结球甘蓝CBF家族特征分析及低温诱导基因BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3表达分析

转录因子CBF在植物对低温胁迫的响应和增强植物的抗寒性方面发挥着重要作用。为分析结球甘蓝CBF家族成员的氨基酸序列特征,探究其是否受低温诱导表达,本研究利用结球甘蓝923全基因组数据库对其进行蛋白质理化特征、系统发育关系、编码基因结构以及2℃低温胁迫下编码基因表达水平分析。结果表明,共鉴定到7个BoCBF基因,系统发育分析后分成2个亚组(Ⅰ和Ⅱ)。BoCBF蛋白的氨基酸长度为203~283 aa,全部是亲水性蛋白质。在结球甘蓝02-12中,BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因在叶、花、芽和角果中基本不表达,在愈伤组织、根和茎中表达量较低。转录组测序和实时荧光定量PCR分析发现,在耐寒结球甘蓝923和不耐寒结球甘蓝D9中,BoCBF2b、BoCBF2c基因不受低温诱导表达,BoCBF2a基因低温诱导表达最为迅速,其次是BoCBF1和BoCBF3基因。BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因的相对表达量在低温胁迫3~6 h达到最大值,相对表达量达到最大值后急剧下降,在24 h降至最低。本研究结果为后续开展BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因调控结球甘蓝响应低温胁迫机理研究奠定了基础。

野生稻CBF/DREB1转录因子的鉴定与生物信息学分析

低温冷害是限制栽培稻地域分布和产量的重要因素之一,严重影响我国的粮食安全。以CBF/DREB1为核心的C-重复结合因子-冷调节基因(CBF-COR)途径是水稻适应低温的重要信号传导途径。基于稻属9种植物的全基因测序结果和隐马尔可夫模型(HMM)搜索,共鉴定出71个CBF/DREB1基因序列。所有基因均无内含子,由单个外显子组成。大部分DREB1s呈弱酸性,所有DREB1s亲水性平均值<0。进化树分析进一步将其分为3个组:DREB1A/1B/1H、DREB1C/1E/1F/1G和DREB1D/1I/1J,各组成员除AP2保守结构域和侧翼序列外,其他保守基序组成差别较大。适应性进化分析粳亚种和其他水稻的直系同源基因对,发现OsDREB1A/ObDREB1A、OsDREB1D/OnDREB1D、OsDREB1I/OsIDREB1I和OsDREB1J/OsIDREB1J四对基因非同义替换/同义替换(Ka/Ks)值均>1,受到正选择压力。旁系同源基因之间启动子顺式元件种类和数量差异较大,直系同源基因的启动子顺式元件种类和数量很相似。对日本晴、93-11和东乡野生稻7 d幼苗4℃冷处理2 h的实时荧光定量PCR分析发现早期冷响应基因可分为激活型(DREB1A/1B/1C/1E/1F/1G/1H)和抑制型(DREB1D/1I/1J)。在日本晴、93-11和东乡野生稻冷激活型基因中,DREB1B/1G/1H均是冷处理后响应最快的一级冷响应因子,且启动子均含有至少一个拷贝的CAMTA转录因子结合元件CM2(CCGCGT)。OrDREB1B/1C/1E/1F/1G/1H在东乡野生稻4℃冷处理4 h后的表达量均高于栽培稻同源基因的表达量。9种稻属植物的CBF/DREB1基因亚家族的分子进化分析结果为低温抗性基因的挖掘和利用提供了前期基础。

