NAC6转录因子在芒果果实采后类胡萝卜素代谢过程中的表达及影响

NAC转录因子在植物生长发育过程中具有重要调节作用。为了探明NAC6转录因子对芒果果实采后类胡萝卜素代谢的影响作用,选取‘台农’和‘金煌’2个品种芒果商业成熟时期果实作为实验材料,在恒温(20℃)、恒湿(相对湿度85%)、避光环境进行贮藏处理,并测定果皮、果肉中类胡萝卜素组分含量变化、NAC6转录因子及类胡萝卜素代谢关键酶基因表达。结果表明:2个品种芒果果实均含有α-胡萝卜素、叶黄素、β-胡萝卜素、β-隐黄素和玉米黄素;在整个贮藏过程中,NAC6转录因子在2个品种芒果果实中的表达均呈持续上升的趋势,在贮藏后期达到极大值,随后略有下降;相关性分析表明,NAC6转录因子可能诱导了芒果果实中1-脱氧-木酮糖-5-磷酸异构酶、法尼基焦磷酸合成酶、牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶、八氢番茄红素合成酶、八氢番茄红素脱氢酶、ζ-胡萝卜素脱氢酶、类胡萝卜素异构酶、β-胡萝卜素羟化酶及紫黄素脱环氧化酶基因的表达,抑制了番茄红素β-环化酶、新黄素合成酶及9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶基因的表达;NAC6转录因子在‘台农’芒果果皮、果肉中的表达与类胡萝卜素裂解双加氧酶基因(carotenoid cleavage dioxygenase,CCD)的表达呈显著负相关,相关系数分别为-0.8410、-0.8383,NAC6转录因子可能通过抑制CCD的表达,从而延缓果实类胡萝卜素的降解速率。本研究结果能为芒果果实采后贮藏保鲜及品质调控技术提供依据。

不同鲜食品质橄榄果实转录组测序及酚类代谢途径相关调控基因挖掘

【目的】果实酚类物质类别、含量是与橄榄营养及风味密切相关的重要品质性状,探究橄榄酚类物质生物合成的分子调控机制。【方法】以总酚含量差异显著的橄榄(低酚/高酚)为试材,分别取花后80-160 d的果实进行转录组分析,对莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成通路差异基因进行表征,并对差异表达基因进行WGCNA分析,从中挖掘与酚类代谢途径相关的转录因子。【结果】转录组测序共获得296314条Unigene,其中73%的Unigene被注释到数据库;4个品种(系)橄榄成熟果共鉴定到1628个差异表达基因(DEGs),KEGG分析显示,DEGs在酚类代谢途径的“类黄酮生物合成”通路上显著富集;进一步对果实成熟过程莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成途径的DEGs进行表征,结合WGCNA分析中每个模块与性状的R2和P值,筛选到4个关键模块,根据模块内基因的调控关系利用MCC拓扑分析法以度值≥1挖掘模块内关键转录因子,挖掘到137个转录因子Unigene与30个酚类合成结构基因Unigene共表达,转录因子Unigene功能注释来自35个基因家族,最多的为锌指蛋白(C2C2、C3H、C2H2、PHD),其次为B3、HB、MYB、NAC基因家族。【结论】从转录组角度初步解析了橄榄鲜食品质在酚类代谢途径的差异,同时挖掘了调控酚类代谢的差异基因,对进一步探究橄榄鲜食品质差异的分子机制提供了重要依据。

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。

转录因子CcbHLH107调控蜜橘果实转色的功能分析

以重庆当地早熟蜜橘为材料克隆得到CcbHLH107,对其进行生物信息学分析及转录因子特性分析。结果表明:CcbHLH107与拟南芥AtbHLH107具有较高的同源性,启动子区域具有光响应元件、脱落酸响应元件等各类响应元件,定位于细胞核,具有转录激活活性。在烟草叶片异源瞬时过表达CcbHLH107一周后,瞬转部位叶片明显黄化,烟草叶片的叶绿素及其代谢产物含量显著降低(P<0.05);早熟蜜橘中瞬时过表达第3天时瞬转部位果皮有明显的转色,同时,果皮中CcbHLH107的表达水平显著上升。相比于对照组,瞬时过表达CcbHLH107的蜜橘果皮中叶绿素及其代谢产物的下降趋势加快,不同种类胡萝卜素的含量被改变,其中叶黄质、隐黄质、玉米黄素的积累被促进。且叶绿素降解相关基因CcNYC1、CcChlase1、CcRCCR、CcPAO和类胡萝卜素调控相关基因CcPSY2、CcBCH2、CcZEP、CcNCED5、CcCCS、CcCCD4显著上调表达(P<0.05)。综上,CcbHLH107通过促进蜜橘果皮叶绿素降解以及改变不同种类的类胡萝卜素含量和色素比值加速蜜橘果实的转黄。

