番茄生长素应答因子SlARF8-1的分离与SlARFs表达特征分析

根据番茄基因组序列,以cDNA为模板扩增获得1个生长素应答因子新基因,其与番茄SlARF8基因同源性高达94%,编码区全长2 535 bp,编码844个氨基酸,但这2个基因存在于番茄的不同染色体上,是区别于SlARF8的一个新基因,将其命名为SLARF8-1,NCBI登录号为HM560979.利用半定量反转录酶-聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)分析4种ARF基因(SlARF3、SlARF4、SlARF6和SlARF8-1)的时空表达特性,发现SlARF8-1基因在中蔬6号"番茄的5个器官(茎、叶、花前子房、花后子房和不同时期果实)中均有表达;SlARF3在叶片和子房中几乎没有表达;SlARF6在番茄叶片中表达量低,而在果实中的表达量较高;在果实发育的不同时期,4个SlARFs的表达量变化不大.利用2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和赤霉酸(GA3)处理番茄花蕾均可诱导单性结实,但外源激素并没有引起果实内SlARFs表达水平的显著改变,4个SlARFs基因在番茄单性果实中均有表达.

红地球葡萄生长素响应因子VvARF7基因克隆及其光响应分析

生长素是一类重要的植物内源激素,在植物的生长发育过程中具有重要作用,而生长素响应因子(ARF)是一类受生长素调节的转录因子,在生长素信号调控途径中起重要作用。因此,本研究以设施栽培的红地球葡萄VvARF7基因为对象,对其进行生物信息学及在红蓝光处理下的表达响应分析,为进一步研究其作用机制提供参考。结果显示,VvARF7基因全长3468 bp,编码1155个氨基酸,相对分子质量为12958,蛋白质等电点为6.66。VvARF7与河岸葡萄VrARF7-like亲缘关系最近,为亲水蛋白质;二级结构中β-转角占8.14%,延伸链占14.63%,α-螺旋占27.27%,无规则卷曲占49.96%,属于核定位蛋白质。启动子序列分析结果表明,VvARF7主要包括激素应答和光调控顺式作用元件。qRT-PCR结果表明,在花芽分化过程中处理组VvARF7相对表达量在5月30日-8月15日低于对照组,花芽分化后期(6月30日-7月30日)在处理组中的相对表达量显著低于对照组。由此推测VvARF7响应红蓝光(4∶1)参与葡萄花芽分化过程的调控。

番茄生长素应答因子ARF1基因RNA干涉载体的构建及其对番茄的转化

将番茄生长素应答因子家族成员之一ARF1中的500 bp左右的特异片段导入到植物载体pBI121中,构建成RNAi表达载体(pBI121-ARF1),通过根癌农杆菌介导转入番茄子叶,经组织培养和抗性筛选获得再生植株。PCR检测再生植株,初步鉴定为阳性植株,为后续进一步鉴定该基因功能奠定了基础。

苹果生长素响应因子MdARF5的克隆与功能鉴定

【目的】分离苹果生长素响应因子Md ARF5(Auxin Response Factor 5),分析其对生长素的响应,鉴定其在调节花青苷合成过程中的作用,揭示Md ARF5的生物学功能,为进一步研究生长素对花青苷的调节提供理论依据。【方法】以‘嘎拉’苹果(Malus×domestica‘Royal Gala’)为材料,利用同源克隆技术,克隆得到一个ARF(Auxin Response Factor)转录因子,并将其命名为Md ARF5。利用MEGA5.0软件构建多物种间系统进化树。通过农杆菌介导的遗传转化获得转基因苹果愈伤组织。比较野生型和转基因苹果愈伤组织花青苷积累的差异。利用烟草叶片瞬时转化试验,分析Md ARF5对Md MYB1的转录调控。【结果】克隆获得苹果生长素响应因子Md ARF5(序列号:MDP0000143749),该基因CDS为2 691 bp,编码含有896个氨基酸的蛋白。系统进化树分析表明,苹果Md ARF5与梨Pb ARF5同源性最高。基因表达分析显示,该基因响应生长素处理,并且与花青苷合成相关基因表现出相反的表达模式。在苹果愈伤组织中超表达Md ARF5,其花青苷积累较野生型显著降低,表明Md ARF5在调控花青苷积累过程中发挥重要作用。对苹果Md MYB1启动子序列进行分析,发现其序列包含一个Md ARF5的结合位点。烟草瞬时表达试验显示,Md ARF5能够抑制Md MYB1的表达。【结论】推测苹果Md ARF5可能通过直接抑制Md MYB1的表达负调节花青苷的积累。