腰果CBF基因家族的鉴定及响应冷胁迫的表达模式

腰果(Anacardium occidentalie Linn)属于典型的热带果树,主要在我国的云南省、海南省等地种植。腰果具有重要的经济价值、社会价值、生态价值,为农民增产创收,实现共同富裕和乡村振兴战略具有重要价值。腰果对于低温十分敏感,在8℃时就会受到严重伤害,生长停止。所以低温胁迫是制约腰果生长的重要非生物胁迫。CBF转录因子是植物在应对低温、干旱、盐等非生物胁迫下中发挥重要作用的转录因子。然而CBF基因家族在腰果中的作用尚未阐明,该家族在低温胁迫下的表达模式尚不清楚。本研究对腰果AoCBF基因家族的基本特性进行探究,通过生物信息学方法,在腰果转录组中鉴定并获得6个AoCBF基因家族成员,分别对其系统发育、理化性质、蛋白结构、低温诱导下表达模式和启动子作用元件进行分析。理化性质分析结果表明:6个AoCBF蛋白长度为189~334 aa,蛋白分子量为21.31~37.89 kDa,等电点均小于7,表明该蛋白呈酸性,且均包含AP2/ERF结构域。基序分析表明:AoCBF基因存在5个基序,不同AoCBF基因Motif的缺失暗示着相关功能的缺失性。系统发育树分析表明:6个AoCBFs可分为A、B两个亚组,其中A组包含1个基因,B组仅包含5个基因。启动子顺势作用元件分析得出,AoCBF可能参与激素响应及非生物胁迫响应过程。荧光定量表达分析显示,AoCBFs对低温冷胁迫均有不同程度的响应,表明AoCBF在响应低温胁迫生物学过程中发挥着一定的作用。本研究分析了AoCBF基因家族的基本特性,为后续AoCBF的深入研究和应用积累基础数据。

马铃薯CBFs基因家族的鉴定及其节律性表达分析

马铃薯对光照和温度等信号的敏感性是制约品种区域化种植的重要因素,CBF转录因子在维持植物生长发育和非生物胁迫响应之间的平衡过程中发挥重要作用,但马铃薯CBF基因家族缺少系统性分析.研究通过对马铃薯栽培种CBF基因家族的分析,发现8个StCBF蛋白的结构域较为保守,但基因启动子区存在较大差异.基因节律性表达分析结果显示,生物钟能调控StCBF1a、StCBF3a和StCBF4b的近日节律性表达,且在昼夜交替条件下,StCBF1a、StCBF3a和StCBF4b转录本积累的峰值在傍晚时段.为解析StCBF在环境适应性调控中的生物学功能和探索其在马铃薯遗传改良中的应用提供基础理论支持.

CBFβ-MYH11与BCR-ABL融合基因同时阳性的急性髓系白血病1例报道

费城染色体是由t(9;22)(q34;q11)易位形成的,是慢性髓系细胞白血病的特征性标志;伴有费城染色体阳性的急性髓系白血病发病率低,且诱导缓解率低,复发风险高,总生存时间较短[1-2]。而BCR-ABL和CBFβ-MYH112种融合基因同时表达的急性髓系白血病患者罕见,大都以个案形式被报道。本文就赣州市人民医院诊治的1例CBFβ-MYH11与BCR-ABL融合基因同时阳性的急性髓系白血病病例临床特征及诊疗过程报告如下。

百香果CBF基因家族鉴定与表达分析

百香果(Passiflora edulis Sims)原产热带地区,对低温十分敏感。CBF(C-repeat binding factor)基因家族是AP2转录因子家族的一类成员,在植物应对低温、干旱和盐等非生物胁迫中发挥重要作用。对百香果CBF基因家族进行鉴定和分析,并探究其在低温胁迫下的表达模式,可为进一步研究百香果CBF基因功能提供重要的参考信息。采用生物信息学方法鉴定百香果CBF基因家族成员,并对家族成员的序列组分、理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件和转录因子结合位点等进行分析,通过qRT-PCR方法分析其在低温胁迫下的表达模式。结果显示,百香果基因组中共有5个CBF基因家族成员,其中3个分布在1号染色体上,2个分布在7号染色体上,被预测定位到细胞核、质膜和过氧化物酶体中;含有1~2个外显子,11~12个motif;系统进化显示5个百香果CBF基因、10个水稻CBF基因及6个拟南芥CBF基因共分成了2大亚组:亚组Ⅰ中包括拟南芥的全部6个CBF基因、百香果的全部5个CBF基因和水稻的4个CBF基因,水稻剩下的6个CBF基因分到了亚组Ⅱ中;启动子区域含有25种顺式作用元件,以光响应、激素与逆境胁迫响应元件为主;共有20个转录因子结合位点;3个百香果CBF基因在低温胁迫下表达量极显著上升,推测上述基因参与了百香果低温胁迫响应。

