水稻DUF642家族基因的鉴定及在非生物逆境中的表达分析

DUF(domain of unknown function)家族,是指含有未知功能域的蛋白质家族,在植物生命活动中发挥着重要的调控作用. DUF642是其中一个高度保守的植物特异性的未知细胞壁相关蛋白家族,参与调控植物的生长发育以及逆境响应.在水稻全基因组内对DUF642家族成员进行了鉴定,并对其染色体定位、进化关系、基因结构、蛋白结构和启动子顺式作用元件等进行了系统的分析.结果显示,水稻DUF642基因家族有6个成员,分布在1号、3号、4号、7号染色体上.系统发育进化树分析可将6个水稻DUF642蛋白分为3个亚组,基因结构和蛋白结构保守基序分析都表明水稻DUF642家族成员在进化上具有较高的保守性.启动子顺式作用元件预测以及非生物逆境诱导表达模式分析表明,OsDUF642家族基因在水稻响应非生物逆境胁迫中具有重要作用.以上结果加深了对植物DUF642基因家族的认识,并为进一步阐明OsDUF642基因家族成员在水稻抵御非生物逆境中的生物学功能提供了参考依据.     

拟南芥MtN3/saliva基因家族分析

MtN3/saliva基因家族是含有2个MtN3/saliva跨膜结构域的膜整合蛋白,其成员广泛存在于真核生物中.目前对该家族功能研究较少,对其跨膜结构域的分子功能还不清楚.在拟南芥中该家族有18个成员,除了最近克隆的RPGl以外其他MtN3/saliva基因的功能均不清楚.对拟南芥MtN3/saliva基因家族进行了较为全面的分析,包括基因结构、染色体分布、蛋白结构域、系统进化关系、基因表达谱等.对其中预测在花药中高表达的4个基因进行了实时定量PCR分析,证实有3个基因在花中高效表达.这些结果促进了对MtN3/saliva基因家族的深入了解.     

一个植物跨膜蛋白DUF872基因家族新成员的克隆与序列分析

DUF872家族是由一些未被具体描述的真核生物蛋白质构成,该家族的基因功能尚不清楚.本研究通过PCR方法从手掌参全长cDNA文库中筛选到了一个DUF872家族基因的全长cDNA,暂命名GcDUF872-1或Gc364.测序表明该序列长度为618 bp,推测编码103个氨基酸的蛋白质,序列比对表明它与拟南芥和水稻的DUF872家族基因蛋白质的相似程度达到85.92%.DUF872基因家族的进化分析表明Gc364与水稻、拟南芥的遗传关系最近,同属一个亚家族.半定量RT-PCR显示Gc364在植物组织中表达量较低,属于低丰度表达的基因,而且表达量受光处理而上调.生物信息学分析表明预测蛋白Gc364属于两次跨膜的蛋白质,可能是一个真正的编码蛋白,主要参与信号传递或能量的转换.     

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。     

大豆MAPK基因家族的计算识别和系统发育研究

利用隐马尔科夫模型算法对大豆基因组中MAPK基因家族进行了计算识别,明确了大豆中MAPK基因家族的成员数量、分布,基因结构以及分子进化关系等方面的信息.结果表明:大豆MAPK基因家族的成员有19个,保守区分析结果表明这些大豆的MAPK基因中有6个成员含有TEY模式,13个成员含有TDY模式.分子进化分析结果表明这些大豆的MAPK基因只分布于ABD三个组中,其中A组有2个基因,B组有4个基因,D组有13个基因.由于基因的进化关系往往预示着基因功能之间的关系,所以对大豆MAPK基因家族进化上的研究有利于对该基因家族功能上的进一步的全面解析.     

杨树LEA基因家族全基因组鉴定及表达分析

从杨树基因组中鉴定LEA蛋白家族成员,并分析基因在杨树各组织以及在种子形成、吸涨及萌发过程中的表达情况.从NCBI下载拟南芥、水稻以及大豆等植物的LEA蛋白家族成员,通过blastP程序从杨树基因组中鉴定出候选基因,并采用pfam程序进行进一步筛选获得杨树LEA蛋白基因,最后通过芯片以及EST数据分析基因的表达量.通过对杨树LEA蛋白基因家族在全基因组水平上的搜索,确定了杨树LEA蛋白家族8个亚家族,共87个成员,发现在花中有16个基因高量表达,且其中8个基因具有很高的组织特异性.在吸涨种子中,PtLEA1.1和PtLEA3.1有高量的表达,LEAⅣ,LEAⅤ,LEAⅥ及SMP亚家族成员都具有特异的表达.12个基因在萌发种子中有高量的表达,其中4个基因特异表达,5个基因在种子萌发过程中可能受到光照的影响.此外,3个基因在成熟叶片中出现了下调表达,8个基因在根中具有高量表达,3个基因的高量表达在木质部中被发现.杨树LEA蛋白不同亚家族成员可能参与了植物种子的生长发育、种子的萌发及对胁迫的响应等多种生理功能.     

