3个编码AP2/EREBP转录因子的基因克隆及其在棉纤维中优势表达的初步分析

从棉花cDNA文库中分离到3个编码AP2/EREBP转录因子的cDNAs序列,命名为GhAP2/EREBP1、GhAP2/EREBP2和GhAP2/EREBP3.利用Real-time RT-PCR对这3个基因表达进行分析,结果表明:GhAP2/EREBP1和GhAP2/EREBP2在棉花纤维中优势表达,而GhAP2/EREBP3在花药中优势表达,在纤维中表达量也较高.这表明上述3个AP2/EREBP转录因子可能在棉花纤维发育过程中起调控作用.

一类植物中特有的转录因子——AP2/EREBP转录因子家族

AP2/EREBP转录因子家族是一类在植物中特有的转录因子.该家族转录因子的共同特点是其DNA结合域为保守的AP2/EREBP结构域.根据所含保守结构域数目,该家族分为AP2和EREBP两个亚族.AP2亚族转录因子与调控植物生长发育有关,EREBP亚族转录因子应答植物非生物逆境胁迫.本文就AP2/EREBP类转录因子的结构特征、功能、与靶元件的作用模式、对基因的调控表达以及最新研究进展做全面性的综述.

‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子生物信息学分析

【目的】分析‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子家族。【方法】利用Kiwifruit Genome Database、EMBI、TAIR、SMART、Pfam、MEME、Protparam、SOPM、SWISS-MODEL、Signal P4.1 Sever网站,和Clustal X2、Bio Edit、MEGA6.0、Map Inspect、MEV软件,分析‘红阳’猕猴桃AP2/EREBP转录因子类型、结构域、系谱进化、蛋白理化性质及高级结构、信号肽分析、基因定位、序列元件和基因表达模式。【结果】‘红阳’猕猴桃全基因组中有204条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚组。生物信息学分析表明,204条蛋白氨基酸序列高级结构与拟南芥AP2/EREBP转录因子相似性较高。其中存在2条分泌型蛋白。基因定位表明,该家族基因在10号染色体无定位;有染色存在串联复制现象。同源拟南芥基因表达模式分析表明,AP2/EREBP转录因子对外界胁迫有显著性表达。【结论】利用生物信息学方法获得204条猕猴桃AP2/EREBP家族转录因子,并与拟南芥AP2/EREBP转录因子进行系谱进化、结构域、基因定位和同源表达等分析,结果表明猕猴桃AP2/EREBP转录因子在进化过程中比较保守,并参与了植物发育和胁迫应答调控。

AP2/EREBP转录因子及其在植物抗逆中的作用

近年来,转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答中的应用越来越广泛,综述了AP2/EREBP转录因子的结构特征及其在植物抗逆作用中的研究进展。

AP2/EREBP转录因子的结构与功能

AP2/EREBP是植物所特有的一类转录因子。AP2/EREBP家族成员在结构上有共同的特点:每个成员都含有由60个左右氨基酸组成的非常保守的DNA结合域(即AP2/EREBP结合域)。含有AP2/EREBP结合域的转录因子在植物中广泛存在,并且参与植物的生长、发育以及多种生理生化反应的信号转导,如:花器官形成、抗病、抗逆、激素响应(乙烯)等。在此,主要介绍了植物转录因子AP2/EREBP家族的结构及其功能的研究进展。

大豆胞囊线虫病抗性相关AP2/EREBP转录因子生物信息学分析

AP2/EREBP转录因子家族在植物应对逆境胁迫时发挥重要作用,为进一步了解大豆胞囊线虫病3号生理小种抗性相关AP2/EREBP家族转录因子生物学功能,研究利用“东农L-10”转录组测序结果,筛选得到14个与抗性相关AP2/EREBP转录因子序列,并对其开展在线生物信息学预测和分析。结果表明,14个转录因子多数为酸性等电点,均属于亲水性蛋白;通过与拟南芥AP2/EREBP转录因子作多序列比对和系谱进化树分析可知,AP2/EREBP转录因子根据其保守结构域特点分为AP2、ERF和DREB等3个亚族,且可分为B3、B5、A2和A5亚类。亚细胞定位预测结果显示AP2/EREBP转录因子发挥重要作用的位置依次为细胞核、线粒体、叶绿体;蛋白质二级结构中氨基酸序列以无规则卷曲为主要组成,α-螺旋次之,β-折叠和β-转角则散布于蛋白质序列中,同一亚族蛋白质三级结构之间无明显差异,而不同亚族之间差异显著,表明大豆胞囊线虫病相关AP2/EREBP转录因子在遗传进化过程中高度保守,其结构和功能可能具有相似性。