大蕉果实转录组学分析及类胡萝卜素合成相关基因的研究

为探究大蕉果实不同发育时期在转录水平上的变化及类胡萝卜素生物合成代谢的差异表达基因,本研究以幼果期(BGZ1)、成熟期(BGZ2)、后熟期(BGZ3)的大蕉果实为研究对象,借助转录组测序技术进行分析。差异表达基因分析结果显示,BGZ1 vs BGZ2、BGZ1 vs BGZ3和BGZ2 vs BGZ3差异表达基因数目分别为3828个、16138个和14923个。GO分类和富集分析显示,3个差异分组主要富集在代谢过程、发育过程、结合、催化活性、细胞解剖实体等。KEGG分析结果表明,3个差异分组中,与类胡萝卜素的合成代谢相关的代谢途径、次生代谢产物的生物合成途径富集比较多。BGZ1 vs BGZ2、BGZ2 vs BGZ3分别有556个、1507个显著差异表达的转录因子,BGZ1 vs BGZ2显著差异表达的转录因子中下调表达居多。参与大蕉果实类胡萝卜素合成代谢的差异候选基因有37个,与BGZ1相比,BGZ2有12个基因上调表达、27个基因下调表达;与BGZ2相比,BGZ3有17个基因上调表达、20个基因下调表达。3个PSY候选基因的表达量在BGZ3时期降低;LCYE和LCYB在后熟期具有较高基因表达量。研究结果为大蕉中类胡萝卜素代谢的分子调控机制提供参考。

桂花色泽关键基因OfCCD4互作转录因子的鉴定分析

【目的】明确调控桂花类胡萝卜素代谢关键基因OfCCD4的转录因子,探究转录因子与OfCCD4结合并调控其表达的分子机制,为解析桂花类胡萝卜素代谢的分子机制及桂花花色的基因工程育种提供理论依据。【方法】选取杭州临安太湖源区桂花花瓣为研究材料,对前期筛选的类胡萝卜素代谢关键基因OfCCD4进行转录因子预测,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、酵母单杂交等分子生物学试验初步鉴定OfCCD4的转录因子。【结果】转录组分析发现,有10个转录因子与OfCCD4表达水平呈现高相关性;Y1H酵母转录激活活性结果显示,其中有8个转录因子具有一定的转录自激活能力;酵母单杂交结果表明,3个转录因子与OfCCD4启动子有强相互作用,3个转录因子与OfCCD4启动子存在弱相互作用。【结论】筛选到3个具有自激活活性,且与OfCCD4存在强互作关系的转录因子,推测其可能通过调控桂花OfCCD4基因表达影响花色差异。

类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)介导的基因组定点修饰技术

人工构建的序列特异性核酸内切酶能够识别并切割特定的DNA靶序列,造成双链断裂,从而引起基因组结构的定点改变。人工核酸内切酶技术使得研究人员有可能对任意物种的基因组进行定点修饰,开启了反向遗传学研究的新天地。类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN)自2010年底开始成功应用于基因打靶,很快成为一种比锌指核酸酶(Zinc-finger nuclease,ZFN)更容易设计、特异性更高和毒性更低的人工核酸内切酶。文章综述了TALEN技术的研究进展及应用前景,重点介绍TALEN的结构、作用机制与构建方法和利用TALEN进行基因组定点修饰的策略,以及目前利用这一技术已成功实现突变的物种及内源基因,特别是在斑马鱼中的应用,为开展这一领域的研究工作提供参考。

植物类黄酮次生代谢生物合成相关转录因子及其在基因工程中的应用

转录因子在类黄酮次生代谢生物合成中起着重要的作用,通过与结构基因的结合,转录因子可激活次生代谢合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径。转录因子可以激活不同植物中相似黄酮类次生代谢合成基因的表达,将从特定植物中分离出来的转录因子基因在不同植物中进行遗传转化,可以有效提高转基因植物中黄酮类物质的含量。因此,转录因子的应用是类黄酮次生代谢基因工程中的一个新方向,已显示出广泛的应用前景。本文主要介绍了类黄酮次生代谢途径相关的MYB和MYC两大类转录因子,以及利用这两类转录因子在类黄酮生物合成遗传改良中的研究进展。

