INO80参与拟南芥气孔数量调控的分子机制

气孔是植物表皮特有的结构,参与到植物的呼吸、蒸腾作用等多种生理活动.植物通过气孔与大气进行气体交换.INO80是一类保守的染色质重塑因子,可以与组蛋白变异体H2A.Z结合.与野生型相比,拟南芥ino80缺失突变体对于渗透压的敏感度及其失水率都有明显提高.与此相应的是,ino80缺失突变体植物表现出气孔明显增多的表型.bHLH转录因子家族中的SPCH和MUTE对于气孔的发育起到正调控的作用.RT-PCR检测显示,在ino80突变体的背景下,气孔正调控基因SPCH和MUTE的表达量都显著上调.ChIP-PCR实验显示,相对于野生型,H2A.Z在SPCH和MUTE上染色质的分布在ino80缺失突变体内下调.我们的工作表明,在拟南芥中,INO80可能通过调控气孔正调控基因染色质区域组蛋白变体H2A.Z的分布影响靶基因的转录水平,进而改变气孔数量以及植物的相应生理指标.     

水稻染色质重塑因子OsINO80通过调节植物激素水平参与避荫反应

在农业生产中，为提高产量而进行的高密度种植常引起避荫反应(shade avoidance)。避荫反应是植物为了更好的获得阳光而进化出的机制，在植物适应外界环境变化中发挥着重要的调控作用。目前虽有表观遗传因子调节避荫反应的报道，但对相关机制仍知之甚少。本文报道了水稻染色质重塑因子INO80家族成员OsINO80在避荫反应中的正向调控作用。OsINO80敲减植株表现出对避荫条件不敏感的表型，转录组数据分析发现OsINO80不仅促进了一些暗形态建成基因的表达，也抑制了很多光形态相关基因的转录水平，这些基因主要涉及到参与避荫反应的多种植物激素的生物合成过程。综上所述，本研究初步揭示了OsINO80可能通过调节植物激素的代谢水平调控水稻避荫反应。     

植物AP2/ERF转录因子及其在非生物胁迫应答中的作用

APETALA2/ethylene-response factor(AP2/ERF)类转录因子在植物中广泛存在,在调节植物生长发育及响应外界胁迫中发挥重要作用。鉴于此类调节蛋白的可塑性和该家族个体成员的特异性,AP2/ERF转录因子作为优异调控抗性基因在基因工程育种中日益受到重视。综述了AP2/ERF类转录因子的发现、结构特征、调控机理及非生物胁迫应答机理,以期为深入挖掘和研究AP2/ERF家族基因提供参考。     

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.     

利用酵母双杂交系统筛选IrrE相互作用蛋白

本研究通过酵母双杂交技术,构建了IrrE蛋白为诱饵载体,从拟南芥cDNA文库中筛选与IrrE诱饵蛋白相互作用的功能蛋白.研究结果表明,在所获得的阳性克隆中,发现了一个与拟南芥基因At1g01470所编码的蛋白有较高同源性的蛋白,即LEA14蛋白（晚期胚胎发育富集蛋白）,同源性高达98%.推测IrrE转录因子在提高植物耐盐性的过程中起了重要作用.     

拟南芥类结瘤素基因At1g01070的生物信息学分析

类结瘤素基因在非结瘤植物生长发育中承担着重要的功能,但仅少数基因的功能被鉴定.本研究对拟南芥类结瘤素MtN21(Medicago truncatula NODULIN 21)家族成员At1g01070进行了生物信息学分析及亚细胞定位验证.结果表明,At1g01070有两种可变剪切体,编码两种蛋白At1g01070.1和At1g01070.2,前者比后者在N端多47个氨基酸,它们的分子量分别为40KD和35KD,等电点分别为9.2和8.9;均含有2个MtN21蛋白的特征结构域EamA(药物/代谢物转运结构域),At1g01070.1比At1g01070.2多一个PLN00411结构域,且其靠近N端的EamA结构域较后者长;三级结构均由7个α-螺旋和一些不规则卷曲组成,分别含有10个和8个疏水跨膜区,均含13个磷酸化修饰位点,亚细胞定位预测主要定位在质膜;进化上,与琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)亲缘关系最近;亚细胞定位结果显示At1g01070.1定位在质膜,与预测结果一致.推测At1g01070在植物体内可能参与物质运输.     

Era蛋白(E.coli ras-like protein)——一个可能参与真、原核细胞信号调控的新分子开关

充足的证据表明:G蛋白作为真核细胞的重要分子开关参与细胞的增殖调控以及部分代谢调控过程。而近年来在大肠杆菌中新发现的Era蛋白(E.coli ras-like protein)则是与已知的三聚体G蛋白和小分子G蛋白不同的一种新的GTP结合蛋白。进一步的研究发现该类GTP结合蛋白不仅存在于原核的大肠杆菌中,而且在高等植物、人类细胞中均含有该蛋白的同源蛋白。大肠杆菌的Era蛋白主要位于细胞膜的内侧,在细胞质中也有一定的分布;真核细胞ERA(ERG)蛋白来源于原核细胞,定位于线粒体或叶绿体上。ERA或ERG蛋白有可能担负着与其它两类G蛋白同样重要的分子开关功能。已有的研究表明,Era蛋白参与调节原核生物的细胞分裂、细胞周期以及部分细胞代谢过程;在哺乳动物细胞中,ERA的同源蛋白可能与细胞周期的G1期调控以及细胞凋亡有关;真核植物中相关研究报道尚少,推测该蛋白可能与种子的正常发育有关。     