抗逆相关AP2/EREBP转录因子研究进展

干旱、低温、土地盐碱化等非生物胁迫是影响植物生长发育以及作物产量的重要因素。近年来大量研究表明,多种转录因子参与调控植物对各种生物及非生物胁迫的应答与防御反应,与此同时人们对其作用机理的探索也日渐深入。AP2/ERF转录因子家族是植物所特有的一类转录因子,在拟南芥中该家族至少有146个成员;而在水稻中该基因家族多达181个,是已知水稻转录因子基因中最大的家族。这些编码含有一个保守APETALA(AP2)结构域的蛋白质可能在植物多个发育过程及应答外界环境信号过程中发挥重要功能。综述了AP2/EREBP类转录因子的结构特征及其功能特性,并重点讨论了它们在植物抗逆中的调控作用及其在植物抗逆性分子遗传改良上的意义。

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。

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。

枣AP2/EREBP转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

AP2/EREBP类转录因子为植物所特有的一类转录因子,参与了植物的发育和胁迫途径。本研究利用枣的全基因组数据库,通过生物信息学手段鉴定枣的AP2/EREBP家族的全部成员,并分析AP2/EREBP转录因子家族保守域特点与功能及表达情况,为枣的遗传改良抗性育种提供理论依据。利用在线软件EBI、TAIR、Hmmer3.0、SMART、Pfam、MEME、ProtParam、SOPMA、SignalP4.1Sever和String网站,以及ClustalX2、BioEdit、MEGA6.0、MapInspect软件,对枣的AP2/EREBP转录因子家族的类型、结构域、系谱进化、序列元件、蛋白理化性质及二级结构、信号肽分析、基因定位、基因芯片表达和蛋白功能联系预测进行了分析。分析表明,枣全基因组中有127条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族：AP2、RAV、DREB及ERF,各家族成员数分别为：17、6、50及54。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚族。生物信息学分析表明,AP2/EREBP家族蛋白均为亲水性蛋白、非分泌型蛋白,且该家族蛋白富含酸性氨基酸;基因定位表明,该家族基因在12条染色体上呈不均匀分布,有染色存在串联复制现象;对127个枣AP2/EREBP蛋白之间的功能联系网络进行了系统预测,分析预测了相关基因的功能和多个基因间的联系;基因芯片表达表明,AP2/EREBP转录因子在低温、高温、光照、遮阴、紫外线、UV敏感处理及外源ABA处理条件下均能被诱导表达,且在根、叶、花和果4个器官中均有显著性表达。枣AP2/EREBP基因家族结构高度保守,对外界胁迫有显著性表达,可能在枣的生长发育及其在枣的多种生理反应信号转导中发挥着重要作用,且各家族成员之间在植物生长发育过程和胁迫响应及激素信号转导途径具有交叉作用。

巴西橡胶树一个AP2/EREBP转录因子的克隆及表达分析

本文采用RACE技术从巴西橡胶树中鉴定出一个AP2/EREBP转录因子。该转录因子全长cDNA为1 225 bp,最长开放阅读框699 bp,预测编码蛋白包含232个氨基酸;序列比对分析发现,该转录因子具有一段保守的AP2/EREBP结构域,与拟南芥Soloist(At4g13040)类蛋白具有较高的相似性,将该基因命名为HbSoloist。半定量RT-PCR分析结果表明,HbSoloist在巴西橡胶树的胶乳、叶片、树皮和花中均有表达。与健康橡胶树相比,死皮树胶乳中HbSoloist表达量明显下降。研究发现HbSoloist表达受乙烯利、茉莉酸和低温处理调控,表明HbSoloist基因可能在巴西橡胶树乙烯、茉莉酸和低温反应中发挥作用。