胡萝卜2个DcDREB-A1类转录因子基因的克隆与比较分析

植物DREB类转录因子在植物抗逆性方面具有重要作用。本文以胡萝卜黑田五寸为材料,基于胡萝卜转录组数据,通过RT-PCR方法克隆出2个DREB-A1类转录因子基因Dc DREB-A1-1和Dc DREBA1-2。序列分析显示,这2个基因均没有内含子,长度分别为780bp和669bp,分别编码259和222个氨基酸;预测其蛋白质相对分子质量分别为29.0KD和24.71KD,p I值分别为4.32和4.63。通过对氨基酸亲水/疏水性进行分析,发现这2个转录因子属于亲水性蛋白。实时定量PCR分析表明,Dc DREB-A1-1和Dc DREB-A1-2基因在胡萝卜不同组织中的表达量不同,分别在叶和根中表达量最高。低温(4℃)、高温(38℃)、盐(0.2 mol·L-1Na Cl)、干旱(200 g·L-1PEG)不同时间段处理表达分析显示,Dc DREB-A1-1在低温、高温、盐和干旱胁迫下被显著诱导,高温、盐和干旱处理1 h后表达量达到最高,分别比对照增加14倍、7倍、7倍,低温处理下2 h表达量最高,是对照的18倍;而Dc DREB-A1-2在高温、低温和盐处理下响应明显,高温处理1 h后表达量为对照的12倍,低温和干旱处理下8 h基因表达量分别比对照增加2.4倍、6.2倍,说明2个基因在响应逆境胁迫时表达不同。胡萝卜响应非生物逆境胁迫是一个复杂的过程,本试验对深入研究胡萝卜抗逆分子机制,提高胡萝卜逆境抗性等方面具有较为重要的意义。

花生中DREB类转录因子PNDREB1的克隆及鉴定

脱水响应元件结合因子(DREB)是一类对多个抗逆相关基因表达起调控作用的植物特有的转录因子,在植物抗逆能力综合改良方面具有重要作用。本研究通过筛选花生未成熟种子的cDNA文库,分离到一个DREB类基因——PNDREB1(FM955398)。该基因序列长度为687bp,推测编码蛋白含有229个氨基酸残基,相对分子量为24.7kD,理论等电点为5.97,与其他物种中该类转录因子序列同源性较高。利用酵母单杂交系统,对花生PNDREB1与DRE元件的特异识别和结合能力及其C-末端转录激活活性进行检测,显示,转入含有该基因及阳性对照基因的载体均可使酵母菌株正常生长,且具有显色反应,而转入空载体的酵母菌株不能生长,证明基因PNDREB1中的AP2结构域具有和DRE元件特异性结合的能力;同时,只有转入含有该基因C-末端片段及阳性对照基因的载体可使酵母菌株正常生长,并具有显色反应,而转入空载体的酵母菌株不能生长,说明其C-末端片段具有转录激活活性,该基因为DREB类转录因子。基因表达模式分析显示,PNDREB1为组成型表达,且被低温强烈、迅速诱导表达,并对干旱胁迫也有一定程度的响应,但对高盐和ABA处理没有响应。

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子 ,参与调节植物的生长、发育以及抗胁迫等过程。对一烟草OPBP1基因 (属于ERF类基因 )的烟草转化 ,获得了该基因超表达的植株 ,转基因植株明显地增加了耐盐能力。Northern杂交结果表明 ,OPBP1基因有不同程度的表达 ,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性。凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合。这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。

植物中DREBs类转录因子及其在非生物胁迫中的作用

低温、干旱、高盐等非生物胁迫能够严重影响植物的生长及作物的产量。最近发现了许多调控多种与逆境相关基因表达的转录因子,其中DREBs类转录因子能够通过与含有DRE/CRT顺式作用元件的抗逆相关基因启动子区相互作用,进而调控一系列抗逆基因的表达,使植物品质得到综合改良从而提高植物对非生物胁迫耐受力。文章通过对DREBs的结构、表达调控、作用方式及机理进行总结,并结合其在植物胁迫信号通路中的作用以及提高转基因植株胁迫耐受性的最新研究成果加以综述,并对其在农业生产中的应用前景进行展望。

