水稻光敏色素相互作用因子基因OsPIL11的表达模式及其在光信号传导中作用的初步分析

分析了OsPIL11基因(6个潜在的PIF转录因子之一)的表达模式,结果表明OsPIL11在水稻中的表达具有器官特异性,并且受叶片发育、脱落酸、茉莉酮酸和水杨酸调控。为了进一步分析OsPIL11在植物光信号传导中的作用,构建了OsPIL11基因的过量表达载体,并将其转化至烟草。通过比较转基因和野生型烟草植株幼苗在红光和远红光下的光形态建成特征,发现红光下生长的OsPIL11转基因烟草下胚轴较短、真叶和子叶较大;然而在远红光下,转基因和野生型烟草植株的表型没有差异。这些结果表明,OsPIL11参与红光诱导的幼苗去黄化反应,但是不参与远红光诱导的幼苗去黄化反应。

光敏色素互作因子(PIFs)对植物生长发育的调控

光敏色素相互作用因子(PIFs)属于拟南芥bHLH转录因子家族的第15亚族,是光信号响应过程中的关键负调控因子。光激活的光敏色素通过促进PIFs蛋白降解,直接或间接抑制它们与DNA的结合,从而实现光对植物生长发育的调控。研究发现PIFs在调控种子萌发、幼苗形态建成、避荫反应、昼夜节律以及各种植物激素响应过程中起着重要作用。此外,PIFs作为细胞信号传导的"枢纽"具有更为广泛的作用,能够整合不同信号,精细调控整个转录网络。

草地早熟禾光敏色素作用因子基因PpPIFs的鉴定与表达分析

草地早熟禾(Poa pratensis)是世界上应用广泛的草坪草种,其优异基因的挖掘对新品种的选育具有重要意义。光敏色素作用因子(PIF)基因是植物特有的转录因子之一,在植物生长发育和逆境胁迫中起到重要作用。本研究从草地早熟禾转录组数据库序列中比对分析得到4个PpPIFs基因的cDNA全长序列,具有完整的开放阅读框。运用生物信息学方法预测PpPIFs家族成员的理化性质和保守结构域,发现4个PpPIFs转录因子都是酸性蛋白,亚细胞定位都在细胞核中,通过聚类分析可将4个PpPIFs成员分为3类。对干旱胁迫下不同时间点叶片中的PpPIFs进行实时荧光定量PCR。结果显示,PpPIF1、PpPIF3和PpPIF4在干旱胁迫8 h时均显著上调表达,而在干旱胁迫96 h时PpPIF1、Pp⁃PIF3和PpPIF5均表现为上调。对草地早熟禾不同组织的PpPIFs基因进行表达分析发现,分蘖枝中PpPIF1、PpPIF3和PpPIF4的相对表达量显著高于叶片中的相对表达量,而4个PpPIFs基因在根系中的相对表达量均显著低于叶片中的相对表达量。PpPIF1和PpPIF3可能参与调控草地早熟禾分蘖芽伸长生长和抗旱性。研究结果可为草坪草生物育种提供优异的基因资源。

拟南芥光敏色素作用因子PIF3节水抗旱功能分析

光敏色素作用因子(PIFs)在植物生长发育和信号调控中发挥枢纽作用。为构建拟南芥PIFs转录因子PIF3的过表达载体,以蘸花法转化拟南芥,筛选获得过表达纯合株系,结合PIF3的突变体材料,对PIF3的节水抗旱功能进行分析。通过节水抗旱表型观察、离体叶片失水率测定、扫描电镜分析气孔等试验,发现拟南芥PIFs转录因子PIF3通过调节气孔开闭影响蒸腾,具有节水抗旱的功能。

