转录因子TCP4参与植物生长发育和抗逆调节研究进展

转录因子TCP(TEOSINTE BRANCHED1,CYCLOIDEA,PROLIFERATING CELL FACTORS)家族具有bHLH(basic-Helix-Loop-Helix)二级结构域,根据结合位点碱基序列不同,将TCP家族分为两大类:Ι类(GGNCCCAC)和Ⅱ类(GTGGNCC)。转录因子TCP4是植物特有的转录因子Ⅱ类TCP家族成员之一,调控植物的生长发育,影响多种植物激素的合成,参与植物抗逆调节。本研究综述了转录因子TCP4与植物其他转录因子家族相互作用参与植物种子萌发、表皮毛分化、叶片形态、开花等重要植物生长发育过程,以此适应外界不断变化的生长环境。植物在生长发育过程中会遇到各种不利环境,从而对其造成逆境胁迫。在非生物胁迫下转录因子TCP4与功能基因的顺式作用元件结合调控其表达,调控植物激素的合成,从而参与植物抗逆。在植物发育过程中TCP4还具有时空限制的表达模式,这些表达模式提高了TCP4在局部触发或拮抗激素信号传导的可能性。为转录因子TCP4如何调控植物生长发育和精准的参与植物激素合成提供参考依据和理论基础,对植物生长调节和逆境下优良品种的选育有重要指导意义。

转录因子TCP调控植物生长发育的研究进展

转录因子TCP(Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating cell factor)是植物特有的一类转录调控因子,调控下胚轴伸长、配子体发育、叶片的形成和花形态建成等多个生长发育过程.本文综述了转录因子TCP在植物生长发育、次生代谢和逆境下胁迫应答过程中的调控机制,以及miRNA-TCP调控网络的最新研究进展,并对TCP参与调控植物生长发育的研究进行了讨论和展望.本文为深入研究转录因子TCP调控植物发育及内源激素合成提供重要的参考依据,并为抗逆优良品种的选育提供研究基础.

苦荞TCP转录因子全基因组鉴定及非生物胁迫分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征。结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出28个TCP家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8条染色体上。(2)多数的苦荞TCP基因包含1~5个外显子。(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为5个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上。(4)共线性分析表明,5个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件。(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类。(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达。(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12和FtTCP13基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3在6 h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用。该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础。

狗牙根TCP转录因子基因家族鉴定与分析

TCP转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程发挥着关键作用。狗牙根(Cynodon dactylon)是被广泛应用的、具有重要经济价值的暖季型草坪草,具有发达的根状茎和匍匐茎。本研究从狗牙根基因组鉴定了65个分属于PCF、CIN、CYC/TB1亚族的TCP转录因子。染色体定位分析表明,65个TCP基因不均衡地分布于狗牙根36条染色体上;共线性分析表明,串联复制机制作用于TCP基因。研究结果表明,3个亚家族族内的TCP转录因子基因成员的基因结构、蛋白结构域均高度保守。亚细胞定位预测结果显示,TCP转录因子能够定位于细胞核、叶绿体和线粒体。启动子元件分析发现,TCP基因启动子区存在数量不等的激素应答顺式作用元件。转录组学数据显示,TCP基因具有不同的组织表达模式,该现象在匍匐茎和根状茎尤为明显。本研究为进一步探究TCP转录因子在狗牙根茎特化和生长发育过程中的作用奠定了基础。

番木瓜TCP转录因子鉴定及在果实成熟中的表达

TCP蛋白是植物特有的转录因子,在植物生长发育、信号转导以及逆境响应等方面发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对番木瓜TCP基因家族成员进行系统鉴定,并对其进化关系、保守基序、保守结构域、基因结构、蛋白三级结构和其在果实成熟中表达模式进行了相关分析。结果表明,番木瓜TCP基因家族中含有22个成员;TCP基因家族成员可分为2大类:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可细分为CYC/TB1和CIN两个亚类;同一亚组内,TCP蛋白具有相似的保守基序和保守结构域,不同亚组之间具有较大差异,表明不同类型TCP蛋白可能具有独特的生理功能;22个家族成员均有bHLH(basic-helix-loop-helix)保守区,且其基因结构由1~7个外显子和1~6个内含子构成;ClassⅡ亚族基因表达量随着果实的成熟显著下调,推测ClassⅡ亚族成员能够抑制果实成熟。这些结果有助于今后揭示番木瓜TCP基因家族成员的功能。

