棉花bZIP转录因子基因GhbZIP15的克隆与表达分析

b ZIP转录因子在植物抵御各种逆境胁迫中有重要作用。本研究依据生物信息学分析,采用RT-PCR(Reverse transcription polymerase chain reaction)方法从棉花中克隆了一个b ZIP转录因子基因,命名为Ghb ZIP15(Gen Bank登录号为KP938299)。该基因c DNA全长1980 bp,其开放阅读框为966 bp,编码321个氨基酸的蛋白,预测分子量为37.1 k D,等电点为7.44。SMART蛋白结构预测发现,该蛋白含有b ZIP家族典型的BRLZ碱性结构域和亮氨酸拉链,属于B-zip1家族。系统进化树分析表明Ghb ZIP15属于b ZIP转录因子AREB亚家族,和拟南芥A亚家族的Atb ZIP12,At ABF1和At ABF2亲缘关系最近。洋葱表皮细胞中瞬时表达分析表明,Ghb ZIP15主要定位于细胞核中。RT-PCR分析表明Ghb ZIP15对干旱、高盐、低温等处理都有一定程度的响应,推测该基因对棉花非生物胁迫的调控起重要作用。

谷子转录因子基因SibZIP42在拟南芥中对高盐和ABA的响应

【目的】分析谷子抗逆相关转录因子基因Sib ZIP42的特性和生物学功能,探讨Sib ZIP42提高植物耐盐性的调控途径,为作物抗逆分子育种提供新的候选基因。【方法】利用生物信息学方法分析谷子Sib ZIP42的特性:使用Clustal X 2.0和MEGA 5.05软件对谷子Sib ZIP42蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;从数据库Phytozome获取谷子Sib ZIP42上游2 000 bp作为启动子序列,在PLACE数据库对Sib ZIP42启动子顺式作用元件进行分析;使用Net Phos 2.0 Server数据库预测Sib ZIP42蛋白磷酸化位点;利用实时荧光定量PCR检测Sib ZIP42在不同胁迫条件下的表达模式;将Sib ZIP42与绿色荧光蛋白GFP融合表达,检测Sib ZIP42蛋白的亚细胞定位情况;构建植物表达载体p BI121-Sib ZIP42,转化拟南芥并检测转Sib ZIP42拟南芥的耐盐性及对ABA处理的敏感性。分析转Sib ZIP42拟南芥中ABA及脱水响应相关基因表达变化,分析Sib ZIP42调控植物耐盐性的作用机制。【结果】谷子Sib ZIP42全长546 bp,编码由181个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为20.3k D,基因编码区包含1个外显子;系统进化树分析表明该基因位于b ZIP基因家族的S亚组;Sib ZIP42与拟南芥Atb ZIP42序列同源性最高;启动子元件分析表明,Sib ZIP42包含ABRE、MYB、MYC等多种逆境胁迫应答相关元件;磷酸化位点分析结果显示Sib ZIP42含有14个丝氨酸、4个酪氨酸和1个苏氨酸磷酸化位点;实时荧光定量PCR结果显示,Sib ZIP42对多种非生物胁迫均有不同程度的响应,在高盐、干旱(PEG)和ABA处理条件下表达量明显上升,Sib ZIP42在根部的表达量显著高于在茎及叶子中的表达;亚细胞定位结果表明,Sib ZIP42蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在正常MS培养基上,野生型拟南芥WT和Sib ZIP42转基因拟南芥的萌发率基本一致,在Na Cl浓度为90、120和150 mmol·L^(-1)的MS培养基上,转基因拟南芥萌发率显著高于WT,在90 mmol·L^(-1) Na Cl处理条件下,转基因拟南芥的绿化率显著高于WT;在ABA浓度为0.5、1和2μmol·L^(-1)的MS培养基上,转基因拟南芥的绿化率显著低于WT;下游基因检测结果表明,HIS1-3、RD29B和RAB18等ABA胁迫响应相关基因以及脱水响应相关基因At PIP2A在转基因植株中表达量显著高于在WT中的表达,表明Sib ZIP42可能通过ABA信号途径提高植物对高盐胁迫的耐性。【结论】与WT相比,Sib ZIP42转基因拟南芥株系在种子萌发时期耐盐性显著提高。同时,在种子萌发后期Sib ZIP42转基因株系相比于WT对ABA处理的敏感性增强,Sib ZIP42可能通过ABA信号途径正向调控植物的耐盐性。

