转录因子ZmMYC7与拟南芥JAZ家族基因的互作研究

为明确转录因子ZmMYC7与JAZ家族基因的互作关系,本研究构建了ZmMYC7与拟南芥JAZ家族基因的酵母双杂交载体,利用酵母双杂交技术研究ZmMYC7与拟南芥JAZ家族基因的互作关系。结果发现,共转化BD-ZmMYC7与AD-AtJAZ1、AD-AtJAZ2、AD-AtJAZ3、AD-AtJAZ4、AD-AtJAZ5、AD-AtJAZ8、AD-AtJAZ9、AD-AtJAZ10、AD-AtJAZ12组合的酵母在三缺培养基(SD/-T/-L/-H)和四缺培养基(SD/-T/-L/-H/-A)上均能正常生长,而BD-ZmMYC7与AD-AtJAZ6、AD-AtJAZ7、AD-AtJAZ11组合的酵母以及阴性对照组均不能在三缺、四缺培养基上正常生长,表明ZmMYC7与AtJAZ1、AtJAZ2、AtJAZ3、AtJAZ4、AtJAZ5、AtJAZ8、AtJAZ9、AtJAZ10、AtJAZ12能在酵母细胞中直接互作。研究结果为进一步研究转录因子ZmMYC7在JA信号防御反应中的功能及机制奠定了基础。

百香果JAZ基因家族的鉴定及表达模式分析

JAZ(jasmonate ZIM-domain,JAZ)蛋白是一类茉莉酸途径的调节因子,通过与其他信号通路相关成员互相作用,共同调节植物各类重要生命活动。为更好地了解JAZ基因家族在百香果(Passiflora edulis Sims)中系统表征并预测基因功能,本研究通过生物信息学方法对百香果JAZ基因鉴定并对其基因特征、系统进化、表达模式等进行了系统分析。结果表明:百香果全基因组编码12个JAZ基因不均匀地分布在4条染色体上,隶属6个亚家族(Group I—VI);进化分析表明,PeJAZ基因的扩增主要归因于片段复制事件;蛋白互作预测分析表明,PeJAZs蛋白具有功能多样性;转录组测序技术分析揭示了PeJAZ基因不同组织和不同胁迫下具显著的表达差异;值得关注的是,PeJAZ3可能是协助百香果抗病毒的一个潜在基因。上述发现可为进一步研究PeJAZs功能和调控机制提供了基础。

毛竹JAZ基因家族的鉴定与表达分析

茉莉酸(jasmonic acid,JA)作为重要植物生长调节剂之一,调控植物抵抗各类胁迫,其中,JAZ(jasmonate ZIM-domain)作为茉莉酸通路的抑制因子,调控JA与其他激素信号的交互反应。为了探究毛竹(Phyllostachys edulis)中JAZ基因与其他植物调节剂的交互作用以及在不同组织中的表达,该研究通过隐马尔科夫模型(HMM)对毛竹全基因组搜索,共鉴定出37条JAZ基因并进行定位,分析了该家族基因编码蛋白质的理化性质、系统进化、共线性关系及其在不同组织和激素处理下的表达模式。研究结果表明:该37条JAZ基因归属于4个不同亚族,亚族之间基序和结构域变异较大。共线性分析揭示毛竹JAZ家族在演化过程中存在全基因组多倍化事件,与另一单子叶植物水稻(Oryza sativa)在进化上较近。萘乙酸(NAA)促进了大部分JAZ基因的表达,但赤霉素(GA)处理存在较大异质性,另外,JAZ基因主要在毛竹叶片中表达,在竹鞭中基本不表达。以上结果为毛竹JAZ基因功能鉴定提供了重要参考,对于毛竹生长和防御的分子机制研究打下了基础。

