辣椒MADS-box基因家族的鉴定及表达分析

利用辣椒的全基因组数据鉴定到104个MADS–box基因,对它们的理化性质、染色体定位、系统进化关系、蛋白保守基序和组织表达水平进行分析。结果表明:辣椒MADS–box基因家族各成员在染色体上的分布不均,理化性质差异较大,104个家族成员编码的氨基酸长度为100~567 aa,蛋白相对分子质量为11203.9~63559.7,蛋白理论等电点(PI)为4.63~10.46,系统进化树分析结果表明,辣椒MADS–box基因家族可分为2大类,与拟南芥和番茄的进化关系类似;组织表达水平分析结果表明,CaMADSs主要在花、果实和种子中表达,在叶片中表达量相对较低,推测MADS–box基因可能参与调控果实的发育和成熟。

高粱SBP-box基因家族全基因组鉴定及表达分析

SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN box(SBP-box)基因家族编码一类绿色植物特有的转录因子,其功能涉及作物遗传改良的许多方面,如产量、株型、抗逆性等,具有重要的实际应用价值。本研究通过生物信息学方法从高粱(Sorghum bicolor L.)全基因组中鉴定出18个SBP-box基因,分布于9条染色体上,其中8个基因位于基因组重复区域。系统发育分析表明高粱SBP-box基因家族可分为6个亚家族,其中Sb SBP12、Sb SBP3和Sb SBP15分别与玉米Zm LG1、Zm TGA1和Zm UB2/3直系同源。基于RNA-seq数据的表达分析发现高粱SBP-box基因在花序原基中表达量最高,Sb SBP9和Sb SBP17为花序原基特异表达基因,Sb SBP5、Sb SBP8和Sb SBP18等基因受外源ABA和PEG胁迫上调表达,表明SBP-box基因可能参与高粱对非生物逆境的响应。本研究为高粱SBP-box家族重要基因的克隆提供了参考,相关基因可作为高粱遗传改良的候选基因。

朵丽蝶兰MADS-box基因DtpsMADS1的克隆与表达特性

植物MADS-box基因家族编码高度保守的转录因子,参与了包括花器官发育和开花在内的多种发育进程。为阐释兰科植物成花的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用RACE方法从朵丽蝶兰花葶中克隆到1个MADS-box家族基因,该基因cDNA全长960 bp,包含37 bp 5'UTR,一个738 bp的开放阅读框(ORF)和185 bp 3'UTR,共编码245个氨基酸。序列和系统进化树分析表明,该基因与其他植物的MADS-box基因具有很高的同源性,属于AP1/FUL-like亚家族,命名为DtpsMADS1,GeneBank登录号为JQ065097。实时荧光定量PCR检测结果显示:DtpsMADS1具有明显的组织表达特异性;在根和叶中,DtpsMADS1在花前期和花后期表达量较高;苗期和盛花期表达量较低;DtpsMADS1在花葶中的表达趋势与根和叶相似;而在花器官中,DtpsMADS1只有痕量表达。由此推断,DtpsMADS1可能参与开花进程调控,而不参与花器官的形态建成。

大花蕙兰MADS-box基因ChMADS1的克隆及表达分析

根据MADS-box基因保守区结构,设计简并性引物,从大花蕙兰(Cymbidium hybridium)子房中分离和克隆到一个MADS-box基因全序列cDNA(ChMADS1),序列分析表明该基因长871 bp,含一个编码228个氨基酸的完整开放读码框,具有典型的植物MADS-box蛋白结构,由MADS盒、I、K、C区四部分组成.该基因编码的蛋白质与另两种兰花的AP3类MADS盒基因蛋白质PeAP3(89%/94%)和DcOAP3A(89%/95%)同源性较高,属于B组AP3基因家族中的paleoAP3基因.RT-PCR和反Northern杂交分析进一步证实其在子房以及花的各个器官中表达,是B组AP3基因家族中具特殊表达功能的一个新成员.

百合花发育相关MADS box基因的克隆

利用RT PCR的方法 ,从百合中克隆得到了 3个接近全长的花发育相关MADSbox基因片段Lf MADS1～ 3。其中LfMADS1和LfMADS3以往未见报道 ,分别与多种作物的AG、SEP同源基因具有较高的同源性 ;LfMADS2与已发表的LMADS2对应区段的氨基酸同源性高达 98 99% 。