水曲柳TCP4转录因子克隆及胁迫和激素下的表达分析

TCP转录因子家族是植物特异的一类调控生长发育和逆境胁迫的重要转录因子。本文揭示了水曲柳FmTCP4在非生物胁迫及激素信号诱导调控的表达特征,为该基因在水曲柳中调控生长发育以及逆境胁迫响应功能的研究奠定基础。通过前期研究克隆获得了水曲柳TCP4基因序列,并命名为FmTCP4,应用生物信息学软件对水曲柳FmTCP4基因的分子结构特征进行了分析,利用4℃低温、盐(Na Cl)以及干旱(PEG6000)进行非生物胁迫处理,利用脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)进行激素信号诱导,分析FmTCP4基因的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 251 bp,具有完整的开放阅读框,编码416个氨基酸。FmTCP4具有螺旋-环-螺旋结构,为亲水性的不稳定蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,亚细胞定位预测存在于细胞核中,并在细胞质到细胞核的调控中起作用。同源序列比对结果表明,FmTCP4与芝麻、烟草等物种的同源蛋白序列相比具有很高的同源性。非生物胁迫处理后,FmTCP4的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不同,表明FmTCP4明显响应了这3种非生物胁迫。激素信号诱导结果表明,外源植物激素调控了FmTCP4基因的表达,基因表达量相对于对照组具有显著性差异。非生物胁迫和激素信号诱导下的基因表达分析表明,FmTCP4响应了寒冷、盐、干旱等非生物胁迫以及激素信号,说明其参与了植物的生长发育和逆境胁迫的平衡。

大豆TCP转录因子家族结构域分析及功能预测

利用已知的拟南芥TCP基因和大豆基因组数据库,通过生物信息学方法,鉴定并获得了大豆TCP家族基因序列,基因定位信息。共鉴定大豆TCP基因54个,分布在大豆除14号染色体外的其他19条染色体上。对54个基因进行进化和聚类分析及功能结构域的分析,发现全部具有高度保守的TCP结构域。根据结构域差异和系统发育分析的结果,将大豆TCP转录因子家族分成2个TCP亚家族。以生物信息学手段和已有的其他物种的TCP基因进行了比较分析,大豆TCP基因占总数的3.5%,与拟南芥同源基因比较,序列长度存在相似性。对启动子元件分析显示,TCP基因含有大量与在子叶、根、茎处大量表达有关的元件及对分生组织有作用的元件。

黄瓜转录因子TCP基因家族的鉴定及结构分析

TCP基因家族是植物中一类特有的转录因子家族,广泛参与植物的生长发育以及各种生理生化反应的信号传导。为了揭示黄瓜TCP基因家族的功能,本研究利用全基因组信息鉴定黄瓜TCP转录因子家族,分析结构特征及系统发育关系。结果表明,黄瓜全基因组共编码22个TCP转录因子成员,分布在5条染色体上;内含子/外显子结构分析表明,大多数TCP基因结构较为简单,不含有内含子;序列分析发现这些家族成员都含有高度保守的非典型bHLH结构域;根据结构域差异和系统发育关系分析的结果,将黄瓜TCP转录因子家族分成2个亚家族;启动子元件分析显示,TCP基因含有大量参与调控分生组织发育的元件。这些结果将为今后揭示黄瓜TCP基因家族成员的功能奠定理论基础。

植物TCP转录因子的作用机理及其应用研究进展

TCP转录因子是一类植物特有蛋白,含有保守的TCP domain,其中由60个氨基酸组成的b HLH结构是结合DNA和蛋白互作所必需的。TCP转录因子由于其广泛参与调控植物的生长发育过程(如分枝、株高、叶型、花型等)而备受关注。最近有报道显示,TCP转录因子在植物逆境胁迫应答中(如低温和高盐)同样发挥重要作用。TCP蛋白参与多种信号转导途径(如油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素、细胞分裂素等),可能是连接生长发育和介导胁迫响应的一个交叉点。本文从分子生物学角度,系统综述了植物TCP转录因子的作用机理及其在激素应答、发育调控及环境胁迫响应等过程中的功能,以期为基因工程方法改良作物生长模式和抗性提供参考。