植物抗寒基因及ICE-CBF-COR信号转导研究进展

包括冷胁迫和冻胁迫在内的低温逆境胁迫是造成农作物减产的主要因素之一。研究转录因子CBF调节的植物低温应答途径对于揭示植物面对低温胁迫时的分子反应有重要意义。针对植物抗寒基因及ICE-CBF-COR信号通路的研究,从植物抗寒基因、信号通路和激素与组蛋白调控等多个方面对当下植物抗寒基因的研究进展进行了综述,表明ICE-CBFCOR是不同转录因子、调控因子、蛋白质、生理因子和其他操纵因子相互作用以增强冷胁迫的中心途径;同时也发现ICE-CBF-COR信号通路在针对植物生长发育、花期调节、保鲜贮藏和遗传育种等相关研究中同样起着至关重要的作用,并对未来研究与发展的前景进行了展望,以期为植物抗寒基因的研究提供参考与理论支持,同时也为植物的生长发育、花期调节、保鲜贮藏和遗传育种提供理论指导。

豌豆CBF基因家族的生物信息学及低温胁迫下的表达分析

【目的】为了更加全面地探究CBF基因家族在豌豆中的进化及生物学特征。【方法】通过生物信息学方法从基因家族鉴定、结构分析、蛋白基本理化性质、亚细胞定位、染色体定位、顺式作用元件、蛋白质相互作用与表达分析等方面,对豌豆PsCBF基因家族进行系统鉴定和分子特征分析。【结果】在豌豆中共鉴定出21个PsCBF基因,染色体定位显示18个PsCBF基因分布在1、2、4、6与7号染色体上,其余3个未组装到染色体上(PsCBF19~PsCBF21)。21个PsCBF基因编码蛋白的氨基酸数在123(PsCBF09)~349(PsCBF11),且均属于疏水性蛋白。亚细胞定位预测显示18个PsCBF基因(85.71%)定位在细胞核上,二级结构主要以无规则延伸为主。蛋白基序显示同一类群的基因都具相似的保守基序特征且该家族成员包含1~7个保守基序;同一类群的基因也具有相似的基因结构,且该家族基因含1~2个外显子。PsCBF基因启动子区分析表明其含有多种顺势作用元件,在激素反应,组织特异表达以及逆境响应中起作用。蛋白聚类网络图显示其蛋白可能在豌豆应对非生物胁迫中起调节作用。此外,本研究发现低温胁迫后K2SiO3处理下大部分PsCBF基因的表达发生显著变化。【结论】本研究结果将为进一步分析豌豆PsCBF转录因子调控碗豆生物学过程及功能、碗豆抗寒的分子鉴定以及抗寒资源创新利用研究提供参考依据。

西伯利亚杏全基因组CBF基因家族鉴定及低温胁迫下的表达模式

【目的】利用西伯利亚杏全基因组数据库鉴定CBF家族成员,并分析CBF转录因子保守域特点与功能及其在低温胁迫下的表达情况。【方法】根据西伯利亚杏全基因组数据库,利用BLASTP和HMM Search搜索西伯利亚杏CBF基因,通过CDD和MEME验证其保守结构域。使用Prot-Param、WOLF PSORT、MAGA X、Phyre2、PlantCARE等生物信息学工具分别分析蛋白理化性质、亚细胞定位、系统发育、蛋白三级结构、染色体定位及顺式调控元件。利用实时荧光定量PCR分析西伯利亚杏CBF基因在低温胁迫后的表达模式。【结果】本研究共鉴定出4个西伯利亚杏CBF基因,它们均具有AP2基因家族保守结构域PKKPAGR和DSAWR序列。西伯利亚杏CBF蛋白包含206~246个氨基酸,蛋白理论分子量平均值为25.80 KDa,平均等电点为5.92。PsCBF3和PsCBF4在基因结构上较为相似,亲缘关系更近。4个PsCBFs亚细胞定位均位于细胞核内。启动子顺式作用元件分析结果显示CBF家族成员可参与植物激素和非生物胁迫响应。西伯利亚杏CBF成员均属于酸性和亲水性蛋白。低温胁迫后,CBF基因主要在早期(15 min)表达量较高。【结论】本研究提供了较为完整的西伯利亚杏CBF基因家族信息,为了解PsCBF在西伯利亚杏低温胁迫多个时期的复杂机制和途径提供了新的依据,为进一步研究CBF家族成员的生物学功能奠定了重要的理论基础。

