果蔬逆境胁迫应答中AP2/ERF转录因子的激素调控研究进展

APETALA2/乙烯响应因子(APETALA2/ethylene-responsive factor,AP2/ERF)转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,其亚家族成员通过与下游互作基因启动子区域的GCC box、DRE/CRT等顺式作用元件特异性结合,激活或抑制相关基因的表达,参与果蔬的生长发育、成熟衰老、胁迫应答等生物学过程的调控。近年来越来越多的研究表明,AP2/ERF还可通过调控靶基因诱导乙烯、茉莉酸、水杨酸等多种植物激素反应或作为反应因子响应植物激素信号,参与植物激素介导的果蔬品质形成、生物胁迫及非生物胁迫应答相关的代谢通路,调节果蔬的品质及抗性。本文对AP2/ERF转录因子的结构特征及其在果蔬中的分类和分布进行了概述,并综述了果蔬逆境胁迫应答中AP2/ERF与主要激素信号相互作用以调控果蔬抗逆性的最新研究进展,以期从AP2/ERF转录因子激素调控的角度,为增强果蔬对逆境胁迫的抗性提供理论依据。

香蕉AP2/ERFs超家族的重新鉴定及在果实采后成熟过程中的差异表达特性

【目的】在全基因组水平上重新鉴定香蕉A基因组中的AP2/ERF家族成员,研究其在香蕉果实采后成熟过程中的差异表达特性,明确可能参与香蕉果实成熟调控的关键基因。【方法】对香蕉A基因组中AP2/ERF家族成员进行系统进化、结构特征、蛋白质特性、保守结构域分析和两大类主栽品种巴西蕉(AAA)和粉蕉(ABB)果实采后成熟不同阶段的转录组分析。【结果】发现AP2/ERFs家族共有317个家族成员,分为AP2(49个)、ERF(253)和RAV(15)三个亚家族,他们不均匀地分布在染色体上。根据保守结构域和基因结构特征,ERF又分为a、b、c、d、e、f、h、i、j和k共10个亚类。转录组分析结果表明,在巴西蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有77个,其中高水平表达的有MaERF15、36、42和AP2-28。在粉蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有74个,其中高水平表达的有MaERF42和AP2-28。同时在巴西蕉和粉蕉果实成熟过程中差异表达的基因有57个,其中高水平表达的基因有MaERF15、42和AP2-28,只在巴西蕉果实中特异表达的有20个,只在粉蕉中特异表达的有17个。【结论】重新鉴定了香蕉AP2/ERFs超家族成员及其在果实后熟过程中的差异表达特性,为系统深入解析香蕉AP2/ERF基因功能奠定了基础,对为调控香蕉果实成熟提供靶标基因具有一定的理论意义。

黄瓜AP2/ERF基因家族全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】在黄瓜全基因组中鉴定APETALA2/ethylene responsive factor(AP2/ERF)基因家族,分析其基因结构与功能及表达模式,为该家族基因在黄瓜生长发育及抵御逆境胁迫中的作用提供参考。【方法】利用生物信息学对CsaAP2/ERF家族进行鉴定,并分析该家族成员的理化性质、结构与功能、蛋白互作关系、进化关系和表达模式。【结果】黄瓜全基因组中鉴定出148个AP2/ERF家族成员,根据同源性分为5个亚族:AP2、ERF、DREB、RAV和Soloist,各亚族成员的基因结构与保守基序相似。CsaAP2-11和CsaAP2-15是蛋白互作网络的核心蛋白,与多个蛋白质存在互作关系。共线性分析显示:CsaAP2/ERF与南瓜同源基因进化关系最为相近。在逆境胁迫(冷、热、盐)下,CsaAP2-15、CsaAP2-18、CsaERF-31、CsaERF-54、CsaERF-64、CsaERF-65、CsaDERB-37、CsaDREB-38、CsaDREB-45等基因的表达量发生显著变化。【结论】本研究对黄瓜AP2/ERF家族成员进行系统鉴定和特征分析,并分析了其在多种胁迫下的表达模式,为该家族基因的生物学功能研究与培育抗逆黄瓜新品种提供了理论基础。

