圆齿野鸦椿SPL全基因组的鉴定及表达

[目的]探讨圆齿野鸦椿(Euscaphis konishii Hayata)SPL家族成员的组成及在花和果中的表达模式。[方法]利用生物信息方法系统鉴定和分析圆齿野鸦椿EjSPLs基因家族。[结果](1)在基因组中共鉴定到26个具有SBP保守结构域的EjSPLs基因,非均匀地分布在12条染色体上,并有13对基因发生了片段复制。(2)顺式元件分析表明,EjSPLs基因受光、植物激素的调控。(3)系统发育分析表明,EjSPLs可分为8个亚家族,同一亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。(4)表达模式分析表明,EjSPLs基因存在组织特异性,但同一亚家族大部分成员的表达模式相似;此外,20个EjSPLs基因主要在花器官或果中表达,其中7个仅在果的绿果期、变色期、红果期表达。[结论]本研究结果提供了圆齿野鸦椿SPL基因家族的全面信息,揭示了EjSPL在其花和果中的表达模式,为阐明EjSPLs基因的生物学过程奠定了理论基础。

芍药PlSPL1基因克隆与表达特性分析

为研究芍药PlSPL1(SPL)基因的性质和功能,进一步阐明PlSPL1基因在不同物种中的共性与特征差异,探明PlSPL1在芍药茎秆挺直程度中的作用。以芍药红峰茎秆为材料,采用RACE技术获得了芍药PlSPL1基因全长序列,利用生物信息学软件分析预测PlSPL1的结构、理化性质和亲缘关系,随后利用qRT-PCR技术分析PlSPL1在芍药茎秆不同发育时期的表达量,并通过激光共聚焦扫描显微技术进行了蛋白质亚细胞定位分析。结果表明:PlSPL1基因开放阅读框为3000 bp,编码999个氨基酸。蛋白分子式为C_(4869)H_(7682)N_(1406)O_(1497)S_(43),分子量为111.25 ku,理论等电点为6.26,编码亲水性不稳定酸性蛋白,磷酸化修饰以丝氨酸为主,无信号肽,有跨膜结构,二级结构主要由无规则卷曲组成。系统进化树分析发现,PlSPL1蛋白与牡丹的亲缘关系最近,其次和葡萄有较近的亲缘关系;蛋白序列比对分析发现,PlSPL1蛋白具有SPL转录因子家族特有的SBP保守结构域。相对表达量分析发现,PlSPL1随着茎秆发育逐渐呈现下降趋势,表明PlSPL1负向调控芍药茎秆发育,推测其可能在茎秆挺直程度方面起重要作用;亚细胞定位显示,PlSPL1蛋白定位在细胞核中。上述结果表明,PlSPL1参与芍药茎秆发育过程。

百香果SPL转录因子家族成员鉴定及其对低温胁迫的响应

SPL(SQUAMOSA启动子结合类蛋白质)是一类特异存在于植物中的转录因子,参与植物生长发育的多个过程。为明确百香果SPL转录因子家族成员特征及其对低温胁迫的响应,本研究利用生物信息学方法和百香果基因组数据,对百香果SPL家族基因的结构、染色体分布、共线性关系及其编码蛋白质理化性质、进化关系进行分析,并通过低温和常温处理明确了百香果幼苗叶片SPL家族基因的相对表达量差异。结果表明,从百香果基因组中鉴定出19个SPL家族成员,分布于7条染色体上,其中包含3对共线性基因对。系统进化分析结果显示该家族分为9个亚族。百香果PeSPL基因启动子区域存在大量激素响应元件和逆境胁迫响应元件。低温胁迫下,百香果PeSPL2、PeSPL3、PeSPL6、PeSPL7、PeSPL8和PeSPL96个基因的相对表达量极显著上升,PeSPL13和PeSPL182个基因的相对表达量显著下降。本研究结果可为进一步揭示百香果SPL基因对低温胁迫的响应机制提供依据。