小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族比较分析

CBF(C⁃repeat⁃binding factor)是植物响应低温胁迫的主要转录因子。对小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族进行了全基因组鉴定和比较分析,并采用生物信息学技术对CBF基因的结构、系统发育、染色体定位、顺式作用元件以及共线性进行了分析,然后利用转录数据分析了该基因在不同胁迫条件下以及不同组织中的表达模式。经鉴定,小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因分别有75、31、19个。CBF基因具有很强的保守性,编码蛋白为亲水蛋白,绝大多数具有单一外显子结构,在第5染色体上集中分布;CBF基因家族存在片段串联重复和染色体倍加现象;不同CBF基因具有不同顺式作用元件。在不同胁迫条件下CBF基因表达水平不同,不同组织中的CBF基因表达水平也不同。由此推测CBF基因结构和功能出现分化可能是植物对不同环境的自适应结果,片段串联重复和染色体倍加是CBF基因家族扩张的驱动力。

CBF基因调控植物抗冷径途的研究进展

CBF(C-repeat binding transcription factor/dehydrate responsive element binding factor,DREB)基因是植物CBF抗冷途径的枢纽,主要调控下游大量抗冷基因的表达,对增强植物的抗冷能力极为重要。CBF的表达也受干旱、机械伤、高渗透压等的诱导,且该基因转录因子的积累对植物的生长具有抑制作用。该文对国内外近年来有关CBF基因的功能、诱导表达特点及其在CBF抗冷途径中与上下游基因的联系,以及CBF表达调节因子等方面的研究进展进行综述,为进一步深入研究CBF基因调控的植物抗冷途径及其机理、并通过调控CBF表达增强植物抗冷能力提供参考。

CBF转录因子介导的植物低温信号转导研究进展

对低温造成植物伤害的生理机制、低温诱导的植物信号转导系统、转录因子CBF的结构及表达特征、调控CBF基因表达的上游信号传递体和CBF调控的下游基因进行了概述。旨在为今后揭示棉花响应低温逆境的分子机制以及促进棉花耐低温品种的遗传改良提供理论依据。

侧金盏花CBF转录激活因子基因片段的克隆

[目的]探索CBF转录激活因子基因在侧金盏花中是否存在。[方法]以侧金盏花基因组DNA为模板,根据拟南芥CBF基因序列的保守区设计1对特异性引物,通过PCR扩增获得1个DNA片段,将其克隆到pUCm-T载体中,转化大肠杆菌TG1,筛选阳性克隆并对其进行测序鉴定。[结果]测序结果显示通过PCR扩增获得的基因片段长448 bp。在GenBank中检索,该序列与从拟南芥和其他作物中克隆的CBF同源基因序列同源性较低,说明是一个新的基因片段,初步认定该片段是侧金盏花CBF基因片段。[结论]该研究为进一步克隆侧金盏花CBF转录激活因子基因全长序列、鉴定其生物学意义奠定了基础。

枳壳CBF转录激活因子基因片段的克隆

根据不同植物CBF同源基因的保守区设计合成简并引物,采用PCR技术首次从枳壳基因组中分离出一个DNA片段并克隆到pMD18-T载体中。序列测定和分析表明,该片段长464bp,与拟南芥3个CBF基因的核酸序列及其推导的氨基酸序列分别具有79%和67%～69%的同源性,而且推导的氨基酸序列含有同源性更高的AP2 DNA结合域和CBF蛋白的两段特征序列PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR。结果表明,本研究克隆的片段为枳壳CBF基因片段。

拟南芥中CBF对COR基因表达的调控

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT/DRE元件 ,转录激活因子CBF蛋白与之结合 ,促进COR基因的表达。CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性 ,显示其调节COR基因表达的能力。作者对CBF基因和CBF蛋白的特性、CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍。

