LEAFY(LFY)基因在花发育网络调控中的研究进展

成花是高等植物生命过程中最重要的阶段,在相当的程度上决定着繁育的成功和失败。综述了花分生组织特性基因LEAFY(LFY)基因,及其花发育(成花诱导途径)网络调控的相关研究进展。LFY基因在植物的营养性生长和生殖生长组织中均表达,从花序分生组织到花器官形成的过程中,LFY都起到重要的作用。

拟南芥LEAFY基因在花发育中的网络调控及其生物学功能

重点综述了拟南芥花分生组织特征基因———LEAFY(LFY)基因及其同源基因在花发育中的网络调控及其生物学功能。LFY基因广泛表达于高等植物的营养性和生殖性组织。LFY基因需要与其他基因相互作用,且表达量达到一定水平时才能促进成花。LFY基因处于成花调控网络的关键位置,不仅调控开花时间和花转变,而且在花序和花的发育中也起重要作用。碳源、植物激素等因子直接或间接地影响LFY基因的表达和作用。提示通过掌握LFY基因的表达调控规律进一步探讨成花机理的可行性。

苹果LEAFY同源基因的cDNA克隆与表达分析

从苹果的果台枝顶芽中克隆了两个长约 1 4kb的cDNA片段 ,分别定名为AFL1和AFL2。它们的碱基序列在编码区有 90 %的同源性 ,但在 3 末端非编码区仅有约 6 0 %的同源性。它们表达的肽链氨基酸序列与小叶杨、大豆、矮牵牛等有 70 %以上的同源性 ,与番茄、金鱼草、拟南芥有近 70 %的同源性 ,证明它们是LFY的同源基因。RT -PCR的结果表明 ,生长期AFL2在萼片、子房、根、茎、叶以及果台枝顶芽中都有表达 ,而AFL1只在果台枝顶芽中表达 ;在不同发育时期的果台枝顶芽中 ,AFL1在顶芽停止营养生长转向生殖生长以后才清晰表达 ,而AFL2在生长期 6～ 10月都有表达。因此认为苹果中的这两个LFY同源基因虽有共同的起源 ,但是在功能上存在差异 ,在花和营养组织的发育中起不同的作用。DNA印迹分析表明 ,在苹果属及近缘的梨属植物中LFY同源基因是多拷贝的。

枇杷LEAFY同源基因的克隆及序列分析

为从分子水平研究枇杷成花的机理,通过分析植物花分生组织决定基因LEAFY(LFY)同源基因的保守区序列,设计了1对简并引物,用PCR方法从枇杷栽培品种‘早钟6号’基因组DNA中扩增出1个1317bp的片段,把该片段克隆到pUCm T载体,测序和序列分析结果表明获得了枇杷LFY同源基因(ejLFY) 3′端的1个片段,该片段有1个911bp的内含子,编码区共编码130个氨基酸,其序列已经在GenBank中登记(登录号为AY5 5 1183) .在GenBank中进行同源性搜索,发现该基因片段与其他作物中已经报道的LFY同源基因的同源性大都在94 %以上,特别是与同属于蔷薇科的苹果的同源性最高,达到98%的同源性。

植物LEAFY同源基因的研究进展

本文就近10年来LEAFY(简写为LFY)同源基因的研究进展做了综合分析。通过对19种植物中已分离到的LFY同源基因的序列比较分析发现:LFY同源基因编码区核苷酸和氨基酸序列同源性都较高;在双子叶植物基因组中,拷贝数却有所不同。该基因的表达特性显示其在不同植物中表达的时间和空间有所差异。根据已知序列推导的氨基酸序列构建的系统进化树表明,单子叶植物与裸子植物的亲缘关系近于双子叶与裸子植物的亲缘关系。上述研究资料为植物成花机理研究提供了重要参考,且在研究植物系统进化方面也具有重要的意义。

LEAFY同源基因研究进展

LEAFY(LFY)同源基因存在于所有的陆生植物中,在植物花发育早期表达,并在花发育过程中抑制茎端分生组织的营养生长,调控花分生组织和花器官的形成,使转LFY基因植株提前开花,LFY同源基因与其上下游基因共同调控花发育过程.LFY同源基因的蛋白质结构在不同物种间保守性很高,但它们的表达部位差异很大.该文总结了近年来国内外已经克隆到的LFY同源基因的表达、功能及其在果树、花卉、粮食作物上的应用,以期为植物花发育的深入研究提供参考.