甜橙AP2亚家族转录因子的鉴定与分析

【目的】AP2亚家族转录因子具有调控植物种子、叶、花、根、茎等器官发育和响应非生物及生物胁迫的功能。对甜橙AP2亚家族进行基因鉴定、生物信息学分析和表达分析,为深入研究甜橙AP2亚家族基因的生物学功能提供理论基础。【方法】利用生物信息学分析方法,对甜橙AP2亚家族基因进行筛选与鉴定,通过qRT-PCR分析基因在不同组织部位以及不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】鉴定出14个甜橙AP2亚家族基因,不均等分布在6条染色体上,其编码蛋白均为不稳定的亲水性蛋白。甜橙AP2亚家族基因在根、茎、叶中的表达存在差异,且多数基因可以被干旱和高盐胁迫诱导表达。【结论】鉴定出14个甜橙AP2亚家族基因,它们可能在甜橙响应非生物胁迫过程中起重要作用。

马铃薯响应低氮肥胁迫AP2转录因子的生物信息分析

为研究马铃薯(Solanum tuberosum)AP2亚组类转录因子家族对低氮肥胁迫的响应特征,以马铃薯品种Russet Burbank为材料,分别种植于氮肥供应充足和不足条件下处理10 d后,收取不同处理下的叶片和根构建转录组测序文库,基于转录组测序结果筛选出AP2转录因子并对其进行生物信息分析和对低氮肥胁迫的响应分析。结果表明,18个马铃薯AP2转录因子不均匀地分布在11条染色体上,且都含有不同数目的保守基序结构,亲缘关系分析发现有15个马铃薯AP2家族蛋白与拟南芥的AP2蛋白聚集在了一起。基于马铃薯转录组数据,发现根中12个基因在低氮肥胁迫处理后被抑制性表达,其中3个基因显著降低;在叶片中9个基因被抑制表达,2个基因达到了显著性差异。此外,还发现AP2转录因子在马铃薯不同组织中的表达水平有很大差异,其中14个AP2转录因子在根和叶片中的表达量呈显著性差异。根据亲缘关系和功能分析,推测PGSC0003DMG400027502、PGSC0003DMG400012181和PGSC0003DMG400013587可作为候选的响应氮肥胁迫的关键转录因子,该研究为下一步研究马铃薯AP2响应低氮肥胁迫的生物学功能奠定了基础。

水稻AP2/ERF转录因子家族及其相应miRNAs在叶片衰老中的表达

【目的】探究水稻AP2/ERF转录因子在叶片衰老中的功能及其受miRNA和组蛋白修饰调控的转录机制。【方法】在全基因组水平对水稻(Oryza sativa)AP2/ERF家族成员及其上游靶向的miRNAs进行鉴定和生物信息学分析。对miRNA及其靶基因在水稻叶片衰老过程中的表达谱进行分析。通过RT⁃qPCR检测该家族成员及miRNAs在水稻叶片衰老过程中的互作关系。【结果】在水稻中共有155个AP2/ERF基因,所有成员启动子都含有光响应元件,大多数基因都具有茉莉酸(jasmonic acid,JA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)和厌氧诱导顺式作用元件。预测到45个miRNAs靶向调控水稻AP2/ERF家族的58个成员。鉴定出一系列在水稻叶片衰老过程中呈显著负相关的miRNA-靶基因对,暗示这些miRNAs可能通过抑制AP2/ERF基因的表达,参与水稻叶片衰老过程的调控。同时,发现4个AP2/ERF基因的表达量及其组蛋白H3K9ac富集水平随水稻叶片的衰老持续上升,说明这些基因表达同时受到H3K9ac修饰调控。【结论】在水稻叶片衰老过程中AP2/ERF基因的转录受其相应靶向的miRNAs和组蛋白H3K9ac修饰的影响。

