHLH转录因子家族成员,筛选到2个转录因子(DdbHLH68、DdbHLH150)与果皮花青素生物合成相关的成员,为DdbHLH转录因子家族在调控云南栘[木衣]果皮色泽方面的研究奠定基础。

植物低温胁迫应答bHLH转录因子研究进展

低温环境严重限制了植物的生长发育和作物产量。在长期的进化过程中,植物在分子、生理和生化水平上形成了复杂的适应低温胁迫的机制。其中,在分子水平上,转录因子是低温胁迫信号传导的主要参与者,一些转录因子构成了信号网络中的主要枢纽。该网络中主要的转录因子包括MYB、bHLH、bZIP、ERF、NAC和WRKY等。人们利用基因工程、生物信息学和转录组学等多种生物学技术,逐渐发现了bHLH转录因子在植物逆境响应中的重要作用。bHLH转录因子在低温胁迫响应中起关键作用,是植物分子育种中提高低温胁迫耐受性的宝贵基因资源。因此,阐明bHLH转录因子植物响应低温胁迫的调控机制具有重要意义。本文简要介绍了bHLH转录因子的基本特征和各植物中bHLH家族成员数量,对参与低温胁迫的bHLH转录因子家族成员(如ICE、MYC2)进行叙述,并阐述了bHLH转录因子在低温胁迫中的调控机制,包括与下游靶基因或其他转录因子互作、ICE-CBF通路和活性氧(ROS)及植物激素介导的信号通路,为进一步提高植物抗寒性和培育抗寒新品种提供参考。

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-MYC、MADL、MAX、MIXL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,CsMYC2的表达与CHS、UFGT及ANS表达相关联,因此CsMYC2参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。

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转录因子调控药用植物萜类化合物生物合成的研究进展

萜类是种类最多的植物次生代谢产物,具有广泛的药理活性,但含量低是普遍存在的问题。转录因子(transcription factor,TFs)能在转录水平上调控次生代谢合成途径中多个基因的协同表达,与植物的生长发育、形态建成、次生代谢、抗逆反应和激素信号有着密切的关系,其中bHLH类转录因子是最大的转录因子家族之一。随着bHLH转录因子在不同药用植物中被陆续发现,如何在基因工程和代谢工程中应用,提高萜类化合物的产量,实现大规模工业化生产,满足广大患者的需要成为研究的热点。本文主要总结了近年来bHLH转录因子对萜类合成途径的调控作用。

bHLH转录因子在植物抗非生物胁迫基因工程中的应用进展

植物在生长发育过程中,经常会遭遇干旱、高盐和低温等非生物胁迫的伤害,从而影响其生长发育和地理分布,对于作物而言会降低产量和品质,危害农业生产发展,因此植物抗逆育种研究已经成为保障农业生产的一个重要内容。利用基因工程技术提高植物的抗逆性是一条优于传统育种途径的快捷有效的途径。bHLH转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及抵御多种非生物胁迫反应(干旱、高盐、低温、缺铁等)中具有重要的调控作用。有研究者发现,很多bHLH转录因子可以提高植物的抗逆性。本文全面系统阐述了植物bHLH转录因子的基本结构特征及其在植物抗旱、耐盐、耐冷、耐缺铁基因工程中的应用进展,以期为bHLH转录因子的利用及植物抗旱遗传改良和育种提供参考。

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。

水稻bHLH转录因子Os11g39000的功能研究

水稻Os11g39000为非典型的bHLH家族成员,其功能尚不清楚.酵母双杂交实验表明,转录因子Os11g39000可以形成同源蛋白聚合体.随机结合位点筛选实验表明,转录因子Os11g39000可以与DNA结合,并且其结合位点初步确定为TT/CG/CACC/GT/C.Os11g39000基因的组织表达模式分析发现,Os11g39000基因主要在叶片和根中表达,推测该基因可能在叶和根的发育调控中发挥作用.水培实验发现,该基因功能缺陷型转基因株系的根长显著短于野生型,表现出明显的根部发育缺陷,表明Os11g39000在水稻根的发育中起调控作用.Q-PCR分析进一步证明,功能缺陷型转基因植株体内生长素合成和信号转导相关基因表达量显著上升,表明转录因子Os11g39000参与了水稻生长素的合成和信号转导的调控.