ASI基因家族结构及表达分析

为研究编码α-淀粉酶/枯草杆菌蛋白酶抑制剂（α-amylase/subtilisin inhibitor, ASI）的基因结构特征及功能,本研究利用NCBI、Phytozome等平台工具鉴定到来源于23种植物的33个ASI基因家族成员,分析其进化特点及其编码蛋白的理化性质和保守基序等信息.同时结合RT-qPCR技术分析水稻ASI在干旱和盐胁迫条件下的表达模式.结果表明,ASI基因家族具有较高的保守性,但其编码蛋白上下游区域的保守性强弱不一,同时顺式作用元件预测结果提示ASI基因可能参与植物生长发育调控、响应生物及非生物胁迫等生理过程. RT-qPCR分析发现,较未胁迫条件下,幼苗期水稻的根、叶鞘和叶片等组织中RASI基因发生了不同的表达变化,提示ASI基因可能具有多样性的生物学功能.     

禾本科植物中调控产率基因GS5的进化

GS5作为正调控水稻粒径大小的基因,对于水稻的产率调控具有十分重要的作用,然而关于GS5基因家族的进化还不是很清楚.通过对水稻中的GS5基因和水稻、高粱、玉米、二叶短柄草、谷子的全基因组序列分别进行比较分析,发现在五个禾本科植物中均有调控粒径大小的基因存在;共线性分析揭示基因倍增有利于GS5基因家族的扩增;另外,系统发育分析表明其家族中有些基因的进化速率明显较快,这将使得一些基因会较快变异为新的基因序列.     

水稻的4个NADP-ME基因具有不同的表达模式

在高等植物中,NADP-苹果酸酶(NADP-ME)由一个小的基因家族编码.根据发表的水稻基因组序列信息,对水稻的NADP-ME家族进行了研究.结果表明:水稻NADP-ME家族由3个胞质型NADP-ME和1个质体型NADP-ME构成,发现两个新的胞质型NADP-ME基因. 尽管4个水稻NADP-ME的氨基酸序列存在较高的相似性,但是其中一个胞质型NADP-ME(OscytME3)在NADP-ME氨基酸序列保守区存在着不同于其他NADP-ME的特征. 进化树分析表明它可能起源于不同于其他NADP-ME的另一条进化分支.虽然4个NADP-ME基因表达的组织特异性和发育阶段特异性不尽相同,但是在功能上可能都参与植物的胁迫应答.     

通过进化模块审视拟南芥尿苷二磷酸葡糖基转移酶功能多样性

属于糖基转移酶(GTs)家族1的尿苷二磷酸(UDP)-糖基转移酶(UGT)在转移拟南芥中的糖基的转移和糖基化次级代谢物中起重要作用.重建的系统发育树对这个多基因家族的进化关系和功能提供了新的见解和研究.通过综合分析系统发育谱和重建的系统发育树,我们系统地分析了112个拟南芥UGTs.在我们的工作中,我们检测到五个不同的进化保守模块,大多数UGTs分为同一模块,表明拟南芥UGTs在进化过程中是相当保守的.接下来收集拟南芥UGT的底物,并将它们映射到直向同源组,揭示UGT在结合特异性底物中的进化关系.通过扫描271不同物种,还预测一些未报告的蛋白质与拟南芥UGTs密切相关.     

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.     

Methylation of phytohormones by the SABATH methyltransferases

In plants, one of the most common modifications of secondary metabolites is methylation catalyzed by various methyltransferases. Recently, a new class of methyltransferases, the SABATH family of methyltransferases, was found to modify phytohormones and other small molecules. The SABATH methyltransferases share little sequence similarity with other well characterized methyl-transferases. Arabidopsis has 24 members of the SABATH methyltransferase genes, and a subset of them has been shown to cat-alyze the formation of methyl esters with phytohormones and other small molecules. Physiological and genetic analyses show that methylation of phytohormones plays important roles in regulating various biological processes in plants, including stress responses, leaf development, and seed maturation/germination. In this review, we focus on phytohormone methylation by the SABATH family methyltransferases and the implication of these modifications in plant development.     