CIN-like TCP转录因子:植物发育及免疫的关键调节因子（英文）

TEOSINTE BRANCHED1、CYCLOIDEA和PCF(TCP)是植物特有的一类转录因子,具有由碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基序组成的TCP结构域.根据TCP结构域的不同特征将TCP分为2个家族:class Ⅰ TCP和class Ⅱ TCP.越来越多的证据表明,class Ⅱ TCP的亚家族成员CINCINNATA-like(CIN-like)TCPs通过激素合成及信号转导在植株形态建成等方面起关键作用.最近研究表明,CIN-like TCP除了调控植物生长发育外,还介导植物抵御病原菌入侵的免疫反应,称为效应因子引发的免疫反应(effectors-triggered immunity,ETI).目前,虽然CIN-like TCP的调控机理已有较多报道,但其发育及免疫方面的调控较为复杂,有必要基于目前的研究对该亚家族成员的功能做进一步梳理.因此,本文对CIN-like TCP在发育及免疫调控中的作用机理进行了综述,着重论述了CIN-like TCP相关突变体特征及其与蛋白质及植物激素之间的互作关系,也讨论了目前研究中仍然存在的问题,为今后该亚家族基因的进一步功能解析提供新的思路.

马铃薯低氮肥胁迫响应TCP转录因子的鉴定与分析

TCP转录因子是植物特有的一类转录因子,参与植物生物学过程的多个方面。为研究马铃薯TCP转录因子在响应低氮肥胁迫中的作用,该研究以氮肥供应不足(0.05 mmol·L^(-1))和氮肥供应充足(7.5 mmol·L^(-1))条件下马铃薯的根和叶片构建4个转录组文库进行测序,并对差异表达的TCP转录因子进行分析。结果表明:(1)在4个转录组文库中共鉴定TCP转录因子24个,它们主要分布在2号、3号、6号染色体上。(2)经结构域分析显示,24个TCP转录因子均具有典型的basic-Helix-Loop-Helix结构域。(3)经系统进化分析显示,马铃薯与拟南芥TCP蛋白可聚集在一起,分属于10个亚类。(4)转录组测序结果显示,在低氮肥胁迫下,大多数TCP转录因子被抑制表达,有3个TCP转录因子在根中显著性差异表达,5个TCP转录因子在叶中特异性表达。(5)根据GO功能注释分析和马铃薯TCP转录因子与拟南芥TCP转录因子的亲缘关系分析推测,这些TCP转录因子参与了马铃薯对低氮肥胁迫的响应。该研究结果为进一步研究马铃薯与其他粮食作物TCP转录因子响应低氮肥胁迫的分子功能奠定了基础。

参与番茄叶形发育的TCP转录因子的表达及生物信息分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育过程中起着重要作用。本试验选取18个在番茄叶片组织中高表达的TCP转录因子,检测其在叶片不同发育时期的表达水平,筛选出与叶片发育进程相关的SlTCP2、SlTCP4、SlTCP8、SlTCP11、SlTCP14、SlTCP15、SlTCP19、SlTCP22、SlTCP24、SlTCP25等10个TCP家族成员。对其进行生物信息分析,结果表明这10个SlTCP成员分布在8条不同的染色体上,它们的碱基、氨基酸长度以及分子量大小相差较大,均为不稳定的亲水性蛋白;SlTCPs的蛋白结构和成分分析表明,中间约50 aa长度的氨基酸序列保守性相对较高且丝氨酸占比较多;SlTCPs蛋白的亚细胞定位预测均在细胞核上。以上SlTCPs蛋白均含有TCP家族典型的保守域,其保守基序的分类与系统进化树的分支一致。组织表达分析结果表明,SlTCP11、SlTCP15、SlTCP24在番茄叶片发育各个时期的不同组织器官中,均有相对较高的表达水平。对番茄典型叶形突变体LA2922、LA2532及其对应的野生型进行qRT-PCR,结果表明SlTCP2、SlTCP11、SlTCP14、SlTCP15、SlTCP19、SlTCP24在LA2922和LA2532叶片中的表达水平呈相反趋势。结合生物信息分析结果,明确了SlTCP2、SlTCP11、SlTCP14、SlTCP15、SlTCP19、SlTCP24可能在番茄叶形发育中起关键作用,为进一步探究番茄叶片生长发育的分子机制奠定了基础。

植物TCP转录因子的研究进展

TCPs是一类植物所特有的并普遍存在于植物中的转录因子家族。大多数TCP蛋白具有保守的非典型螺旋-环-螺旋的结构域,研究表明,TCP转录因子与真核转录因子的bHLH类似,且该家族基因在植物体内发挥着重要作用,如植物生长发育、激素反应和逆境胁迫等。因而,TCP转录因子被越来越多的科研工作者所关注。迄今为止,科研工作者对TCP转录因子家族成员的生物学功能研究已经取得了重大进步。总结了TCP转录因子的研究进展,为植物的遗传改良、次生代谢产物合成和生物学功能提供了参考。

