Transcritption regulation of soybean ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase small subunit gene by external factors

Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase small subunit gene (rbcS) is present with multi-gene family in plant genome. In Glycine max, the rbcS polypeptide (EC4.1.1.39) is encoded by a gene family containing 4-8 members. Three full-length rbcS cDNA clones were isolated and characterized from soybean seedlings, and both of their nucleotide and amino acid sequences showed high similarity. Differential accumulation of the rbcS mRNA was observed among roots, hypocotyls, cotyledons, epicotyls and leaves. The rbcS genes were up-regulated by various external factors such as salicylic acid (SA), salt stress and drought stress. The expression level of rbcS genes after being treated by 2.0 mmol/L SA and 0.4% NaCl, respectively, is 2.5-3.0-fold as high as that of control sample. Moreover, soybean rbcS mRNA was accumulated with diurnal variation but easily influenced by light and low temperature.     

大豆bHLH转录因子家族成员的进化及功能分化研究

碱性螺旋-环-螺旋蛋白(basic Helix-Loop-Hleix,bHLH)转录因子家族是动植物中最大的转录因子家族之一,主要由碱性氨基酸区域和螺旋-环-螺旋区域组成,在动植物生长发育和胁迫应答反应中发挥着重要作用.本研究通过对大豆全基因组生物信息学分析和分子生物学研究手段,深入研究了大豆bHLH基因家族的进化机制,同时探讨了该基因家族在大豆中的功能分化.结果表明,大豆中含有340个非冗余的bHLH基因家族成员,通过对这些成员的Pfam蛋白结构域、Motif组成和系统进化关系的分析,将这些成员分为15组共24个亚家族,在大豆20条染色体上呈现不均匀分布.bHLH理化性质差异较大,编码的大豆氨基酸数量为91～815aa,相对分子量为10 273.88～91 300.38,理论等电点为4.56～10.40;碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件.多数成员在大豆根以及花发育的5个时期中具有组织表达特异性,不同基因表达量差异较大.     

细茎大豆（G.gracilis）rbcS基因结构与分子进化分析

从细茎大豆的嫩叶中提取总ＤＮＡ，用ＰＣＲ方法扩增得到包含完整编码区的ｒｂｃＳ基因并将其克隆到ｐＢＬＵＥＳＣＲＩＰＴ载体中。完成全基因１０８９个核苷酸测序后，运用ＰＣＧＥＮＥ进行顺序编辑和同源比较，并应用ＭＥＧＡ１．０２１软件中的Ｎｅｉｇｈｂｏｒ－ｊｏｉｎｉｎｇ方面画出Ｒｕｂｉｓｃｏ小亚基仓的系统进化树。     

大豆BGLU基因家族全基因组鉴定与表达分析

在植物中,β-葡萄糖苷酶(BGLU)参与调控许多重要的生理过程.利用大豆基因组数据库,共鉴定了42个大豆BGLU家族基因,对该家族成员的基因特征、蛋白结构、系统进化、染色体定位、启动子调控元件和表达模式等进行了全面分析.为今后研究大豆BGLU家族基因的功能提供了基因信息.     

核桃JrEFM1转录因子响应逆境及激素的表达模式

MYB转录因子在调控植物生长发育和逆境响应方面发挥着重要的作用.通过克隆获得了核桃的1条R1-MYB类转录因子EFM基因(命名为JrEFM1),利用生物信息学和实时荧光定量RT-PCR(RT-qPCR)技术,分析在不同非生物及植物激素处理下JrEFM1的表达规律,探究了JrEFM1的基本生物学功能.结果显示,JrEFM1的编码区长为1 320 bp,编码蛋白含439个氨基酸,分子量为48.322 KDa,理论等电点为9.26.与葡萄、番薯等具有较近的进化关系.其启动子包含干旱胁迫(MBS)、热激响应(HSE)、水杨酸(SA)、玉米素(O2-site)和赤霉素响应(GARE-motif)等相关元件.对JrEFM1在干旱,冷害,热激,ABA,JA,SA处理下的表达情况进行分析,发现JrEFM1可被这些处理不同程度地诱导,同时根和叶表现出不同的转录水平.表明JrEFM1可响应逆境胁迫,并与激素信号通路相关;JrEFM1可作为核桃逆境响应机制研究及抗逆育种的优良候选基因.     