bHLH转录因子对植物形态发生的影响

bHLH转录因子为植物基因组中的一个大家族,在拟南芥中有162种bHLH转录因子,在水稻中则有131种。bHLH转录因子对植物的生长发育、营养吸收、生物合成、信号转导等方面具有重要影响。仅对bHLH转录因子对植物形态发育的影响作综述。

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 (corticalmutipotentprogenitor)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 。

胶质细胞源性神经营养因子诱导神经干细胞分化过程中bHLH转录因子的表达变化

目的观察胶质细胞源性神经营养因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）对神经干细胞分化的影响，探讨碱性螺旋环螺旋（basic helix-loop-helix，bHLH）转录因子是否参与在此过程中。方法无菌条件下取孕14。16d胎鼠端脑进行神经干细胞体外培养，将第三代神经球分为对照组和GDNF组，分化1、3、7d细胞进行免疫荧光染色并计算β-tubulinIII阳性率，荧光定量PCR技术检测bHLH基因Hes-1、Hes．5、Mash-1的表达变化。结果免疫荧光染色结果显示，分化1、3、7d时，β-tubulinlll阳性细胞比率分别为：对照组：（3．76±1．14）％、（7．40±1．25）％、（12．65±1．58）％；GDNF组：（7．29±1．57）％、（19．80±1．67）％、（27．55±2．03）％，GDNF组神经元分化率明显高于对照组（P〈0．05）。荧光定量PCR结果显示，Hes-1和Hes-5在分化1、3、7d均保持极低表达，各时间点间比较无明显差异；Mash-1表达则在分化1、3、7d内持续上升，各时间点间比较差异有统计学意义（P〈0．05）。结论GDNF能通过Mash-1的激活来诱导神经干细胞分化为更多的神经元，并且此过程中bHLH转录因子表达有明显特异性，将为日后进行神经干细胞定向分化的机制研究奠定基础。

白菜bHLH转录因子家族的全基因鉴定及表达特征分析

从白菜中鉴定出249个bHLH转录因子家族蛋白,并开展了该基因家族的生物信息学和表达特性分析。结果表明:白菜的bHLH转录因子基因不均匀地分布于10条染色体上;其bHLH结构域包含典型的His5-Glu9-Arg13序列,且第23和49位的Leu极端保守。系统进化分析可将白菜中的249个bHLH蛋白分为24个亚家族,其中XII亚家族含有最多的29个蛋白。转录组分析结果显示12个bHLH基因在白菜不育和可育花蕾中表达差异极大,其中BraHLH034、BraHLH106、BraHLH125这3个基因可能与雄性不育有关。

bHLH转录因子与大脑皮质祖细胞分化

在大脑新皮质发育过程中 ,bHLH转录调控因子 (basichelix loop helixtranscripitionfactor)参与调节大脑皮质多能祖细胞的分化。前神经bHLH因子 (Mash1,Neurogenin1,andNeurogenin2 )活性增强和Hes、Id因子的活性相应的减弱引起皮质多能祖细胞由增殖状态向神经生成转变。神经元形成后 ,Hes因子的激活促进星形胶质细胞的分化 ,而前神经bHLH因子Ngn抑制星形胶质细胞的分化。bHLH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。

谷子bHLH转录因子家族基因鉴定及生物信息学分析

碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族是动植物及微生物中最大的转录家族之一,参与植物生长发育、代谢调控以及应答逆境胁迫。本研究对谷子进行全基因组搜寻,获得bHLH基因家族并研究其理化性质、系统发育、染色体分布、保守结构域以及表达模式。结果表明,从谷子转录组数据库中共鉴定出151个bHLH基因(命名为SibHLH1~SibHLH151),不均匀地分布在9条染色体上,谷子bHLHs蛋白理化性质差异较大,68.9%的bHLH蛋白呈弱酸性。谷子bHLHs蛋白具有两个保守的结构域并含有典型的H 5-E 9-R 13序列。进化树分析显示,151个bHLHs家族蛋白分为18个亚家族,谷子bHLH转录因子与水稻同源性更高,具有更近的亲缘关系。表达分析表明,谷子所有bHLHs转录因子为组成型表达,部分基因受光、温、激素等逆境因子诱导表达。