珙桐AP2/ERF家族相关基因的克隆及功能鉴定

为探究AP2/ERF类转录因子在珙桐开花调控及花器官发育中的作用,本研究通过从实验室珙桐不同发育时期苞片和叶片的转录组数据中筛选出调控珙桐苞片发育相关AP2/ERF家族基因DiAP2-1、DiDREB-1和DiRAV-1,经过生物信息学分析、基因克隆及功能鉴定初步研究了目的基因在珙桐苞片发育过程中的调控机制.亚细胞定位实验显示DiAP2-1主要定位于细胞质,DiDREB-1和DiRAV-1主要定位于细胞核.对目的基因在珙桐中的表达模式分析发现DiAP2-1和DiRAV-1在苞片发育过程中表达量逐渐降低,DiDREB-1只在苞片第三时期高表达,推测DiDREB-1、DiRAV-1属于A类基因,DiAP2-1属于B类基因.表型实验显示DiDREB-1和DiRAV-1转基因拟南芥株系较野生型表现为明显的早花,DiAP2-1同源基因对应的拟南芥突变体与同一时期野生型拟南芥对比表现为花瓣减少且萼片大,角果呈短粗状且败育.对关键开花调控基因表达模式分析发现DiDREB-1和DiRAV-1异源表达后使其他促花因子表达量上调进而使拟南芥花期提前.以上结果表明,AP2/ERF类转录因子DiAP2-1、DiDREB-1和DiRAV-1在珙桐苞片及花器官发育和珙桐开花调控中发挥了重要作用.

大叶桉根、茎、叶转录组比较和AP 2/ERF基因家族分析

2021年对广西六峰山林场的大叶桉(Eucalyptus robusta)进行采样,采用Hiseq 2000对大叶桉根、茎、叶组织分别进行转录组测序。结果获得40786个Unigene;通过数据库比对,共注释了31662个Unigene。GO注释结果最多的条目为膜组成部分;KEGG注释结果表明,5654条序列参与129条代谢通路,参与基因最多的通路为核糖体。对比分析大叶桉根部和茎,以及根部和叶之间的转录差异,发现多条富集的通路,包括α-亚麻酸代谢和萜类骨架生物合成等。鉴定出AP 2/ERF家族基因84个,其中AP 2家族含有9个基因,RAV家族含有2个基因,ERF家族包含73个基因,各基因家族在根茎叶中的表达模式有所差异。

Pre-miR172及miR172调控油菜AP2基因表达的规律分析

为探究油菜miR172前体(pre-miR172)及成熟体(miR172)对AP2基因的调控功能,该研究通过生物信息学方法对miR172和AP2启动子进行调控元件预测,分析6条油菜AP2基因的进化关系及miR172与AP2的靶向关系;通过qRT-PCR方法检测AP2、miR172和pre-miR172在早熟和晚熟油菜不同组织的表达规律;比较分析miR172丰度和AP2表达量间的相关关系,以及比较分析pre-miR172和miR172在表达水平上的相关关系;通过过表达pre-miR172,再次验证pre-miR172对成熟体miR172及AP2的作用。结果表明:(1)miR172和AP2启动子区均存在调控花发育的顺式元件。(2)6条AP2序列均经历了强烈的纯化选择,均具备miR172的结合位点,属miR172的靶基因。(3)miR172家族成员均可促进早熟油菜AP2表达,但miR172d作用不明显。在晚熟油菜中,miR172a和miR172c作用微弱,miR172b和miR172d二者共同发挥作用降低AP2的表达水平。(4)pre-miR172家族对于早熟油菜中miR172家族的表达水平均有促进作用;在晚熟油菜中pre-miR172a和pre-miR172b对其成熟序列的形成发挥正调控作用,pre-miR172c和pre-miR172d则对于其成熟序列的形成发挥负调控作用。过表达pre-miR172后,miR172和AP2表达规律与上述结果保持一致,证实pre-miR172对miR172及AP2的调控功能。该研究结果丰富了油菜AP2基因的功能调控路径,为基因的调控功能研究提供了新的思路。

