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。

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。

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。

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。

植物AP2亚家族研究进展

AP2/ERF转录因子家族在植物生长、繁殖和与环境相互作用的过程中发挥重要作用.根据结构域的数量,AP2/ERF家族分为AP2和ERF两个亚家族.就AP2亚家族中主要成员的基因结构、功能及成员之间复杂的调控网络和作用机制的研究进展进行了综述.

白桦AP2/ERF家族基因的生物信息学分析

从白桦转录组数据库中筛选出45条AP2/ERF家族蛋白,对其蛋白序列进行生物信息学分析和系统进化分析。结果表明,白桦AP2/ERF蛋白除了分为AP2、ERF、RAV和soloist家族外,还有2条蛋白不属于这些家族;不同组别白桦AP2/ERF蛋白在理化性质上存在差异;白桦AP2/ERF蛋白都含有磷酸化位点,但含有磷酸化位点的数量和种类上都有差异;白桦AP2/ERF蛋白大都定位在细胞核里,它们主要在细胞核中对下游基因进行转录调控;同一家族蛋白具有相同的三级结构及相同的motif,不同家族之间则存在差异。分析结果为白桦ERF基因功能研究提供参考。

光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析

【目的】深入研究AP2/ERF基因家族在光皮桦Betula luminifera生长发育及环境胁迫响应中的生物学功能。【方法】利用光皮桦基因组数据,通过生物信息学方法开展AP2/ERF基因家族鉴定、基因特征、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白互作和表达分析。【结果】在光皮桦基因组中共鉴定到77个AP2/ERF基因,其编码的蛋白理化性质存在差异,大多数蛋白(60个)的理论等电点小于7.0。系统进化分析显示:这77个AP2/ERF转录因子属于5个亚家族,其中ERF亚家族最大,包含34个成员。光皮桦AP2/ERF各亚家族间的基因结构存在较大差异,其中AP2亚家族成员均具有6~9个内含子,而DREB亚家族基因则没有内含子;但AP2/ERF各亚家族内的不同成员具有相似的保守基序类型和分布。同时,AP2/ERF基因启动子上都存在大量与激素、调节、胁迫响应及生长发育相关的顺式作用元件。此外,互作网络分析预测不同的光皮桦AP2/ERF亚家族蛋白间存在广泛的互作关系。进一步的表达分析显示:绝大多数光皮桦AP2/ERF基因(71个)的表达存在较强组织特异性,且在高温胁迫下,多数ERF或DREB基因的表达发生显著变化,表明ERF和DREB基因在高温胁迫应答中可能发挥着重要作用。【结论】通过生物信息学分析获得光皮桦77个AP2/ERF基因,分属于5个亚家族。不同亚家族基因具有相似的基因结构、保守基序等特征。基因启动子区含激素、胁迫响应等相关的作用元件。基因表达具有较强的组织特异性,且多数ERF或DREB基因对高温胁迫有明显响应。图6表1参39。

小麦AP2/ERF转录因子家族生物信息学分析

为了探究AP2/ERF基因家族在小麦基因组中的分布及功能,利用生物信息学方法和小麦全基因组数据信息,在小麦全基因组范围内共鉴定出74个TaAP2/ERF转录因子基因.鉴定所得基因编码的蛋白大多数呈酸性,且大部分被定位在细胞核中,与多数转录因子蛋白相关报道一致.这些基因的启动子区包含多个应答植物激素和环境因子的顺式作用元件,如茉莉酸、脱落酸、光响应、厌氧和低温胁迫等.热图分析发现了6个在生物和非生物胁迫下特异表达的基因:AP2-S基因在非生物胁迫下特异表达;CBFIIId亚家族的3个基因(CBFIIId-B19、CBFIIId-D19和CBFIIId-24.1)结构相同,在非生物胁迫下特异表达;CBFIVb-D21和CBF2基因能够对小麦的病原菌侵染作出响应.

柳树AP2/ERF基因家族全基因组鉴定和表达分析

APETALA2/ethylene-responsive factor(AP2/ERF)转录因子在调控植物的生长和发育、应生物胁迫和非生物胁迫等方面扮演着至关重要的角色。该文对簸箕柳基因组中AP2/ERF基因进行查找,分析了该基因家族的保守结构域、基因结构、启动子区域顺式作用元件、基因在染色体上的分布及其在干旱胁迫下的差异表达。分析结果发现,簸箕柳中共含有208个AP2/ERF基因。根据系统发育树聚类分析的结果,这些基因可分为AP2,RAV,ERF和Soloist 4个亚类;基因结构分析表明,AP2和Soloist基因内含子较多,而多数ERF和所有RAV基因都无内含子;对启动子区域顺式作用元件分析,发现簸箕柳AP2/ERF家族基因启动子区域富含响应非生物胁迫的相关元件;对基因在染色体上分布分析表明,簸箕柳AP2/ERF基因在不同染色体上分布不均匀,其中42个基因的扩张与串联复制有关。利用蒿柳杂交子代的干旱胁迫和对照样品的转录组序列进行了差异表达分析,发现了5个AP2/ERF基因在干旱胁迫下显著上调表达。分析结果为深入研究柳树AP2/ERF基因家族的功能提供了重要参考。

