拟南芥PAL基因家族鉴定及表达模式分析

为研究苯丙氨酸解氨酶（PAL）作为苯丙烷类代谢途径的关键酶,在植物响应环境胁迫过程中的重要作用,本研究利用HMMER、Pfam与SMART等工具,从拟南芥全基因组中筛选获得 9 个PAL成员,分析其编码酶蛋白的理化性质、二级结构与保守基序等信息.同时,结合转录组与定量PCR分析PAL成员在干旱与盐胁迫条件下的表达模式.结果表明,拟南芥PAL成员的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成;亮氨酸和丙氨酸为含量较高的氨基酸残基;拟南芥PAL成员含有 20 种不同的保守基序,其中motif6含有ASG活性位点,为所有PAL成员所共有;较多PAL成员具有光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的顺式调控元件.转录组学与定量PCR分析发现,AT3G53260.1、AT3G53260.2与AT3G47660.1的mRNA表达水平在干旱与盐胁迫后发生显著变化,推测这 3 条基因可能参与拟南芥对干旱及盐胁迫的响应过程,表明PAL基因在调控植物生长发育与非生物胁迫响应过程中发挥重要作用.     

陆地棉GhACS基因家族鉴定及表达分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase,ACS,EC 4.4.1.14)是乙烯生物合成过程的限速酶,对乙烯在高等植物体内的代谢调控具有至关重要的作用.本文通过系统发育分析和序列比对研究,鉴定出陆地棉基因组共编码22个GhACS基因,其编码蛋白含有7个与功能密切相关的保守基序,C末端具有多个潜在的Ser磷酸化位点;GhACS基因组织表达分析显示每个GhACS在棉花不同组织不同发育阶段表现出不同的基因表达谱,这些结果为进一步探究陆地棉GhACS基因家族的功能提供了有力的依据和参考.     

拟南芥HIS1-3基因克隆及表达载体构建

文章提取拟南芥植株总RNA,通过RT-PCR扩增出HIS1-3基因的cDNA片段,连接到pEASY-T1Simple载体上,转化到Trans1-T1感受态细胞内,筛选阳性单克隆并抽提质粒。利用限制性内切酶Eco91Ⅰ和NcoⅠ对质粒pEASY-T1-HIS1-3和植物表达载体pCAMBIA2301进行完全双酶切,通过电转化法,将重组表达载体pCAMBIA2301-HIS1-3导入根癌农杆菌C58中以期获得携带HIS1-3基因的根瘤农杆菌株,为研究HIS1-3基因的抗逆分子机理以及遗传改良作物抗逆性奠定了基础。     

拟南芥、水稻和杨树ACTIN家族全基因组分析

鉴定了覆盖拟南芥、水稻和杨树3种模式植物全基因组的20个拟南芥、18个水稻、22个杨树ACTIN蛋白基因,对其染色体定位、基因结构、基因复制等进行了综合分析.并在系统进化分析基础上,将ACTIN基因家族分为12个亚家族,有助于揭示植物ACTIN基因家族的进化历史,为后续ACTIN基因家族的功能提供线索,对研究植物ACTIN基因家族功能和进化上的多样性提供理论基础.     

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.     

拟南芥AtHHR3响应热胁迫应答的初步分析

拟南芥基因AtHHR3编码一个RING结构域的E3连接酶,通过生物信息学分析发现其可能参与植物热胁迫相关的应答.为了探索其具体的功能,构建了AtHHR3互补株系,并在DNA水平和转录水平分别鉴定了AtHHR3互补株系,用RT-PCR技术分析了AtHHR3在热处理条件下基因表达的变化情况.在热胁迫下分析了野生型、突变体athhr3、回复株系幼苗存活以及种子萌发的表型变化情况,发现突变体athhr3表现出对热胁迫的耐受性,并检测了热胁迫下不同株系的HSF、HSP等热相关基因的转录水平的变化,初步的研究表明拟南芥基因AtHHR3负调控植物对热胁迫的耐受性.     