Gene regulation: ancient microRNA target sequences in plants

MicroRNAs are an abundant class of small RNAs that are thought to regulate the expression of protein-coding genes in plants and animals. Here we show that the target sequence of two microRNAs, known to regulate genes in the class-III homeodomain-leucine zipper (HD-Zip) gene family of the flowering plant Arabidopsis, is conserved in homologous sequences from all lineages of land plants, including bryophytes, lycopods, ferns and seed plants. We also find that the messenger RNAs from these genes are cleaved within the same microRNA-binding site in representatives of each land-plant group, as they are in Arabidopsis. Our results indicate not only that microRNAs mediate gene regulation in non-flowering as well as flowering plants, but also that the regulation of this class of plant genes dates back more than 400 million years.     

九顶山药用植物资源多样性研究

九顶山是青藏高原向四川盆地过渡的山地之一，山体高大，垂直生境变化明显，孕育了丰富的药用植物．本次调查获得药用资源植物184种，其中以多年生植物为主(51．1％)，其次为矮小高位芽植物(15．8％)和中高位芽植物(10．9％)，大高位芽植物、小高位芽植物和一年生植物比例相对较小，它们分属72科，种数较多的科依次是菊科、蔷薇科、唇形科、伞形科、毛莨科、禾本科、豆科、百合科、蓼科和芸香科，单种科比较多，约有40余科．在野外调查的基础上分析了九顶山药用资源的生态学特征、资源特点，并根据调查中发现的问题提出了保护和合理开发药用植物资源的措施．     

小盐芥(Thellungiella salsuginea)CBF1基因的克隆

CBFs （ CRT/DRE-binding factor ）是结合DNA顺式元件CCGAC的转录因子．拟南芥中CBFs由一个小的基因家族编码，包括3个成员：CBF1、CBF2和CBF3，它们在植物抗逆性调控中起重要作用．为了获得高度耐盐耐旱的转基因植物，我们以盐生植物小盐芥为材料，依据拟南芥中CBF1的序列信息设计引物，扩增出小盐芥中CBF1的部分序列，然后使用SMART^TM RACE等方法，从小盐芥中克隆到全长的CBF1 cDNA序列，进而重组到植物表达载体中，为植物抗逆基因工程提供了有用基因．     

Regulation of microRNA on plant development and viral infection

THE FIRST MIRNA WAS IDENTIFIED IN C. ELEGANS AS EARLY AS IN 1993; THE IMPORTANCE OF MIRNAS, HOWEVER, IS RECOGNIZED ONLY RECENTLY AFTER THE DISCOVERY OF MIRNAS EXISTING UNIVERSALLY IN EUKARYOTIC ORGANISMS. THE SECOND MIRNA WAS IDENTIFIED IN 2000[1]. SINCE …     

Increased sensitivity to drought stress in <Emphasis Type="Italic">atlon4 Arabidopsis</Emphasis> mutant

The ATP-dependent serine protease Lon belongs to the AAA+ superfamily, which is widely distributed in bacteria, archaea, and eukaryotic cells. Lon participates in the regulation of numerous physiological processes and gene expression via degrading various unstable and non-native regulators. In this study, we showed that the Arabidopsis atlon4 mutant is more sensitive to drought stress than wild-type plants. Compared with wild-type plants, atlon4 mutant plants showed increased water loss, decreased water use efficiency, and impaired stomatal closure in drought stress conditions.     

四川蓼科主要药用植物资源

蓼科是药用植物重要的一个科。在四川有8属、75种及变种。蓼科药用植物的主要功能为清热解毒、收敛、除湿。已知的化学成分有大黄酸、大黄素、大黄甲醚、大黄酚等蒽醌类化合物以及维生素 C、B、黄酮类、鞣质、槲皮甙、金丝桃甙、桃甙等。     

拟南芥AtPLC4基因RNAi载体的构建及遗传转化

利用RNAi技术,构建了AtPLC4基因的RNAi双元载体,并进行了拟南芥的遗传转化,通过抗性筛选及PCR鉴定,获得20株遗传转化株系.进一步通过RT-PCR检测,得到3株AtPLC4基因表达降低的转基因植株,为运用反向遗传学的方法深入研究AtPLC基因家族的生物学功能提供基础.