西瓜全基因组ClTCP转录因子的鉴定与表达分析

目的与意义:TCP蛋白是植物特有的一类转录因子,对植物的生长发育及形态建成起着重要的调控作用,比如:种子萌发、植株分枝、叶和花的发育等过程.西瓜是世界性的重要经济作物,栽培面积广阔,经济效益显著.但是关于西瓜TCP基因家族的研究至今还没有报道.本研究利用生物信息学分析,功能预测与验证等方法,揭示西瓜TCP家族的结构与表达特征,为西瓜TCP家族的功能分析奠定基础.

基于苋菜转录组的TCP基因家族成员鉴定及表达分析

【目的】基于大红苋菜转录组数据库,对苋菜TCP基因家族成员进行筛选鉴定,为深入探讨苋菜TCP基因家族对苋菜生长发育及非生物胁迫响应提供参考。【方法】在转录组数据库中,筛选鉴定TCP基因家族成员,并对其进行生物信息学分析;在不同条件处理下培养苋菜幼苗,并利用qRT-PCR技术分析其在不同处理下的表达模式。【结果】苋菜TCP基因家族有14个成员,全部定位于细胞核;AtrTCP蛋白质长度在230~721 aa区间内,预测相对分子量为25.25~78.57 kD,等电点为6.15~9.45,包含15个保守基序;除AtrTCP11为稳定蛋白外,其余均为不稳定蛋白;miRNA预测到两个AtrTCP家族成员AtrTCP2和AtrTCP6为miR319靶基因。qRT-PCR结果显示:在盐溶液不同浓度(0、50、100、200 mmol·L^(-1))处理下,该基因家族具有不同的表达模式;在蓝光处理下,AtrTCP10基因表达量上调达到了显著水平;AtrTCP2、AtrTCP3、AtrTCP8、AtrTCP9、AtrTCP11和AtrTCP13表达量下调达到了显著水平;在不同铵硝比(0∶0、0∶10、3∶7、5∶5、7∶3、10∶0)处理下,TCP基因家族各成员表达模式不同,其中,AtrTCP3参与整个氮代谢过程;在苋菜各部位进行qRT-PCR分析发现:AtrTCP3、AtrTCP12在叶片中高表达,其余家族成员均在根部的表达量较高。【结论】在不同条件处理下,苋菜TCP基因家族各成员表达模式不同,表明苋菜TCP基因家族各成员可能广泛参与非生物胁迫。

枣树novel-miR16靶基因ZjTCP4鉴定及生物信息学分析

TCPs转录因子主要通过调节细胞增殖和植物激素途径来调控植物器官发生和形态构型,探究枣树ZjTCP4转录因子的序列特征及其表达特性,以期为TCP转录因子响应干旱胁迫的机理研究提供参考,也可以为后续对枣树分子育种奠定基础。novel-miR16的二级结构具有miRNA典型的发夹结构,为枣树miR319家族成员;靶基因ZjTCP4的降解位点多数都在novel-miR16结合位点的第10和11个核苷酸的位置;生物信息学分析表明,ZjTCP4基因的全长cDNA序列为1386 bp,预测编码452个氨基酸的多肽,预测编码蛋白的等电点(pI)为6.51,分子量为49091.55 u;应该是一个膜内或膜外蛋白,为非分泌性蛋白,为亲水性蛋白质,定位于细胞核;枣树ZjTCP4基因编码的氨基酸序列与拟南芥AtTCP4最为相似,与拟南芥AtTCP17,AtTCP 18和AtTCP 12的相似性也较高;枣树novel-miR16在响应干旱胁迫的过程中上调表达,而其靶基因ZjTCP4在干旱胁迫下下调表达。枣树novel-miR16通过靶向调控ZjTCP4转录因子响应干旱胁迫,干旱胁迫下枣树novel-miR16的上调表达导致靶基因ZjTCP4(CCG006181)下调表达来提高枣树的耐旱性。