葡萄SVP类MADS-box基因的克隆及表达分析

从无核白葡萄(Vitis vinifera cv.Thompson seedless)中克隆获得一个胚珠发育相关MADS-box基因。该基因cDNA全长1 248bp,ORF为729bp,编码一个含有243个氨基酸的蛋白。氨基酸多序列比对和系统发育分析显示,该基因属于SVP类MADS-box基因。采用半定量技术进行表达分析表明,该基因在葡萄的根、茎、叶、花蕾、盛花和胚珠中均有表达,但是有强弱差异。实时定量PCR技术分析表明在无核葡萄品种无核白胚珠发育过程中基因表达量先升后降,而在有核葡萄品种黑比诺胚珠发育过程中表达量一直呈下降趋势。

一个中国水仙MADS-box基因的克隆与分析

采用RT-PCR技术从中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis Roem.)幼嫩花蕾中分离到一个新的水仙花发育相关MADS-box基因,命名为NTMADS1(GenBank登录号:EF421828)。该基因长879bp,编码区共编码230个氨基酸,具有典型的植物MADS-box基因结构,由MADS区、I区、K区和C末端组成。序列分析结果表明,NTMADS1编码的蛋白与其它植物的MADS-box蛋白有着较高的一致性,其中与扫状天门冬(Asparagus virgatus Baker)的AVAG1的一致性高达89%。系统进化树分析表明NTMADS1属于AG亚族。

1个兰花MADA-box基因的克隆与表达分析

为阐释兰科植物成花的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用RACE方法从蝴蝶兰花葶中克隆到1个MADS-box家族基因.序列和系统进化树分析表明,该基因与其他植物的MADS-box基因具有很高的同源性,属于AP1/FUL-like亚家族,命名为DtpsMADS2,GeneBank登录号为JQ065098.实时荧光定量PCR检测结果显示,DtpsMADS2在营养器官和生殖器官均有表达,表达量以盛花期花葶中最高;在根中,DtpsMADS2随着苗期、抽葶期和盛花期表达量逐渐降低,而花后期又升高;在叶中,DtpsMADS2在苗期表达量较高,随后在抽葶期下降,又随着盛花期和花后期表达量升高,DtpsMADS2在花葶中以抽葶期表达量最低,盛花期大幅度升高,花后期有所下降;而在花器官各轮结构中,DtpsMADS2只有少量表达.由此推断,DtpsMADS2的表达与开花进程呈正相关,主要参与开花调控,而对花器官的发育没有明显的决定和调控作用.

钙影响花生胚发育相关MADS box基因的克隆与初步鉴定

缺钙花生严重空荚(胚胎败育)导致减产降质长期困扰南方花生生产。以大田种植为基础,通过mRNA基因差异显示从花生幼胚筛选得到一个包含编码区和3’-UTR在内的cDNA近全长序列,命名为pMADS08(GenBank登录号:AY517932)。该cDNA长度为785bp,编码261个氨基酸,由MADS区、I区、K区和C末端组成。序列相似性分析结果表明,该基因具有典型的植物MIKC型MADS box基因结构,其氨基酸序列与豌豆(Pisum sativum)的AP1/AGL9亚族的一个MADS box转录因子有很高的同源性(84%),该基因在豌豆种皮发育过程中表达。pMADS08基因在足、缺钙组花生的不同组织(叶片、花、果实<9d>)表达量明显不同,提示该基因可能与花生抗缺钙等营养逆境有关。

蝴蝶兰MADS-Box基因克隆及植物表达载体的构建

【目的】克隆蝴蝶兰MADS-Box基因并构建其正义和反义植物表达载体,为其功能研究奠定基础。【方法】以蝴蝶兰杂交品种(Phalaenopsis hybrid cv.Jiuhbao Red Rose)为试验材料,采用RT-PCR和RACE技术从花葶中克隆MADS-Box基因,并构建正义和反义植物表达载体。【结果】克隆获得一个蝴蝶兰MADS-Box基因,命名为DtpsMADS1(GeneBank登录号JQ065097)。该基因cDNA全长960 bp,包含37 bp的5'非编码区、185 bp的3'非编码区和一个738 bp的编码区;该基因编码245个氨基酸。生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白质为碱性亲水性蛋白,具有62.45%的α-螺旋,8.16%的延伸链和29.39%的不规则折叠。序列比对和系统进化分析结果表明,DtpsMADS1与蝴蝶兰ORAP13的亲缘关系最近,同源性达99.0%,与石斛和蕙兰的同源性分别为83.0%和82.0%,属于MADS家族A类亚家族。将DtpsMADS1基因连接到植物表达载体pBI121上,构建获得正、反义植物表达载体pBI121-DtpsMADS1-S和pBI121-DtpsMADS1-A。【结论】成功克隆的蝴蝶兰DtpsMADS1基因属于MADS家族A类亚家族,具有明显的保守性和特异性,可为蝴蝶兰DtpsMADS1基因功能的鉴定及蝴蝶兰的遗传改良奠定基础。