鉴定水稻中一个新的专一结合GCC元件的AP2/EREBP族转录因子

TSH1,是通过搜寻GenBank的EST库而获得的一个来源于水稻的含AP2/EREBP保守结构域的蛋白质.为了详细分析TSH1蛋白与其DNA顺式元件的结合特性,首先采用传统的凝胶阻滞实验和酵母单杂交技术,证实TSH1在体内和体外均专一性地结合于GCC元件,然后利用原子力显微镜技术精确测量了TSH1蛋白与GCC元件在单分子水平的相互作用力.结果表明,GST-TSH1与DRE元件没有特异性的结合,而GST-TSH1与GCC元件结合力的大小为(83.9±2.2)pN,这种特异性的结合可以被加入的游离TSH1蛋白明显降低.GST蛋白和突变GCC元件作为负对照显示出与GCC元件无特异性作用力.以上结果充分证明,TSH1是专一性地与GCC元件相作用的转录因子,而且原子力显微镜对于检测转录因子与DNA相互作用时单碱基的突变十分灵敏.通过比较几种评估转录因子与DNA顺式元件结合特异性的方法,阐述了原子力显微镜技术的特点及优越性.

AP2/ERF转录因子家族在植物逆境响应中的作用

植物在生长和发育过程中不断面临着各种生物和非生物胁迫,包括低温、干旱、盐渍、病虫害等.在面对逆境胁迫时植物依靠自身去抵抗,这些抵抗涉及到植物自身的信号转导、传递以及下游基因的响应等,转录因子作为整个过程重要的衔接枢纽,可以激活与该逆境相关的下游基因的转录.因此,对于植物转录因子家族的研究成为进一步探索植物抵抗逆境过程的热门领域.其中,AP2/ERF转录因子家族在植物逆境响应中发挥着重要的作用,已证明该转录因子家族的部分成员可以适当地抑制或减弱逆境响应以维持植物抗逆过程中的正常生长.对近年来AP2/ERF转录因子家族的结构和功能以及在植物逆境响应中发挥的作用进行阐述,并对该转录因子家族的进一步研究进行展望.

橡胶树皮乳管组织茉莉酸诱导相关因子AP2/EREBP基因的克隆与表达分析

茉莉酸(jasmonic acid,JA)可诱导橡胶树(Hevea brasiliensis Muell.Arg.)乳管分化,是乳管分化的关键信号分子。目前,对JA诱导橡胶树乳管分化的分子机理仍然不清楚。在前期研究中通过筛选JA刺激乳管分化时期的橡胶树树皮组织cDNA差减文库,获得了4条与茉莉酸诱导乳管分化相关的AP2/EREBP家族转录因子基因的EST。该研究在此基础上,采用RACE法完整地克隆了这4个AP2/EREBP转录因子基因的开放阅读框,蛋白氨基酸序列分析表明其中3个属于ERF亚类,1个属于RAV亚类;表达分析发现,这4个基因在乳管分化时期的橡胶树树皮组织的表达受JA诱导,随JA处理时间的延长,其表达量先增强后减弱,推测它们可能在JA诱导橡胶树乳管分化过程中起着重要的调控作用。

黄姑鱼转录因子激活蛋白AP2α的克隆和特征分析

转录因子激活蛋白AP2α是一类能特异地结合DNA的核转录因子,参与动物胚胎发育的调节、细胞生长、细胞凋亡、肿瘤发生以及免疫反应等多种生物过程。课题组前期通过基因组关联分析(GWAS)发现,AP2α是黄姑鱼(Nibea albiflora)抗哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)的候选基因。本研究克隆了黄姑鱼转录因子AP2α,其开放阅读框(ORF)为1275 bp,编码424个氨基酸;所编码的AP2α蛋白质N端是富含脯氨酸和谷氨酰胺(P/Q-rich domain)的反式激活结构域,中间是中心基本结构(central basic region),C端为高度保守的helix-span-helix基序,负责结合DNA和蛋白质二聚化。氨基酸序列多重比对表明,AP2α保守性强,与所检测的鱼类、两栖类、鸟类和哺乳动物同源性在84.63%以上。实时荧光定量PCR检测结果显示,AP2α基因的mRNA广泛分布于所检测的黄姑鱼9种组织样品中,其中血液中的表达量最高;受哈维氏弧菌攻毒感染后,肝脏、脾脏和头肾中AP2α表达量均明显升高,特别是在肝脏中,AP2αmRNA表达水平在24 h时达到攻毒前的39倍。通过构建重组真核表达质粒pGEFP-AP2α并转染HEK293T细胞进行亚细胞定位研究的结果显示,AP2α分布于HEK293T细胞的细胞核中。进一步通过原核克隆表达获得了可溶性的GST-AP2α融合蛋白。以上结果表明,AP2α在黄姑鱼抵御哈维氏弧菌感染过程中发挥重要作用。本研究对AP2α在硬骨鱼类先天免疫中的重要功能提供了新的见解,为深入研究黄姑鱼的分子免疫机理和抗病分子育种奠定了基础。