欧洲葡萄VvJAZ9基因互作蛋白的筛选与验证

【目的】探究葡萄JAZ家族基因特点及在低温胁迫下的表达情况,以期筛选出与低温胁迫相关的家族成员,并进一步筛选其互作蛋白,为后续葡萄抗寒机制研究提供理论依据。【方法】以拟南芥和葡萄基因组数据为基础,获得葡萄JAZ家族成员基因并进行同源克隆、染色体定位、理化性质以及蛋白家族聚类等分析,利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术分析VvJAZ家族成员基因在低温胁迫下的表达情况,应用酵母双杂交技术进行互作蛋白筛选和验证,并通过双分子荧光互补试验验证候选互作蛋白与VvJAZ9蛋白的互作关系。【结果】葡萄中有11个JAZ家族基因,随机分布于7条染色体上,都具有JAZ家族蛋白中特有且高度保守的TIFY和Jas结构域,均属于碱性不稳定亲水蛋白;聚类分析表明,葡萄JAZ家族蛋白可分为3个亚族,其中VvJAZ9与拟南芥AtJAZ1和AtJAZ2的亲缘关系最近,VvJAZ1与VvJAZ11、VvJAZ5与VvJAZ6同源关系最近。qRT-PCR结果表明,VvJAZ9是葡萄JAZ家族成员基因中受低温诱导表达最为明显的1个基因。通过酵母双杂交试验筛选获得26个可能与VvJAZ9存在互作关系的候选蛋白;通过q RT-PCR分析候选蛋白的相关基因在低温胁迫下的表达模式,结果表明HAP5A基因受低温诱导表达趋势与筛选出的VvJAZ9基因类似,推测HAP5A可能是JAZ9候选互作蛋白中响应低温最为显著的1个蛋白;通过同源克隆获得了VvHAP5A基因序列,全长636 bp,编码211个氨基酸,进一步分析发现该基因是NF-YC类型的转录因子,通过酵母双杂交和双分子荧光互补试验也证实了JAZ9与HAP5A蛋白全长有互作关系。【结论】鉴定并克隆到了葡萄的11个VvJAZs基因,VvJAZ9和VvHAP5A基因均响应葡萄低温诱导表达,并且二者还具有蛋白互作关系,可为进一步研究葡萄JAZ基因参与低温胁迫的机制提供参考。

核桃JrJAZ基因家族鉴定与转录表达分析

为了揭示核桃JAZ基因家族在核桃生长发育中的作用,本研究通过构建隐马尔科夫模型与转录组数据结合的方法,在核桃全基因组数据库搜索JAZ家族基因,对该家族进行理化性质、基因结构、保守基序、启动子元件、蛋白互作预测等生物信息学和低温胁迫下的转录表达分析。结果表明,核桃JAZ基因家族包含17个成员,蛋白长度范围为138~385个氨基酸,开放阅读框为417~1149 bp,等电点为8.47~10,全部为碱性不稳定亲水蛋白;含有典型的TIFY和jas 2个高度保守的结构域,聚类分析发现,该类基因可分为Group A、Group B、Group C和Group D 4个亚族。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrJAZ1、JrJAZ3、JrJAZ4、JrJAZ5、JrJAZ7、JrJAZ9、JrJAZ15、JrJAZ16为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为进一步研究该类基因的功能提供了重要线索和依据。

油松JAZ基因家族特征及其与DELLA蛋白互作的功能域鉴定

【目的】对油松JAZ基因家族特征及其与赤霉素负调控因子DELLA蛋白互作的功能域深入分析,旨在为解析针叶树以JAZ-DELLA为核心模块、茉莉酸(JA)-赤霉素(GA)介导的生长/防御平衡策略奠定基础。【方法】以油松全基因组数据为基础,筛选鉴定油松全部的JAZ家族基因成员,并分析其基本特征;构建多物种JAZ基因家族系统发育进化树,解析油松JAZ基因家族在系统进化过程中的特点;利用酵母双杂交技术,明确油松中JAZ与DELLA蛋白互作的功能域。【结果】油松中共鉴定得到53个JAZ基因家族成员,均具有TIFY和Jas保守结构,而且在degron序列中进化出了更丰富的变异。多个油松JAZ基因家族成员启动子区域包含响应JA和GA的顺式作用元件,并与模式植物中多个JAZ蛋白有着较近的进化距离。进一步实验发现,油松中5个JAZ蛋白(TIFY4、TIFY11、TIFY16、TIFY25、TIFY59)的Jas结构域与油松DPL(DELLA-like)蛋白存在相互作用,明确了油松中Jas结构域是JAZ蛋白与DELLA蛋白互作的功能域。【结论】明确了油松JAZ基因家族的基本序列特征,确定了油松中JAZ与DELLA蛋白互作的Jas功能域,为针叶树JAZ基因家族及JA-GA信号转导通路的深入研究提供了重要依据。