葡萄LEAFY基因启动子的克隆与序列分析

为探明葡萄LEAFY基因的表达调控规律,应用PCR技术从藤稔葡萄中克隆了1个长1833 bp的DNA片段,该序列含有2个内含子区域,编码402个氨基酸,与葡萄LEAFY同源基因VFL有99%的同源性。应用基因组步移法克隆了LEAFY基因的5′侧翼序列925 bp,拼接后的LEAFY基因及启动子序列共2 692 bp(GenBank登录号EF222286)。用PLACE、P lantCARE在线启动子预测工具分析表明:该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box,CAAT-box等,另外含有一些顺式作用元件如MYB结合位点、ABA响应元件、光响应元件和一些其他的调控序列,说明葡萄LEAFY基因的表达可能受MYB、ABA和光等的调控。用FootPrinter在线工具对葡萄与拟南芥等其他4种植物的LEAFY同源基因启动子进行比较,发现不同植物的启动子既有保守性,又有多样性,转录因子结合位点的分布相似,但也有区别,暗示了LEAFY基因表达调控的精确性或多样性。

银杏LEAFY同源基因的时空表达

以银杏雄株、雌株成年树和还未开过花的幼树的根、茎、叶,雌株幼果和不同时期的雄花芽、雌花芽为材料,利用同位素标记,制备Ginlfy 和GinNdly 两个特异探针,进行 Northern分子杂交,研究银杏 LFY 同源基因Ginlfy、GinNdly 在银杏不同器官,花芽不同生长发育时期的时空表达情况。结果显示,无论是幼树,还是成年的雌株、雄株,Ginlfy 基因在各个器官,如根、茎、叶、雌花芽、雄花芽、幼果以及雌花芽、雄花芽的不同发育时期都有表达,属组成型表达,而GinNdly 基因只在叶和不同时期的雄花芽、雌花芽中表达,其他器官都不表达,属特异性表达。银杏双拷贝 LFY 同源基因中的GinNdly 基因可能与开花关系更为密切。

葡萄高效再生体系的建立及转LEAFY基因的研究

采用葡萄茎段为外植体建立起高频再生体系 ,随后建立了农杆菌介导的葡萄主栽品种玫瑰香的稳定遗传转化体系 ,获得了转基因植株 .将携带拟南芥菜 LEAFY基因的 p DC2 0 2载体转化到农杆菌菌株 GV310 3中 ,与茎段共培养 3d后 ,在附加利福平的培养基 GS+ZT(2 .0 mg/ L)上选择培养 4周 ,经压力选择培养初步筛选到转基因植株 ,且可以直接获得生根转化试管苗 ;从初步鉴定的转化植株上选取健壮幼嫩的新叶作为材料 ,提取葡萄基因组 DNA,借助 PCR、Southern杂交等分子生物学手段进一步鉴定 ,结果表明 LEAFY基因已成功整合到葡萄染色体 DNA上 。

银杏LEAFY同源基因的分离与克隆

The flower meristem identity gene LEAFY is a developmental switch,sufficient for flower initiation in diverse plants. Ginkgo biloba is a kind of gymnosperm,and a dioecious tree species.The nucleotide DNA sequence was cloned from the genomic DNA of the tender leaves collected from a male tree in Ginkgo biloba L.cv.Dafushou.The analysis of DNA sequence structure indicated that the gene was composed of 3450 bp,and inferred the sequence to LEAFY gene of the male Ginkgo .Comparing the gene with LEAFY gene of the female Ginkgo reported in the relative references,the rate of homology was 99%,only lacking 3 nucleotides.The research work laid a sound foundation for studing the regulation and controlling flowering mechanism in Ginkgo biloba L.at the molecuar level in the future.

