紫花苜蓿BZR基因家族鉴定及其对非生物胁迫的响应分析

油菜素内酯(brassinosteroid,BR)是一类类固醇激素,影响植物的各种发育和生理过程。油菜素唑抗性(BRASSINAZOLE-RESISTANT,BZR)转录因子(transcription factors)家族是油菜素内酯生物合成的正调节因子。BZR基因家族在植物生长发育的调节中发挥重要作用,同时参与多种抗逆功能。然而,在有“牧草之王”美誉的紫花苜蓿中,BZR基因家族的研究较少。本研究中,鉴定到紫花苜蓿共14个BZR基因,并且用生物信息学手段对其蛋白质理化性质、二级结构和三级结构、基因在染色体的定位、紫花苜蓿与相似物种的系统发育、基因结构、保守结构域、启动子顺式作用元件、基因之间共线性关系、BZR基因家族在6个不同组织中的表达量以及它们对非生物胁迫的响应进行分析,发现14个BZR家族的基因在紫花苜蓿6个组织中均有表达,分别有9、7、7个基因响应冷、盐、干旱胁迫,其中有3个基因(MsBZR05、MsBZR06、MsBZR12)对这3种胁迫都有响应。本研究为进一步探究BZR基因家族提供了候选基因。

大豆BZR1基因家族进化与油菜素内酯响应分析

油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)是植物体内一类重要的固醇类激素,在植物的生长发育过程中发挥着十分重要的作用.BZR1是BRs信号转导途径中的关键转录因子.为了深入研究大豆BZR1基因(GmBZR1)家族的生物学特性,通过生物信息学方法鉴定到15个GmBZR1家族成员,并将其分为3组(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ).基因复制方式分析表明,80%的GmBZR1基因来自全基因组加倍或片段复制.共线性分析表明,大部分GmBZR1旁系同源基因对产生于大豆物种形成之前,说明该家族基因在整个进化过程中均比较保守.基因表达量分析显示,绝大多数GmBZR1基因在BRs处理前后转录水平没有明显变化,而BRs处理后GmBZR1蛋白的磷酸化水平明显降低,推测GmBZR1同样作为转录因子在BRs信号通路中发挥重要作用.为进一步解析GmBZR1家族的功能奠定了基础.

中国南瓜BZR基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

油菜素唑抗性因子(BZR)是植物激素油菜素内酯信号转导途径中的关键转录因子,通过激活相关基因的表达,调控植物的生长发育和环境响应。为了解析中国南瓜BZR基因家族的特征,本研究使用生物信息学技术鉴定中国南瓜基因组中BZR基因家族成员并进行理化性质、染色体定位、共线性、系统发育、基因结构、保守基序和顺式作用元件分析。结果显示,中国南瓜基因组中共有8个BZR基因家族成员,理化性质差异不明显;8个BZR基因均匀分布在中国南瓜的染色体上;系统发育分析显示8个BZR蛋白构成两个支系,结合共线性分析表明中国南瓜8个BZR基因可能是基因复制的结果。基因结构和保守基序分析显示中国南瓜的BZR基因之间差异不明显;顺式作用元件分析显示中国南瓜8个BZR基因家族成员可能在中国南瓜油菜素内酯信号转导途径中扮演不一样的角色。研究结果为进一步研究中国南瓜BZR基因家族生物学功能提供参考。

高粱BR信号转录因子BZR1基因家族的鉴定及激素应答分析

为研究高粱转录因子BZR1基因家族的表达特征,以高粱BTx623为材料,通过生物信息学及实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技术对高粱BZR1基因家族进行鉴定和激素应答分析。结果表明,在高粱基因组中共鉴定到9个BZR1基因家族成员,根据染色体位置命名为SbBZR1-1~SbBZR1-9,其氨基酸序列长度在191~716 aa之间,理论分子量大小在20.99~80.41 kD之间,理论等电点在4.75~10.62之间;系统进化树分析显示,高粱BZR1基因家族与单子叶水稻和玉米的同源性为67%~100%;该家族各个成员之间外显子和内含子的数量差异较大。SbBZR1-3、SbBZR1-4和SbBZR1-9基因在高粱不同器官中的表达具有组织特异性;经200µmol/L脱落酸处理后,SbBZR1-3基因的相对表达量逐渐升高,在9 h时达到最大,而高粱SbBZR1-4和SbBZR1-9基因的表达受到显著抑制;SbBZR1-3和SbBZR1-4基因在1µmol/L油菜素内酯诱导下呈降低-升高-降低的表达趋势,但SbBZR1-9基因的表达受到显著抑制;在1 mmol/Lγ-氨基丁酸和100µmol/L褪黑素处理下,SbBZR1-3、SbBZR1-4及SbBZR1-9基因均显著上调表达;经10µmol/L吲哚乙酸处理后,SbBZR1-3基因呈先升高后降低的表达趋势,SbBZR1-9基因的表达受到显著抑制,SbBZR1-4基因呈升高-降低-升高-降低的表达趋势。表明高粱BZR1基因家族在激素应答过程中具有重要作用。