黄瓜MADS-box基因CsMADS06的cDNA的克隆与分析

利用简并引物PCR和RACE技术,从黄瓜中克隆到CsMADS06全长cDNA,该cDNA序列含有MADS-box,初步推断为MADS-box基因。RT-PCR分析表明,CsMADS06在3种性型植株(全雌、强雄和两性花株)的顶芽与花芽(雌花、雄花和两性花)中均有表达,差异不明显。从CsMADS06与SVP-like floral repressor(Eucalyptus occidentalis,AAP40641)和short vegetative phase protein (Brassica rapa,AAQ55452)有较高的氨基酸序列同源性,初步推断该基因在植株的营养生长向生殖生长转变方面起作用。

胡萝卜MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box基因家族基因编码高度保守的转录因子,参与包括花发育在内的多种发育进程。为进一步研究胡萝卜花器官的发育,根据MADS-box基因保守区序列,设计简并引物,并利用3'-RACE法从胡萝卜(Daucus carrot)中克隆两个MADS-box基因家族的cDNA片段,根据克隆出的片段设计引物进行5'-RACE扩增以获得cDNA全长序列。序列分析和系统进化分析表明,这两个基因分别与金鱼草的DEFH49和拟南芥的AGL6序列有很高同源性。从而将两个基因分别命名为DcSEP1和DcAGL6。序列比对分析表明这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域,同时每个基因均有其比较保守的C-末端功能域。基因表达分析结果显示,DcSEP1和DcAGL6在营养器官根、茎、叶和萼片中均无表达,而在心皮和雄蕊中有微量表达。

植物MADS-box基因研究进展

综述了植物MADS-box基因家族的分布、结构和分类、工作模式、基因功能等方面的研究进展,并且论述了MADS-box基因研究的发展趋势。

水稻品种生殖生长期耐冷性及其低温胁迫下MADS-box基因表达差异分析

选用来自中国不同稻作生态的4个特殊常规水稻品种:辐恢838(普通籼稻)、月亮谷(云南高海拔籼稻)、C418(普通粳稻)和丽粳11号(云南高寒粳稻),于减数分裂期和开花期分别低温(16℃)处理5d后又恢复5d,研究低温下生殖生长期的冷胁迫效应(花粉育性,结实率,百粒重下降程度)及相关MADS-box基因差异表达情况。结果表明:四个品种生殖生长期耐冷性由低到高排列依次是:辐恢838<C418<月亮谷<丽粳11号。冷胁迫后5个MADS-box基因(OsMADS2,OsMADS3,OsMADS18,OsMADS26和OsMADS58)出现表达差异,其上调或下调程度因品种不同而异,OsMADS2在4个品种中都呈下调趋势,其余4个呈上调趋势,而OsMADS3、OsMADS58转录水平变化相似。此外,冷胁迫前后MADS-box基因在辐恢838和C418中差异表达程度较大,而在月亮谷和丽粳11号中差异表达程度小。结合基因差异表达情况与花粉育性、结实率等的评价结果,暗示这些MADS-box基因可能参与植物的冷胁迫反应,其上调或下调表达能够增强植物的抗冷性。该研究结果为解析水稻品种冷胁迫驯化及耐冷分子机制提供了新思路。

甜菜BvM14-MADS box基因启动子的组织特异性表达

MADS-box基因在植物的花器官和各种营养器官中均有不同形式的时空表达模式,行使不同功能。实验室前期获得了甜菜M14品系BvM14-MADS box基因的特异启动子Pbm,并对其进行了瞬时表达。本试验利用含有重组载体pBI121-Pbm-GUS的农杆菌转化烟草,对报告基因GUS在转基因烟草各组织表达特性进行研究,探讨BvM14-MADS box基因特异启动子Pbm是否具有组织特异性表达活性。试验结果表明,GUS基因只在花的萼片中有表达,在根、茎、叶中均无表达,可见此启动子Pbm在花组织的萼片中具有表达特异性。

兰花MADS-box基因研究进展

MADS-box基因是一类非常重要的转录调控因子,在植物发育和信号传导中起着关键性作用。包括花器官发育基因,花分生组织特异性基因,促进开花的基因。研究表明,A类基因可能与花器官发育和控制开花有关;B类基因可能与花被片形态和结构特异有关,并且有些基因在营养器官中也有表达。

