番茄WOX转录因子家族的鉴定及其进化、表达分析

WUSCHEL相关的同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)是一类植物特异的转录因子家族,具有调控植物干细胞分裂分化动态平衡等重要功能。本研究利用番茄(Solanum lycopersicum)基因组数据,通过建立隐马尔科夫模型并进行检索,鉴定了番茄10个WOX转录因子家族成员。多序列比对发现,番茄WOX转录因子家族成员具有高度保守的同源异型结构域;以拟南芥WOX转录因子家族成员序列为参照,通过邻接法、极大似然法、贝叶斯法重建了系统发育树,三者呈现出类似的拓扑结构,番茄和拟南芥WOX转录因子家族共25个成员被分为3个进化支(Clade)和9个亚家族(Subgroup);利用MEME和GSDS对WOX转录因子家族成员的蛋白保守结构域和基因结构进行了分析,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性;利用Perl和Orthomcl对家族成员的染色体定位和同源性关系进行分析,结果表明串联重复的Sl WOX3a和Sl WOX3b可能来源于一次复制事件;利用番茄转录组数据和q RT-PCR进行表达分析,结果显示家族成员在不同组织中的表达存在差异,暗示了WOX家族的不同成员在功能上可能具有多样性。本研究对番茄WOX转录因子家族成员进行GO(Gene Ontology)注释和比较分析,结果表明该家族成员作为转录因子,可能在组织器官发育、细胞间通讯等过程中发挥作用。

普通烟草WOX转录因子家族的全基因组鉴定及分析

【背景】WOX(WUSCHEL-related homeobox)转录因子家族是植物特有的一类转录因子家族,被报道参与生长发育、细胞间通讯、干细胞分裂分化稳态调控和器官发育等过程。【方法】利用比较基因组学和生物信息学的方法,在烟草基因组中对WOX转录因子成员进行鉴定,并进行进化分析、共线性分析、保守基序分析以及表达模式等分析。【结果】(1)从烟草基因组中鉴定出23个WOX转录因子家族成员编码基因,其中15个NtWOX基因定位到染色体上;(2)系统发育分析表明,普通烟草和拟南芥的WOX转录因子被分成了3个亚支和9个亚家族;(3)共线性分析发现若干普通烟草NtWOX基因存在于普通烟草与拟南芥基因组的共线性区段中;(4)复制事件分析表明串联重复或者全基因组重复事件在普通烟草WOX家族扩张中起重要作用;(5)保守基序分析表明同一亚家族内NtWOX成员的保守基序的组织形式高度相似;(6)表达分析表明普通烟草NtWOX基因表达具有组织特异性;(7)GO注释分析发现普通烟草NtWOX转录因子参与组织器官发育、细胞间通讯过程和胁迫响应等生物学过程。【结论】本研究在普通烟草中鉴定并系统分析了WOX转录因子家族成员,为其功能研究奠定基础。

泰来草WOX转录因子的筛选与结构分析

WOX转录因子家族是植物中特有的一类转录因子家族,其主要参与调控干细胞多能性、侧生器官的发育、花器官的形成和胚发育等多种生物学功能,同时是一类比较古老的转录因子,因此也有以此为基准进行进化分析的研究。目前,WOX转录因子家族在大多数陆生植物和淡水生植物中被发现,在海洋植物中,这一类转录因子的研究尚较少。泰来草(Thalassia hemprichii)是一种热带区域常见的海洋单子叶植物,具有重要生态功能。本研究利用高通量测序技术获得泰来草的转录组信息,从中筛选获得了一个WOX基因(命名为ThWOX8),CDS序列全长597 bp,编码198个氨基酸,对其进行三维结构建模,显示其具有典型的HB结构,属于WOX转录因子家族中的中间分支。由于对海洋植物的WOX基因研究较少,本研究收集了93个位于中间进化支的WOX转录因子进行了同源比较分析和进化树分析,结果显示了泰来草与豆科和毛茛目莲科植物的亲缘关系较为接近,这可能暗示了泰来草在水生植物和陆生植物之间存在演化关系。鉴于泰来草是一种重要的潮间带植物,对于平衡海洋生态环境较为重要,深入研究泰来草WOX转录因子家族基因有助于我们进一步认识泰来草在进化中的关系,以及为针对性地改进泰来草的人工繁育提供理论依据。