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TBtools软件分别绘制染色体定位图和表达模式图。结果表明,从马铃薯基因组数据库中共检索出108个bHLH转录因子,其氨基酸数目为62-694个,分子量为7 527.78-75 939.94 Da,理论等电点为4.55-10.40。这些bHLH转录因子分布在马铃薯的12条染色体上,均具有典型的HLH结构域,可划分为16个亚族。基因表达模式分析表明,马铃薯bHLH家族成员具有组织表达特异性,多数响应盐、甘露醇、生长素、脱落酸、赤霉素及热等胁迫。马铃薯全基因组包括108个高度保守的bHLH基因家族成员,其表达具有组织特异性,并且响应非生物胁迫的诱导。

黄花蒿bHLH转录因子基因家族鉴定及光调控分析

目的:基于黄花蒿全基因组及转录组数据,进行AabHLH基因家族生物信息学分析及在不同光处理下的基因表达分析。方法:基于基因隐马科夫模型(HMM)对AabHLH基因进行鉴定,利用Pfam、GSDS、MEME等在线分析软件对基因结构、分子进化及保守结构域等进行分析。结果:全基因组水平共鉴定出99条黄花蒿AabHLH基因,包含49对复制基因对;基于系统发育树将其分为13个亚族,所有亚族AabHLH蛋白亚细胞定位于细胞核且均为亲水性蛋白,同一亚族基因具有相似的外显子-内含子结构及保守基序。基因表达模式分析发现,AabHLH基因在不同水平上响应蓝光、红光、远红光、白光调控,推测其中6个亚族基因为光照条件下,7个亚族基因为非光照条件下青蒿素合成途径调控基因。结论:在全基因组水平鉴定了AabHLH基因,为深度解析AabHLH基因功能及其对光调控下青蒿素生物合成调控机制提供参考。

大豆耐涝bHLH转录因子筛选及生物信息学分析

为研究大豆bHLH转录因子与涝害响应相关性,为大豆耐涝性研究提供理论基础,本研究对强耐涝性品种齐黄34进行没顶淹水处理,分析转录组测序结果,筛选差异表达的bHLH转录因子并对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR方法验证主要差异表达bHLH转录因子编码基因的表达情况,并通过生物信息学方法分析基因结构和互作蛋白。结果显示:涝害胁迫下共发现7个差异表达的bHLH转录因子,它们的同源性并不高,属于不同类型的bHLH。主要差异表达bHLH基因GmbHLH25-15(Glyma.15G06680)的表达量变化情况与转录组数据趋势一致,呈现下调表达。预测到10个蛋白可与该蛋白互作,互作蛋白都是铵转运蛋白,其中4个蛋白编码基因的表达量在转录组测序结果中呈现显著性差异。推测在无氧条件下,GmbHLH25-15可能通过调控铵转运蛋白进而调节铵态氮的吸收来供给自身营养,进而抵御涝害胁迫。

核桃JrbHLH转录因子家族鉴定与响应冷胁迫基因表达分析

为了探究核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用,本研究通过转录组数据结合隐马尔可夫模型筛选技术在核桃全基因组挖掘出bHLH转录因子家族成员并进行结构分析,进一步对该家族成员响应冷胁迫的差异表达基因进行冷胁迫不同时间与不同组织中的表转录水平分析。结果表明,核桃bHLH转录因子家族包含72个基因,编码72条蛋白,开放阅读框为393-1839 bp,编码的蛋白长度为130-612个氨基酸,等电点为4.61-9.51,均为亲水性蛋白;各成员均含有典型的碱性区域和螺旋-环-螺旋结构域;与拟南芥同家族聚类分析发现,核桃bHLH家族成员可分布到15个亚群,且同源性较高。结合转录组数据筛选到16个响应冷胁迫的差异表达基因,在冷胁迫不同时间后出现不同程度响应,并且在不同组织中存在特异性表达。本研究将为核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用研究奠定基础。