龙眼生长素应答因子基因克隆及其在体胚中的表达分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR结合RACE法克隆生长素应答因子基因(auxin response fac-tor,即DL-ARF1),运用生物信息学方法对序列进行分析,并通过实时荧光定量PCR法研究其在龙眼体细胞胚胎发生过程中的表达。结果表明:DL-ARF1基因的mRNA全长序列为2 695bp(GenBank登录号GQ923778),包含2 046bp开放阅读框,163bp 5′非编码区(5′UTR),486bp 3′非编码区(3′UTR);推定的氨基酸序列含681个氨基酸,与其它植物ARF基因相似性达40%～81%。DL-ARF1基因可能属于转录抑制因子,在龙眼体胚的各阶段均有表达,整个变化趋势呈双峰形,在胚性愈伤Ⅱ(Stage 2)中的表达量最高。

植物生长素响应因子基因的研究进展

生长素响应因子(ARF)是一类调控生长素响应基因表达的转录因子,在生长素的信号传导过程中处于中心位置,它可与生长素响应元件特异结合,促进或抑制基因的表达。介绍了ARF结构特征,生物学功能以及调控机制。植物ARF由3个结构域组成:氨基端的DNA结合结构域(DBD),中间结构域(MR)以及羟基末端的二聚结构域(CTD)。中间结构域包括激活结构域(AD)和抑制结构域(RD)。在生长素信号转导过程中,ARF主要通过与生长素响应元件结合,促进早期基因转录,从而调节下游基因的表达。不同的ARF在不同的组织和器官中都有特异表达,同时通过ARF突变体的研究表明:不同的ARF具有各自独特的功能。这些功能特异性的产生,既可以来自在时间和空间表达上的不同,也可能是来自对目的基因启动子的亲和性差异。植物激素、外界环境因子和非编码区小RNA对ARF功能的发挥具有重要的调控作用。

毛竹生长素反应因子基因的生物信息学分析及差异表达

生长素反应因子(ARF)基因家族在植物的生长发育中起至关重要的作用。关于毛竹Phyllostachys edulis ARF基因家族在花器官中生物信息学分析未见报道。以毛竹花器官为材料,采用生物信息学的方法,对毛竹中ARF基因进行筛选,并对其系统进化关系、保守基序及在花器官中的差异表达模式进行了初步的分析。结果表明:毛竹全基因组中含有44个ARF基因,分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类。与拟南芥Arabidopsis thaliana和水稻Oryza sativa分别比较,发现毛竹与水稻存在11个姐妹同源基因对。此外,Phe ARF13,Phe ARF14和Phe ARF35在花芽、雌蕊和幼胚中高量表达,同时Phe ARF2,Phe ARF30,Phe ARF14,Phe ARF13,Phe ARF35,Phe ARF7,Phe ARF37,Phe ARF38在雌蕊和幼胚中高量表达,推测这些基因可能在花发育和种子发育中发挥重要的作用。