杨树GABA支路3个基因家族的鉴定和表达分析

【目的】 γ-氨基丁酸(GABA)与植物的生长发育有着密切的联系。结合前期对GABA抑制杨树不定根发育的研究,对GABA支路基因家族的特征和表达模式进行研究,为进一步解释其在不定根发育中的作用奠定基础。【方法】从银白杨(Populus alba)×P. glandulosa ‘84K’(‘84K’杨)基因组中鉴定出GABA支路的PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员,并利用生物信息学方法分析其特征,以及与其他物种相关基因家族的亲缘关系;利用qRT-PCR研究外源GABA及其降解抑制剂vigabatrin(VGB)对各基因表达的影响。【结果】①PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员数量依次为6、2和2个,启动子序列中主要包含与光、激素和环境等响应相关元件。②系统进化分析表明,PopGAD家族中PopGAD6与家族其他成员亲缘关系较远;PopGABA-T和PopSSADH家族中的两个基因成员亲缘关系较近。③基因表达分析表明,不定根生长过程中GABA支路基因总体上在根中表达量高于茎和叶。外源GABA或VGB处理对PopGAD和PopGABA-T两个基因家族成员在根、茎和叶中的表达量影响程度不同,但对 PopSSADH基因家族的表达则无明显影响。【结论】 GABA支路3个基因家族在‘84K’杨树响应光、激素和环境胁迫等方面具有重要作用。外源GABA和VGB处理对PopGAD和PopGABA-T家族成员的影响较大,并且均在根中表达量最高,表明这两个基因家族在不定根生长过程中发挥着重要调控功能。这为深入解析GABA在树木不定根发生中的作用机制奠定了基础。     

拟南芥膜蛋白GPX3的原核表达及纯化

本文从哥伦比亚生态型的拟南芥(Arabidopsis thaliana Columbia 0)中克隆了谷胱甘肽过氧化物酶AtGPX3的完整编码序列(Coding sequence,CDS)以及部分片段的CDS序列,构建了该基因的不同区域的表达载体,在Transetta(DE3)的BL21大肠杆菌中表达,并成功纯化了GPX3膜蛋白,不仅为后续实验研究GPX3的结构与功能提供了材料,而且为研究膜蛋白表达与纯化的方法提供了借鉴.     

榛子SBP基因家族鉴定及其系统进化和表达分析

SBP蛋白是植物所特有的一类转录因子,并广泛存在于植物中.研究发现,该基因家族成员参与响应包括植物生长、发育和抗逆等生物学过程,其功能研究具有重要意义.榛子是一种主要以果实为产品的重要经济林木,且该物种SBP基因家族的研究也未见报道.本研究以生物信息学手段为基础,结合转录组数据,从中筛选得到10个榛子SBP-like基因(SPL基因),并对其编码蛋白理化性质、保守区域和模体进行预测和分析,进而对基因家族进化关系和花发育不同时期表达水平进行了分析.结果表明:榛子的10个SPL基因可以分为5个大组群;均含有该基因家族所特有的C3H和C2CH结构域以及一个核定位信号;同时,基于花发育不同时期的转录组数据分析,部分成员在不同时期表达水平存在显著差异,预示该基因可能与花果发育有关.该研究将有助于榛子SPL基因参与其花果发育分子调控机制的深入研究.     

A copia-like transposable element family in Arabidopsis thaliana

The fast generation time, small genome size and extensive genetic map of the crucifer Arabidopsis thaliana have made it the subject of an increasing number of studies in plant molecular genetics. As transposable elements have greatly facilitated genetic analysis in a variety of species, we have attempted to identify an endogenous A. thaliana transposable element. We report here the discovery of a family of such elements, which we refer to as Ta1 elements. Sequence analysis of one such element shows that it is closely related to retrotransposons and integrated retroviral proviruses, being bound by a direct sequence repeat and having an open reading frame with clear sequence similarity to the polyprotein of the Drosophila melanogaster retrotransposon copia. The sequence of an empty target site of a Ta1 element shows that insertion is accompanied by a five-base-pair target-site duplication and that Ta1 has transposed in the period of time since divergence of two races of A. thaliana.     

Sequence and analysis of chromosome 3 of the plant Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana is an important model system for plant biologists. In 1996 an international collaboration (the Arabidopsis Genome Initiative) was formed to sequence the whole genome of Arabidopsis and in 1999 the sequence of the first two chromosomes was reported. The sequence of the last three chromosomes and an analysis of the whole genome are reported in this issue. Here we present the sequence of chromosome 3, organized into four sequence segments (contigs). The two largest (13.5 and 9.2 Mb) correspond to the top (long) and the bottom (short) arms of chromosome 3, and the two small contigs are located in the genetically defined centromere. This chromosome encodes 5,220 of the roughly 25,500 predicted protein-coding genes in the genome. About 20% of the predicted proteins have significant homology to proteins in eukaryotic genomes for which the complete sequence is available, pointing to important conserved cellular functions among eukaryotes.     