线粒体H_(2)S供体AP39对心肌梗死大鼠心肌纤维化的影响及其与线粒体动力学的关系

[目的]已有研究表明H_(2)S可拮抗心肌纤维化,但线粒体靶向性H_(2)S能否拮抗心肌梗死后心肌纤维化,且是否与调控线粒体融合与分裂有关目前并不明确。为了探究这一关系,进行了该研究。[方法]在动物实验中予以异丙肾上腺素[ISO,50 mg/(kg·d)]腹腔注射构建SD大鼠心肌梗死模型,对各组大鼠行心电图检测,使用线粒体H_(2)S供体AP39[36μg/(kg·d)],腹腔注射连续处理SD大鼠4周,使用Masson染色检测心肌纤维化情况,使用Western blot检测相关蛋白表达情况。体外实验以氯化钴(CoCl_(2),800μmol/L)诱导H9c2心肌细胞缺氧损伤,AP39(100 nmol/L)处理H9c2细胞,使用DL-炔丙基甘氨酸(PAG,2 mmol/L)抑制内源性硫化氢合成酶胱硫醚-γ-裂解酶(CSE),并通过荧光探针检测心肌细胞活性氧(ROS)的水平。[结果]梗死大鼠心肌存在明显间质纤维化,胶原纤维大量堆积,且CSE、线粒体融合蛋白2(MFN2)表达下调,线粒体动力相关蛋白1(DRP1)表达增加,AP39干预后则可明显改善以上变化,而加入CSE抑制剂PAG则可逆转AP39的以上作用。同时在体外实验中发现,以CoCl_(2)诱导H9c2心肌细胞缺氧损伤时,细胞内ROS水平升高,MFN2表达下调,DRP1表达增加,AP39则可上调MFN2蛋白表达,抑制DRP1表达,降低心肌细胞ROS水平,而PAG则可逆转以上变化。[结论]线粒体靶向性H_(2)S供体AP39可以改善心肌梗死大鼠心肌纤维化,且可促进线粒体融合,抑制线粒体过度分裂。

四倍体硬粒小麦及其他小麦族AP2/ERF基因家族比较分析及表达鉴定

为探究硬粒小麦及其他小麦族中AP2/ERF家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对硬粒小麦、野生二粒小麦及粗山羊草的已有公开数据进行分析,分别鉴定了215、232、139个AP2/ERF基因家族成员,AP2/ERF家族基因在不同物种中的基因组位置、基因结构、启动子顺式作用元件相似及差异部分。利用硬粒小麦在不同发育时期及非生物胁迫下的转录组数据,对这些AP2/ERF基因进行表达模式分析,发现有6个AP2/ERF基因在硬粒小麦胚乳发育过程中起着一定程度的调节作用;有23个AP2/ERF基因在硬粒小麦花后热胁迫反应中上调表达,其中13个基因可以同时响应硬粒小麦花前缺水及花后热胁迫反应。