拟南芥RabA2b互作蛋白的筛选与鉴定

Rab蛋白家族在调控细胞囊泡的运输过程中发挥着重要作用.拟南芥中存在数量庞大的RabA亚族成员,它们参与调控植物不同阶段的生长发育过程.为了寻找拟南芥RabA亚族下游的调节蛋白或效应蛋白,进而阐明RabA在细胞活动中的角色,本研究选取RabA2b蛋白进行了深入研究.本研究首先构建过表达RabA2b的拟南芥植株,同时结合免疫共沉淀方法和液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)检测到多个Hsp70蛋白家族成员与RabA2b蛋白共沉淀.为了进一步研究Hsp70成员与RabA2b的相互关系,将5个细胞质和细胞核定位的Hsp70s蛋白分别构建于植物表达载体,通过在烟草叶表皮细胞中瞬时表达Hsp70s和RabA2b发现它们共定位于细胞质膜、细胞质以及细胞核周围的丝状结构.同时,体外pull-down实验证明了5个Hsp70s蛋白都能与RabA2b蛋白直接相互作用.此外,双分子荧光互补实验(BiFC)进一步证实了Hsp70s与RabA2b在烟草叶表皮细胞中的相互作用,说明拟南芥中细胞质和细胞核定位的Hsp70s可以作为RabA2b的调节蛋白或效应蛋白一同调控植物的生长发育过程.     

拟南芥肌动蛋白相关蛋白基因AtARP5和AtARP6共同参与DNA复制

染色质重塑因子是一类利用ATP水解的能量主动重塑染色质结构的蛋白质,其中的INO80亚家族包括两个在进化中高度保守的重要成员,INO80和SWR1.两者通过结合包括肌动蛋白相关蛋白(Actin-Related Protein,ARP)在内的多个亚基,以复合物的形式对染色质结构动态调控,在真核生物的多个表观遗传调控途径中...     

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.     

2014-14 国内期刊亮点

正PHO1反义转录本的功能研究磷是植物生长发育必需的大量元素之一。而PHO1是磷从地下部往地上部运输的重要因子。与拟南芥不同,水稻PHO1存在天然顺式反义转录本。浙江大学生命科学学院任美燕等为了阐明PHO1反义转录本是否在植物响应磷胁迫中起调控作用,克隆了PHO1-2的     

水稻C2H2型锌指蛋白OsZAT12转化拟南芥功能的初步研究

摘要:植物C2H2型锌指蛋白是植物转录调节因子中的大家族,通过转录调控、翻译后调节和蛋白质间的相互作用在植物发育和环境胁迫中发挥关键作用. 本研究在水稻基因组中克隆到一个C2H2型锌指蛋白,命名为OsZAT12. 生物信息学分析显示OsZAT12全长597bp,其中不包含内含子,其蛋白质序列含有199个氨基酸,具有两个典型的C2H2锌指结构. OsZAT12蛋白定位于细胞核,在根中特异性表达.过表达拟南芥植株与野生型比较,其根变短,子叶的变绿率明显降低,植株矮小.初步推断OsZAT12可能影响植物生长发育尤其是根的伸长.     

植物寒冻抗性的分子机理研究进展

概述了植物冷激蛋白的生理作用及其基因表达的调控，阐释了植物寒冻损伤和寒冻抗性的分子机理．植物冷激蛋白的生理作用有：1．具有生物膜系统的保护作用；2．有蛋白质、酶和RNA分子伴侣的作用；3．具有抗冻和抗脱水活性．冷激蛋白基因是一类调节基因，可感受低温、脱水、ABA等多种不同的信号刺激．冷激蛋白基因的表达存在着信号转导、转录和转录后等多个不同层次的调控．     

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫的可变剪切基因分析

基于前期已获得的中华蜜蜂(简称中蜂)幼虫肠道转录组数据,利用TopHat2软件在正常(AcCK)及球囊菌胁迫的中蜂幼虫肠道样品(AcT1、AcT2、AcT3)中共鉴定出发生于9124个基因的57327个可变剪切事件,其中以基因间(17.68%)、可变3′端剪切(15.32%)、外显子跨越(14.12%)和可变5′端剪切(12.81%)类型为主.Venn分析结果显示4个肠道样品的共有可变剪切基因数为8111个,特有可变剪切基因数分别为272、189和385个.GO分类结果显示共有可变剪切基因涉及47个条目,AcT1、AcT2、AcT3的特有可变剪切基因分别富集于24、20和34个条目.KEGG代谢通路富集分析结果显示,共有可变剪切基因富集在327个代谢通路,基因富集数最多的是RNA转运、内质网蛋白加工及核糖体;AcT1、AcT2、AcT3的特有可变剪切基因分别富集在22、46和83个代谢通路.结果揭示了可变剪切基因在宿主的胁迫响应过程中的重要作用.     