基于全长转录组的蛇足石杉ARF基因家族鉴定分析

生长素响应因子(ARF)是介导生长素信号传导并调节多种生物学过程的转录因子家族。为探究蛇足石杉ARF基因家族成员及其在高温和干旱胁迫响应中的作用,该研究利用全长转录组和RNA-seq数据,分析蛇足石杉ARF基因家族成员的系统发育及表达模式,并通过生物信息学分析,对ARF基因家族的理化性质、结构域、保守基序、系统发育、组织表达模式及高温和干旱胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:(1)在蛇足石杉全长转录组中共筛选出24个ARF家族成员,均为酸性蛋白且均为亲水蛋白。(2)亚细胞定位预测显示,所有24个HsARF均定位于细胞核。(3)系统发育分析发现,HsARF与被子植物拟南芥和水稻亲缘关系较远,与高等开花植物只有2个共同的ARF祖先。(4)结构域分析发现,除HsARF18/23/24外,大多数HsARF有B3结构域。二级结构分析发现,HsARF蛋白占比最多的为无规卷曲,其次为延伸链和α-螺旋。24个HsARF蛋白中所用的三级结构模型只有4种。(5)RNA-seq分析显示,7个HsARF在所有检测的组织中表达量均较高,10个HsARF在茎中的表达量高于根和叶,而HsARF13和HsARF14在叶中的表达量低于根和茎。(6)HsARF在高温和干旱胁迫下表达量发生显著变化,其中18个HsARF基因不同程度高温胁迫诱导,有7个HsARF基因响应干旱胁迫,其中有3个HsARF基因受干旱诱导,有4个HsARF基因受干旱抑制。该研究结果为蛇足石杉HsARF基因的功能和生物育种提供了理论参考。

TIR1终于被确证为生长素受体

生长素受体——TIR1近期被确定,解决了生长素研究中长期令人困惑的一大难题。生长素首先和TIR1结合并且促进TIR1和Aux/IAA蛋白质的相互作用。TIR1和其他至少3种F-box蛋白质一起发挥作用,激活了泛素化的蛋白质降解过程,启动了基因转录,从而导致了植物生长发育过程中的生长素反应。

拟南芥突变体在生长素信号传导中的研究进展

近年来,在植物激素的信号传导研究上已取得突破性进展.生长素的信号传导通路研究除了在生长素结合蛋白(ABP)上有所进展外,在生长素应答基因(Aux IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究上也取得较大进展.对生长素运输通路及PIN1蛋白的功能和其抑制剂的研究也使对生长素信号传导的认识更清楚.生长素应答基因(Aux IAA)是生长素处理后快速诱导的基因.Aux IAA蛋白具有组织特异性(例如SAU蛋白)可以用来研究外源激素对植物生长发育的影响.生长素调节因子(ARF)与生长素应答基因的启动子序列具有特异性结合,Aux IAA蛋白与生长素调节因子(ARF)相互作用,并引发一系列蛋白质降解.使用转基因的拟南芥突变体,能有效地研究生长素在植物体内的特异性分布.借助运输载体抑制剂,可以对生长素的极性运输有更深入的了解.已经证明PIN蛋白参与生长素运输并与肌动蛋白有关.而且生长素参与了赤霉素介导的植物伸长反应.

生长素信号传导研究进展(综述)

近年来,植物激素的信号传导研究已取得突破性进展。本文就生长素的信号传导通路研究,包括生长素应答基因(Aux/IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究进行综述。

植物的内吞循环与ARF小G蛋白调节因子的研究进展

ARF小G蛋白鸟苷酸交换因子(ARF guanine nucleotide exchange factor,简称ARF-GEF)是一类在植物的器官发育、形态建成及信号感知方面发挥着不可或缺的作用的小G蛋白调节因子.这类蛋白在真核生物中普遍存在并且进化保守.关于ARF-GEF的研究越来越多并成为发育生物学领域的一个研究热点.在67篇文献基础上,比较了ARF-GEF在动物、植物以及酵母中的不同亚细胞定位,分析了不同ARF-GEF亚家族蛋白之间的进化关系,并总结了其在囊泡运输系统中的功能机制,为国内科研工作者进行这一领域的研究提供参考.

BZR-ARF-PIF模块转录调控植物伸长生长的分子机制的研究进展

伸长生长是植物趋利避害进而适应多种逆境的重要方式。因此,研究伸长生长的分子机制将加深人们对植物抗逆机理的理解。耐芸苔素唑因子(Brassinazole Resistants,BZRs)、生长素应答因子(Auxin Response Factors,ARFs)和光敏色素相互作用因子(Phytochrome Interacting Factors,PIFs)都是促进植物伸长生长的关键转录因子。它们最初在不同的信号转导通路中被发现并研究,进一步的研究发现这三类转录因子组成了一个转录模块,即BZR-ARF-PIF(BAP)模块,并相互依赖地促进植物的伸长生长。BAP模块将从前被分散研究的多条调控伸长生长的信号通路整合到了一个转录模型中,从而进一步深化了对植物伸长生长的认识,本文以这一研究历程为线索介绍BAP模块发挥功能的分子机制。

