绿豆R2R3-MYB转录因子家族鉴定及其类黄酮合成调控基因的筛选

R2R3-MYB转录因子家族在植物次生代谢物合成、胁迫应答和生长发育等生命过程起着重要的调控作用。本研究基于生物信息学鉴定了绿豆(Vigna radiata L.)全基因组水平的R2R3-MYB转录因子,并对其理化性质、系统进化、染色体定位、启动子顺式作用元件及基因结构做了预测分析;此外,转录组数据和实时荧光定量PCR(QuantitativeReal-timePCR,RT-PCR)分析该转录因子在不同组织、逆境胁迫下的表达模式;并基于相关分析及蛋白互作网络,筛选到可能参与调控绿豆类黄酮生物合成的R2R3-MYB成员。结果表明,共鉴定到168个R2R3-MYB成员,其中145个分布于11条染色体, 23个成员染色体信息未知;大多数R2R3-MYB含有3个外显子,编码99~1645个氨基酸,均为亲水性蛋白;系统进化将绿豆R2R3-MYB基因家族分为30个亚组(V1~V30),不同亚组成员的基因结构存在差异;共线性分析表明,片段复制事件均进行了纯化选择;启动子顺式作用元件分析表明,绿豆R2R3-MYB基因启动子区含有大量激素响应、胁迫响应及少量的类黄酮合成响应等元件;基因表达分析表明,在叶片、叶柄、下胚轴和籽粒种皮中表达量较高的成员分别占15.5%、16.1%、16.1%和10.7%。RT-PCR分析发现,几乎所有的R2R3-MYB家族成员在低温胁迫下的相对表达量显著下调,不同成员对逆境胁迫有不同的响应模式。蛋白互作与相关性分析可知,VrMYB6、VrMYB77、VrMYB93这3个基因可能参与了绿豆类黄酮生物合成的调控。

桃花花期调控FT基因家族分析研究

本研究针对观赏桃(Prunus persica)中的花期调控基因家族(PpFTs)展开了全面的分析。利用TBtools软件和多个数据库资源,成功鉴定出与拟南芥FT基因相关的4个序列,分别命名为PpFT1、PpFT2、PpFT3和PpFT4,并确认其均含有PEBP保守域,暗示着与开花调控相关的潜在功能。共线性分析揭示了PpFT2和PpFT3与拟南芥中FT相关基因具有共线性,进一步加强了其在开花调控中的潜在作用。研究还对观赏桃FT基因的结构差异进行了探讨,发现其编码序列结构存在显著差异,包括内含子和未翻译区域(UTR)的存在与缺失。这些差异可能导致不同PpFT基因在表达水平和功能上的差异,尤其在开花调控方面。启动子元件分析显示,不同PpFT基因具有不同的启动子元件组成和数量,可能影响其在不同条件下的表达调控。因此,本研究对观赏桃中FT基因家族进行了全面的基因组分析,深入探究了这些基因的结构、功能和调控机制。研究结果为深入理解植物开花调控机制提供了重要线索,同时为观赏桃的分子生物学研究和农业应用提供了有价值的信息。

青蒿查尔酮合成酶(AaCHS)基因家族鉴定及光调控分析

[目的]为了解青蒿(Artemisia annua L.)查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因家族的分子进化特性及其在不同组织部位的表达情况。[方法]从Pfam数据库下载CHS蛋白HMM模型,并使用HUMMER 3.0、Blastp和CD-search鉴定出青蒿基因组中的CHS基因家族成员。采用TBtools、EXPASy、CELLO v.2.5、MEGA 7.0、MEME、SOPMA、SWISSMODEL和PlantCARE等软件对其氨基酸与碱基序列进行生物信息学分析,通过8个不同组织部位的转录组数据对AaCHS基因家族成员进行表达分析。[结果]青蒿基因组中共有16个AaCHS基因家族成员,蛋白结构分析显示AaCHS蛋白质结构并不稳定,将其分为4个组,基因结构分析显示所有AaCHS基因蛋白均具有外显子,数量为2~4,内含子数量为0~2,其中8个AaCHS基因不具有内含子。启动子顺式作用元件分析表明该基因家族成员启动子上含有大量光响应、植物激素响应元件;CD-search验证结果发现每个AaCHS蛋白均有Chal-sti-synt_N结构域。[结论]AaCHS家族成员表达分析结果表明,16个AaCHS基因在不同组织和光处理下表达不同。GO富集结果得到GO二级分类的生物过程和分子功能,生物过程共富集了80条序列;细胞组分共富集了19条序列,其中二级分类过程细胞质中富集了11条序列,数量最多,与亚细胞定位预测结果一致;推测AaCHS基因在细胞质中调控黄酮类化合物的累积。通过青蒿光调控差异表达分析,推测AaCHS7、AaCHS10在青蒿受到红光光处理中起正向调控作用。

