灰毡毛忍冬MADS-box基因家族鉴定与CMB1基因克隆

目的鉴定灰毡毛忍冬Lonicera macranthoides MADS-box家族基因并进行生物信息学分析与表达模式验证,克隆湘蕾型和野生型灰毡毛忍冬MADS-box家族成员CMB1全长。方法基于转录组数据,利用在线工具对灰毡毛忍冬MADS-box进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR验证MADS-box基因在不同品种中的表达模式,通过RT-PCR、RACE技术克隆湘蕾型和野生型灰毡毛忍冬CMB1基因全长。结果28个灰毡毛忍冬MADS-box蛋白长度为89~359 aa,碱性蛋白占比85.7%,不稳定蛋白占比96.4%,亲水性蛋白占比96.4%,均定位于细胞核,均为无跨膜结构的非分泌蛋白。转录组显示,与野生型比较,湘蕾型中28个MADS-box基因有17.86%表达下调,MIKCC型基因中有18.75%表达下调。克隆得到在两个品种的灰毡毛忍冬花中高度特异性表达的CMB1基因全长,均包含一个738 bp的ORF,编码245个氨基酸。CMB1基因在两个品种的花中表达量存在显著差异(P<0.01),且与茎、叶相比,在花中高度特异性表达(P<0.01)。结论基于灰毡毛忍冬转录组数据,鉴定了28个MADS-box家族基因,克隆得到湘蕾型与野生型灰毡毛忍冬CMB1基因全长,为进一步研究灰毡毛忍冬花发育、优良表型形成的分子机制提供研究基础与理论依据。

辣椒MIKC型MADS-box基因家族鉴定及胁迫响应

MADS-box家族在花的诱导和发育中作用广泛,有些基因在明显不相关的发育阶段具有多种功能。本研究通过生物信息学对辣椒MIKC型MADS-box家族系统发育树、保守结构、基因特征、GO和KEGG富集分析、时空表达等进行系统分析。在辣椒中共鉴定到25条MIKC_MADS基因,均具有MIKC_MADS的N端SRF-TF和C端K-box保守结构域,氨基酸数为122~278 aa,为两性亲水性蛋白。Motif分析发现,25条CaMADS-box基因均含有Motif1、Motif2、Motif4共3个保守基序。染色体定位发现,25条基因不均匀地分布在12条染色体上,其中染色体Chr02定位基因最多,共计5条基因。共线性分析发现MIKC_MADS在野生种Chiltepin中存在多个共线性区块。GO富集分析发现,MIKC_MADS主要参与植物生长初期发育过程,主要是花器官、胚乳发育过程,KEGG富集到甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢(ko00260),乙醛酸盐和二羧酸盐代谢(ko00630),碳代谢(ko01200)。顺式作用元件发现,与光响应元件、水杨酸、胚乳等元件相关。在时空表达过程中,MIKC_MADS在茎、叶、芽和花过程表达呈现上调表达趋势。

辣椒MADS-box转录因子CaRIN基因克隆、表达与功能分析

【目的】探究MADS-box家族基因RIN的表达特征和功能,解析其对辣椒类胡萝卜素代谢的影响。【方法】基于辣椒果实发育转录组,通过RT-PCR克隆辣椒MADS-box转录因子CaRIN基因CDS全长,分析其生物信息学、表达模式、亚细胞定位、转录活性等,并探讨VIGS诱导CaRIN基因沉默对类胡萝卜素代谢的影响。【结果】(1)CaRIN基因CDS全长732 bp,编码243个氨基酸,蛋白分子质量为27.95 kD,等电点(pI)为7.06,其编码蛋白具有典型的MEF2_like MADS结构域,属MICK型转录因子。(2)CaRIN基因主要在花和果实中表达,具有组织特异性;CaRIN定位在细胞核,并且具有转录激活活性。(3)CaRIN基因启动子具有ABRE等多个激素应答元件,外源脱落酸和乙烯利均能加速果实转红,诱导CaRIN及相关基因高表达。(4)VIGS诱导沉默CaRIN基因后,类胡萝卜素代谢途径基因PSY1、CCS、PDS、CRTZ、LCYB和NCED1表达水平降低为对照组的0.27~0.59倍,且果实总类胡萝卜素含量(0.379 mg/g)较对照(0.650 mg/g)显著降低。【结论】CaRIN是辣椒果实类胡萝卜素代谢过程的重要调控因子。