甘蓝型油菜光敏色素互作因子4(BnaPIF4)基因克隆和功能分析

光敏色素互作因子4 (phytochrome interacting factor 4, PIF4)是光信号途径关键转录因子, PIF4与BZR互作介导光信号与油菜素内酯信号互作,参与植物光响应。本文在甘蓝型油菜湘油15号中克隆到2个PIF4基因,分别定位于A03号染色体和C03号染色体,命名为BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03,全长编码序列(coding sequence, CDS)、全长mRNA和全长基因分别为1242 bp和1245 bp、1701 bp和1731 bp、2527 bp和2665 bp,各自编码413和414个氨基酸。BnaPIF4_A03具有7个外显子和6个内含子, BnaPIF4_C03具有8个外显子和7个内含子,与测序品种中双11号相比, BnaPIF4_A03基因第1内含子存在单碱基插入突变,第4和第6内含子存在缺失突变,且具有更长的3'-UTR,两基因其他序列在湘油15号和中双11号之间无差别。BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因编码蛋白具有典型的植物bHLH结构域,亚细胞定位于细胞核,是典型的植物PIF4蛋白。多序列比对和进化分析表明, BnaPIF4蛋白与白菜、拟南芥、亚麻芥等PIF4蛋白高度同源。PIF4蛋白进化关系与物种进化关系一致,近缘物种中的PIF4蛋白在进化树中高度聚类,大量植物中可见PIF4蛋白重复且低等植物中分化程度明显低于高等植物中,表明PIF4蛋白是一个晚期进化事件且可能存在功能冗余。酵母杂交实验表明BnaPIF4与BnaBZR蛋白存在互作,但BnaPIF4不能与BnaBZR基因的启动子互作,表明BnaPIF4与BnaBZR在蛋白水平而非转录水平发生互作。湘油15号中BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因表达规律一致,BnaPIF4基因主要表达于油菜茎表皮、未成熟角果和叶中,在花和根中表达较低,且其表达随油菜生育进程逐渐降低。

小麦光敏色素互作因子TaPIF4基因的克隆与表达分析

为研究小麦光敏色素互作因子TaPIF4基因的结构、特性以及在小麦中的具体功能,从小麦中克隆TaPIF4基因并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在48 h内的节律表达及在低温、干旱、高盐和脱落酸(ABA)处理条件下的表达模式,推测其可能参与的生物学过程。结果表明,TaPIF4基因的开放阅读框为1 053 bp,编码350个氨基酸,所编码的蛋白在C端含有1个b HLH结构域。TaPIF4蛋白的b HLH结构域保守程度高,在进化关系上与粗山羊草的PIF4-like蛋白最近。TaPIF4基因的表达具有昼夜节律性,在光照条件下表达量低,在黑暗条件下表达量高。TaPIF4基因在外源ABA处理下表达被明显抑制;在干旱处理下,短时间内其表达量升高,之后下降;冷处理下,表达模式与干旱处理相反;盐处理下,其表达无明显规律。推测TaPIF4基因可能参与植物ABA、干旱、低温胁迫的信号通路。

光敏色素与转录因子结合直接调控植物基因表达和发育

植物的光控发育一直是植物学中一个非常活跃的研究领域。最近该领域又取得重大突破性进展，人们通过酵母双杂交技术克隆到在体内与光敏色素相互作用的转录因子，并证实被光活化的光敏色素直接进入细胞核与转录因子结合启动基因表达。本文就此研究进展作简要介绍。

破坏光敏色素A改变生长素反应因子8的表达谱

拟南芥生长素反应因子8(auxin response factor 8,ARF8)受光诱导表达,涉及光信号转导。为阐明光信号通过光受体传递给ARF8的过程和机理,首先利用半定量RT-PCR分析发现,PhyA的突变促进幼苗中ARF8的表达,而PhyB、Cry1和Cry2的突变对ARF8的表达没有明显影响。进而,利用GUS染色以及半定量和定量RT-PCR方法,系统分析PhyA基因的突变对ARF8基因表达的影响。结果表明,在黑暗、白光和远红光条件下,PhyA突变均明显提高拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗子叶和叶片中ARF8的表达水平,并且明显降低其在幼苗下胚轴、茎尖和根尖中的表达水平。上述结果说明,PhyA基因的突变组成型地改变了ARF8基因的表达谱。然而,ARF8的突变并未明显改变PhyA的表达。说明在远红光信号通路中,ARF8位于PhyA的下游。

植物中与光敏色素相互作用的因子PIFs

文章简要介绍了目前已知的植物中与植物光敏色素相互作用的一类bHLH家族因子即PIFs因子的结构、功能的研究进展。

光敏色素互作因子参与生长素调控的植物生长发育

光敏色素互作因子(PIFs)属于碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族,能在细胞核内与活性形式的光敏色素(PHYS)相互作用并被降解。PIFs参与多种信号转导途径,调控植物的生长发育,如抑制种子萌发、促进幼苗的暗形态建成和植物开花等。作为胞内信号调控的重要组分,PIFs广泛参与植物外部环境因素(如高温、光),以及内部激素(如生长素、细胞分裂素和油菜素内酯等)介导的信号网络。当光信号和温度变化时,PIFs会通过影响生长素合成、运输和信号转导,参与生长素路径,调控植物生长发育。论文就PIFs参与生长素调控的植物生长发育研究进展进行综述,并对未来研究方向加以展望。