升阳益胃汤合补阳还五汤对特发性膜性肾病大鼠肾脏的保护作用及对Nephrin、CD2AP表达的影响

目的观察升阳益胃汤合补阳还五汤对特发性膜性肾病大鼠肾脏的保护作用及对肾组织中肾病蛋白(Nephrin)、CD2相关蛋白(CD2AP)表达的影响。方法取40只雄性SD大鼠,随机选择10只大鼠作为正常组,余30只大鼠尾静脉一次性注射羊抗大鼠F×1A血清0.4 mL/100 g制备特发性膜性肾病模型。将造模成功后大鼠随机分为模型组、升阳合补阳组、贝那普利组,每组10只。升阳合补阳组给予升阳益胃汤合补阳还五汤全方颗粒剂溶液9.2 g/(kg·d)灌胃,贝那普利组给予盐酸贝那普利溶液0.00088 g/(kg·d)灌胃,正常组和模型组给予等量蒸馏水灌胃,均1次/d,连续灌胃6周。于灌胃6周末收集各组大鼠24 h尿液,用以检测24 h尿蛋白水平;腹主动脉取血,检测血白蛋白(ALB)、总胆固醇(TC)、肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)水平;取肾组织,HE染色和Masson染色观察肾脏病理形态,免疫组化法和Western blot法检测肾脏组织中Nephrin、CD2AP表达情况。结果与正常组比较,模型组大鼠24 h尿蛋白及血清TC水平均明显升高(P均<0.05),血清ALB水平明显降低(P<0.05);与模型组比较,升阳合补阳组、贝那普利组大鼠24 h尿蛋白及血清TC水平均明显降低(P均<0.05),血清ALB水平均明显升高(P均<0.05);各组间血清Cr、BUN水平比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。HE染色和Masson染色显示,模型组大鼠肾小球体积增大,肾小球基底膜明显增厚,大量嗜复红蛋白沉积;与模型组相比,升阳合补阳组和贝那普利组大鼠肾小球体积明显减小,肾小球内嗜复红蛋白沉积较模型组明显减少。模型组大鼠肾脏组织中Nephrin、CD2AP阳性表达平均光密度值和蛋白相对表达量均明显低于正常组(P均<0.05),升阳合补阳组和贝那普利组大鼠肾脏组织中Nephrin、CD2AP阳性表达平均光密度值和蛋白相对表达量均明显高于模型组(P均<0.05)。结论升阳益胃汤合补阳还五汤具有保护特发性膜性肾病大鼠肾脏的作用,作用机制可能与上调Nephrin、CD2AP蛋白表达有关。

AP2M1抑制弥漫性大B细胞淋巴瘤细胞增殖和侵袭

目的探究接头相关蛋白质复合体2亚基μ1(AP2M1)对弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)细胞增殖和侵袭的调控作用。方法将人弥漫性大B细胞淋巴瘤细胞系OCI-LY8分为对照组、NC-LV组、AP2M1-LV组。用Lipofectamine 2000进行细胞转染。四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞增殖,流式细胞仪检测细胞凋亡,Transwell小室法检测细胞迁移和侵袭。Western blot检测AP2M1、表皮生长因子受体(EGFR)、p-磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)和p-蛋白质激酶B(AKT)蛋白表达。结果与对照组相比,AP2M1-shRNA组细胞中AP2M1的mRNA和蛋白相对表达量均降低(P<0.05),相对细胞活力升高(P<0.05),细胞凋亡率降低(P<0.05),迁移和侵袭细胞数量均升高(P<0.05);EGFR的蛋白相对表达量及PI3K和AKT的磷酸化水平均升高(P<0.05)。与对照组相比,AP2M1-LV组细胞中AP2M1的mRNA和蛋白相对表达量均升高(P<0.05),相对细胞活力降低(P<0.05),细胞凋亡率升高(P<0.05),迁移和侵袭细胞数量均降低(P<0.05),EGFR的蛋白相对表达量及PI3K和AKT的磷酸化水平均降低(P<0.05)。结论AP2M1的过表达部分通过抑制EGFR/PI3K/AKT信号通路来抑制DLBCL细胞的增殖和侵袭。