一个Ds插入标签基因OsPI—PLC2的分子鉴定及表达分析

在前期构建的水稻转座子标签插入突变体库中,鉴定了一个没有明显表型变化的Ds转座子标签系,发现Ds标签插入到一个编码磷脂酰肌醇磷脂酶C（PI-PLC）基因的第6个内含子中,分析该基因编码的氨基酸序列发现其含有已知的PI—PLC所具有的典型的X、Y和C2-like保守结构域,与已知的其它植物的PI-PLC蛋白有较高的同源性．另外,利用RT—PCR对该基因进行了表达分析,结果表明该基因在正常条件下表达量很低,但在胁迫条件下（机械损伤、盐、干旱、低温）或一些信号分子（SA、ABA）的诱导下大量表达,表明该基因参与植物对不良环境条件的信号转导途径,对于植物抵御不良环境条件具有重要作用．     

水杨酸对NaHCO3胁迫下桂西北喀斯特地区青冈栎种子萌发的影响

【目的】探讨外源水杨酸(SA)对NaHCO₃胁迫下青冈栎(Cyclobalanopsis glauca )种子萌发特征和生理特性的影响。【方法】研究两个SA浓度(0和0.50 mmol/L)和7个NaHCO₃浓度(0、24、48、72、96、120和144 mmol/L)共14个处理组合下,青冈栎种子萌发参数(发芽率、发芽指数和活力指数)、耐盐指数、相对盐害率、丙二醛(MDA含量)、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性以及渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸)含量的变化。【结果】①无SA处理时,在各NaHCO₃胁迫浓度下,青冈栎种子萌发参数和耐盐指数均低于对照组,相对盐害率则显著高于对照组。经SA处理后,种子萌发参数和耐盐指数均高于无SA处理组,相对盐害率则低于无SA处理组;当NaHCO₃浓度为0~72 mmol/L时,萌发参数和耐盐指数高于对照组,且在NaHCO₃为72 mmol/L时,萌发参数和耐盐指数最高,而相对盐害率最低。②无SA处理时,随NaHCO₃浓度的增加,种子POD和CAT活性先增后减,SOD活性显著低于对照组,MDA含量迅速增加。经SA处理后,在各NaHCO₃胁迫浓度下,种子抗氧化酶活性显著高于无SA处理组,MDA含量显著低于无SA组;且在NaHCO₃为72 mmol/L时,SOD和POD活性最高。③无SA处理组,在NaHCO₃各胁迫浓度下,种子中渗透调节物质都高于对照组;经SA处理后,渗透调节物质有不同程度增加,且在NaHCO₃为72 mmol/L时,其渗透调节物质含量最高。【结论】在喀斯特地区进行青冈栎播种育苗时,用0.50 mmol/L外源SA浸种,对72 mmol/L NaHCO₃胁迫的缓解效应最好。     

白桦BpMYB21基因的克隆及其表达模式分析

【目的】研究了白桦(Betula platyphylla Suk.)MYB基因功能,分析其在茉莉酸(MeJA)和水杨酸(SA)诱导下的表达特性。【方法】以白桦为试材,通过RT-PCR等方法克隆得到1条白桦MYB转录因子家族基因序列,运用生物信息学方法,分析其蛋白质性质和亲缘关系,通过实时荧光定量PCR分析MeJA和SA诱导处理下该基因的表达特性及组织特异性。【结果】获得了1条新的白桦MYB转录因子家族基因,命名为BpMYB21,包含完整的开放阅读框,长度为1 014 bp,编码337个氨基酸。BpMYB 21蛋白与其他植物MYB氨基酸同源性为51%～64%,其中与胡桃(Juglans regia)MYB30-Like的亲缘关系最近。BpMYB21 在白桦根、茎、叶中均有表达,且在叶中的表达量高于茎和根,但差异不显著; 与对照相比,100 μmol/L MeJA和50 mg/L SA分别处理白桦苗6 h时,BpMYB21在茎和叶中的表达较高,处理12～48 h逐渐降低。【结论】BpMYB21为MYB转录因子家族新成员,与胡桃MYB基因亲缘关系较近。该基因响应激素诱导,推测其可能在白桦生长发育及在次生代谢过程发挥重要作用。     

