杧果GeBP转录因子家族基因的鉴定及表达分析

【目的】探究杧果Mangifera indica GeBP基因家族成员的分子特征和表达模式,为杧果GeBP家族作用与功能的研究奠定基础,并为杧果种质资源的抗病性鉴定提供参考依据。【方法】采用生物信息学的方法,对杧果GeBP基因家族成员的理化性质、蛋白质二级结构、保守结构域、蛋白质三级结构及其与拟南芥Arabidopsis thaliana、番茄Lycopersicon esculentum和水稻Oryza sativa的系统进化关系进行分析,并利用qRT-PCR的方法检测杧果GeBP家族成员在叶、盛花、果等不同发育时期的相对表达量,以及杧果叶片被细菌性黑斑病菌Xanthomonas campestris pv.mangiferaeindicae和胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides侵染时GeBP基因家族成员的转录水平。【结果】在杧果基因组中鉴定出10个杧果GeBP基因家族成员,依次命名为MiGeBP1、MiGeBP2、MiGeBP3……MiGeBP10;检测发现,杧果GeBP基因家族蛋白均为不稳定亲水蛋白;其蛋白质二级结构中,无规则卷曲和α-螺旋为其结构组成的主要元件;通过构建系统进化树分析可知,杧果、拟南芥、番茄、水稻这4个物种的57个氨基酸序列可分为5个分支,其中杧果GeBP基因家族的10个成员分属于4个分支中,MiGeBP3与MiGeBP4、MiGeB8和MiGeBP9的亲缘关系最近;利用qRT-PCR方法对其组织特异性表达的分析结果表明,杧果GeBP基因家族成员在不同组织中的表达存在差异性;杧果叶片在被细菌性黑斑病和胶孢炭疽菌侵染时,MiGeBPs对病原菌的侵染作出了不同程度的响应,不同的基因家族成员对病原细菌、病原真菌的响应程度不同。【结论】在杧果中鉴定到MiGeBP转录因子家族的10个成员,其与双子叶植物的亲源关系均较近,而与单子叶植物的亲源关系均较远,其中MiGeBP3和MiGeBP4、MiGeB8、MiGeBP9的亲缘关系都较近。该基因家族成员在病原菌的侵染过程中作出了不同程度的响应:经细菌性黑斑病菌侵染后,基因MiGeBP8在侵染处理后的各个检测时间点均显著表达,但仅在侵染处理后6 h时呈上调表达,而在其他检测时间点均呈下调表达;基因MiGeBP9仅在侵染处理后24 h时呈下调表达,而在其他检测时间点均呈上调表达。经胶孢炭疽菌侵染后,MiGeBP5与MiGeBP6基因在侵染处理后0~72 h的检测时段内均显著上调表达。由此推测,GeBP基因家族成员不同程度地参与了杧果的免疫反应。

大豆GeBP转录因子基因家族的生物信息学分析

GeBP转录因子调控植物表皮毛的生长发育,并且参与控制植物叶片的发育。该文利用生物信息学方法,在大豆全基因组范围内搜索GeBP基因家族,并从氨基酸理化性质、基因结构、染色体的物理分布、系统进化、序列比对、功能结构域、组织表达情况等基本特征方面对GmGeBP基因家族进行分析。结果表明:(1)共获得9个GmGeBP转录因子基因家族成员,其中仅2个基因含有内含子,且都只有1个内含子,表明该家族成员基因构造比较简单但稳定。(2)GmGeBP编码的蛋白分子量为39.65~49.24 kD,理论等电点为4.65~9.08;这些成员基本上都是酸性氨基酸,属于亲水性、不稳定蛋白。(3)这9个基因不均匀的分布于7条染色体上,10和20号染色体上分别分布2个GeBP基因,3、5、13、15、19号染色体上各分布1个基因。(4)系统进化分析表明,大豆与拟南芥对应的GeBP成员亲缘关系较近,分别聚类到4个分支,而与水稻的距离较远。(5)结构域分析表明,9个GmGeBP成员都包含DUF573结构域,推测该部分在GeBP转录因子中很可能是与靶标基因顺式作用元件互作的结构域。(6)通过分析大豆GmGeBP转录因子基因家族的组织表达,发现不同基因在大豆不同组织的表达量不同,具有一定的特异性。该文对大豆GeBP转录因子基因家族的分析和鉴定为进一步研究大豆表皮毛发育的分子作用提供了理论基础。

番茄GeBP转录因子家族的鉴定及其进化和表达分析

利用生物信息学方法,在番茄全基因组范围内筛选出10个Ge BP基因,并从基因的分子量、等电点、与拟南芥同源基因的系统发育关系、基因结构、染色体的位置分布、番茄不同组织和果实不同发育时期基因的表达谱等方面进行该基因家族特征分析。通过系统发育关系和序列相似性将拟南芥和番茄Ge BP基因家族26个基因分为4类,分别有10个、7个、5个和4个基因。通过分析番茄Ge BP家族成员染色体分布,发现这些基因分布于4条染色体上。番茄2号和7号染色体上分别分布有4个Ge BP,1号和5号染色体上各分布1个基因。该家族成员基因结构相对简单,仅有2个成员含有内含子。通过对Ge BP转录因子家族的基因表达分析发现,不同基因的在番茄不同组织和果实发育阶段的表达具有特异性。该研究为进一步研究Ge BP在番茄发育中的角色奠定了理论基础。