德阳柿SPL基因家族鉴定及在成花调控中的功能分析

SPL是植物中重要的转录因子,调控植物从幼年期向成年期转变,为探究DdSPL基因在德阳柿成花调控中的作用,为德阳柿实生苗的早花现象提供依据。本研究采用生物信息学方法对德阳柿SPL基因家族成员进行鉴定,并对其基本理化性质、系统进化关系、保守结构域、基因结构、共线性进行分析;通过融合蛋白瞬时表达鉴定亚细胞定位情况;利用qRT-PCR技术检测其在不同成花时期不同部位[茎、叶、顶芽(花)]的表达情况。结果表明,德阳柿中共鉴定得到38条DdSPL基因序列,通过聚类分析可分为8个亚族,同一聚类的蛋白具有相似的氨基酸结构(2个锌指结构ZN-1、ZN-2和1个核定位信号)和基因结构;保守基序分析发现,所有的DdSPL蛋白均含有SBP结构域。共线性分析结果显示,德阳柿38个SPL基因家族成员中存在49对直系同源基因对。亚细胞定位显示,DdSPL8、DdSPL13、DdSPL18均定位在细胞核中;DdSPL7、DdSPL13、DdSPL18这3个基因的表达模式相似,在幼苗期和现蕾期的茎、叶、顶芽(花)中表达量相对较少,在开花期的叶片中表达量明显提高,可能参与德阳柿成花调控。综上,本研究首次从德阳柿基因组中鉴定出38个SPL家族成员,序列高度保守,且均含有SBP结构域,DdSPL7、DdSPL13、DdSPL18在开花期叶片中高表达,可能参与德阳柿成花调控。

恶性疟原虫Var基因家族的变异调控机制

本文对恶性疟原虫变异抗原基因家族(Var基因)变异机制的研究进行了综述。Var基因家族的近60个基因中只有一个能够得到表达,其余皆被沉默。这种相互排斥性表达机制是在转录水平上进行控制的,主要包括三方面调控途径:非编码DNA元件、染色质结构以及核外周基因位点的迁移。

甾体激素受体超家族的基因调控机制

甾体激素受体超家族是一类基因反式作用因子，对ＲＮＡ聚合酶Ⅱ转录的某些蛋白质基因和ＲＮＡ聚合酶Ⅰ转录的核糖体ＲＮＡ基因均有正或负的转录调节作用．超家族对ＲＮＡｐｏｌⅡ转录的基因调控的机理包括受体激活，相关蛋白解离，磷酸化，同源／异源二聚化，核转位，与正／负激素应答元件及相应转录蛋白作用，最终激活或抑制特异靶基因的转录．甾体激素对ＲＮＡｐｏｌⅠ转录的基因的调节作用以及超家族中的经典受体和孤儿受体非配合的激活机制是目前研究的热点．

Piwi家族:干细胞分裂中的重要调控基因

Piwi是果蝇卵巢中发现的一个对干细胞的分裂有调控作用的基因。Piwi家族蛋白的表达在各种生物中具有广泛的保守性 ,而且大多参与干细胞自我更新的调控。在果蝇卵巢中 ,Piwi对生殖干细胞的调控方式包括外源调控和内源调控两种 ,而高等动物中的同源物Hiwi只以自调控的方式控制干细胞的分裂和分化。Piwi家族蛋白含有保守结构域Piwibox和PAZ。