MYB类转录因子在植物细胞生长发育中的作用及其应用

MYB是植物中重要的转录因子家族之一,它在调节花色素形成,抵抗逆境胁迫,调节棉花纤维发育等过程中发挥着重要的作用,且上述过程以MYB为中心,相互制约和影响。文章简要综述了人们近年来对于MYB在花色素形成、环境胁迫应答以及棉花纤维发育的过程中的作用。

烟草中NAC类转录因子基因的克隆及分析

【目的】克隆烟草NAC类转录因子基因,分析其序列特征和表达特性,为深入研究NAC类转录因子对烟草打顶后根系的生长发育与烟碱生物合成之间的关系奠定基础。【方法】采用电子克隆结合RT-PCR获得烟草NtNAC-R1全长cDNA序列,并进行生物信息学分析,用pRESTB原核表达系统进行该基因的原核表达。分别采用RT-PCR和Northern杂交对烟草打顶前、后根尖组织中NtNAC-R1的表达模式进行分析。【结果】烟草NtNAC-R1开放性阅读框架长度为936 bp,编码311个氨基酸,具有NAC转录因子家族典型的保守结构域。系统进化分析表明,该基因与矮牵牛NAC亲缘关系较近,属茄科植物特异NAC家族,在原核细胞中具有表达活性。该基因在烟草根中的表达水平最高,在烟草打顶后2—4 h表达水平下降,随后上升。【结论】从烟草根尖组织中克隆了一个NAC转录因子基因NtNAC-R1,该基因在根系中具有高水平表达,在烟草打顶后2—4 h表达水平显著降低,具有响应烟草打顶所导致的信号传递作用。

植物MYB转录因子调控苯丙烷类生物合成研究

植物苯丙烷类化合物和人类生活密切相关,可用于生产医药、染料、农药、香料等。但是其生物合成也是非常复杂的过程,严格受到植物细胞内基因表达时间和空间的调控。该研究总结了植物苯丙烷类物质的生物合成途径及参与植物苯丙烷类物质合成调控的转录因子,重点阐述了MYB转录因子调控木质素的生物合成过程、R2R3 MYB转录因子调控黄酮醇及花青素的生物合成过程,并提出了植物苯丙烷类物质代谢研究存在的问题,以期为苯丙烷类化合物的研究和利用提供理论参考。

调控植物类黄酮生物合成的转录因子研究进展

植物色泽表型的差异取决于体内色素种类、含量、色素分布及表皮细胞形态等多方面的内在因素。笔者从调控类黄酮色素合成途径的转录因子入手,结合国外该研究领域中取得的成果,对调控类黄酮生物合成的转录因子的类型、表达特性、功能和进化研究进行总结和分析,探讨其在花色选育中的应用前景。

NAC类转录因子在玉米未成熟雌穂发育中的作用

为了研究转录因子在玉米雌穗早期发育阶段的差异表达情况,探讨其生物学功能,利用Arizona大学的玉米芯片对未成熟玉米雌穂的早期关键发育阶段进行全基因组表达谱分析。数据标准化之后对差异基因中的转录因子家族进行超几何分析,挑选并分析差异明显的转录因子家族。结果表明,在玉米雌穗发育早期,有1 844个基因差异表达,有7个转录因子家族基因变化达到显著性差异,其中NAC类转录因子家族的变化最为显著,P值为5.6E-05。从生长锥伸长期到小穗分化期,该家族有9个基因上调表达,有6个成员下调表达。说明NAC类转录因子家族对玉米雌穗早期发育起到一定作用。

棉花中一个新的类DREB转录因子(GhDREB2B)的克隆、序列特征及表达分析

棉花是盐碱地改良的重要作物。文章利用盐胁迫处理棉花耐盐品种‘中棉所49’,筛选棉花EST数据库并对目标EST序列进行整合与分析,利用RT-PCR的方法,克隆了一个新的棉花类DREB转录因子,命名为GhDREB2B(GenBank登录号为GQ848094)。该基因编码351个氨基酸残基,分子量约39 kD,推导的氨基酸序列与杨树、番茄、大豆、拟南芥等物种中的DREB基因家族成员之间存在一定程度的同源性,均含AP2/ERF保守结构域,推测该基因在棉花中是一个新的DREB类转录因子。利用荧光定量RT-PCR对该转录因子表达特征的分析表明:GhDREB2B在棉花苗期经盐胁迫诱导后表达量迅速升高,在0.7%的NaC l胁迫诱导下,表达量达到最高值,但该转录因子并不受ABA的诱导。推测GhDREB2B在棉花受到干旱和盐胁迫条件下发挥重要功能。