核桃SPL基因家族的系统进化和表达分析

【目的】SQUAMOSA promoter binding protein-like(SPL)转录因子在植物开花诱导中起重要的调控作用。从核桃基因组中鉴定SPL(JrSPL)基因家族成员并分析其表达特性,为探究SPL在核桃开花诱导中的功能研究提供参考。【方法】采用生物信息学方法鉴定JrSPL基因家族成员,并预测其基本理化性质、保守结构域、进化关系、启动子顺式作用元件等;利用转录组测序和RT-qPCR技术分析JrSPL家族成员在核桃不同组织及嫁接诱导开花后的表达水平。【结果】JrSPL家族有28个成员,其基因结构和蛋白结构均高度保守,分布在核桃14条不同的染色体,与拟南芥和毛果杨分别存在17处和24处共线性关系,根据系统发育关系可分为8组。JrSPL启动子存在大量的光响应元件、激素应答元件、胁迫响应元件等。转录组测序分析显示,JrSPL基因在核桃不同组织表达量有差异,在雄花、雌花、顶芽及叶中均有表达,多数基因在雌花中的表达量都比较高,有6个基因最为显著,它们可能在开花诱导中起关键作用。在嫁接诱导核桃开花材料中,检测的12个JrSPLs中除了JrSPL8外,在开花材料中的表达量均高于对照,JrSPL2和JrSPL25在混合花序的雄花中表达显著,JrSPL8在顶芽中高表达。【结论】JrSPL基因在核桃成花中具有重要作用,其高表达是花期提前的主要因素。

二穗短柄草SPL家族基因的鉴定、系统发育和表达分析

植物特异性SPL家族基因编码SBP(squamosa promoter-binding protein-like)保守结构,参与调节植物的生长和发育。为了解二穗短柄草中SPL家族基因的分布、结构及功能,对二穗短柄草全基因组中SPL家族成员进行了系统分析。结果表明,在二穗短柄草全基因组中鉴定出17个BdSPL基因,在5条染色体上呈不均匀分布,bd03号染色体上分布最多;根据系统发育树,17个BdSPL被分为6个组,同组成员有保守的结构和基序;其中6对BdSPL基因发生基因复制事件;在BdSPL基因启动子区域发现了各种顺式元件,如ABRE、CGTAC-motif和LTR。转录组数据和qRT-PCR分析显示,BdSPL基因在二穗短柄草花中表达量较高,而在根系中表达量较低,在不同植物激素处理下表达量有差异。

植物SPL转录因子研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein-like)基因编码的绿色植物所特有的转录因子,参与植物形态建成、花发育、根发育等过程,调控植物不同发育时期的转变,维持植物育性,响应植物的外界胁迫,在植物的整个生长发育过程中发挥着重要的作用。对SPL转录因子的研究概况、结构特征、同源基因克隆情况、表达调控模式以及生物学功能进行了综述,以期为进一步进行SPL转录因子的相关研究奠定基础。

小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定,并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因,其中27个是miR156的靶基因;系统进化分析发现,56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析,发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关,响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个,其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT-PCR验证结果与转录组数据基本一致。

SBP-box/SPL基因在植物表皮毛发育中的作用

植物表皮毛作为表皮细胞的特有组织在分类、减少热量和水分散失、抵御昆虫和微生物侵害方面发挥作用,同时也是生长发育时相转换的一个重要指标.而且表皮毛在提高产量等农艺性状方面也发挥重要作用,如棉花纤维组织的产量和品质.SBP-box/SPL基因是植物特有的一个较小的基因家族,在生长发育多个方面扮演重要角色,涉及花期、育性、果实成熟、蓝光信号传导、器官大小等性状.其中,在调控植物"年龄"相关的时相转换中作用明显.本文对表皮毛发育调控中SPL基因功能、涉及的microRNA,及它们与其他表皮毛发育调控途径的关系进行综述,以期为植物表皮毛发育的深入研究及应用奠定基础.

白梨SPL转录因子在二次成花诱导中的响应

【目的】梨二次成花(异常)在我国南方普遍发生,环境因子与植物遗传因子互作在该过程中的作用以及关键的遗传要素仍有待鉴定,为鉴定梨基因组中SPL(squamosa promoter-binding protein like)编码基因并研究其在二次成花诱导中的表达变化情况。【方法】前期课题组探索了通过摘叶诱导模拟二次成花的生理机制,测定了转录组变化过程,本研究基于已有的白梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)基因组数据,从全基因组范围对SPL编码基因进行了鉴定,结合二次花诱导过程的转录组数据,挖掘参与该过程的候选基因。【结果】本研究共获得了34个典型的SPL蛋白家族成员,只有3个成员在目前的梨参考基因组上串联排列。系统进化分析将34个成员划归为8个进化类群,与其他物种SPL分类一致。砂梨‘丰水’二次成花诱导及未诱导材料的转录谱分析表明,34个SPL蛋白编码基因中仅两个显著差异表达,其中Pbr038289.1显著上调表达,而Pbr002303.1表达量显著下降。【结论】这2个蛋白有望成为深入研究梨成花过程调控的重要靶点。