Vav基因家族的分子调控机制及其与消化系恶性肿瘤的关系

Vav基因家族包括Vav1、Vav2、Vav3基因,在生理及病理过程中都发挥着重要的调控作用.近年来发现Vav基因家族成员与消化系恶性肿瘤有较为密切的关系,已取得了一些研究成果.但迄今为止有关Vav基因家族成员与消化系恶性肿瘤关系的研究还不全面,且有一些结果不一致.因此,总结Vav基因家族成员的调控机制并分析其在消化系恶性肿瘤中发挥的作用有可能对阐明发病机制、提出新的治疗靶点有益.故本文对Vav基因家族的分子功能、调控机制及在消化系恶性肿瘤中的作用进行了综述及总结,并对该基因家族的潜在价值进行了预测.

bcl-2基因家族对细胞凋亡的调控

细胞凋亡的基本过程大致包括刺激期、信号传递期、效应期。细胞凋亡在多数细胞器官的发育和平衡中起着重要的作用。从线虫到人类遗传学和分子生物学的研究表明,细胞凋亡的发生是细胞受促进性双向因素共同调节的结果,它的正负调节因子常是同一基因家族成员,它们决定细胞阴亡的细胞外、细胞表面和细胞内各个步骤。已知细胞凋亡的相关基因比较多,如癌基因c-myc,抑癌基因p53、Rb以及bcl-2基因家族等等。本文重点阐述bcl-2基因家族对细胞凋亡的调控机制。

雌激素对凋亡调控基因Bcl-2家族的影响及与乳腺癌的关系

概述凋亡调控基因Bcl 2家族的结构、细胞内分布、功能及相互作用方式 ;在人乳腺正常与肿瘤组织中表达模式的差异及与相关病理因素的关系 ;

TetR家族转录调控子基因敲除对鲍曼不动杆菌生物被膜生成能力的影响

目的:研究TetR家族转录调控子(TFR)基因敲除对鲍曼不动杆菌生物被膜(BF)生成能力的影响。方法:通过构建自杀质粒的方法敲除鲍曼不动杆菌SZ042株TFR基因,并设计内部引物和外部引物的方法进行敲除株的验证,采用结晶紫染色法对比观察和定量分析基因敲除前后BF生成的情况。结果:成功敲除鲍曼不动杆菌中TFR基因,获得TFR基因敲除株SZ042/ΔtetRt株;与野生株相比,敲除株菌膜形成量明显下降,培养4、8、12、16、24 h BF的生成量差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论:TFR基因对鲍曼不动杆菌被膜生成和形态维持有促进作用,可以作为开发针对鲍曼不动杆菌BF生成机制的新型抗菌药物的潜在靶点。

龙眼类受体蛋白激酶CRK家族全基因组鉴定及表达调控分析

为了解龙眼富含半胱氨酸的类受体蛋白激酶(cysteine-rich receptor-like kinase,CRK)家族的基本特征与功能,本研究采用生物信息学分析方法对筛选出的98个龙眼CRK基因家族的成员进行分析鉴定,包括分子进化树的构建和对蛋白结构域及其特性、启动子及其顺式作用元件、体胚发生的过程以及组织器官特异性表达的分析。结果显示:通过对龙眼和拟南芥CRK基因做进化树分析,可根据亲缘关系的远近将其分为7个亚家族;不同亚家族成员的蛋白质特性(氨基酸数量、相对分子质量、等电点、信号肽及糖基化位点)有所不同;各成员基因结构特性,启动子顺式作用元件,蛋白结构域特性等与进化树中家族成员亲缘关系的远近相关;98个CRK家族成员在体胚发生过程(NEC、EC、ICpEC、GE)以及生长发育过程中组织器官特异性表达情况有所不同,其中在非胚性愈伤组织以及幼果中表达量较高,在种子和果实中几乎未表达。此外,富含半胱氨酸的类受体蛋白激酶在生物胁迫、非生物胁迫(抗病虫害、抗旱、抗寒、抗盐胁迫等)以及在植物生长发育过程中起着重要作用。