酵母单杂交系统分离胡萝卜生长素应答元件结合因子

高等植物胚根发育过程中,生长素是植物细胞进行分裂、延伸和分化的信号,对根的形成等起着不可缺少的促进作用.生长素应答元件（AuxRE）存在于很多生长素诱导基因的启动子中,并具有对生长素作用的应答活性.本研究构建了特定发育时期的胡萝卜体细胞胚cDNA-AD融合表达文库,同时构建了含有生长素应答元件的重组报告质粒.以生长素应答元件为诱饵,通过酵母单杂交系统筛选获得1个阳性克隆,该阳性克隆在酵母中表达的AxRF1蛋白能够在体外结合实验中与生长素应答元件结合,对AxRF1是否有可能参与胡萝卜体细胞胚中生长素诱导基因的表达调控进行了讨论.

拟南芥突变体arf8和nph4/arf7的长下胚轴表型的初步研究

通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)ARF8和NPH4/ARF7基因的突变体以及有关双突变体的下胚轴长度的表型和遗传分析,探讨了arf8-1、nph4-102和nph4-107长下胚轴表型的起源.结果表明,ARF8基因的其他突变体arf8-2、arf8-3和arf8-4都没有表现出类似于arf8-1的长下胚轴表型;在与ARF8同源性较高的NPH4/ARF7的突变体中,突变位点与arf8-1相似的nph4-102和nph4-107表现出与arf8-1相似的长下胚轴表型和不完全显性的遗传方式;双突变体arf8-1 nph4-102的下胚轴长度比两个单突变体的长,说明arf8-1与nph4-102在长下胚轴表型上存在加性效应.因此,arf8-1、nph4-102和nph4-107的长下胚轴表型极可能源于相应突变体蛋白的产生,而非相关基因功能的缺失.

苋菜生长素响应因子AtrARF7的克隆及表达

为了解苋菜生长素响应因子(ARF)的表达特性及功能,采用RT-PCR方法从全红苋菜(Amaranthus tricolor L.)中克隆获得1个生长素响应因子AtrARF7基因(GenBank登录号:MW036654)并进行生物信息学分析,同时利用qRT-PCR分析AtrARF7在不同浓度生长素处理下的苋菜幼苗及苋菜愈伤组织中的表达模式.结果表明:苋菜AtrARF7基因含有一个3324 bp的开放阅读框(ORF),编码1107个氨基酸,预测分子量为12.34×10^(3),等电点为6.07,是亲水不稳定蛋白.AtrARF7包括B3、Auxin-resp和AUX_IAA这3个ARF基因特有的结构域;多序列比对和系统进化树分析发现,苋菜AtrARF7蛋白与其他植物ARF7蛋白具有高度一致性,且与甜菜BvARF7蛋白亲缘关系最近.荧光定量结果表明,AtrARF7在不同浓度NAA处理下的苋菜幼苗中呈上调表达;在MS+6.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L 2,4-D培养基中诱导的苋菜愈伤组织处于诱导期时,AtrARF7的表达量达到最高;在添加了不同浓度NAA的继代培养基(MS+6.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L 2,4-D)中AtrARF7均受到调控.本研究表明AtrARF7可能具有ARF家族正调控因子表达特征,其转录水平受到生长素的诱导,且AtrARF7在苋菜愈伤组织形成的3个时期中均有响应,初步推测其参与生长素信号传导途径调控苋菜愈伤组织形成的过程.(图10表2参29)