植物中的光敏色素

光敏色素是植物体内的光受体。本文介绍了光敏色素的结构、特征及由光敏色素引发的昼夜节律生物钟,着重介绍了在信号转导和昼夜节律系统中的光敏色素作用因子。

拟南芥光敏色素A反义RNA载体的构建及转化

光敏色素A是植物远红光信号的关键受体,在植物光信号转导途径中起重要作用。一些具有重要功能的基因(如生长素反应因子8:auxin response factor 8,ARF8)受到PhyA调控。本实验拟通过构建PhyA基因反义株系,研究PhyA调控ARF8等重要功能基因表达的机理。以培养7 d的拟南芥幼苗为材料提取RNA,利用RT-PCR技术扩增出PhyA的全长CDS,将其反向插入表达载体pMD1得到反义表达载体pMD1-PhyA CDSR,并通过农杆菌介导转化拟南芥,经卡那霉素抗性平板筛选和PCR鉴定得到13个PhyA转基因株系。pMD1-PhyA CDSR及其转基因株系的获得为研究PhyA调控ARF8等基因表达的机理奠定了材料基础。

光敏色素作用因子PIFs参与植物激素信号转导的分子机制

光敏色素作用因子(PIFs)属于bHLH转录因子家族,在植物的生长发育中起到重要调节作用。作为一个关键的胞内信号调控组分,PIFs扮演着整合不同激素信号通路"枢纽"的角色。现有研究表明,PIFs能影响GA、ABA、IAA等激素的合成,调控GA、BR、JA、IAA、ABA、乙烯等激素的信号传递。本文重点阐述PIFs在植物激素信号中调控功能的研究进展,以期为进一步探索PIFs的功能及机制提供帮助。

光敏色素作用因子PIFs在植物生长发育中的研究进展

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors, PIFs)属于碱性–螺旋–环–螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子家族,在植物生长发育中起到"枢纽"作用,参与调控光形态建成、暗形态建成、非生物胁迫、生物钟、开花、种子萌发、避荫反应等过程。该文主要介绍PIFs转录因子参与调控植物生长发育最新研究进展,并对PIFs转录因子的研究现状进行总结与展望,为进一步探讨PIFs转录因子的功能及机制提供参考。

苹果光敏色素作用因子基因PIF的克隆和分析

以短枝型苹果（Malus domestica Borkh.）为试材,采用RT-PCR结合RACE技术,克隆获得一个光敏色素作用因子（PIF）基因,命名为MdPIF。该基因编码区共2142bp,推测其编码713个氨基酸。氨基酸序列分析显示,在其C端具有保守氨基酸结构域bHLH,N端具有光敏色素结合域APB,与其它植物光敏色素结合因子有很高的同源性。实时荧光定量PCR分析表明,在花后20~110d,MdPIF在短枝型和非短枝型苹果枝条均能表达,同一生长时期,短枝型苹果枝条的表达量显著低于非短枝型,说明苹果短枝性状可能与MdPIF的差异表达有关。MdPIF在叶片、枝条、花瓣、果实和芽中均能表达,在不同器官中的表达量存在明显差异,在枝条中相对表达量最高,推测其可能主要调控苹果枝条的伸长。

破坏ARF8基因降低拟南芥对红光的敏感性

通过ARF8基因的突变体arf8-1以及arf8-1与红光受体突变体phyB-5所组成的双突变体在红光条件下的表型鉴定,探讨ARF8参与拟南芥对红光的反应以及PhyB与ARF8在红光信号转导中的关系.结果表明,在红光条件下,arf8-1和phyB-5幼苗下胚轴的长度比相应野生型的长,倒伏度比相应野生型的低,而双突变体arf8-1 phyB-5的下胚轴的长度和倒伏度均比两个单突变体的更长和更低.上述结果说明,破坏ARF8基因降低了拟南芥对红光的敏感性,即ARF8参与了拟南芥对红光的反应,但没有介导PhyB所接收的红光信号转导.