Vernalization in Arabidopsis thaliana is mediated by the PHD finger protein VIN3

In biennials and winter annuals, flowering is typically blocked in the first growing season. Exposure to the prolonged cold of winter, through a process called vernalization, is required to alleviate this block and permit flowering in the second growing season. In winter-annual types of Arabidopsis thaliana, a flowering repressor, FLOWERING LOCUS C (FLC), is expressed at levels that inhibit flowering in the first growing season. Vernalization promotes flowering by causing a repression of FLC that is mitotically stable after return to warm growing conditions. Here we identify a gene with a function in the measurement of the duration of cold exposure and in the establishment of the vernalized state. We show that this silencing involves changes in the modification of histones in FLC chromatin.     

拟南芥 BAH1 与大肠杆菌热胁迫耐受的关系分析

拟南芥BAH1含有保守的C3H4型RING结构域,与DnaJ锌指结构类似.利用原核表达纯化的BAH1进行体外泛素化实验证明了BAH1具有E3连接酶活性.然后通过表型回复实验发现BAH1融合J-domain结构域后(JdBAH1)和DnaJ一样能明显弥补danJ突变株MF634的热敏表型,在43℃存活;而转入突变锌指结构的JdBAH1C231S,C234S,C276S,C279S(JdBAH1△Zn1/2)菌株在43℃高温条件下不能存活,说明BAH1在大肠杆菌内具有类似DnaJ锌指结构的功能.因此,BAH1在E.coli中的功能有可能与DnaJ相似,通过锌指结构参与了DnaK/DnaJ伴侣系统发挥功能.     

拟南芥Hsp40蛋白AtDjA5在大肠杆菌中的功能分析

通过分析大肠杆菌dnaJ缺失菌株在43℃下的生长表型, 发现AtDjA5及其J Domain能够功能性地替换DnaJ及其J Domain. 免疫共沉淀实验结果表明AtDjA5与DnaK存在相互作用. 由Western blot检测推测AtDjA5能够稳定大肠杆菌热激转录因子σ32并下调热激蛋白DnaK表达量. 这些发现说明AtDjA5在大肠杆菌中具有与DnaJ相似的功能.     

苦荞蛋白磷酸酶2C家族的鉴定及表达分析

为了研究苦荞蛋白磷酸酶2C(PP2C)家族的成员和分类,及后续探究其在苦荞生长发育中的功能,本文利用生物信息学方法对苦荞PP2C家族进行鉴定、分类,并对其基因结构、保守基序、分子进化等进行分析.结果表明,苦荞PP2C家族有81个成员,划分为A-K的11个亚族,并且在同亚族中序列特征相似,而不同亚族间序列特征有一定差异;苦荞PP2C家族有14次基因重复事件.此外,qRT-PCR分析结果表明其A亚族基因在苦荞根、茎、叶、花、果中均有表达,除FtPP2C44外的8个基因在苦荞花、果中表达量较高;在苦荞幼苗中,除FtPP2C08外的8个基因均受ABA诱导表达量上调.上述结果揭示了苦荞PP2C家族的成员组成、序列特征、扩增和其A亚族基因的组织表达模式及受ABA诱导表达情况.     

簸箕柳AP2/ERF家族基因的全基因组分析

为了研究簸箕柳AP2/ERF转录因子家族的成员和分类,及后续深入探究其在簸箕柳生长发育过程中的功能,本文基于簸箕柳基因组数据,利用生物信息学技术和方法,对簸箕柳的AP2/ERF家族基因进行鉴定、分类及染色体定位,并对其理化性质、基因结构、保守结构域、表达模式等进行分析.结果表明,簸箕柳含有178个AP2/ERF家族基因,并根据AP2/ERF保守域的数量与拟南芥AP2/ERF家族基因的进化关系将其划分成AP2、ERF、RAV和Soloist亚家族4类.此外组织表达模式分析结果显示,簸箕柳AP2/ERF家族基因的表达具有明显的组织特异性,且在leaf、root、shoot、flower中表达较强,在其他组织中表达较弱.     

拟南芥中一个镍离子转运蛋白的亚细胞定位

离子的跨膜转运是细胞获取养分的重要环节,亦是植物在组织和器官水平上进行养分吸收运移的基础．在植物中镍（Ni）元素主要以Ni^2＋的形式存在,并通过Ni^2＋转运蛋白将其跨膜转运至相应的组织器官,参与氢酶和脲酶的合成．生物信息学分析表明,拟南芥中一个Ni^2＋转运蛋白AT2G16800含有叶绿体定位信息．克隆该基因5’端编码转运肽的272bp片段,与绿色荧光蛋白（GFP）基因融合后,在拟南芥中高效表达,对其进行了亚细胞定位的研究．转基因植株通过共聚焦扫描显微镜的观察,发现GFP荧光信号只存在于叶绿体中,该结果表明A他G16800为叶绿体蛋白．