毛竹GeBP转录因子家族的全基因组鉴定和表达分析

【目的】通过对毛竹(Phyllostachys edulis)GeBP转录因子分子特征和表达模式的研究,为揭示其在表皮毛形成过程中的作用提供参考。【方法】通过生物信息学方法对毛竹GeBP转录因子的基因结构、蛋白基本理化性质与结构特征以及系统进化进行系统分析;采用转录组数据,对各成员基因在毛竹不同组织中的表达模式进行分析,同时利用实时定量PCR(qRT-PCR)的方法进行验证。【结果】在毛竹基因组中共鉴定出16个GeBP转录因子家族基因成员(PeGeBP1-PeGeBP16),其中仅3个基因(PeGeBP3、PeGeBP4和PeGeBP5)含有内含子,数量分别为1、1和5个。PeGeBPs编码的蛋白主要定位在细胞核内,蛋白分子质量为23.37~62.17 ku,理论等电点为5.02~10.14。系统进化分析表明,毛竹与水稻(Oryza sativa)和二穗短柄草(Brachypodium distachyum)对应的GeBP成员亲缘关系较近,分别聚类到4个分支,而与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和毛果杨(Populus trichocarpa)的距离较远。转录组表达谱热图分析显示,除PeGeBP5在叶片中未检测到表达外,其他基因在鞭生根、茎生根、笋、叶片和箨片中均有表达,但表达丰度具有一定的差异。qRT-PCR结果表明,16个PeGeBPs在叶、笋、箨、箨片和纤毛中均检测到表达,但存在明显差异,在有表皮毛的组织(叶、箨、箨片和纤毛)中12个PeGeBPs的表达量均高于无表皮毛的笋,只有PeGeBP16在笋中表达量高于其他组织,而其他3个基因在笋中的表达量也较低。【结论】从毛竹中鉴定了16个GeBP转录因子基因,各基因在不同的组织中表达量差异明显,表明它们功能的多样性。大多数PeGeBPs(12个)的表达量在有表皮毛的组织中均高于无表皮毛的组织,表明这些基因可能参与表皮毛的形成调控。

小麦TaGeBPL基因的克隆及表达分析

无表皮毛增强子结合蛋白GeBP(GLABROUS1 enhancer-binding protein)是植物体内特有的一类转录因子,可调控植物表皮毛的生长过程,在植物生长发育、衰老、抗逆、防御反应进程中发挥着重要作用。前期对自发斑点细胞坏死RILs(N13039H/N)进行转录组学比较,发现一个未知功能基因在两个材料中表达差异显著。为深入了解小麦中该基因的序列特征和表达特性,通过RT-PCR方法克隆获得了CDS区域片段。生物信息学分析结果表明,该基因位于3D染色体上,CDS编码区长度为1527 bp,共编码508个氨基酸,含有1个DUF573结构域和3个核定位信号。InterPro比对表明,编码蛋白属于GeBP家族,故将该基因命名为TaGeBPL。亚细胞定位结果表明,TaGeBPL定位于细胞核。白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)侵染条件下的定量qRT-PCR结果表明,TaGeBPL基因在感白粉病近等基因系N9134S中的表达模式呈双峰曲线变化,侵染12和36 h时,基因表达显著上调,而在抗白粉病近等基因系N9134R中的表达呈单峰曲线变化,在侵染12 h时显著下调。TaGeBPL在N9134S中的相对表达量始终高于在N9134R中的表达量,由此推测TaGeBPL基因可能参与病原菌响应的相关途径。酵母转录激活试验表明,TaGeBPL转录因子没有转录自激活活性。本研究结果为深入解析GeBP的功能奠定了基础。

红树莓GeBP基因家族鉴定及表达分析

无表皮毛增强子结合蛋白(GeBP)是植物体内一种特有的蛋白,在植物生长发育、激素水平和逆境胁迫中发挥重要作用。本研究以‘海尔特兹’红树莓为材料,通过转录组测序、生物信息学分析、qRTPCR技术,对GeBP基因家族成员进行了鉴定和表达模式研究。结果显示:GeBP基因家族3个成员的蛋白质氨基酸数量在236~407个之间,分子质量在26.66~42.25 kDa之间,等电点在4.84~9.52之间。RuGeBP-1和RuGeBP-2为不稳定存在的蛋白质,RuGeBP-3为稳定存在的蛋白质。三者均为亲水性蛋白质、含有最多的氨基酸为丝氨酸、均无信号肽、为非分泌蛋白、均定位于细胞核、均为非跨膜蛋白、含有DUF573保守结构域,二级结构均由α螺旋、β转角、无规则卷曲、折叠延伸链共4种结构构成,且与三级结构预测结果一致。RuGeBP基因家族有0~2个内含子和6个重要的保守基序;系统进化分析表明红树莓与草莓的亲缘关系更近。启动子顺式作用元件表明RuGeBP基因家族成员主要参与激素响应、防御和应激响应、植物生长发育。RuGeBP基因家族存在组织特异性表达,主要在果实发育前期和根中表达。RuGeBP-1、RuGeBP-3可能与果实中脱落酸等激素响应机制以及根的生长有关,RuGeBP-2可能与根的生长和防御机制有关。