柑桔LEAFY同源基因片段分离及特性研究

根据不同植物LEAFY (LFY)同源基因 3’端序列高度保守性 ,设计合成简并引物 ,采用PCR技术首次从柑桔基因组DNA中分离出一条长 883bp的柑桔LFY同源基因(csLFY)片段。序列分析表明 ,所扩增的 883bpDNA片段中包含一个长 4 76bp的内含子 ,拼接位点与其他植物的LFY同源基因一致。由外显子推导的氨基酸序列与其它植物LFY同源基因的相应区域氨基酸序列同源性为 77%～ 97% ,其中与烟草NFL和矮牵牛ALF的同源性最高 ,达到 97%。RT—PCR研究表明 ,csLFY在柑桔成年结果枝上的花芽和营养芽以及童期幼苗的营养芽中均有表达 ,但童期营养芽中的表达强度明显低于花芽。

油桐LEAFY同源基因片段的克隆与分析

根据不同植物LEAFY(LFY)同源基因序列的保守区,设计合成1对简并引物,利用该引物通过PCR技术从油桐基因组DNA中分离出1条长约1050bp的LFY同源基因(TUNGlfy)片段,克隆到pMD18-T载体,以期为进一步研究LFY基因表达特性及其与油桐成花生物学的关系打下基础.进行测序和生物信息学分析的结果表明,该片段长1059bp,在中间有1个长639bp的内含子,前面的外显子长294bp,后面的长126bp,共编码135个氨基酸,拼接位点与其它植物的LFY同源基因一致;其推导蛋白质序列与其它植物LFY同源基因的相似性为88%～97%,其中与毛白杨的相似性最高,达到了97%,推测它们具有相似的功能.

荔枝LEAFY同源基因克隆及表达分析

采用RT-PCR与RACE-PCR相结合的方法,从‘糯米糍’荔枝Litchi chinensis花芽中分离得到了‘糯米糍’荔枝LEAFY同源基因(LcLFY)的cDNA全长序列.基因全长1 397 bp,其中编码区1 171个碱基,推测编码390个氨基酸.采用半定量PCR技术研究了LFY同源基因在荔枝花芽分化进程的表达情况.结果表明,在‘糯米糍’荔枝花芽分化开始时检测到LFY同源基因的表达,在花序原基出现前后表达增强,但在花分化的阶段表达水平明显减弱.

枇杷LFY同源基因植物表达载体构建及其功能分析

为研究枇杷LFY同源基因的功能,构建了含枇杷LFY同源基因ejLFY的植物表达载体pBI121-ejLFY,并转入到农杆菌GV3101中。利用花序侵染法将该基因导入拟南芥,经抗性筛选、PCR检测表明获得了25个转化株系。与对照相比,大部分转基因植株明显早花,成花时间可提早1周左右,莲座叶数目减少2-3片;部分植株侧生花序全部转变成单独的花,从莲座叶中抽出的花枝也全部转变为单独的花;少量转化株系花器官异常,不能形成种子。这表明枇杷LFY同源基因在其成花过程中起重要作用,为了解枇杷的成花分子机制奠定了基础。

柑橘LEAFY同源基因片段的克隆及分析

在提取大三岛脐橙 ( Citrus sinensis ( L) Osbeck)基因组 DNA的基础上 ,利用 Uneven PCR的方法克隆了脐橙中的 LEAFY( L FY)同源基因片段 .经对该基因片段的核苷酸序列分析表明 ,它和烟草中的 L FY同源基因 N FY基因在结构上高度保守 ,同源性高达 90