植物中PIP5K基因家族调控功能的研究进展

磷脂酰肌醇4-磷酸5-激酶(PIP5K)是生物体内的磷酯类激酶,PIP5K基因家族参与调控很多植物的生长发育。为在育种过程中更好地发挥PIP5K基因家族对植物生长发育和抗逆性的调控作用,从PIP5K基因家族的特征、PIP5K基因对植物根和花生长发育及逆境胁迫适应性的调控等方面研究进展进行总结,并就植物中PIP5K基因家族在其他方面的进一步研究进行展望。

细菌GntR家族转录调控因子的研究进展

GntR家族转录调控因子是细菌中分布最为广泛的一类螺旋–转角–螺旋(helix-turn-helix,HTH)转录调控因子,此家族转录调控因子包含两个功能域,分别是N端的DNA结合结构域和C端的效应物结合结构域/寡聚化作用结构域。DNA结合结构域的氨基酸序列是非常保守的,但效应物结合结构域/寡聚化作用结构域的氨基酸序列却存在很大的差异性。目前许多GntR家族的转录调控因子已经被鉴定,这些转录因子调控细菌许多不同的细胞过程,如运动性、葡萄糖代谢、细菌的耐药性、病原细菌的致病力等。本文主要阐述了GntR家族转录调控因子的发现、二级结构、生物学功能、调控模式等方面的研究进展,旨在为研究者全面、深入地了解GntR家族转录调控因子的功能及作用机理提供帮助。

雷帕霉素诱导β-珠蛋白家族基因座位重塑调控该基因的转换表达

β-珠蛋白基因编码异常导致的β-地中海贫血是许多亚洲国家最常见的血红蛋白病。深入研究珠蛋白基因表达的分子基础和表观遗传机制,是探索治疗地中海贫血新方案的关键。本研究利用FAIRE、3C及ChIP等主要技术方法,探讨雷帕霉素诱导CD4^(+)T细胞核内染色质重塑过程中,β-珠蛋白家族基因座位的三维相互作用网络及其重塑在功能上调控基因表达的分子机制。结果显示,雷帕霉素处理浓度从低到高的变化过程中,珠蛋白基因染色质的开放程度、基因启动子区与调控元件LCR之间的相互作用频率以及CTCF在基因启动子区的富集效率发生不同的改变,这种变化导致了基因表达模式也呈现相同的变化趋势。10 nmol/L浓度处理时,染色质可及性降低,基因表达下降(P<0.05);20 nmol/L和50 nmol/L浓度时,染色质可及性增加,基因表达上调(P<0.05)。本研究通过这种动态的变化过程阐述了β-珠蛋白家族基因表达转换调控的分子机制,为临床精准治疗提供了理论与临床实践基础。

油茶IDD基因家族鉴定与生物信息学分析

油茶(Camellia oleifera)是山茶科(Theaceae)的一种特有的油料植物,具有重要的观赏价值和经济价值,随着油茶的集约化种植,病虫害大量发生,加之良种选育滞后,严重制约着油茶产业的发展。INDETERMINATE DOMAIN(IDD)家族是高等植物中一类保守的转录因子,通过介导植物内源激素进而调控植物的基础免疫反应。为鉴定油茶中IDD基因家族成员,本研究以油茶全基因组信息为参考,通过IDD基因家族保守结构域鉴定了29个油茶CoIDD基因家族成员,进一步明确了各基因的结构、理化性质、系统进化关系、亚细胞定位。通过RT-PCR克隆到1个与AtIDD4/5/6同源的CoIDD4基因,明确了其理化性质、表达模式及核定位信号,同时分析了其启动区顺式作用元件的类型。研究结果表明,29个CoIDD基因家族成员分为4个亚组,平均亲水系数均小于0,属于亲水性蛋白,且亚细胞定位均位于细胞核内;克隆到CoIDD4基因的全长ORF框包含1620bp碱基,编码539个氨基酸,主要在叶片和花器官中表达;该基因启动子区顺式作用元件主要是参与光响应和植物激素响应元件两大种类。综上所述,本研究在油茶中鉴定了29个IDD基因家族成员,其中CoIDD4基因与AtIDD4/5/6亲缘关系较近,推测其可能参与油茶激素信号转导和基础免疫反应调节等进程,为油茶IDD转录因子功能解析提供理论基础,也为油茶的抗性优良品种选育及分子育种提供参考依据。