汉族人和法国人Ⅰ型胶原α链Spl结合序列MscⅠ酶切位点基因多态性的比较

目的 了解中国汉族人和法国人Ⅰ型胶原α链Spl结合序列MscⅠ酶切位点基因多态性分布的异同。方法 对 96例中国汉族人和 78例法国人用DXA骨密度仪进行BMD测量 ,同时采集全血并抗凝保存。用聚合酶链式反应、限制性酶切技术对Ⅰ型胶原α链Spl结合序列基因型进行分析。结果 96例汉族人的基因型均为SS ,78例法国人的基因型为 5 3例SS、2 2例Ss和 3例ss,经Fisherχ2 检验 ,显示差异有非常显著性 (P <0 0 1)。结论 汉族人和法国人的Ⅰ型胶原α链Spl结合序列MscⅠ酶切位点基因多态性显著不同。汉族人Ⅰ型胶原α链Spl结合序列MscⅠ酶切位点稀少。

光皮桦BlSPL1转录因子基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

Squamosa promoter binding protein like genes(SPLs)对植物开花具有重要的调控作用。基于转录组序列并利用RACE技术从光皮桦中分离获得BlSPL1基因,其cDNA序列全长1 825 bp,包含开放阅读框长1 170 bp,编码389个氨基酸,与桃PpSPL1(EMJ10405)的同源性最高(67%),属于陆地植物SPLs基因家族的group VII分支。表达分析显示BlSPL1在光皮桦芽、雌花、雄花、幼苗中均有表达,在雄花和幼苗中表达量较低,但在芽发育成雌花过程中明显上调,推测其可能对早期的雌花形成起调控作用。同时,从57个不同的光皮桦无性系中克隆BlSPL1的基因组序列,进行单核苷酸多态性(SNP)分析,共检测到98个SNP位点,SNP频率为1/26 bp,多样性指数π为0.007 12。在外显子区域,共检测到28个SNP位点,其中11个为同义突变,17个为错义突变。进一步的连锁不平衡分析显示,随着序列长度的增加,不同光皮桦群体BlSPL1内的SNPs连锁不平衡在基因内部迅速衰退。

萝卜全基因组中SPL基因家族成员的鉴定与分析

SQUAMOSA启动子结合类蛋白(SPL)基因家族,作为一类在植物中广泛存在的转录因子,在植物生长发育、信号转导及生理生化过程等方面具有重要作用。本研究通过生物信息学方法,从萝卜基因组中鉴定出分布于8条染色体上的26个SPL基因,并将其按照所处染色体位置命名为Rs SPL1-Rs SPL26。其氨基酸数目在139-1021 aa,蛋白分子量在16167.7-112219.48 Da,等电点分布在5.77-9.67,外显子数量从2到11个不等。micro RNA结合位点预测发现12个Rs SPL含有mi R156的结合位点,11个RsSPL含有miR157的结合位点。对它们在不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族成员具有一定的时空表达差异性,且同一个亚家族的成员具有相似的表达模式。本研究为萝卜SPL基因家族的功能研究奠定了基础。

甜橙SPL基因家族的鉴定及其在成花诱导中的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein-like(SPL)基因家族在植物成花转变与花器发育中起重要调控作用。该研究基于甜橙(Citrus sinensis)基因组数据,对甜橙SPL家族成员及其启动子区进行生物信息学分析,并采用qRT-PCR检测其在甜橙不同花期、不同品种花芽和叶片的表达特异性,为深入探讨CsSPLs基因在甜橙成花诱导中的功能奠定基础。结果表明:(1)共鉴定出15个含有SBP保守结构域的甜橙SPL基因,分别命名为CsSPL1~CsSPL15,且分布在6条染色体上。(2)CsSPL1~CsSPL15基因编码的氨基酸长度为130~1075 aa,分子量为14.73~118.75 kD;系统发育分析将15个CsSPLs分成8个亚族,除CsSPL4外,其他CsSPLs均与拟南芥SPL家族成员聚类。(3)顺式作用元件分析表明,CsSPLs启动子中含有大量光响应元件,推测CsSPLs可能在甜橙响应光调控过程中发挥重要作用。(4)转录组数据分析显示,CsSPLs在甜橙愈伤组织、花、叶片和果实中均有表达,其中CsSPL3、CsSPL4、CsSPL7、CsSPL8、CsSPL12、CsSPL13、CsSPL14和CsSPL15在花和叶片中较高表达。(5)qRT-PCR检测显示,CsSPLs在甜橙不同花期、不同品种花芽和叶片组织中的表达均有显著上调趋势,且采样各时期下早花品种‘赣南早’花芽和叶片中CsSPLs的表达量均高于对照品种‘纽荷尔’。研究认为,甜橙成花组织内CsSPLs基因的高表达是其花期提前的主要因素。