柳树NAC基因的克隆与表达模式分析

【目的】研究柳树重要抗逆转录因子基因家族,为揭示柳树抗逆分子机制提供理论依据。【方法】以‘苏柳2345’的转录组测序数据为基础,克隆了柳树NAC家族,并分析其序列结构、组织表达特异性以及不同胁迫条件下的表达模式。【结果】克隆的两个柳树NAC转录因子基因分别命名为SlNAC1和SlNAC2。生物信息学分析表明:SlNAC1序列全长为1 126 bp,编码产物含343个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于细胞核;SlNAC2序列全长为1 139 bp,编码产物含291个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于叶绿体。两个基因均具有典型的NAM结构域及A、B、C、D、E 5个亚结构域,还包括共同的LPPG、YPNG 和DEE保守基序及NAC抑制结构域。系统进化树分析显示, SlNAC1基因与木薯亲缘关系最近,SlNAC2基因与茄子亲缘关系最近。定量PCR结果显示SlNAC1和SlNAC2均在叶片表达,根中没有表达,为叶片特异性转录因子。定量PCR结果显示SlNAC1基因在脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)处理24 h后显著上调,SlNAC2基因在聚乙二醇(PEG)、ABA和GA胁迫后显著上调。【结论】柳树SlNAC1基因在非生物胁迫下表达较为稳定,受ABA和GA胁迫诱导;SlNAC2受干旱、ABA和GA胁迫诱导,受影响明显高于SlNAC1,不受乙烯剂(ETH)胁迫影响。推测SlNAC1和SlNAC2参与GA、ABA信号传导,可能不参与ETH的信号途径。     

菠菜SoNAC转录因子家族的全基因组鉴定与分析

采用生物信息学分析方法,从菠菜基因组中筛选鉴定了57个菠菜NAC转录因子,并对其基因结构、编码蛋白和系统进化进行了分析;通过荧光定量聚合酶链式反应qRT-PCR分析,研究了高温和盐处理后菠菜叶片中NAC基因的表达模式.研究结果显示:菠菜NAC转录因子可以被归入2组17个亚组,GroupⅠ包含10个亚组,GroupⅡ包含...     

SA与高温锻炼对高温逆境下葡萄幼苗叶片钙离子水平的影响

为研究SA与高温锻炼（HA）对高温逆境下葡萄细胞中钙含量的影响,用原子吸收光谱法对其叶片中的可溶性钙及结合态钙含量进行了测定.结果表明：高温胁迫促进幼叶细胞中可溶性钙和总钙含量的增加,随着胁迫时间的延长,可溶性钙的增幅变大而总钙含量的增幅变小;经SA与HA分别处理后,可溶性钙和总钙含量的变化表现出同步性,并且它们都可以不同程度地缓减高温胁迫下钙含量的增加,以维持细胞中钙离子水平的稳定;特别是经HA处理后,可溶性钙含量的变化更加明显,各处理中的可溶性钙含量甚至都低于对照中的钙离子水平.所以从这个层面上说SA与HA对于提高葡萄抗热性的效果是一致的,但与SA相比,HA处理后的作用更为明显.     

白桦BpGT14基因表达模式及对非生物 胁迫诱导的响应

为了揭示BpGT14基因的分子结构特征,明确糖基转移酶BpGT14基因的表达模式及其对非生物胁迫的响应机制,初步探索其在白桦生长发育中的功能,在克隆白桦GT14基因全长序列的基础上,利用生物信息学对其理化性质进行了分析,应用实时荧光定量PCR技术分析BpGT14基因在野生白桦植株雄花序、木质部、韧皮部及叶片4个不同部位不同月份的表达差异; 同时,选用白桦茎段悬浮细胞进行了水杨酸(SA)、盐胁迫(NaCl)、重金属镉(CdCl₂)及4℃低温非生物胁迫处理,检测目的基因对逆境的响应情况。研究结果表明,BpGT14基因开放阅读框为1 302 bp,编码433个氨基酸。分析其氨基酸序列发现,该蛋白含有乙酰氨基葡糖转移酶结构域,属于14家族的重要结构域。该蛋白与其他物种GT14蛋白比对分析表明,这些蛋白在100—350氨基酸区域内保守性较高,而且该基因与毛果杨的GT14家族基因同源性高达79%。不同部位不同月份的表达模式分析结果表明,BpGT14基因的表达具有部位及时间特异性,其各部位表达量均与月份相关,同时发现其在木质部、韧皮部及叶片中的表达量较高,而在雄花序中表达量较低。非生物胁迫处理结果显示,BpGT14基因对不同处理均产生响应,但其响应模式不尽相同:SA、CdCl₂及低温处理结果显示,处理初期(6 h)目的基因上调表达,6 h处理时分别达到了对照组的51.2、48.9及3.3倍,24 h后相对表达量与对照组相比均下调,只有低温处理在96 h恢复上调表达; NaCl处理使白桦BpGT14基因的表达量全部呈现下调趋势,24 h处理后,BpGT14基因表达量下调明显,24 h后比对照组降低了93.7%。     