基于RNA-Seq技术的毕赤酵母基因组重注释及新型强启动子的发现与序列分析

使用RNA-Seq技术,对毕赤酵母进行了转录组测序。基于测序结果,对现有毕赤酵母基因组进行了重注释,修正了基因组序列中的错误位点861处,发现了新转录本249个及可变剪切现象83个,并更正了553个转录本的错误注释。经过表达谱分析,在毕赤酵母中发现了2个新型强启动子,分别命名为P437和P1431,其驱动的转录本的最高转录水平分别为AOX1基因的1.78倍和3.40倍。序列分析显示,P437和P1431序列中存在着多个酵母转录因子的结合位点。     

拟南芥AAP6基因的克隆与转化马铃薯的研究

氨基酸透性酶(AAP)是植物中的氨基酸转运蛋白,在氨基酸转运过程中发挥着重要作用.以野生拟南芥(生态型col-0)为材料,利用PCR和DNA重组技术,克隆得到拟南芥中的氨基酸透性酶基因(At AAP6).该基因全长1,446,bp,构建At AAP6基因的植物表达载体pCAMBIA2300-At AAP6,并利用农杆菌介导的遗传转化方法在马铃薯品种"早大白"中异源过表达At AAP6基因.经过抗性筛选与植株再生,成功得到马铃薯转基因植株,并诱导得到转基因马铃薯微型薯.RT-PCR结果表明,At AAP6基因在转基因马铃薯中都能正常地转录表达.这一研究为进一步开展At AAP6基因功能验证,提高马铃薯块茎中的氨基酸以及贮藏蛋白的含量提供了研究基础.     

甘蓝型油菜SHR蛋白基因鉴定与结构分析

植物SHR蛋白属于GRAS蛋白转录因子家族,保守羧基端含有VHIID结构域,氨基端不保守,参与调控植物物质合成和生长发育.参照拟南芥At SHR基因的CDS序列,采用生物信息学的方法在甘蓝型油菜数据库中鉴定出3个Bn SHR基因,进而分析其基因结构、生化特性、进化关系和蛋白结构.研究结果显示3个Bn SHR基因中有2个位于C基因组(来源于甘蓝)上,1个位于A基因组(来源于白菜);3个Bn SHR基因的氨基酸序列一致性为88.25%,与At SHR基因在进化上也高度同源,SHR基因在结构和功能上保守;亚细胞定位预测显示Bn SHR蛋白可能定位于过氧化物酶体,参与种子萌发过程中脂肪转变为糖分的过程;PHYRE2预测了Bn SHR蛋白的三级结构,由于序列的差异性导致了氨基末端处结构相差较大,但VHIID保守区结构类似,为β-折叠.     

柠檬醛诱导的拟南芥抗旱性及差异表达基因分析

本研究旨在探讨柠檬醛在植物抗旱方面的潜在应用价值.以不同浓度的柠檬醛处理拟南芥,我们发现200μmol/L柠檬醛处理的拟南芥在随后干旱胁迫下的存活率高达80%,而未经柠檬醛处理的对照组只有40%左右.转录组测序(RNA-seq)分析发现经200μmol/L柠檬醛处理后有230个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),DEGs在GO功能注释和KEGG通路中分别显著富集为应激反应和内质网中的蛋白质加工,且上调表达的DEGs许多都与热激蛋白家族相关.从中挑选4个(AT1G07400,AT2G26150,AT4G25200,AT4G12400)进行RT-qPCR验证,发现其反映的表达水平和RNA-seq数据一致.本研究表明200μmol/L柠檬醛处理可以诱导拟南芥产生抗旱性,并可能通过热激蛋白使干旱胁迫后部分解折叠的功能蛋白恢复生理活性状态,从而使拟南芥显示出对干旱更强的耐受性和抵抗力.     

拟南芥中MRG2与BAF60相互作用的研究

拟南芥MRG2(Morf Related Genes 2)是MRG蛋白家族成员之一,可以识别组蛋白H3K4和H3K36甲基化修饰,但是对于它是否具有其他生物学功能,目前了解还非常有限.我们首先通过免疫共沉淀结合质谱分析获得了MRG2结合蛋白,并对其中一个染色质重塑SWI/SNF复合体亚基BAF60蛋白进行了深入研究.体外Pull-down和双荧光互补实验证实了MRG2和BAF60在植物体内体外都能相互作用.已有研究表明:BAF60抑制异戊烯转移酶IPT(ISOPENTENYL TRANSFERASE)基因转录.RNA-seq和RT-qPCR数据都表明在mrg1mrg2双突变拟南芥植株中多个IPT基因转录水平明显升高.ChIP实验结果证明MRG2蛋白富集于IPT3基因编码区.综上所述,在植物细胞中MRG2和BAF60蛋白相互作用共同调控了IPT3基因的转录.这些研究对于理解MRG2在基因表达调控方面的功能具有重要意义.