谷子JAZ家族全基因组鉴定及表达分析

[目的]茉莉酮酸酯ZIM结构域蛋白(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)是一类在植物发育和防御反应中起着广泛作用的蛋白家族,是茉莉酸信号转导途径中的关键抑制因子。本文旨在探究谷子中JAZ基因家族的特征和潜在功能,为谷子中茉莉酸响应病菌侵染的亲和互作提供参考。[方法]根据已报道的拟南芥、水稻JAZ蛋白序列,利用BLASTP和HMM软件,对豫谷1号全基因组中的JAZ基因家族成员进行鉴定,利用TBtools软件分析谷子JAZ家族基因的染色体分布、基因及蛋白结构、启动子顺式作用元件并可视化,通过MEGA7系统发育进行比较分析,采用qRT-PCR对SiJAZ家族基因组织特异性表达情况进行验证。[结果]共鉴定到谷子JAZ基因21个,集中成簇分布于2,3,4,5,6,9号染色体上,其中在9号染色体上分布11个,编码156~424个氨基酸,蛋白相对分子量为16.22~44.93 kDa。系统发育分析表明,谷子、拟南芥和水稻的JAZ基因家族可分为4大类,其中谷子与水稻的JAZ基因亲缘关系最近,且该家族成员大多含有响应茉莉酸和脱落酸等激素的顺式作用元件。实时荧光定量PCR表明,各基因在根、茎、穗和叶之间相对表达量差异显著(P<0.05),其中SiJAZ12和SiJAZ14表达量显著高于根、茎、穗组织。[结论]在谷子中鉴定出均含有TIFY和Jas保守结构域的21个JAZ家族基因,其中SiJAZ12和SiJAZ14基因可能参与叶片的生长调控。

大豆JAZ基因家族的鉴定及其对疫霉胁迫的响应

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是茉莉酸信号途径中重要的负调控因子,对植物的防御反应具有重要意义。然而,鲜有关于大豆JAZ基因的报道,为了揭示大豆中JAZ基因家族的特征和潜在功能,本研究利用生物信息学方法从大豆基因组中鉴定到24个JAZ基因,分别命名为GmJAZ1~GmJAZ24,并对这24个基因进行基因结构分析、保守基序分析、系统进化树构建、染色体定位、启动子顺式作用元件分析以及大豆疫霉菌胁迫下的响应分析。结果表明:(1)24个GmJAZs基因不均匀的分布在大豆的14条染色体上,其中9号染色体上分布的数目最多,为4个;(2)大豆、拟南芥和水稻的JAZ基因家族可分成5个亚组(C1~C5),其中大豆与拟南芥的JAZ基因亲缘关系最近;(3)该家族成员大多含有响应茉莉酸和脱落酸等激素的顺式作用元件,少数含有响应逆境胁迫的顺式作用元件;(4)大豆疫霉菌处理后,C4亚组成员显著上调表达,C1亚组成员微弱上调,而C2、C3和C5亚组成员下调表达,表明大豆JAZ基因家族成员对大豆疫霉菌的胁迫具有不同的响应模式。

拟南芥IQM1涉及主根生长对茉莉酸甲酯的反应

目的:进一步找出拟南芥钙调素结合蛋白IQM1介导茉莉酸信号转导的证据。方法:比较分析IQM1基因的功能缺失突变体iqm1-1及其野生型幼苗在茉莉酸甲酯(Me JA)处理后的主根长度和JAZ(jasmonate ZIM-domain)家族基因的表达。结果:Me JA抑制iqm1-1及其野生型植株的主根生长,但iqm1-1对Me JA反应的敏感度比野生型弱;与此结果一致,iqm1-1幼苗中几个JAZ基因表达上调。结论:IQM1介导茉莉酸信号转导,参与对植物根生长的调节。