葡萄VvLBD35和VvLBD36的生物信息学与表达分析

LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN(LBD)家族是含有高度保守的LOB结构域的一类植物特有转录因子,参与植物的生长代谢以及多种逆境胁迫应答等过程。本研究通过生物信息学方法对葡萄LBD基因家族中的VvLBD35和VvLBD36进行基因结构和进化关系分析,并利用qRT-PCR技术检测两个基因的组织表达模式以及在干旱、高盐、高温和低温条件下的诱导表达模式。结果显示,VvLBD35和VvLBD36均含有α-螺旋、无规则卷曲和β-转角结构,VvLBD36还含有较多的β-折叠结构;VvLBD35和VvLBD36与拟南芥、水稻、玉米、柑橘和番茄等植物中的LBD蛋白都有较高的同源性;VvLBD35和VvLBD36的启动子区含有多种胁迫、激素以及生长发育相关的应答元件;VvLBD35和VvLBD36在根、茎、叶中均有不同程度的表达,且均在叶中表达量最高,约是根和茎中的2~8倍;诱导表达模式分析表明,VvLBD35受高温诱导最为显著,下调至约为对照的6%,而VvLBD36受高盐和高温的诱导最为显著,分别上调至对照的5.67倍和14.29倍。本研究为进一步深入揭示VvLBD35和VvLBD36的生物学功能奠定了实验基础。

HvLBD19基因对大麦不定根发育的调控

植物LBD基因家族是植物特异的转录因子家族,在调控植物生长发育和氮素代谢方面起到重要的作用。基因组共线性分析表明,大麦(Hordeum vulgare L.)HvLBD19基因为水稻ARL1和玉米RTCS基因直系同源基因。基因时空表达分析结果表明,该基因在不定根中表达丰度最高,且受外源生长素诱导表达,所编码蛋白定位于细胞核内。转基因功能验证结果表明,苗期超表达株系相对于野生型不定根长度增长近1倍,不定根数目增加40%。本研究初步明确了HvLBD19基因影响大麦不定根发育,为进一步深入探究大麦HvLBD19基因调控不定根发育的分子机制提供了基础。

大白菜LBD基因参与愈伤组织发生及植株再生初探

植物离体再生主要经历愈伤组织形成、胚状体或器官发生和不定芽产生等过程,其中愈伤组织形成是在外源生长素和相关蛋白因子的共同作用下完成的,是植物离体再生的关键环节。拟南芥LBD16、LBD17、LBD18和LBD29是促进胚性愈伤组织发生的关键转录因子。通过对37种白菜高代自交系外植体芽再生频率的统计分析,选出具有显著差异的材料,研究了大白菜愈伤组织发生过程中上述同源LBD基因的表达变化模式,初步分析了LBD基因表达对大白菜愈伤组织产生和再生频率的影响。结果显示:白菜LBD基因与拟南芥LBD基因有很高的序列同源性,共有8个上述基因的同源基因;离体培养的白菜外植体在诱导7 d时产生愈伤组织,而LBD基因在此时表达量达到最高,然后开始降低,在整个愈伤诱导过程中呈现先上升后下降的趋势;在愈伤诱导各时期中,LBD基因在高再生频率材料中的表达一般都要高于低再生材料。这些结果表明,LBD基因参与大白菜愈伤组织产生并促进离体组织植株再生的关键基因,这为从分子水平上筛选高效再生材料,建立高效遗传转化体系奠定了基础。

柱型苹果MdCoLBD1/2基因生物信息学及SNP分析

柱型苹果(Columnar apple)是苹果株型育种的珍贵资源。利用同源基因克隆方法,以柱型苹果‘威塞克旭’一年生枝上休眠期芽cDNA为模板,克隆得到了LOB DOMAIN家族(LBD)的2个同源基因,命名为MdCoLBD1/2,分别编码195和240个氨基酸。该基因有LBD家族的典型结构域,如C盒、GAS盒、亮氨酸拉链(Leu zipper)结构以及LOB Domain区域等。MdCoLBD1/2分别定位于第10条染色体Chr10:18985568..19005801和MdCoLBD2Chr10:18985594..19005850区间。MdCoLBD1/2与白梨、葡萄、草莓、椰子、梅、核桃的氨基酸的相似性均在60%以上。聚类分析表明MdCoLBD1和白梨、梅、草莓亲缘关系较近,MdCoLBD2与葡萄、核桃亲缘关系较近,MdCoLBD1/2与亚洲棉、陆地棉的聚类关系均较远。通过测序分析了MdCoLBD1/2基因在30个不同类型材料中的碱基序列差异,得到MdCoLBD1有8个碱基差异位点,MdCoLBD2有5个碱基差异位点。

杨梅侧生器官边界域基因组鉴定及进化分析

为探究杨梅侧生器官边界域基因(LBD)在杨梅全基因组中的数量和结构,利用杨梅最新基因组的数据,结合生物信息学的方法对基因蛋白进行结构、系统进化和共线性分析,对杨梅LBD基因家族进行了鉴定,并分析其分子质量和等电点,为今后研究LBD基因家族在杨梅成长过程和逆境调节中的详细功能奠定基础。结果表明,从杨梅基因组中共鉴定出33个杨梅LBD(MrLBD)基因,根据染色体分布对其进行重命名。根据其LBD结构域和系统进化树分析的特征,杨梅LBD家族基因分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,各有28个和5个LBD基因。杨梅LBD家族基因的结构并不复杂,其中内含子总数不超过2。在对保守域的研究中,通过对LBD基因进行亚细胞定位、三级结构的同源建模和种内与种间共线性分析,发现同一组的基因往往具有相似的外显子-内含子、基序和蛋白质结构。

基于转录组的苋菜LBD基因家族鉴定及蓝光下的表达分析

为了解苋菜LBD基因家族,本研究利用转录组数据筛选和鉴定苋菜LBD基因家族成员,并命名为AtrLBD。结果表明:1)从‘全红’苋菜转录组中共鉴定得到16个AtrLBD基因,均为不稳定蛋白,氨基酸长度在91~351aa,相对分子质量为9.396~38.250ku;二级结构主要以α-螺旋和无规卷曲为主;亚细胞定位预测,AtrLBD定位在细胞核、叶绿体和线粒体;MEME分析结果表明,16个AtrLBD共有10个保守氨基酸序列;2)系统进化树显示,16个AtrLBD与拟南芥LBD蛋白分为第一类(ClassⅠ)和第二类(ClassⅡ)2大类,细分为Class Ia、Ib、Ic、Id、Ie和Class IIa、IIb等7个亚类;miRNA预测结果显示,有4个AtrLBD是miRNA靶基因;3)qRT-PCR结果显示,除AtrLBD4、AtrLBD5、AtrLBD10和AtrLBD16以外,AtrLBD均受到蓝光的诱导表达。上述结果为深入研究苋菜LBD基因家族的功能及进化分析奠定了基础。