龙眼LEAFY同源基因片段的克隆和表达

研究克隆的龙眼(Dimdcarpus Longan Lour.)LFY同源基因(LLFY)保守区片段在不同组织器官以及“冲梢”逆转成的营养芽中的表达情况,为进一步鉴定龙眼LFY同源基因的功能及分析其在龙眼花序的“冲梢”过程中的作用机理奠定基础。根据不同物种LEAFY同源基因保守区序列设计简并引物,从“红核子”龙眼(D.longan Lour.cv.Red Seed)中克隆了425bp的cDNA片段。同源性比较结果表明,获得的序列为龙眼LEAFY同源基因(LLFY);同时还获得了1816bp的LLFY基因组序列片段并进行了序列分析。通过RT-PCR研究LLFY在6种龙眼不同组织器官的表达发现LLFY在花序芽和花芽中的表达量最高,叶芽中有微量表达,叶片和茎段中没有表达;在“冲梢”逆转成的营养芽中,LLFY的表达量明显高于叶芽。

芥菜LFY同源基因克隆及序列分析

在提取芥菜基因组DNA的基础上,克隆了芥菜中的LEAFY(LFY)同源基因,该基因长为1 307 bp.经过对该基因片段的核苷酸序列分析表明,它和花椰菜的BOFH基因在结构上有高度的保守性,同源率高达93%,与拟南芥中的LFY基因同源性达87%.

龙眼LEAFY同源基因启动子的克隆与序列分析

为了解龙眼LEAFY同源基因(LLFY)的表达调控规律,应用染色体步移方法克隆了809 bp的LLFY启动子序列。用在线软件PlantCARE分析表明,该序列除含有启动子基本元件,如TATA-BOX、CAAT-BOX外,还含有参与生理周期调控、干旱诱导MYB结合位点、ABA响应元件、光响应元件等一些其他的调控序列,推测LLFY的表达受生理周期、干旱、光照等的调控。用FootPrinter在线工具对龙眼等6个物种的LEAFY同源基因启动子进行比较,发现不同植物的启动子具有保守性,也存在差异,表明LEAFY同源基因功能上的分化,LLFY基因具有多种功能。

LEAFY同源基因系统进化及研究进展

LEAFY(简称LFY)同源基因是一个调控植物花分生组织和花器官形成的特征基因,它是启动开花的枢纽,而且还可防止花分生组织的逆转。本文分别利用软件Vector NTI software(I nvitrog en)和MEGA5.1对36种植物LFY基因编码的氨基酸序列特征、系统进化等进行分析,结果表明,其蛋白质平均含有397个氨基酸,分子量为44.35 kDa,等电点为7.32;多序列比对显示它们有37个完全保守的氨基酸残基,另外还存在丙氨酸、赖氨酸、组氨酸等氨基酸富集区;系统进化显示裸子植物与单子叶植物聚为一类,后与双子叶植物聚在同一进化树中。上述研究不仅对植物成花机理的研究具有重要的参考价值,而且为植物花发育以及早花早果奠定了理论基础。

玉米类LFY基因的克隆及其在不同光周期条件下的表达

采用每天9 h和15 h两种光照条件对热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系黄早四进行处理。以玉米茎尖为材料,采用RT-PCR方法,分离到1个1 265 bp的全长cDNA克隆,序列比较表明其为拟南芥LFY基因的同源基因,命名为类LFY(基因登录号为DQ343237)。类LFY与同源基因zfl2、RFL、LFY和FLO的同源性依次为93%、84%、57%和57%。它的DNA序列和推论的蛋白质序列与zfl1同源性最高,其编码的蛋白质与zfl1相比在第282、9和160位分别少1个丙氨酸、脯氨酸和苏氨酸,在188位置多1个甲硫氨酸。该基因在2个供试自交系茎尖中长日照条件下不同生长时期持续表达,短日照条件下生长早期和后期不表达,其功能有待进一步研究。