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。

当归AP2/ERF转录因子家族鉴定及干旱胁迫下的表达分析

目的对当归Angelica sinensis中的AP2/ERF转录因子基因进行鉴定以及生物信息学分析,并分析其在干旱胁迫下的表达差异,以期筛选出与响应干旱胁迫相关的AsAP2/ERF基因,为后续深入研究2品种当归抗逆性差异及抗性育种提供参考依据。方法基于全长转录组测序数据,利用生物信息学方法对AsAP2/ERF转录因子家族成员进行鉴定,并分析该家族特征。基于干旱胁迫转录组数据分析AsAP2/ERF基因的表达模式,并利用qRT-PCR技术进行验证。结果从当归中共鉴定到53个AP2/ERF转录因子,包括28个ERF、18个DREB、5个RAV、2个AP2亚家族成员。AsAP2/ERF转录因子的氨基酸数量是142~440aa,均为亲水性蛋白,亚细胞定位预测结果显示多数成员定位于细胞核。基因表达模式的分析结果表明,在响应干旱胁迫条件下,“岷归2号”(M2)中表达上调的基因数量多于“岷归1号”(M1),其中8个基因在2品种当归D2组表达差异显著,这可能与2品种当归的抗旱性相关。qRT-PCR分析结果表明,6个基因与干旱胁迫转录组数据基本一致。结论鉴定了当归中的AP2/ERF转录因子家族,探究了不同基因在干旱胁迫下的表达模式,最终获得了6个响应干旱胁迫的AsAP2/ERF候选基因,为后期开展当归抗旱功能基因的研究奠定基础。

旱胁迫相关绿豆VrERF家族基因发掘及表达分析

【目的】探究AP2/ERF转录因子在绿豆干旱胁迫响应中的应答机制。【方法】基于全基因组测序数据对绿豆VrERF家族基因的种间同源性、互作蛋白功能及顺式作用元件进行分析,通过转录组测序数据分析各VrERF基因的组织特异性表达、干旱胁迫下基因表达差异情况并用q RT-PCR进行验证。【结果】绿豆与豌豆、菜豆和大豆的ERF家族基因间不仅具有相同的进化起源,还存在明显的基因扩张现象。VrERF基因启动子区均具有多个与激素响应、胁迫响应以及生长发育相关的顺式作用元件。此外,不同的绿豆VrERF蛋白间存在广泛的互作关系,可能通过与b ZIP、RAP2.4和STZ等蛋白互作参与绿豆非生物胁迫的防御响应。基因表达分析显示,多数VrERF家族基因的表达具有较强的组织特异性,且在干旱胁迫下,VrERF7/62在绿豆VC1973A和JP226873叶片中均显著下调表达,qRTPCR检测也显示VrERF7/62的表达受干旱胁迫诱导显著下调。【结论】推测VrERF7/62可能在绿豆干旱胁迫响应过程中起负调控作用,结果也为绿豆AP2/ERF家族基因的抗逆性表达及基因功能研究奠定了基础。

紫苏AP2基因家族PfWRI1促进植物种子油脂积累

AP2转录因子属于AP2/ERF超家族,参与调节植物生长发育的各种生物学过程,以及对生物和非生物胁迫的响应。然而,关于紫苏(Perilla frutescens) AP2转录因子家族的研究未见报道。在本研究中,从紫苏基因组中鉴定到18个AP2家族成员,使用生物信息学方法分析了基因结构、保守基序和顺式作用元件。WRINKLED1 (WRI1)是许多植物物种中脂质生物合成的关键调节因子,在油脂合成过程中发挥重要调控作用。通过序列比对发现其中1个成员与AtWRI1序列高度同源,含有2个保守的AP2结构域,命名为PfWRI1。结合转录物组数据分析了PfAP2家族基因在紫苏不同组织和种子发育不同阶段的表达水平,结果表明,PfWRI1仅在紫苏种子中高表达,暗示PfWRI1可能与种子的发育过程有关。进而构建植物过表达载体pCAMBIA1303-PfWRI1,通过农杆菌侵染技术转化野生型(Col)以及突变体(wri1-1)拟南芥,分别获得过表达和回补株系。结果表明,相比于Col,PfWRI1的表达导致拟南芥种子含油率提高了8.90%~13.57%,并促进转基因拟南芥种子中油酸(C18:1)和亚油酸(18:2)的积累,减少棕榈酸(C16:0)、花生酸(C20:0)和花生一烯酸(C20:1)的积累。此外,外源PfWRI1基因的表达增加了糖酵解和脂肪酸生物合成相关基因AtPKP-α、AtPKP-β1、AtBCCP2、AtSUS2和AtLIP1的表达。综上所述,PfWRI1可能通过与上述基因互作,增加不饱和脂肪酸含量来促进油脂积累。