艾纳香AP2/EREBP转录因子家族生物信息学分析

AP2/EREBP是植物特有的一类具有庞大家族的转录因子。该转录因子广泛参与调节植物生理功能和水杨酸、茉莉酸、脱落酸和乙烯等信号转导途径。本研究利用艾纳香的全长转录组数据,通过生物信息学的手段对艾纳香AP2/EREBP家族进行挖掘并分析,为从分子水平研究艾纳香代谢调控提供参考依据。利用DNAMAN、MEGA5.05软件以及Protparam、SOPMA在线网站,对艾纳香AP2/EREBP转录因子家族的类型、结构域、系统进化、蛋白理化性质和氨基酸序列高级结构等进行分析。结果表明从艾纳香转录组中挖掘到57个AP2/EREBP基因,通过查找开放阅读框筛选出18条能翻译成完整蛋白的序列;根据结构域的划分可分为DREB、ERF和AP2三个亚族;通过与拟南芥AP2/EREBP相关基因进行系统进化分析,结果表明艾纳香DREB和ERF亚族成员分别属于B2、B4、B5、B6和A6簇;生物信息学表明艾纳香AP2/EREBP转录因子家族蛋白富含酸性氨基酸,热稳定性较高且均为亲水性蛋白,全部蛋白都以无规则卷曲为主;每个亚家族的蛋白质三级结构差异不明显,但不同亚族之间有差异,主要表现在β-转角、β-折叠及无规则卷曲长度不同。本研究结果为进一步研究艾纳香AP2/EREBP基因功能提供参考。

葡萄中一类AP2/EREBP-B1亚族转录因子的电子克隆及生物信息学分析

采用电子克隆(In silico cloning)的方法获得3个葡萄ERF类转录因子VvERF2.1、VvERF2.2、VvERF2.3,利用生物信息学方法对基因推导的氨基酸序列从氨基酸组成、理化性质、进化关系、高级结构和功能等方面进行了预测和分析。结果表明:3个转录因子属于AP2/EREBP-B1亚族,与其他物种的ERF在序列组成、结构及活性位点等方面具有高度的一致性。

茶树AP2/ERF-B3类转录因子基因的克隆与表达特性分析

植物在受到高温、低温、干旱和盐害等逆境胁迫时,ERF作为信号转导因子被诱导并调控其他抗逆基因的表达。研究茶树AP2/ERF-B3类转录因子在不同茶树品种间的分子特性、组织表达和逆境响应情况,将有助于了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境调控中的作用。以2个茶树品种‘安吉白茶’和‘迎霜’为试验材料,通过RT-PCR方法分别从2种茶树的cDNA中克隆得到CsERF-B3基因。利用实时定量PCR技术检测该基因在茶树根、茎、叶、花各组织和4种非生物逆境胁迫处理(4℃低温、38℃高温、200 g·L-1PEG干旱处理、200 mmol·L-1NaCl)中的表达情况。结果表明:2种茶树中CsERF-B3基因全长均为639 bp,编码212个氨基酸,含有保守的AP2结合域,是植物典型的AP2/ERF家族转录因子;该转录因子属于AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚族B3组;该转录因子是亲水性蛋白,无序化特征明显,并与拟南芥AtERF1具有相似的三级结构;该基因在茶树根中表达量最高,并且均能快速响应高温(38℃)、低温(4℃)和高盐(200 mmol·L-1NaCl)等非生物逆境胁迫。结论:环境中常见非生物胁迫可诱导茶树中CsERF-B3基因的表达,表明该AP2/ERF-B3类转录因子在茶树非生物胁迫中起着重要调节作用。

植物AP2/ERF类转录因子研究进展

植物AP2/ERF是一个庞大的转录因子基因家族,含有由60~70个氨基酸组成的AP2/ERF结构域而得名,存在于所有的植物中。AP2/ERF转录因子参与多种生物学过程,包括植物生长、花发育、果实发育、种子发育、损伤、病菌防御、高盐、干旱等环境胁迫响应等。AP2/ERF类转录因子参与水杨酸、茉莉酸、乙烯、脱落酸等多种信号转导途径,而且是逆境信号交叉途径中的连接因子。文章对国内外近年来有关植物AP2/ERF类转录因子的分类、生物学功能、基因调控等方面的研究进行了综述。