基于转录组信息的辣椒MADS-box转录因子家族分析

MADS-box转录因子广泛存在于植物中,在生长发育和次生代谢过程中发挥重要作用。为探究MADS-box转录因子家族在辣椒素不同积累时期的表达情况。利用辣椒素不同积累时期转录组数据,鉴定辣椒MADS-box转录因子家族成员,并进行亚细胞定位、保守基序、系统进化树和染色体定位分析,对其功能进行初步分析。结果表明,在辣椒转录组数据中共鉴定出95个MADS-box转录因子;含有105~395个氨基酸;分子质量为11.55~44.46 ku;理论等电点为5.16~10.01;主要在细胞核表达,均含有MADS保守结构域,系统发育分析表明,MADS蛋白可分为8个亚家族。有73条CaMADS家族成员定位到12条染色体上。差异表达的MADS-box基因有26个,其中6个基因在C1 vs C2时期上调,在C2 vs C3时期下调。基于KEGG富集和蛋白互作预测到CaMADS13可能参与辣椒中木质素的合成。CaMADS24可能参与辣椒素和木质素合成前体香豆酰辅酶A的合成。利用生物信息学分析,鉴定了辣椒MADS-box家族转录因子,为深入研究辣椒素次生代谢中的分子调控机制提供理论基础。

大豆MADS-box基因功能研究进展

MADS-box是植物体内一种重要的转录因子,其家族成员具有典型的MIKC结构、高度保守的N端MADS以及保守性较低的I域和C端。MADS-box基因广泛表达于植物的根、茎、叶、花、芽等组织部位,并参与调控花期、花器官发育、种子发育及非生物胁迫响应等过程。近年来的研究报道显示,不同MADS-box基因的表达模式不尽相同,其功能也存在较大差异。本文概述了大豆MADS-box基因家族的结构及分类,总结了大豆MADS-box基因家族花发育ABCDE模型中相关成员及SVP、SOC1、FLC等基因的研究进展。最后对大豆MADS-box的研究提出了展望,为今后进一步挖掘和利用该类转录因子基因进行大豆遗传改良和种质创新提供参考依据。

柳属植物花发育相关的MADS-box基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】利用基因组和转录组数据鉴定分析花发育相关的MADS-box基因家族成员的结构特征及表达模式,为柳属花被缺失的分子机制研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法鉴定柳属的长梗柳(Salix dunnii)、欧蒿柳(S.viminalis)、红皮柳(S.purpurea)的MADS-box基因家族成员,并对3种柳树花发育相关的MADS-box基因系统发育关系、基因复制和丢失、基因结构和理化性质进行分析。根据雌雄花芽的转录组数据分析长梗柳花发育相关基因在花芽不同发育阶段的表达模式。【结果】在长梗柳、欧蒿柳和红皮柳中分别鉴定出82、82和98个MADS-box家族基因。3种柳树的花发育相关基因经历了基因复制和丢失,相同亚类基因结构和保守结构域相似,但部分A、B、C和E亚类基因的K-box结构域缺失。长梗柳花发育相关基因的表达结果显示,在雌花和雄花中具有不同的表达模式。其中,B亚类SdMADS26和SdMADS4基因表达量均偏低。【结论】柳属植物花发育相关基因中部分成员的基因结构和表达模式发生了变化,推测这些变化可能与柳属花被缺失相关。

MADS-box基因家族调控毛茛目植物花器官发育的研究进展

毛茛目植物花器官具有复杂多样的特点,是研究花器官形态与遗传进化相关问题的理想植物类群。通过综述毛茛目植物花器官形态的多样性,结合毛茛目基因组、转录组以及芸香唐松草(Thalictrum thalictroides)、蓝花耧斗菜(Aquilegia coulela)、黑种草(Nigella damascena)、花菱草(Eschscholzia californica)等几个代表物种的花发育研究现状,阐述了当前MADS-box基因家族A、B、C、D、E类基因的功能及其下游靶基因的研究成果,并对未来毛茛目植物花发育的研究切入点和可能面临的挑战进行展望,旨在丰富对基部真双子叶植物花器官发育分子调控途径的理解。

谷子MADS-box基因家族的鉴定和表达分析

MADS-box基因是真核生物中一类重要的转录因子,参与调控多项植物的生长发育过程。然而关于谷子穗发育的MADS-box基因研究比较少。本研究使用序列相似性检索,在Phytozome 13.0数据库中筛选并且鉴定出了68个谷子MADS家族成员,并对这些家族成员的物理化学性质、系统发育树、染色体定位、表达谱等进行了全面的分析。结果表明,谷子MADS家族成员在染色体上分布不均匀,可以分为5个亚族。通过组织特异性表达谱分析得到,多数MADS基因在穗中表达量要高于其他器官。此外利用转录组测序技术对发育初期的谷穗和成熟期的谷穗进行了转录组测序分析,筛选到数个与谷穗分生组织发育相关MADS-box基因。为进一步揭示MADS-box基因在谷子穗发育过程中的作用奠定了重要的基础。