细胞分裂素在mRNA和蛋白质水平上同时促进rbcS基因的表达

将紫萍半叶状体首先在不含细胞分裂素的培养液上于黑暗条件下培养10d，然后转移到长日照条件下、分别在含有或不含6—苄基嘌呤的新鲜培养液上培养．对半叶状体在培养过程中干重、叶绿素和可溶性蛋白含量方面的变化进行了分析，并且用Northern　blot的方法拉测了rbcS mRNA水平的变化，用SDS—PAGE分离和考马氏亮蓝染色的方法检测了其编码蛋白(1，5—二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶的小亚基，SSU)水平的变化．结果表明，6—苄基嘌吟显著地促进了半叶状体干重、叶绿素和可溶性蛋白含量、rbcS基因mRNA及其编码蛋白SSU水平的增加．由于在没有外源细胞分裂素的情况下，rbcS基因mRNA水平的增加并不能引起SSU水平的增加，所以认为细胞分裂素对该基因表达的促进作用同时发生在mRNA和蛋白质水平上．     

A wound-induced small polypeptide gene family is upregulated in soybean nodules

Small peptides function as key signals in processes, such as plant cell differentiation, organ development and defenses to biotic stresses. A large number of small peptide precursor genes have been predicted from the analysis of the soybean (Glycine max) whole genome DNA sequence. However, most of these genes have unknown characteristics and functions. In this report, we systemically searched for the gene families of small peptide precursors that are up-regulated in soybean nitrogen-fixing root nodules. We found 212 genes (encoding peptides shorter than 150 amino acids) that were up-regulated, and among them, 79 genes belong to 38 multiple-gene families, but the other 133 genes are unique. Twenty-eight of 38 families are conserved in Arabidopsis, but the other 10 only exist in legumes. We also identified 16 out of the 38 members of the wound-induced polypeptide (WIP) gene family to be upregulated in nitrogen-fixing nodules. We further analyzed homologs of WIP genes in Medicago, Lotus, Arabidopsis and Oryza species and found that a few homologous genes from Medicago truncatula and Lotus japonicus were also upregulated in their nodules and some WIP genes were induced by specific fungal pathogens on soybean and rice. Structure prediction indicated that all WIP prepropeptides contain a conserved DUF3774 domain (including two hydrophobic regions) and most of them have an N-terminal signal sequence. Fluorescence microscopy analysis of two WIP prepropeptides fused to GFP revealed that these proteins are located on the plasma membrane of tobacco leaf cells. Interestingly, 34 soybean WIP genes are clustered onto three soybean chromosomes, different from known peptide gene families (such as CLE). Among them, 11 highly identical genes are aligned on the 6th chromosome, 12 on the 12th, and 11 on the 13th chromosomes. Most of WIP genes from the 12th chromosome share the highest identities with their homologs on the 13th chromosome, suggesting that ancestral WIP genes could have originated from the 13th chromosome, then spread onto the 12th chromosome by chromosome homologous recombination; the new WIP genes could have existed in multiple copies by gene duplication which then spread onto the 6th chromosome. In Arabidopsis and Oryza species, half of the WIP genes are also aligned on one chromosome and showed higher identity with those from the soybean 12th and 13th chromosomes, suggesting that WIP genes originated from one common ancestor.     

Recombinant soluble TRAIL induces apoptosis of cancer cells

TRAIL is a tumor necrosis factor family member that selectively induces apoptosis of cancer cells but not of normal cells. To develop TRAIL into a potential cancer drug, three different sizes of soluble TRAIL fragments, including sTRAIL(74—281), sTRAIL(95—281) and sTRAIL(101—281), were expressed in E. coli and purified to homogeneity. Apoptosis assays indicated that sTRAIL(95—281) and sTRAIL(101—281), but not sTRAIL(74—281), can potently induce apoptosis of various cancer cell lines in 6 h, suggesting that the N-terminal fragment of aa101 has inhibitory effect on TRAIL-induced apoptosis. Moreover, we found that some cancer cells were resistant to TRAIL and the resistant cells could be converted into sensitive cells by treatment with the protein synthesis inhibitor cycloheximide, suggesting that one or more short-lived proteins are responsible for cells’ resistance to TRAIL.     