TFAP2A对肾小球硬化相关基因ADCK4转录调控机制的研究

目的探索细胞中TFAP2A对局灶节段性肾小球硬化(FSGS)相关基因含aarF结构域的激酶4(ADCK4)的转录调控机制及TFAP2A与ADCK4是否存在特定的结合区域。方法生物信息学分析肾小球硬化基因火山图,ADCK4及TFAP2A表达水平的关系。JASPAR数据库预测ADCK4基因转录起始位点-464 bp/+206 bp区域包含TFAP2A转录因子结合位点;TFAP2A siRNA浓度分别为5、10、15µmol/L,TFAP2A过表达质粒质量浓度分别为50、100、300µg/L,通过双萤光素酶报告基因实验验证TFAP2A对ADCK4基因启动子水平的调控作用。TFAP2A siRNA及TFAP2A过表达质粒转染细胞,实时荧光定量PCR检测TFAP2A、ADCK4 mRNA表达,蛋白免疫印迹实验检测TFAP2A、ADCK4蛋白表达。染色质免疫沉淀试验验证TFAP2A与ADCK4启动子的特定区域结合。结果生物信息学分析显示FSGS肾组织中RNA-Seq RNA表达上调的基因273个,表达下调的基因219个;ADCK4与TFAP2A表达水平呈正相关(P<0.01)。双萤光素酶报告基因实验证明TFAP2A siRNA浓度为10、15µmol/L的ADCK4启动子相对萤光素酶活性增强,TFAP2A过表达质粒质量浓度为100、300µg/L的ADCK4启动子萤光素酶活性降低(P<0.05)。与对照组相比,实验组ADCK4 mRNA和蛋白表达水平升高;过表达实验中,与对照组比较,实验组ADCK4 mRNA和蛋白表达水平降低(P<0.05)。染色质免疫沉淀试验发现TFAP2A能与ADCK4启动子的特定区域结合。结论转录因子TFAP2A负向调控ADCK4基因表达,增加了调控足细胞重要基因的转录因子成员。

AP2S1在膀胱癌组织中的表达及其临床意义

目的:探索衔接因子相关蛋白复合体2σ1(adaptor-related protein complex 2,sigma 1 subunit,AP2S1)在膀胱癌组织中的表达水平及相关临床意义。方法:基于cBioportal数据库平台下载和整理了膀胱尿路上皮癌(bladder urothelial carcinoma,BLCA)数据集相关数据,同时基于TCGA患者的基因表达谱和临床病理特征数据,我们分析了AP2S1与BLCA患者临床病理特征及生存预后的相关性。结果:免疫组化分析显示AP2S1在BLCA组织中的表达明显高于正常组织,有统计学意义(P<0.05)。AP2S1在BLCA组织中的阳性表达率为72.9%(70/96),对照组癌旁正常组织中AP2S1阳性表达率为25.0%(7/28)。临床样本分析结果显示:膀胱肿瘤大小、临床分期不同、病理级别高低、有无疾病复发,与AP2S1的表达相关且有统计学意义;患者性别、年龄及有无淋巴血管浸润与AP2S1表达水平无相关性。<3 cm亚组分析发现AP2S1阳性表达率为60.00%(24/40),≥3 cm亚组为82.14%(46/56);≤T_(1)期亚组分析发现AP2S1阳性表达率为67.14%(47/70),≥T_(2)期组为88.46%(23/26);在病理分级为高级别组中其阳性表达率为81.82%(45/55),低级别组为60.98%(25/41);无淋巴血管浸润组其阳性表达率为70.13%(54/77),有淋巴血管浸润组为84.21%(16/19);在无疾病复发组其阳性表达率为60.00%(24/40),有疾病复发组为82.14%(46/56)。结论:AP2S1在BLCA组织中高表达,且与临床分期、病理级别、肿瘤大小以及疾病复发可能密切相关,有望成为一个膀胱癌的治疗靶点。

AP2/ERF转录因子参与植物次生代谢和逆境胁迫响应的研究进展

AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中最大的转录因子家族之一,至少含有1个由60~70个高度保守的氨基酸组成的特有的AP2结构域,根据AP2结构域数量和相似性可划分为5个亚家族:AP2(APETALA2)、DREB(Dehydration-responsive element binding proteins)、ERF(Ethylene-responsive factor)、RAV(Related to AB13/VP)和Soloist。AP2/ERF转录因子通过AP2结构域中的YRG和RAYD保守元件与靶基因结合,实现对相关基因的转录调控功能。目前,AP2/ERF已成为研究植物抗逆机制和活性成分生物合成的热点候选基因,越来越多植物AP2/ERF家族及其成员被报道。本研究对近年来有关AP2/ERF家族的最新研究成果进行了总结,综述了AP2/ERF家族转录因子的结构特征与分类,重点介绍了该类转录因子调控植物次生代谢产物的合成以及参与生物、非生物胁迫应答等方面的研究进展,并展望了AP2/ERF转录因子可能的研究热点和领域,以期为今后进一步挖掘和利用该类转录因子基因进行植物遗传改良以及种质创新提供参考。