烟草细胞质雄性不育系K326 MADS-box和SUPERMAN基因的特征

细胞质雄性不育是杂种生产的重要工具,也是研究细胞核与细胞质互作的良好系统,但其机制仍不清楚。本研究以细胞质雄性不育系K326为材料,研究了烟草细胞质不育系雄蕊异常与花发育基因表达的关系。细胞质雄性不育系K326源于普通烟草天然不育株,用烤烟品种K326连续回交培育而成,不仅具有心皮化雄蕊现象,同时也有花瓣化雄蕊现象,异常雄蕊基部融合为一体。本研究首先用生信手段对控制普通烟草花发育的MADS-box基因和边界基因SUPERMAN进行了全基因组鉴定,分析了它们染色体定位和共线性,预测了B类基因和SUPEMAN基因的顺式作用元件,并研究了它们在不育系和保持系不同时期花蕾中的表达特征。结果表明,烟草共鉴定出160个MADS-box基因和5个SUPERMAN基因。这些MADS-box基因中有7个B类基因(4个PI基因,3个AP3基因),79个MADS-box基因定位于22条染色体上,3个SUPERMAN基因定位于3条染色体上。共线性分析表明,串联和片段DNA重复、倍加作用是MADS-box基因家族扩张的驱动力。观察发现,细胞质雄性不育系K326异常雄蕊在小蕾期就已出现,暗示细胞质雄性不育K326中雄蕊异常是早期分生组织发育缺陷的结果。qPCR检测表明,细胞质雄性不育系及保持系中可以检测到7个B类基因和1个SUPERMAN基因表达。PI基因表达水平NitMADS115在保持系各个时期均高于不育系;AP3基因NitMADS72、NitMADS100表达水平在保持系各个时期均低于不育系;其他基因呈现小蕾期和大蕾期下调,中蕾期上调。SUPERMAN基因只在保持系小蕾和中蕾期可以检测到,而不育系各个时期中均无法检测到;顺式作用元件分析表明,NitMADS115具有生长素响应元件AuxRR。因此,生长素可能在烟草细胞质逆行调控细胞核起重要作用。

锥栗MADS-box基因家族鉴定及组织特异性表达分析

为研究MADS-box基因家族在锥栗花和果实发育过程中的作用,在锥栗全基因组水平上,用生物信息学方法对其MADS-box基因家族进行鉴定、理化性质分析、系统进化分析和染色体定位,分析其基因复制、基因结构、顺式作用元件和表达量。结果表明,锥栗基因组中存在60个ChM ADS-box基因,不均匀地分布在除了2号染色体(Chr2)外的11条染色体上,其中,存在4对串联重复和8对片段重复。根据系统发育关系,可将锥栗基因组的60个ChM ADS-box基因分为type-Ⅰ型(20个)和type-Ⅱ型(40个)。ChM ADS-box蛋白均含有MADS结构域(Motif1和Motif2),且同亚家族基因显示出相似的基因结构。ChM ADS-box基因的启动子区域含有植物生长、光反应、激素反应和胁迫反应等顺式作用元件。ChM ADS-box基因在叶、雄花、雌花、果实和壳斗5种组织中具有特异性表达模式,表明其在植物生长发育过程中具有不同的功能。在果实和雄花发育的3个过程中,ChM ADS17、ChM ADS22、ChM ADS30、ChM ADS32、ChM ADS36、ChM ADS43、ChM ADS49、ChM ADS53表达较高,表明它们在锥栗花和果实发育过程中起到重要作用。

米槠MADS-box基因家族鉴定及其在花序、果实发育中的作用探析

基于米槠全基因组数据,利用生物信息学方法对米槠MADS-box基因家族进行鉴定,并对其系统进化关系、保守结构域、基因结构、基因复制和启动子顺式作用元件进行分析。此外,根据转录组数据构建米槠MADS-box基因在雄花序、雌花序、果实和果苞的不同发育阶段表达模式。本试验共鉴定出61个米槠MADS-box成员,所有基因均含有1个保守的MADS域,该域有保守的9段肽基序:KRK/R(X)4KK。系统进化和基因结构分析表明,有18个Type-Ⅰ型MADS-box基因,43个Type-Ⅱ型MADS-box基因,相同亚家族的成员有相似的基因结构和保守基序组成。61个成员不均等分布在12条染色体上,存在14对串联重复基因。表达量热图表明,Type-Ⅱ型A、B、C/D、E和AGL20类基因参与了雌花序的发育,B、C/D、E和AGL6类基因参与了雄花序的发育,E类基因可能参与雌花序休眠,而A类基因可能在雌花序解除休眠后发挥重要作用。A、C/D、E和AGL6类基因参与了果苞的发育,果苞可能由雌花的花器官发育而来。Type-Ⅱ型MADS-box基因家族成员在幼果期高表达,表明其参与果实早期发育。米槠FLC亚家族的CcMADS25可能在果实成熟过程中扮演重要角色。