miR156介导SPLs参与调控拟南芥种子成熟过程

【目的】MicroRNA156s(miR156s)是一类非常保守的小RNA家族,探究其能否参与植物种子成熟的复杂基因表达调控网络,对提高种子质量和产量等性状具有重要意义。【方法】基于前人建立的报告基因筛选体系,分别对突变体MIM156-gus及SPLs-ox进行GUS活性分析,利用qRT-PCR技术鉴定miR156家族不同成员的组织表达特异性及突变体材料中种子成熟关键调控因子的表达情况。【结果】GUS染色后,以gus23为背景材料的MIM156及靶标基因SPL2、SPL10和SPL11的过表达突变体均在播种后14 d的幼苗中展现出了GUS表型。miR156家族中,miR156a、d、e和j在果荚中的表达量最高,至少是14 d幼苗的20倍,且MIM156下调表达突变体中LEC1、ABI3和FUS3的表达水平均有不同程度升高。【结论】miR156的下调表达和SPLs的过表达诱导SSPs基因的异位表达,且MIM156促进LEC1、ABI3和FUS3基因的表达,说明miR156/SPLs作为调控因子参与植物种子成熟过程。

家蚕BmE(spl)-like基因的克隆与表达谱分析

从本实验室构建的家蚕蛹cDNA文库中筛选到一条新的cDNA序列,生物信息学分析发现其编码的蛋白质序列与果蝇Enhancer of split基因[E(spl)]编码的DNA结合转录调控因子bHLH(helix-loop-helix)有较高的同源性,将该基因命名为BmE(spl)-like(Bombyx mori Enhancer of split like)。该基因的ORF长606 bp,编码201个氨基酸残基,预测蛋白质分子质量22.3 kD,等电点9.7。构建重组表达质粒pET-28a-BmE(spl)-like并在E.coli BL21(DE3)菌株中表达BmE(spl)-like蛋白,经亲和层析和FPLC反向柱纯化融合蛋白His-BmE(spl)-like并制备了抗体效价1∶25 600以上的多克隆抗体。用qRT-PCR方法检测BmE(spl)-like在家蚕成虫发育期的转录水平最高,结合果蝇同源基因的功能,推测该基因与蚕蛾的翅发育相关;该基因在家蚕5龄幼虫各组织中的转录水平以表皮最高,马氏管中最低。Western blotting检测BmE(spl)-like在家蚕5龄幼虫性腺中的表达水平最高,其次是丝腺、表皮、脂肪体、肠组织,在头部、马氏管和气管中的表达水平极低,与qRT-PCR检测的BmE(spl)-like在各组织中的转录水平有些差异。

月季基因组SPL转录因子鉴定及表达特征分析

研究对月季(Rosa chinensis)基因组内RcSPL家族成员进行检索,并对其进行系统发育与进化分析、基因结构分析及转录组水平的表达模式分析。结果表明,月季共含有17个SPL基因,分别命名为RcSPL1至RcSPL17。通过系统发育分析将这17个基因分为Ⅰ~Ⅷ亚组。顺势作用元件预测发现RcSPL基因上游2000 bp含有2~13个MYB与MYC的作用位点。转录组表达分析发现,RcSPL1可能参与调控月季花粉形成,RcSPL3可能影响月季开花时间。月季RcSPL家族基因Ⅱ亚组具有最多保守基序和外显子,可能在月季花开过程行使重要的功能;它们可能与MYB和MYC相互作用共同调控花的生长发育。