糜子bZIP基因家族鉴定及幼苗期聚乙二醇6000处理下的表达特征

采用生物信息学方法结合转录组测序,鉴定分析糜子bZIP家族成员的理化性质、系统进化关系、染色体分布、基因结构、顺式作用元件及幼苗期聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫下的转录谱特征.结果显示:糜子含有129个bZIP基因,不均等分布于18条染色体上,PmbZIP蛋白长度为114-1 204个氨基酸,等电点4.87-11.42,家族成员含有1-13个外显子,亚细胞均定位在细胞核内,基因结构相对复杂多样.系统进化分析发现,糜子129个bZIP基因划分为A、B、C、D、E、G、H、I2、J和S共10个亚家族;PlantCARE数据库顺式作用元件分析表明,在糜子bZIP基因上游2000bp序列中,普遍存在数目不等、种类不同参与了干旱诱导、低温和盐胁迫响应的顺式作用元件.幼苗期不同浓度梯度PEG-6000处理下的转录组及qRT-PCR分析显示,地上器官中,PmbZIP80和PmbZIP10表达量随着处理浓度升高逐渐上调;PmbZIP94表达量则随着处理浓度升高呈明显下调趋势;地下器官中,PmbZIP94、PmbZIP10和PmbZIP40表达量随浓度变化都有明显变化.上述结果说明bZIP基因家族成员参与了糜子干旱胁迫的生物过程,并提供了涉及糜子抗旱的优良候选基因.(图7表2参46)

红掌两个bZIPs基因片段的克隆与低温响应特性分析

本研究以红掌‘Alabama’幼苗为材料,克隆了2个b ZIP转录因子基因Aab ZIP1和Aab ZIP2。Aab ZIP1片段长度462 bp,Aab ZIP2片段长度为369 bp,两基因核苷酸序列的相似度为46.97%,推定的氨基酸序列相似性为31.17%。Blastx发现两个基因均具有亮氨酸拉链的保守结构域,具备b ZIP转录因子家族的基本特征。RT-PCR分析检测表明,低温处理后,Aab ZIP1基因为组成型表达,不响应低温胁迫;Aab ZIP2基因表达受低温诱导,其表达强度随着低温处理时间的延长而增强,Aab ZIP2可能在红掌的低温胁迫响应过程中起重要作用。

人参bZIP基因家族生物信息学分析

目的通过人参bZIP基因家族生物信息学分析,为人参功能基因开发利用提供理论依据。方法运用PlantTFDB数据库预测人参基因组中b ZIP基因;通过ExPASy网站得到人参bZIP基因家族信息和特征;使用MEME网站对PgbZIP基因家族保守基因序列进行分析;运用MEGA软件建立PgbZIP基因家族系统进化关系;利用TBtools软件进行PgbZIP表达分析。结果人参基因组中含有157个bZIP基因家族成员,其中152个定位在细胞核,其余5个分别定位在叶绿体和内质网,相对分子质量在14009.93~83440.38,等电点在4.53~10.05,氨基酸数目在120~760 aa,除PgbZIP157以外,均为亲水蛋白。PgbZIP131在干旱胁迫下的表达量为83.47;PgbZIP99在根和盐胁迫条件下表达量均最高,分别为119.82和117.86;PgbZIP117在叶中表达量为48.54;花中PgbZIP106表达量最高为79.55;成熟果实中表达量最高是PgbZIP118,为119.32;PgbZIP101在未成熟果实中的表达量最高,且为65.32。结论推测PgbZIP99与同源基因AtbZIP11功能相似,可以调控根的分生组织活性;PgbZIP131在干旱胁迫条件下表达量最高,推测PgbZIP131对干旱胁迫有重要调控作用;A亚族成员ABF2/AREB1(AtbZIP36)、ABF3(Atb ZIP37)、ABF4/AREB2(AtbZIP38)参与干旱胁迫和盐胁迫调控,推测与A亚族成员具有同源关系的PgbZIP74、PgbZIP132、PgbZIP122、PgbZIP112在干旱胁迫和盐胁迫条件下具有相似调控作用。