中华猕猴桃全基因组MADS-box基因家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定并分析中华猕猴桃MADS-box基因家族成员,探明MADS-box基因家族成员在果实生长发育及芽休眠中的表达模式。【方法】基于中华猕猴桃红阳V3基因组数据库,利用生物信息学方法对中华猕猴桃MADS-box全基因组进行鉴定,分析其家族成员的理化性质、系统进化树、保守基序、顺式作用元件,并对其在果实生长发育及不同组织中的表达模式进行分析。【结果】在中华猕猴桃红阳基因组中鉴定到了68个AcMADS-box基因,共包含11个亚家族,不均匀地分布于22条染色体上,成员间共存在32对共线性基因对;在基因家族上游启动子区域发现与光响应、激素响应、逆境胁迫响应等相关的顺式元件;17个AcMADS-box基因在组织间高表达且有表达特异性,推测是参与调控中华猕猴桃生长发育的关键基因。【结论】初步鉴定并提供了AcMADS-box家族成员信息,16个AcMADS-box家族成员在根、枝、茎、叶、花中高表达,8个家族成员在花芽中高表达。结果为进一步研究AcMADS-box参与中华猕猴桃的生长发育调控机制提供参考。

植物MADS-box基因研究进展

植物中的MADS-box基因是一个序列特异的调节基因家族,其编码的MADS-box蛋白转录因子以二聚体化的形式通过保守的MADS结构域与特定的DNA序列结合来调控基因的表达,从而调节植物的生长发育.对植物MADS-box基因的分布、分类、结构、功能和前景作了简要的综述。

苹果MADS-box转录因子的生物信息学及其在不同组织中的表达

【目的】分析已知苹果(Malus×domestica)MADS-box基因基本信息,研究其在不同组织中表达情况。【方法】利用NCBI数据库查询并获得苹果MADS-box基因,采用CLC Combined Workbench version 6、WebLogo 3、MEGA4.1、MapInspect和MEME等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术研究MdMADS基因在不同组织中的表达情况。【结果】共得到26个苹果MADS-box基因。MADS-box结构域分析显示,氨基酸10(I)、16-19(RQVT)、22-23(KR)、29-31(KKA)、33(E)、37-39(LCD)、42(V)和48(S)是保守不变的。保守元件分析表明,苹果MADS-box基因包含4个保守元件:元件1、3为MADS盒;元件2、4为K盒。所有苹果MADS-box蛋白都包含有MADS盒(除MdMADS9)和K盒。进化树分析结果显示,苹果MADS基因共分为5个亚组。MdMADS1、3、4、6、7、8、11、18属于SEP亚组;MdMADS2、5、12属于AP1亚组;MdMADS10、14、15、19、22和MdAGL属于AG亚组;MdMADS16、17、21、MdSOC1、MdSOC1a和MdSOC1c属于SOC1亚组;MdMADS13、23和MdPI属于AP3亚组;MdMADS20属于SVP亚组。染色体定位分析显示,MdMADS在8号染色体上分布最多,共有4个;其次是染色体2、14和17,均分布3个;染色体1、5、6、7、11和16均分布1个;染色体3、4、12和15则没有分布。RT-PCR结果分析显示,SEP和AGL亚组表达模式较为一致,主要在花和果实中表达;AP1亚组除在花和果实中表达外,在其它组织器官中也有表达。【结论】苹果MADS-box基因结构高度保守,多数成员参与调控花和果实发育过程。

MADS-box转录因子的相互作用及对果实发育和成熟的调控

MADS-box基因编码的蛋白是一类数目庞大的转录因子家族,通过与其他转录因子相互作用形成同源或异源二聚体,调控着整个植株的生长发育。文章对近年来MADS-box转录因子的相互作用及对果实发育和成熟的调控作用的研究进展进行了综述,为了解MADS-box转录因子的作用方式和作用机理及深入研究MADS-box基因对调控果实发育和成熟的作用提供参考。