日本落叶松LaSPL2和LaSPL3在体细胞胚发育中的表达分析

[目的]通过研究LaSPL2和LaSPL3的分子特征和表达模式,揭示其在落叶松体细胞胚发育中的功能。[方法]利用同源克隆及RACE技术,获得LaSPL2和LaSPL3的全长cDNA序列,通过生物信息学分析其编码蛋白保守结构域、进化关系等,利用烟草瞬时表达体系进行亚细胞定位研究,采用qRT-PCR检测2个基因在落叶松体细胞胚发育过程的表达模式。[结果]本研究获得了2个落叶松SPL同源基因LaSPL2和LaSPL3,分别编码532个氨基酸和191个氨基酸,其cDNA序列均存在miR156识别位点。多序列比对分析发现:它们均具有保守的SBP结构域。亚细胞定位结果显示:LaSPL2和LaSPL3定位于细胞核中。qRT-PCR结果表明:在落叶松体细胞胚发育早期,ABA下调LaSPL2和LaSPL3表达;随着体细胞胚的进一步发育,LaSPL2和LaSPL3的表达水平分别在10 d和14 d达到峰值;之后随着体细胞胚发育成熟,它们的转录水平逐渐下降,并在42 d达到最低值。[结论]通过分析ABA缺失对LaSPL2和LaSPL3表达的影响,表明ABA可能是落叶松体细胞胚发育早期LaSPL2和LaSPL3下调表达的主要因子;LaSPL2和LaSPL3的表达量在体细胞胚发育的早期阶段均达到最高峰,表明它们可能是早期胚胎形成的一个重要调控因子;LaSPL2和LaSPL3序列分析及表达模式,表明它们在体细胞胚发育中可能受miR156调控,并在体细胞胚的成熟过程中具有重要意义。

桑树SPL转录因子家族全基因组鉴定及特征分析

SQUAMOSA启动子结合类蛋白质(SQUAMOSA promoter binding protein-like,SPL)是一类植物生长发育和应对胁迫相关的重要转录因子。利用生物信息学方法,从川桑(Morus notabilis)基因组中鉴定到15个SPL基因,进化分析将其归为8个聚类组,其具有保守的基因结构和氨基酸基序,在拟南芥和水稻中存在多个直系同源基因,预测到7个MnSPLs基因的表达受miR156/157调控,MnSPLs在桑树多个组织中检测到表达,其中6个基因在5类组织中均有较高表达量,部分基因主要在冬芽和雄花中有较高表达量,MnSPL基因存在组织表达特异性,在桑树生长发育过程中发挥重要作用。

山羊草SPL转录因子基因家族分析

基于生物信息学方法,从山羊草全基因组中鉴定出18个AetSPL基因,定位于7条染色体。系统发育分析显示,山羊草AetSPLs基因可分为5个组,与小麦的进化关系最为接近。基因结构和基因的保守序列分析发现,山羊草SPL基因家族具有相对保守的基因结构和功能结构域,基因的启动子顺式作用元件主要与光响应、生长素反应和胁迫应答有关。miR156靶位点预测显示,AetSPL3、AetSPL5、AetSPL7、AetSPL8、AetSPL10、AetSPL12、AetSPL14和AetSPL16中具有miR156的识别位点,可能是miR156的靶基因。

库尔勒香梨kfpSPL及其启动子克隆分析

【目的】研究库尔勒香梨萼片脱落、宿存与kfpSPL基因之间存在的关系,并克隆该基因及其启动子。【方法】以库尔勒香梨花器官作为材料,库尔勒香梨kfpSPL基因的cDNA序列以及梨基因组信息为模板设计引物,通过PCR获得该基因及其启动子,进行上游调控序列顺式作用元件的预测分析(PLACE数据库和Plant Care数据库)。【结果】克隆获得kfpSPL基因的基因组DNA序列长度为3 320 bp和2 332 bp的上游启动子调控序列,kfpSPL基因的基因组DNA与Pyrus bretschneideri数据库中的一段长度相同的序列具有99%的同源性,E值为0,并发现该基因有三段内含子,将克隆得到的启动子序列在梨全基因组序列数据库中进行相似性搜索,发现克隆得到的上游启动子序列的1～796 nt和1 042～2 332 nt分别与scaffold291.0中290 783～289 988 nt和289 990～288 701 nt的同源性为96%和97%,E值均为0。以生物信息学分析为依据,kfpSPL启动子序列中存在一些相关的调控元件,赤霉素响应元件GARE-motif、P-box,光响应中的顺式作用元件ACE、Box Ⅱ、CATT-motif、G-box、TCT-motif、Box 4,防御和应激反应中的顺式作用元件TC-rich repeats,启动子和增强子区的共同顺式作用元件CAAT-box等,转录起始的核心启动子元件TATA-box等。【结论】kfpSPL基因启动子序列中存在与赤霉素、脱落酸、水杨酸等激素相关的顺式作用元件,不同生长调节剂处理脱萼果和宿萼果的花器官可以调控kfpSPL基因的表达水平。