山桐子IpSAD基因家族分析及功能鉴定

【目的】硬脂酰-ACP Δ⁹脱氢酶(stearoyl-ACP Δ⁹ desaturase,SAD)是决定脂肪酸组成的关键酶,分离和鉴定木本油料植物山桐子(Idesia polycarpa)的SAD基因,可为遗传改良山桐子油的脂肪酸组成提供基因资源。【方法】 使用 HMM 和 Blastp 鉴定山桐子全基因组中的SAD家族成员;利用MEGA X、MEME和PlantCare等在线软件对其蛋白质理化性质、系统发育关系、基因结构、保守基序和启动子顺式调控元件等进行分析;使用MCSCANX分析山桐子和毛果杨SAD基因之间的共线性关系;基于RNA-seq数据,分析IpSAD各成员的表达模式,通过病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)快速验证它们的生物学功能。【结果】 ①在山桐子基因组中共鉴定到7个IpSAD基因(IpSAD1~7),多重序列比对结果显示各成员间序列相似度较高且结构域保守;②系统发育分析表明,IpSAD成员可以分为3个亚组,与拟南芥SAD家族的分类结果一致,拟南芥单不饱和油酸合成关键基因AtSSI2与山桐子IpSAD2、IpSAD3、IpSAD4的亲缘关系较近;③启动子区域顺势调控元件预测结果显示IpSAD基因的启动子含有光反应、脱落酸响应等顺式调控元件;④IpSAD基因按其组织表达模式可分为3类,第1类和第2类成员在大部分组织中表达量较低,而第3类成员在所有组织中表达量均较高。⑤沉默IpSAD基因使叶片的油酸含量显著降低,其中IpSAD3的沉默可使油酸含量下降76%。【结论】 明确了IpSAD家族各成员的基本特征,确定了它们对于油酸合成的生物学功能,并为山桐子油脂生物合成调控机制研究奠定了基础。     

哺乳动物Gpx 基因家族进化选择和功能分歧研究 (动物科学)

研究哺乳动物谷胱甘肽过氧化物酶基因家族(Gpx)的亲缘关系和进化选择压力性质。从NCBI等网站获取哺乳动物Gpx基因编码区核酸序列和GPX蛋白氨基酸序列,并用MEGA、Clustal构建亲缘关系树,用SignalP和TargetP分析信号肽和亚细胞定位信息;用K estimator和PAML分析其Gpx基因家族进化先后顺序和选择压力;用Diverge分析GPX蛋白家族功能分歧。结果表明,GPX蛋白家族进化中形成两个亚类,其一包括GPX1和GPX2,其二包括GPX3、GPX5和GPX6;各GPX蛋白成员均有高度保守的GPX蛋白家族基序和高度保守的硒代半胱氨酸或半胱氨酸残基,氨基端信号肽分析显示,GPX1蛋白为胞浆线粒体型,其余家族成员均为胞外分泌型;哺乳动物Gpx1基因进化上受到严格的负选择作用,Gpx基因家族成员保守区也受到负选择作用,但用枝位点模型却检出了正选择作用,GPX蛋白家族内存在轻微的功能分歧。哺乳动物GPX蛋白家族的进化上的负选择作用表明其在哺乳动物清除自由基抗氧化方面的关键作用。     

苦荞CCT基因家族生物信息学及表达分析

CCT转录因子在调控植物花期、生长发育及抗非生物胁迫等方面发挥着重要的功能。本研究以拟南芥AtCCT基因家族为参考序列,利用本地BLAST并结合保守结构域等生物信息学工具,筛选出苦荞FtCCT基因家族成员,并对其理化性质、染色体分布、基因结构、系统进化及表达水平进行分析。结果显示:从苦荞中共鉴定出35个FtCCT基因,含1-8个内含子;编码蛋白有117-753个氨基酸残基,等电点为4.96-9.51,均为亲水性蛋白。染色体定位分析表明,这些基因在8条染色体上均有分布。苦荞FtCCT基因家族含有10个保守基序和5个保守结构域,且都含有CCT保守结构域。系统进化分析表明,苦荞的FtCCT基因家族与拟南芥一样可分为3个亚家族,其中CMF亚家族的成员最多。35个FtCCT基因在苦荞根、茎、叶和花中的表达水平具有差异性,在叶和花中具有高表达量的成员较多,只有少数的成员在根和茎中高表达。本研究为进一步解析CCT基因调控苦荞花期及生长发育奠定基础。