柚(Citrus grandis Osbeck cv.)MADS box基因的表达分析

以De novo转录组学方法分析柚(Citrus grandis Osbeck cv.)MADS box基因家族的基因.以特早熟龙柚(变异型)和琯溪蜜柚(参照型)嫩果(不超过5天)和新叶为材料,经过RNA提取、反转录、测序、组装得到Unigene序列.Unigene序列在Nr、Swiss-Prot、KEGG和COG四大数据库中进行比对,获得MADS box转录因子家族基因注释结果.采用数字基因表达标签(digital gene expression tag,DGE)技术,对样本中基因转录丰度以RPKM值表示,比较处理组和对照组的RPKM值,以倍性变化≥2确定差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs).从特早熟龙柚和琯溪蜜柚嫩果和叶片中,总共注释到28个MADS box基因家族基因.在龙柚嫩果(FE)和蜜柚嫩果(FL)中表达的有25个,其中有6个属于差异表达基因.在龙柚叶片(LE)和蜜柚叶片(LL)中表达的有27个,其中有7个属于差异表达基因.注释到的28个MADS box基因家族基因在克莱门特柚(Citrus clementina)和中国甜橙(Citrus sinensis)报道过的分别有18个和20个,其中有5个基因既在中国甜橙和克莱门特柚都没有报道过,也没有发现在其它Citrus物种报道过.

羽衣甘蓝MADS–box基因BoaAGL6的克隆及表达分析

以羽衣甘蓝(Brassica oleracea var.acephala)野生型及其在选育过程中发现的2种花瓣数量变化的突变体品种为试材,通过RACE方法克隆了AGL6基因的同源基因,命名为BoaAGL6,并用半定量RT–PCR和实时荧光定量PCR分析了BoaAGL6在3种不同花型的羽衣甘蓝各类花器官的表达模式。结果表明:克隆的BoaAGL6基因长999 bp(GenBank登录号为KC984301),开放阅读框长759 bp,编码252个氨基酸;系统发育分析表明,BoaAGL6基因属于AGL6–like进化系;半定量RT–PCR和实时定量RT–PCR结果表明,BoaAGL6基因具有较宽泛的表达区域,在不同花型的花瓣中的表达有所区别,在多瓣花型的花瓣中高丰度表达,有别于在其他2种花型中的中等水平。说明该基因在调控羽衣甘蓝花器官特征属性及形成过程中发挥重要作用。

香蕉MADS-Box基因家族的生物信息学分析

MADS-box基因家族是具有多种生物功能的转录因子,广泛参与植物的生长发育过程以及逆境应答。为了探索MADS-box基因家族在香蕉果实发育到后熟衰老过程中的功能,本文对71个香蕉MADS-box基因家族基因结构、蛋白的基本理化性质、二级结构预测、亚细胞定位、保守基序等方面进行初步生物信息学分析,结果显示:13个香蕉MADS-box基因没有内含子,5个有较长的上游序列;71个香蕉MADS-box蛋白中有52个偏碱性或者强碱性,8个显中性,11个偏酸性;除5个以无规则卷曲为主要构成元件外,香蕉MADS-box蛋白主要以α-螺旋为主要构成元件;大多数MADS-box蛋白定位于细胞核和线粒体基质,少许分布在其他细胞器;基序1(MADS domain)是该家族的保守基序;此外,进化分析发现,香蕉MADS-box基因家族基因主要是II型,I型仅有6个。另外,现有香蕉MADS-box基因家族中,只有37个可查EST序列。

桃(Prunus persica)中2个MADS box基因功能的初步鉴定和遗传作图

我们在以前的研究中克隆了2个桃MADSbox基因,PpMADS4和PpMADS6,它们分别为AGAMOUS(AG)和FRUITFULL(FUL)的同源基因,本研究把它们进一步转入拟南芥中分析它们的功能.转基因结果表明,这2个基因都能导致拟南芥早花,二级花序减少,出现顶端花,但PpMADS4与PpMADS6对拟南芥花器官有截然不同的影响.PpMADS4引起转基因植株花器官同源异型转变:萼片心皮化,花瓣雄蕊化;PpMADS6转基因植株表现为花瓣、雄蕊和心皮花器官数目的增加.它们对果实发育也产生不同的影响:PpMADS4转基因植株的角果在伸长期花的外2轮萼片和花瓣不脱落;PpMADS6转基因植株的角果成熟后不开裂,并可诱导从一朵花中长出多个果角.这些结果表明,PpMADS4在拟南芥中可模拟AG的功能,而PpMADS6与拟南芥FUL功能相似.PpMADS6对花器官数目的影响暗示FUL同源基因具有调节花器官数目的新功能.通过RT-PCR分析花器官发育和控制顶端分生组织的基因表达,结果表明,PpMADS6诱导产生超数花器官可能是通过控制CLV-WUS通路的基因来实现的.此外,将PpMADS4转化为一个SSR标记,并将其定位在桃属植物的G5连锁群上,与PpMADS6基因位于同一染色体区段上.最后,对PpMADS4和PpMADS6在农作物及果树育种上的潜在应用价值进行了讨论.