基于转录组数据的半夏AP2/ERF基因家族鉴定及逆境响应分析

目的:鉴定并研究半夏AP2/ERF转录因子的功能,为推进半夏品种的遗传改良提供理论依据。方法:该文基于半夏三代转录组数据鉴定了半夏中AP2/ERF家族成员,并对其进行系统的生物信息学分析,同时利用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)检测半夏AP2/ERF在不同组织及不同胁迫条件下的表达情况。结果:通过转录组数据共筛选出8个全长AP2/ERF转录因子家族成员,归为AP2、ERF和DREB 3个亚家族;半夏AP2/ERF的氨基酸数目为251~512个,等电点为5.29~11.72,不稳定指数为45.90~82.41,且主要定位于细胞核中;半夏AP2/ERF基因的结构域和Motifs相对保守。组织特异性表达模式分析显示,半夏AP2/ERF基因在不同组织部位中具有不同的表达模式,且主要在叶中表达。逆境胁迫应答分析表明,PtERF1主要响应NaCl的胁迫诱导;PtERF2和PtERF4在低温和聚乙二醇(PEG)胁迫下表达量均有较大幅度的上调;PtERF3同时响应低温和NaCl两种逆境的诱导;PtERF5同时响应高温、低温、NaCl、PEG胁迫诱导;PtERF7在高温胁迫下表达量增加;而PtERF8在低温胁迫下表达量的增加最为显著。结论:通过实验初步推测半夏AP2/ERF基因可响应逆境胁迫,可能具有调控半夏光合作用、提高根系抗逆能力等潜在功能。

蜡梅AP2亚家族转录因子鉴定及CpAP2-L11功能研究

对蜡梅(Chimonanthus praecox)AP2(Apetala2,AP2)亚家族成员进行全基因组鉴定,并分析其在花发育过程中的表达模式;研究CpAP2-L11的表达特异性,过表达拟南芥(Arabidopsis thaliana)并观察其表型。共鉴定出20个蜡梅AP2亚家族转录因子,其中euAP2、basalANT和euANT组分别有5、6和9个成员,且euAP2组全部成员无miR172结合位点。共线性分析发现有12个成员形成了16对复制基因,并在进化过程中受纯化选择。多数AP2亚家族成员在4、5月花芽中高表达,在花芽进行需冷量积累的过程或后期低表达,仅CpAP2-L11在花芽需冷量积累到570 CU(Chill units,CU)的始花期高表达,同时CpAP2-L11在蜡梅幼果、外轮花被片和雄蕊中高表达,在茎、叶中低表达,并受高温和低温诱导表达量降低。拟南芥异源表达CpAP2-L11,抽薹时间显著提前,且FT、SOC1、LFY和AP1基因表达量显著升高。蜡梅CpAP2-L11可能参与低温诱导打破蜡梅休眠导致寒冬开花及春季花芽分化,且促进过表达拟南芥早开花。

三七AP2/ERF基因家族鉴定及PnDREB84基因功能初探

AP2/ERF基因家族是植物界中的最大转录因子家族之一,在响应生物与非生物胁迫、参与对植物激素的应答及植物生长发育过程具有重要的作用。本研究利用生物信息学方法对三七AP2/ERF家族进行鉴定,并分析该家族的蛋白理化性质与结构、系统进化关系、表达模式及PnDREB4基因的功能。结果表明,在三七中鉴定到140个AP2/ERF家族成员,分为DREB、ERF、AP2、RAV、Soloist五个亚族,各亚族间蛋白理化性质和基序分布相似。尖孢镰刀菌侵染三七植株,其AP2/ERF家族基因中有34个差异表达基因,19个基因表达上调,其中PnDREB84在0~96 h范围内随着尖孢镰刀菌侵染时间的延长表达量上调。低温4℃胁迫后,超表达PnDREB84基因的三七植株,其ABA和SA激素的含量增加。结果表明,PnDREB84基因在生物胁迫和非生物胁迫过程中发挥双重调控作用,PnDREB84基因可作为三七抗逆新品种培育的潜在分子标记。三七AP2/ERF转录因子的鉴定及PnDREB84基因功能分析为三七抗逆机制解析及新品种培育提供数据支撑。