石榴TCP基因家族的生物信息学与表达分析

TCP是植物特有转录因子家族之一,参与植物的叶发育、花发育、分枝发育、芽的休眠、果实的成熟及花色苷的生物合成等生长发育过程。本研究以石榴基因组数据和转录组数据为材料,分析了石榴TCP基因家族成员的理化性质、系统进化关系、保守结构域、基因结构和表达情况。结果表明,石榴基因组有22个TCP基因,TCP蛋白氨基酸长度在221~644 aa之间,蛋白分子量为23.23~70.76 ku。石榴TCP基因可分为ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CYC/TB1和CIN)两大类。大多数PgTCP基因无内含子。CIN亚族成员PgTCP1、PgTCP3、PgTCP4、PgTCP5含有miR319调控位点。PgTCP1和PgTCP3在叶片中表达量高,PgTCP1和PgTCP14在花中表达量高。PgTCP22在果皮发育中表达量降低,PgTCP2和PgTCP5在外种皮发育中表达量降低。该研究结果可为石榴TCP家族基因功能研究,探索TCP调控石榴果实发育及品质形成提供参考,为石榴的分子育种提供科学依据。

芦竹TCP家族的基因鉴定与盐胁迫下的表达分析

芦竹(Arundo donax)生长周期短,纤维素及粗蛋白含量高,是一种新型的经济能源饲草,具有广阔的应用前景。TCP是一类植物特有的转录因子,在调控植物生长发育过程中具有重要作用,但目前该基因家族在芦竹中的分布以及生物学功能未见报道。本研究以芦竹为对象,利用生物信息学方法对AdTCP基因家族的基本理化性质、染色体定位、基因间的共线性关系、基因结构、蛋白的保守基序、多序列比对以及与其他物种的亲缘进化关系进行了系统分析,并运用实时荧光定量PCR测定了盐胁迫下7个AdTCP基因的相对表达量。结果表明,芦竹含有37个AdTCP基因,分布在不同染色体上,其蛋白理化性质各不相同,且均为亲水性、不稳定蛋白,多数定位在细胞核中。AdTCP家族基因结构中均只含有外显子,无内含子,共线性分析鉴定出22个片段复制基因对;其家族蛋白包含15个不同的保守基序,序列相似性为30.52%。通过与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)TCP基因进行亲缘关系比较,结果发现82个TCPs可以分为TCP-P和TCP-C两大亚家族,其中TCP-P仅包含PCF分支,而TCP-C包含CYC与CIN两个分支。随着盐胁迫浓度的升高,7个AdTCP基因的表达量呈现先上升后下降的趋势,说明AdTCP参与盐胁迫响应过程。本研究为解析芦竹基因功能及创制芦竹新种质奠定了基础。

棉花GhTCP2基因启动子分离及其在幼嫩组织的表达分析

采用Genome walking的方法分离了GhTCP2基因的启动子区,应用在线分析软件PLACE对该启动子序列进行分析,发现含有多个与细胞周期、细胞分裂素、生长素相关的顺式作用元件。构建了GhTCP2基因启动子驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化了模式植物拟南芥。转基因拟南芥的组织化学染色显示,GUS基因主要在根尖、幼叶、顶芽、侧芽和花蕾中表达。这说明棉花GhTCP2基因启动子可以驱动目的基因在植物的幼嫩组织表达,该启动子有望在植物抗虫基因工程中应用。

柑橘TCP家族生物信息学及表达谱分析

【目的】分析柑橘TCP蛋白家族成员的序列特征和系统进化关系,探究TCP家族成员在柑橘果实发育中的功能。【方法】通过生物信息学方法分析柑橘基因组中TCP家族成员的结构、染色体位置和系统进化关系。以‘兴锦101’(WT)及其晚熟芽变(MT)为试材,利用TA方法克隆柑橘TCP家族2个成员Cs TCP1和Cs TCP3,通过q RT-PCR测定TCP家族成员在‘兴锦101’及其晚熟芽变果实不同发育时期的相对表达量。【结果】克隆的2个基因Cs TCP1和Cs TCP3与原序列比对结果相似性达到100%;柑橘全基因组共编码20个TCP转录因子成员,分布在7条染色体上,都含有非典型的BHLH结构域,系统进化关系结果将Cs TCPs分为2个亚家族:Class I和Class II;多数基因结构简单,没有内含子;同时,定量结果表明Cs TCP基因在不同组织中的相对表达量存在差异,且被聚为2类;此外,在‘兴锦101’及其晚熟芽变果实不同发育时期中同样差异表达,多数基因相对表达量在花后215 d达到峰值,且在该时期2者间差异较显著。【结论】获得20个柑橘TCP家族成员基因,表达量分析显示TCP家族成员基因可能在柑橘的生长发育过程中起到重要的作用,为今后柑橘育种工作奠定了一定的理论基础。