欧洲油菜miR172靶基因预测及生物信息学分析

利用生物信息学方法对欧洲油菜(Brassica napus L.)的miR 172(简称Bna-miR 172)基因家族成员进行前体序列二级结构预测、序列保守性分析、系统发育进化树分析、靶基因预测及组织特异性表达分析.Bna-miR 172基因家族的二级结构为稳定的茎环结构;Bna-miR 172家族成员的成熟序列高度保守,前体序列在产生成熟序列的位置高度保守;系统进化树分析表明,Bna-miR 172基因家族与Bju-miR 172基因家族的亲缘关系相近.Bna-miR 172基因家族成员的靶基因以AP2类转录因子为主,推测靶基因的功能主要是参与植物的成花作用、植株发育以及植物的逆境胁迫响应.

喜旱莲子草AP2/ERF基因家族的鉴定及其在除草剂胁迫下的表达模式

【背景】喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种极难防除的恶性入侵杂草,给我国生态环境造成了严重危害。AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)家族是植物中最大的转录因子家族之一,不仅参与植物体内多种信号网络的调控,还在植物响应除草剂胁迫中发挥重要作用。【目的】系统分析喜旱莲子草ApAP2/ERF家族成员的基本特征,揭示其在除草剂胁迫下的表达模式,明确ApAP2/ERF潜在的生物功能,挖掘抗除草剂的潜在靶标基因,为精准、合理地选择除草剂提供依据。【方法】利用本地BLASTp从喜旱莲子草基因组数据库中对AP2/ERF家族成员进行鉴定,运用MEME、ExPASyServer10、Plant-mPLoc、SWISS-MODEL、NCBI SRA数据库和psRNA Target在线网站获取保守基序(Motif)、蛋白理化性质、亚细胞定位、三级结构、转录组、靶向miRNA信息。通过GFF3基因组注释文件获取基因结构信息。利用MEGA 11、TBtools和R语言绘制系统发育树、表达模式热图和miRNA靶向关系图等。采用RT-qPCR法分析ApAP2/ERF家族成员在5种除草剂和不同时间点(0—7 d)处理下的表达模式。【结果】从喜旱莲子草中共鉴定出96个ApERF、9个ApAP2和4个ApRAV,并根据其在基因组中的位置分别命名为ApERF1—ApERF96、ApAP2-1—ApAP2-9和ApRAV1—ApRAV4。鉴定到的ApAP2/ERF均为亲水蛋白,位于细胞核和细胞质中;ApAP2/ERF表达模式受地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控。41%草甘膦处理中,ApERF7/74/94在3—7 d内被高度诱导;50%异丙隆处理中,6个ApERF均在特定的时间被高度诱导;10%乙羧氟草醚处理中,ApERF7/13/49/94表达量呈现先升高后下降再上升的趋势;20%氯氟吡氧乙酸处理中,ApERF7/13/49/54/94在0.5 d时被高度诱导;13%噁草酮处理中,ApERF13/49/54/74在短时间内显著下调表达。【结论】鉴定出109个喜旱莲子草AP2/ERF家族成员,位于同一亚组的成员具有相似的motif。ApAP2/ERF的表达受到地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控,同时也受除草剂的诱导,推测其通过影响乙烯信号通路以响应除草剂胁迫。