羊草LcCBF6基因的表达特性和功能研究

羊草是我国重要的牧草和生态草资源,具有耐盐碱、耐旱、耐低温等特性,是天然的抗逆基因资源库。CBF/DREB属于AP2转录因子家族,在植物抗逆中发挥着重要作用。本研究克隆得到羊草LcCBF6(Leymus chinensis Crepeat binding factor 6)基因,该基因含有AP2结构域,编码245个氨基酸。氨基酸序列比对发现,LcCBF6与蒙古冰草和黑麦的CBF6蛋白的同源性分别为92%和91%。组织特异性表达模式分析表明,LcCBF6基因在羊草根、叶、种子中均有表达,且受盐胁迫诱导表达。过表达LcCBF6能显著提高转基因拟南芥的抗盐性。在盐胁迫条件下,转基因株系的绿色子叶数、根长、植株生物量以及存活率等均明显高于野生型。上述结果表明羊草LcCBF6基因在提高植物盐胁迫抗性方面发挥了重要的作用,将为牧草及重要农作物抗逆分子育种提供优异的基因资源。

两种启动子调控下的CBF4基因植物表达载体的构建

目的:构建由组成型启动子CaMV35s和诱导型启动子CBF4P调控的转录因子CBF4基因的两个植物表达载体。方法:用EcoRⅠ酶将CBF4和CBF4P两个基因切下,连接到BluescriptM13(SK)上,分别构建成两个中间载体SK-CBF4和SK-CBF4P,再利用SK上的多克隆位点与植物表达载体p3301上相同的酶切位点,将CBF4和CBF4P连接到植物表达载体p3301上,分别构建了由组成型启动子CaMV35s和诱导型启动子CBF4P调控的转录因子CBF4基因的两个植物表达载体p3301-CBF4和p3301-CBF4P。结果:用PCR扩增重组质粒p3301-CBF4和p3301-CBF4P,分别得到了670bp和1200bp的特异性片段。酶切检测也分别得到了与预期结果一致的DNA片段。结论:所构建的两个表达载体均正确,可用于植物遗传改良和两种启动子的启动效率的研究。

CBF转录因子介导的植物低温响应途径研究进展

CBF低温响应途径在植物低温耐受过程中起着非常重要的作用。低温诱导CBF转录因子表达,可进一步调控一系列低温诱导基因的表达,从而增强植物的抗寒能力。该文对CBF基因在CBF低温响应途径中与其它信号元件之间的联系等方面的研究进展进行了综述。

转录调控因子CBF1(RBP-Jκ)对Cbfa1和Ose2元件启动子活性的影响

目的探讨Notch信号转录调控因子CBF1(RBP-Jκ)对核心结合因子Cbfa1基因启动子和骨钙素基因启动子区域Ose2元件启动子活性的影响。方法构建CBF1真核表达载体pCMV-Tag4/CBF1;将梯度浓度pCMV-Tag4/CBF1和荧光素酶报告质粒共转染两成骨前体细胞系Kusa-A1和Kusa-O,用双荧光素酶报告基因方法检测Cbfa1和Ose2元件启动子活性。结果随CBF1浓度增加,Kusa-A1和Kusa-O细胞中Cbfa1和Ose2元件启动子活性均逐渐提高。统计分析表明Kusa-A1细胞中1/40μg/μL实验组两启动子活性均与对照组差异显著;Kusa-O细胞中1/40μg/μL实验组Ose2元件启动子活性与对照组差异显著。结论转录调控因子CBF1可以促进Cbfa1和Ose2元件启动子活性,从而可能对细胞的成骨性分化有正调节作用。

拟南芥转录因子CBF1和CBF4基因的克隆与序列分析

利用聚合酶链式反应技术(PCR)从拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株中扩增出CBF1和CBF4基因,并将其连接到pGEM-Tvector载体上。PCR和酶切鉴定后进行基因测序,结果表明所克隆的CBF1和CBF4基因序列与GenBank中基因序列同源性分别可达99.84%和99.41%,说明这两个片段确为拟南芥CBF1和CBF4基因。