龙眼PIFs家族全基因组鉴定及其表达分析

【目的】PIFs属于basic helix-loop-helix(bHLH)转录因子家族的第15亚族,研究其在龙眼(Dimocarpus longan Lour.)中的表达特征可为其参与调控植物的生长发育和抵御逆境胁迫过程中的作用机制提供参考。【方法】基于龙眼基因组和转录组数据进行PIFs基因家族的鉴定与生物信息学分析,对其启动子序列进行顺式作用元件分析;基于龙眼体胚发生早期3个阶段[胚性愈伤组织(Embryogenic callus,EC)、不完全胚性紧实结构(Incomplete embryotic compacted structure,ICpEC)、球形胚(Spherical embryo,GE)]、不同组织部位(花、花蕾、叶、果皮、果肉、根、种子、茎、幼果)、不同温度(15℃、25℃、35℃)和不同光质(蓝光、白光和黑暗)处理下龙眼EC转录组数据,通过龙眼PIFs的FPKM值分析其表达模式,并采用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析DlPIFs在龙眼体胚发生早期、不同生长调节剂[生长素(2,4-D)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)]处理下的表达情况。【结果】生物信息学分析表明所鉴定的龙眼PIFs家族8个成员均具有bHLH结构域,编码区长度介于975~2298 bp,包含5~8个外显子和6个motif,亚细胞定位预测均定位于细胞核。DlPIFs启动子中不仅含有响应光、激素和非生物胁迫的作用元件,还具有与种子生长和胚胎发育过程相关的作用元件。系统进化树分析显示DlPIFs分布在4大分支上,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、甜橙[Citrus sinensis(L.)Osbeck]亲缘关系较近。不同组织器官的转录组数据分析结果表明,DlPIF1-1的表达量在种子中最高,DlPIF1-2的表达量在果肉中最高,DlPIF4的表达量在茎中最高,DlPIF5的表达量在花蕾中最高,DlPIF7和DlPIF8的表达量在叶中最高。不同光质转录组数据分析结果表明,DlPIF1-1、DlPIF5和DlPIF8在蓝光处理下的表达量明显高于对照,DlPIF4在白光和蓝光处理下的表达量均明显高于对照,DlPIF1-2在3种光质处理下的表达量差别不明显。不同温度的转录组数据分析结果表明,相对高温(35℃)促进DlPIF4和DlPIF6的表达,抑制DlPIF1-1、DlPIF1-2、DlPIF3和DlPIF8的表达;相对低温(15℃)促进DlPIF1-1、DlPIF3和DlPIF5的表达,抑制DlPIF1-2、DlPIF4、DlPIF6和DlPIF8的表达。qRT-PCR结果显示,DlPIF1-1、DlPIF5、DlPIF6和DlPIF8的表达量随着龙眼体胚早期的发育不断下降,DlPIF1-2和DlPIF3的表达量在EC到ICpEC阶段下降,在ICpEC到GE阶段上升,DlPIF4和DlPIF7的表达模式与之相反。与其他成员相比,DlPIF5和DlPIF7的表达量在5种生长调节剂处理下都具有明显变化。【结论】DlPIFs家族在龙眼的生长发育进程中可能具有不同的功能,并可能参与生物胁迫和非生物胁迫的响应过程。

马铃薯块茎发育过程中的影响因子

本文介绍了马铃薯块茎发育 (块茎诱导、发生、膨大、休眠和复苏 )

钩藤光敏色素互作因子鉴定及其表达分析

光敏色素互作因子(phytochrome-interacting factors,PIFs)是具有基本螺旋-环-螺旋(bHLH)结构域的转录因子,它们与光敏色素相互作用,在光信号转导过程发挥重要作用。基于转录组数据注释及蛋白同源比对,共筛选出28个钩藤PIF家族成员(UrPIFs),编码蛋白的长度在420~741个氨基酸之间,理论分子量46.47~79.46 kDa;等电点5.97~9.15。亚细胞定位预测结果显示UrPIFs均位于细胞核。系统进化关系和保守基序分析表明,28个UrPIFs分为4组,都具有活性光敏色素B结合(active phytochrome B-binding,APB)结构域和bHLH结构域,而且每组成员之间具有相似的保守基序。组织表达谱显示多数UrPIFs在叶中表达量较高,其次是茎,最低的是根。在遮光条件下,除UrPIF05外,7个UrPIFs表达量呈上升趋势;转移至正常光照条件后,8个Ur PIFs的表达量均呈下降趋势。尤其是UrPIF15对光较为敏感,可能在光信号转导中发挥重要作用。UrPIFs的鉴定和分析可为进一步构建钩藤光调控网络提供参考。