栀子AP2基因家族成员鉴定及其在盐胁迫下的表达模式

栀子耐干旱、耐瘠薄,适应性强。AP2/ERF(APETALA2/乙烯反应元件结合因子)基因家族成员在调控植物胁迫中起着关键作用,分析AP2转录因子家族成员对探究栀子耐盐机制具有重要意义。基于全基因组数据,鉴定栀子AP2基因家族成员并进行理化性质和系统发育分析,明确栀子在不同浓度盐胁迫下的表达模式。结果表明:在栀子中鉴定出113个AP2基因家族成员,所编码蛋白平均分子质量为26 323.08 u,等电点为4.51~10.2,脂肪指数为30.47~71.02,蛋白不稳定且亲水;蛋白二级结构以无规则卷曲(54.82%)为主,大部分定位在细胞核中,AP2和DREB亚家族成员定位在细胞质中的概率较大;AP2基因家族成员分属AP2(11个)、DREB(38个)、RAV(1个)和ERF(63个)亚家族;AP2基因家族成员进化的主要动力是纯化选择;大部分AP2基因家族成员的基因复制类型属于分散复制或片段重复;AP2基因家族成员启动区域中含有较多G-box、ABRE和CAT-box顺式作用元件;ERF亚家族成员Ⅹ类基因GjERF19、GjERF21和GjERF46积极响应盐胁迫,这3个基因将为栀子盐胁迫研究提供初步思路。盐胁迫试验结果表明栀子生长的土壤盐浓度应小于100 mmol·L^(-1)。

“调理脾胃针刺法”对2型糖尿病肾病大鼠足细胞中PCX、CD2AP、nephrin、desmin表达的影响

目的 研究“调理脾胃针刺法”对2型糖尿病肾病大鼠足细胞中足细胞标记蛋白(PCX)、CD2相关蛋白(CD2AP)、肾病蛋白(nephrin)、结蛋白(desmin)基因表达的影响,并阐明其可能的作用机制。方法 将70只健康雄性SD大鼠,随机分为模型组52只,空白组18只,将模型组大鼠喂养8周高脂高糖饲料之后,腹腔低剂量(30 mg·kg-1)注射链脲佐菌素,建立2型糖尿病肾病大鼠模型。将造模成功的36只大鼠按照血糖值,以及尿蛋白定性结果构成比,采用分层随机的方法分为针刺组4周(n=6),模型组4周(n=6);针刺组8周(n=6),模型组8周(n=6);针刺组12周(n=6),模型组12周(n=6)。空白组随机分为空白组4周(n=6)、空白组8周(n=6)、空白组12周(n=6)。将针刺组穿着针刺罩衣固定,采用“调理脾胃针刺法”干预,分别针刺4周、8周及12周。模型组和空白组予相同抓取固定。观测各组干预不同周期后,测定24h尿蛋白;采用HE染色光镜下观察大鼠肾脏病理变化情况;采用荧光定量PCR法检测PCX、CD2AP、nephrin和desmin mRNA表达水平。结果 4周、8周及12周后各组组间比较,针刺组24h尿蛋白含量低于模型组(P <0.05);肾脏HE染色,模型组肾小球增生,散在炎性细胞浸润,部分肾小管管腔变窄,系膜基质增生,基底膜轻度增厚,而针刺组上述病理变化均小于模型组(P <0.05);4周、8周及12周后各组组间比较,针刺组PCX、CD2AP和nephrin mRNA表达显著高于模型组(P <0.01);8周、12周后各组组间比较,针刺组desmin基因表达显著低于模型组(P <0.01)。结论 “调理脾胃针刺法”可降低2型糖尿病肾病大鼠24 h尿蛋白含量,通过其肾脏足细胞PCX、CD2AP、nephrin蛋白及基因表达的水平,降低desmin蛋白及基因表达的水平,以改善2型糖尿病肾病大鼠足细胞损伤,减轻肾小球基底膜增厚,从而延缓DN的进展,其降低尿蛋白含量的作用机制可能与此相关。