MADS-box基因控制植物成花的分子机理

植物花器官的发育和开花是植物生殖发育中最重要的过程,植物在长期的进化过程中产生了春化(低温)途径、自主途径、光周期途径以及不依赖于光温环境条件的赤霉素信号途径来适应多变的环境和调控植物开花过程。本文综述了模式植物拟南芥中由LEAFY(LFY)、CONSTANS(CO)、FLOWERING LOCUSC(FLC)、FLOW ERING LOCUS T(FT)和SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1(SOC1)等基因构成的双子叶植物响应光温条件变化的开花调控网络;以及大麦、小麦中由VERNALIZATION1(VRN1)、VRN2、ODD-SOC2(OS2)和拟南芥CO、FT同源基因构成的禾本科植物开花调控网络。其中最重要的是转录调控因子MADS-box基因FLC、SOC1、VRN1和OS2,并发现组蛋白的乙酰化/脱乙酰化,赖氨酸的甲基化/脱甲基化在调控FLC、VRN1染色质活性状态及基因表达,从而产生开花控制的机理。这些研究发现将有助于对具有重要经济价值的单双子叶植物,通过生物技术手段改良其品种特性以应对非生物逆境,特别是低温胁迫的指导。

植物MADS-box基因的研究进展

MADS-box基因是一类重要的转录调控因子,在动物、植物、真菌中都有分布。在植物中从根、茎、叶到花的发育,果实的成熟MADS-box基因都起作用,尤其是在开花植物中花的发育,开花时间的控制等方面起着重要的作用。综述了MADS-box基因的分类、进化、结构、以及MADS-box基因在植物花器官发育,开花时间的控制,果实的成熟等方面的作用。

洋葱花器官B类MADS-box基因AcPI的克隆及表达分析

【目的】克隆洋葱花器官B类PI/GLO家族MADS-box基因,分析其序列特征及时空表达模式,为探讨其在洋葱花发育过程中的分子遗传机制奠定基础。【方法】以洋葱花蕾总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得AcPI的全长cDNA序列。用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和Real-time PCR分析AcPI在花蕾整个生长过程中的时空表达模式。【结果】克隆获得洋葱AcPI基因(GenBank登录号:JX679083)的cDNA全长931 bp,包含615 bp的完整开放阅读框,编码205个氨基酸。蛋白分析表明,AcPI蛋白具有植物MADS-box蛋白典型的MADS和K结构域;与水仙的NTPI、风信子的HoMADS2有78%、75%的相似性,与金鱼草的GLO也有52%的相似性。系统进化树分析表明,AcPI属于B类MADS-box蛋白家族的PI亚家族。RT-PCR表达分析表明,AcPI只在生殖器官花蕾中表达,但主要在花的第一、二、三轮花器官中表达,而在营养组织根、茎和叶中不表达。Real-time PCR进一步分析表明,AcPI在花芽整个生长过程中,在心皮中微弱表达,但表达丰度呈递增趋势;而在外轮被片、内轮被片和雄蕊中强烈表达,其表达丰度除了在外轮被片中呈先增后减的趋势外,在内轮被片和雄蕊中都呈递增趋势。【结论】AcPI在洋葱第一轮花器官中的表达支持了van Tunen提出的修正的ABC模型;但AcPI在洋葱第四轮花器官中也有表达,这表明AcPI除了调控外轮被片、内轮被片和雄蕊发育外,还可能在心皮的形成发育过程中起着重要作用。

植物MADS-box基因研究进展

植物MADS-box基因在植物的生长发育过程中发挥着重要的调节作用。迄今为止,已经在植物中发现数以百计的MADS-box基因,其中大部分成员在植物生殖器官发育过程中发挥重要作用,部分也参与植物营养器官的发育。本文综述了植物MADS-box基因及其编码产物的发现、结构、调节机制、进化以及功能等方面的研究进展,并探讨了植物MADS-box基因研究的发展趋势。

桃已知MADS-box转录因子的生物信息学及花发育表达分析

MADS-box基因家族是研究最广泛的植物转录因子之一,参与调控植物生长和发育的多个过程。本文列举了当前已知的MADS-box(Pp MADS)基因在桃(Prunus persica)功能基因组数据库中的基本信息,对Pp MADS基因的保守结构域、进化关系、内含子与外显子、染色体定位和保守元件进行了详细分析;并利用半定量RT-PCR技术分析了其在不同花器官中和的花的不同发育阶段表达水平。结果表明,Pp MADS在桃不同花器官、花不同发育期中起重要的调控作用,为进一步筛选Pp MADS基因进行功能分析奠定相关理论基础。