棉花bZIP转录因子FD基因的发掘和GhFD基因的组织表达分析

在叶片中合成由FLOWERING LOCUS T(FT)编码的成花素蛋白通过韧皮部运输到顶端分生组织(SAM),与b ZIP转录因子FD相互作用形成复合物,激活花分生组织身份基因的表达,从而调节植物开花和其他的一些生物学过程。本研究以棉花全基因组数据库为基础,发掘并得到18个棉花FD基因的序列并确定它们在各基因组染色体上的位置。生物信息学分析显示,棉花FD蛋白质分子量在15.69~28.24 k D之间,理论等电点在9.24~10.38之间,是一种非分泌性蛋白;亚细胞定位预测显示,棉花FD蛋白分布于细胞核上,是典型的核蛋白;氨基酸序列分析表明,棉花FD是一种亲水性蛋白,还存在着糖基化位点和磷酸化位点以及4个保守基序;进化分析表明,棉花FD1和FD2与葡萄Vv FD基因亲缘关系最近。组织表达分析表明,陆地棉10个Gh FD基因在不同组织中具有表达特征多样性,Gh FD5-D在纤维中的表达量最高,其余Gh FD基因均在SAM中的表达量最高,不同的表达特征表明它们可能具有不同的功能。这些结果为进一步解析棉花FD基因的功能和作用机理积累了有价值的资料。

胃癌组织lncRNA MAFG-AS1、miR-143-3p表达变化及其临床意义

目的观察胃癌组织长链非编码RNA(lncRNA)碱性亮氨酸拉链家族转录因子V-Maf鸟类肌筋膜纤维肉瘤癌基因同源物G-反义核糖核酸1(MAFG-AS1)、微小RNA-143-3p(miR-143-3p)表达变化,并探讨二者表达与患者临床病理特征和预后的关系。方法选择胃癌患者105例,取手术切除的胃癌组织及其配对的癌旁正常组织,采用RT-qPCR技术检测lncRNA MAFG-AS1、miR-143-3p表达。收集胃癌患者临床病理资料和术后随访资料,分析胃癌组织lncRNA MAFG-AS1、miR-143-3p表达与患者临床病理特征和预后的关系。结果胃癌组织lncRNA MAFG-AS1相对表达量高于癌旁正常组织,miR-143-3p相对表达量低于癌旁正常组织(P均<0.05)。胃癌组织lncRNA MAFG-AS1、miR-143-3p表达与肿瘤组织分化程度、浸润深度、pTNM分期、淋巴结转移有关(P均<0.05),而与性别、年龄、肿瘤直径无关(P均>0.05)。胃癌组织lncRNA MAFG-AS1表达与miR-143-3p表达呈负相关关系(r=-0.699,P<0.05)。以lncRNA MAFG-AS1、miR-143-3p相对表达量的均数为临界值,将患者分为lncRNA MAFG-AS1高表达者55例与lncRNA MAFG-AS1低表达者50例、miR-143-3p高表达者48例与miR-143-3p低表达者57例。lncRNA MAFG-AS1高表达者3年总生存率低于lncRNA MAFG-AS1低表达者,miR-143-3p高表达者3年总生存率高于miR-143-3p低表达者(χ^(2)分别为4.783、5.383,P均<0.05)。结论胃癌组织lncRNA MAFG-AS1表达上调、miR-143-3p表达下调,二者表达变化与胃癌恶性生物学行为和患者预后不良有关。

Maf家族蛋白的组成及功能

Maf家族蛋白是一群结构相似、具有典型的碱性结构域和b-Zip基序的转录因子,可以与细胞核内含有b-Zip基序的其他家族的转录因子结合形成同源或异源二聚体,再与DNA上的特异性序列Maf识别元件(Maf recognition elements,MARE)结合,调节相应基因转录。在胚胎母系红细胞的增值、转移和分化,眼晶状体的发育,Th2细胞的极化,胰岛素的产生,及细胞凋亡中都起到了关键的作用。