硼对大白菜谷氨酰胺合成酶家族基因影响研究

大白菜(Brassica pekinensis(Lour.)Rupr.)对硼的需求量较高且对低硼胁迫很敏感,常出现硼缺乏症.目前国内外对硼调控蔬菜风味品质的研究较为缺乏.采用盆栽试验研究了不同硼肥用量对大白菜生长发育、风味以及谷氨酰胺合成酶(Glutamine Synthetase,GLN)家族基因表达的影响,初步探讨了硼对大白菜风味品质的调控机理.结果显示,施用硼肥提高了大白菜必需氨基酸占氨基酸总量的比例.主成分分析表明,蛋氨酸和半胱氨酸是大白菜的第一限制氨基酸,鲜味氨基酸中的天门冬氨酸和谷氨酸对大白菜风味贡献最大.施用硼肥后大白菜根GLN1.2和GLN2的表达量上调,GLN1.1和GLN1.4的表达量下调.‘华良早5号’叶柄GLN1.1和GLN1.4的表达量上调,‘脆甜白2号’叶柄GLN2表达量上调,GLN1.2表达量下调;叶片GLN家族基因表达量总体上调.大白菜地上部半胱氨酸质量分数与叶柄GLN1.4极显著正相关,酪氨酸质量分数与叶片GLN1.4显著负相关.不同大白菜品种对高硼的耐受能力存在差异,‘脆甜白2号’对高硼的耐受能力强于‘华良早5号’.

TetR家族转录调控基因tfpA对链霉菌合成A21978C的影响

目的研究A21978C产生菌中一个Tet R家族转录调控基因tfp A对A21978C产量的影响。方法利用同源重组方法敲除该tfp A基因,HPLC检测突变株A21978C产量的变化,通过过表达与回补实验验证其调控特性。结果敲除tfp A基因的突变株A21978C产量与亲株相比增加了50%;基因回补后A21978C产量恢复到亲株的水平。过表达突变株则几乎不产A21978C。结论Tet R家族转录调控基因tfp A对A21978C的合成至关重要,是一个负调控基因。

Aux/IAA基因家族鉴定及对大豆茎尖发育的调控作用分析

Aux/IAA基因家族在植物茎尖发育过程发挥重要作用。为了探究大豆Aux/IAA基因家族在大豆茎尖发育过程的调控作用,本文以拟南芥Aux/IAA基因家族蛋白序列为参照鉴定了大豆全基因组Aux/IAA家族基因,包括63个成员;然后以拟南芥、鹰嘴豆和大豆的Aux/IAA家族为研究对象,比对这些基因全长氨基酸序列并构建进化树,结果表明三种作物的Aux/IAA家族成员间亲缘关系差异明显,进化过程中同源重组频率不同;进而利用RNA-seq技术分析东农594(DN)、Charleston(CH)及二者杂交后代的RIL群体的高矮秆池(WH、WS)和F2群体的高矮秆池(JH、JS)的差异表达基因及其功能,共有17个Aux/IAA基因在3组材料中差异表达。CHvsDN组有15个差异表达基因,JHvsJS组有2个,WHvsWS组只有1个;其中,Glyma.10G180100在JHvsJS组和WHvsWS组均差异表达,这些结果为进一步研究大豆Aux/IAA基因家族的功能及调控茎尖发育提供理论依据。

Sox基因家族对成年神经发生的转录调控作用

成年神经发生是脑内一个复杂而高度调控的重要生物学过程,维持了脑内可塑性和相关功能。近年来,成年神经发生受内在因素和外在因素的影响。其中,内在因素中的转录因子参与基因转录,协调成年神经发生过程中遗传程序的表达。Sox基因家族编码的Sox蛋白作为重要的转录调控因子对成年神经发生起着重要的转录调控作用。因此,本文就Sox基因家族中参与成年神经发生的关键因子展开综述,为人们理解成年脑内神经发生的分子调控机制提供新的见解。