生根粉对沙氏鹿茸草幼苗生长和吸器形成的影响研究

目的:探究生根粉对沙氏鹿茸草幼苗生长和吸器形成的影响,为沙氏鹿茸草规范化生产提供依据。方法:设置4组生根粉浓度(CK:0 mg/L;T1:10 mg/L;T2:15 mg/L;T3:20 mg/L),对播种30 d后的沙氏鹿茸草幼苗进行处理,统计沙氏鹿茸草根长、苗高、侧根数、鲜重、吸器数、叶片几何形状、叶绿体色素含量、抗氧化酶活性以及生长素相关基因表达量。结果:生根粉对沙氏鹿茸草幼苗生长和吸器形成呈现低浓度促进、高浓度抑制的效应,T2处理根长、侧根数、苗高、叶片数和叶片大小显著高于CK和T3处理(P<0.05);施加生根粉后沙氏鹿茸草幼苗叶绿体色素含量增加;沙氏鹿茸草和寄主的超氧化物歧化酶(SOD)活性持续升高,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性则先升后降,吸器数量与POD活性呈极显著正相关;ARF19和IAA14表达量上调,LAX3表达量仅在T2时上调。结论:施加适宜浓度生根粉促进沙氏鹿茸草幼苗生长和提高沙氏鹿茸草吸器形成率,可能与其提高沙氏鹿茸草叶绿素含量,并上调POD活性及根系生长素相关基因表达量有关。

ZmARFs家族基因在不同玉米自交系根中对硝酸盐的应答

为了解玉米生长素应答因子Zm ARFs家族基因是否在硝酸盐介导的调控根系生长途径中发挥作用,本实验以两个根系表型差异显著的玉米自交系郑58和Wu312为材料,在不同硝酸盐浓度及不同时间点处理下,通过荧光定量PCR分析了Zm ARFs家族基因表达模式。结果显示,分析的Zm ARFs 22个家族基因对硝酸盐的应答在不同玉米自交系根中有显著差异,相同基因在不同的自交系根中表达模式同样差异显著。在0.04 mmol/L、0.4 mmol/L、4 mmol/L和10 mmol/L四个NO3-浓度处理下,在郑58根中检测到21个Zm ARFs家族基因能够对NO3-做出应答,在Wu312根中,有12个基因对NO3-无应答。在能够对NO3-离子做出应答的基因中,在郑58根中有10个基因既能对高氮也能对低氮处理有应答,Wu312根中只有3个基因能同时应答到高氮和低氮处理,表明郑58根中Zm ARFs家族基因对NO3-的处理更敏感。推测Zm ARFs家族基因在不同玉米自交系中对硝酸盐应答的差异可能与根系表型的差异有一定的相关性。

植物硫酸盐转运体研究进展

硫元素是植物生长发育所必需的矿物质营养元素,主要参与光合作用、呼吸作用、氮固定、蛋白质和脂类合成等重要生理生化过程。植物通过硫酸盐转运体以硫酸根(SO_(4)^(2-))的形式从土壤中吸收硫酸盐。当硫酸盐被吸收进入根系细胞内部后,植物通过质外体和共质体两种养分的运输途径将其运输到根中维管束,进而加载到地上部。当外界硫素充足时,植物将吸收的过量硫储存在液泡中,一旦土壤中硫素缺乏时,液泡储存的硫会释放到细胞质中,进行再分配,以维持植物体内硫酸盐的平衡。到目前为止,硫酸盐转运体的研究主要集中在模式植物拟南芥,对其他植物中的研究还较少。硫缺乏会严重抑制植物的正常生长。在进化过程中植物形成了一整套应对缺硫的分子机制来增加硫的吸收、运输和利用,调节自身的生长发育,其中,硫酸盐转运蛋白在应对硫胁迫过程中起重要的作用。本文将重点阐述植物中硫酸盐从土壤吸收进根系、运输和再分配的分子机制,并对今后的植物硫素吸收转运的研究重点进行展望。

香蕉MaARF19-1基因的克隆及序列分析

利用PCR方法从香蕉中克隆了一个生长素响应因子基因,命名MaARF19-1,并对其进行序列分析。结果表明,该基因全长3 411 bp,编码1 136个氨基酸,分子量为126 578.50 u,理论等电点pI为6.26;MaARF19-1蛋白的氨基酸组成中,Gln占比13.12%为最高,Trp占比1.06%为最低,其亲水性氨基酸均匀分布在整个肽链中,多于疏水性氨基酸;通过Motif Search工具发现了B3、Auxin＿resp、AUX＿IAA family3个结构域,序列观察还发现一段Q-富集区,表明该蛋白为具有转录激活功能的生长素响应因子;多序列比对和进化树分析表明,MaARF19-1编码的蛋白与其他植物中ARF19编码的蛋白具有较高的一致性。