甘薯AP2基因家族的生物信息学分析

AP2基因家族是与植物有关的转录因子家族,它广泛地参与到植物的多个生物学过程中,同时调控生物和非生物胁迫反应以及植物次生代谢产物合成。为了揭示甘薯AP2基因家族的生物学信息,利用生物信息学的方法鉴定了甘薯AP2基因家族的成员,并从理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、二级结构、三级结构等九个方面对甘薯AP2基因家族成员进行了预测和分析。这些研究结果为进一步研究甘薯AP2基因家族成员的功能提供了参考依据,同时在生产实践中也具有一定的应用价值。

大豆AP2/ERF基因家族的分子进化分析

AP2/ERF类型基因家族在植物发育中起着重要的作用,本文鉴定了大豆AP2/ERF基因家族,分析了该基因家族的进化途径,研究了其在种子发育过程中的基因表达模式,并对其功能进行了预测。研究表明:大豆AP2/ERF家族包括355个基因,分属于AP2、RAV和ERF三个亚家族;AP2/ERF基因在进化过程中出现了两次较大的分歧;发现了7个与大豆分化显著相关的AP2/ERF基因,利用拟南芥直系同源基因对这些基因的功能进行了预测;在大豆种子发育的过程中,该家族基因呈现10类不同的表达模式,在种子发育的各个过程中起着不同的作用。

甘蔗AP2/ERF基因家族的鉴定及表达

AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生物信息学方法从甘蔗野生种割手密(Saccharum spontaneum)基因组挖掘获得121条SsAP2/ERF基因序列,对其编码蛋白的理化性质、系统进化树、染色体定位和基因结构等进行分析.此外,从我国大陆主栽甘蔗品种ROC22中克隆获得1条SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,并分析其表达模式.结果显示,SsAP2/ERF家族基因分布于31条割手密染色体上,且存在基因聚集现象,属于AP2、ERF和RAV亚家族的基因数目分别为28、86和7.SsAP2/ERF-001-SsAP2/ERF-121蛋白之间的分子量差异较大,介于16548.18-609263.26,不含信号肽,且99.17%无跨膜螺旋结构,含有3-10个保守基序和1个以上的外显子,推测大多数蛋白为定位于细胞核或细胞质的不稳定的亲水性蛋白.SsERF亚家族包含42个SsDREBs和44个SsERFs亚组成员,其AP2结构域的第14位氨基酸残基具有极高的保守性.克隆获得DREB(A-2)亚组成员SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,两者氨基酸序列相似性达97.58%.qRT-PCR分析显示,ScDREB2B-2基因在ROC22中受聚乙二醇(PEG)、NaCl和脱落酸(ABA)诱导上调表达;在品种Badila中仅受PEG和NaCl诱导上调表达,而在ABA处理下的基因表达量不变,表明该基因在ROC22中可能通过ABA依赖性途径调节应答干旱和盐胁迫,而在Badila中可能通过非ABA依赖性途径调节响应干旱和盐胁迫.本研究结果可为探究甘蔗SsAP2/ERF基因家族的结构和功能提供科学依据.

欧李AP2基因家族的鉴定与表达分析

本研究以欧李全基因组和转录组数据为基础,对欧李AP2家族基因进行鉴定。结果表明:AP2家族基因在欧李中有17个成员,都具有两个AP2结构域。氨基酸数在356~854之间,分子量在40092.00~93434.48 k D之间,等电点为4.81~9.37之间,无规则地分布在5条染色体上。二级结构多为无规则卷曲。根据亚细胞定位显示:ChAP2-7存在于细胞质中,ChAP2-3、ChAP2-6、ChAP2-11和ChAP2-15存在于细胞核中。聚类分析将其分为三大类:AP2、euANT、basal ANT,其中,ChAP2-14与At5g67180,ChAP2-16与At2g28550,ChAP2-10与At3g54320等亲缘关系最近。综合来看,AP2家族的17个基因在不同的组织和不同的品种间表达差异较大。AP2-4和AP2-6在不同组织均有表达,AP2-2,AP2-3等基因在不同组织均不表达。AP2-4和AP2-6在‘农大4号’果实中表达较高,在‘农大5号’果实中几乎不表达。本研究结果为进一步研究欧李AP2基因家族的生物学功能与利用提供参考。