受青枯菌诱导表达的马铃薯转录因子类StWRKY8的克隆与表达分析

[目的]从接种青枯菌(Ralstonia solanacearum)的马铃薯中薯3号(Solanum tuberosum)中克隆类St WRKY8部分序列,分析其序列结构特征,研究该基因在感、抗病基因型马铃薯中受诱导的差异表达模式及其不同的组织表达定位。[方法]分别培养抗病基因型马铃薯ED13、感病基因型中薯3号至9—10叶期,以伤根浸菌法接种青枯菌菌株PO41。提取叶片总RNA,反转录为cDNA,使用PCR筛选cDNA差减试剂盒构建消减文库,筛选出384个阳性克隆作为原始SMART cDNA文库,采用5'-RACE法根据SMART-RACE cDNA扩增试剂盒说明克隆全长类St WRKY8。并分别应用生物信息学软件Bio Edit、BLAST、MEGA 5.0分析类St WRKY8的基因序列、序列相似性比对以及建立系统进化树。利用Prot Param、Prot Scale、SWISS-MODEL、Net Phos2.0 Server、WOLF PSORT、Target P1.1Server等在线服务器预测类St WRKY8的理化特性、三级结构、磷酸化位点以及亚细胞定位。提取马铃薯ED13、中薯3号接种青枯菌后的叶片总RNA,采样时间点分别为处理后6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、4 d和6 d,运用反转录PCR和荧光定量PCR检测类St WRKY8的表达情况。以类St WRKY特异PCR产物制备地高辛标记探针,取材料茎、叶组织制作石蜡切片,并与标记探针进行原位杂交,定位其组织表达。[结果]获得了类St WRKY8 cDNA部分序列,长563 bp,包括一个完整开放阅读框258 bp,编码85个氨基酸。类St WRKY8属于第二类WRKY,锌指结构类型为C2H2,具有一个典型的WRKY保守结构域。其氨基酸序列与茄科(Solanaceae)其他成员具有高度同源性,与马铃薯转录因子St WRKY8相似性高达98%。预测类St WRKY8等电点约为9.1,半衰期大于5.5 h,为水溶性蛋白,其三维结构为非球状分子,含有3个磷酸化位点,亚细胞定位于细胞内。类St WRKY8受青枯菌诱导后表达上调,且在感、抗病基因型马铃薯中表达有差异。类St WRKY8在感病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内表达量较低,而在抗病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内高强度表达。该基因主要在茎叶维管束系统的韧皮部表达,具有组织特异性。[结论]类St WRKY8具有转录因子的一般结构特征,受青枯菌等病菌的诱导表达,同时受寄主植物固有抗性的影响,在感、抗病基因型中表达模式不同。推测其在植物防御反应中发挥作用并参与机体调控。

类风关巴布剂穴位贴敷对胶原诱导关节炎大鼠滑膜细胞核转录因子-κ β表达的影响

目的比较不同组合穴位贴敷类风关巴布剂对牛Ⅱ型胶原诱导关节炎(CIA)大鼠滑膜细胞核转录因子-κβ(NF-κβ)表达的影响。方法大鼠背部5处皮内注射牛Ⅱ型胶原诱导大鼠关节炎,观察以雷公藤为主的中药类风关巴布剂不同组合穴位贴敷对模型大鼠免疫组化指标NF-κβ计分,以及滑膜细胞上清液的白细胞介素-1β(IL-1β)与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的影响。结果类风关巴布剂治疗后,各穴位贴敷组大鼠的NF-κβ计分较模型组降低,其中系统组(远近配穴)最接近正常组;各组滑膜浸液中IL-1β、TNF-α浓度降低。结论类风关巴布剂穴位贴敷能够降低CIA大鼠滑膜细胞的NF-κβ的蛋白表达,并降低相关细胞因子的浓度,抑制正反馈效应;远近配穴可能通过标本兼治,多靶点起效,使其整体疗效优于单纯远道取穴或局部取穴。