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蜡梅转录因子Cpbbx24基因的克隆及功能分析

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林业科学 2024年第4期60卷 127-135页

作者：王霞曹银珠武华峰刘道凤眭顺照西南大学园艺园林学院、长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室、长重庆市花卉工程技术研究中心重庆400715

【目的】bbx(B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅bbx24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对bbx基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新... 详细信息

【目的】bbx(B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅bbx24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对bbx基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新的理论依据。【方法】以蜡梅转录组数据库中获得的蜡梅Cpbbx24基因cDNA序列为基础克隆基因全长,使用DNAStar和MEGA进行序列分析和进化树构建。采用qRT-PCR进行蜡梅不同组织及不同花期表达特性分析,以及ABA、MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理后表达分析。同时,使用Gateway技术构建植物表达载体,花絮侵染法转化拟南芥,对T3代纯合系进行表型观察及非生物胁迫耐性分析。【结果】获得Cpbbx24的cDNA序列长为1374 bp,包含729 bp的开放阅读框(ORF),编码242个氨基酸,分子量为26.54 kD,等电点为4.93。序列分析表明Cpbbx24蛋白在N端有两个串联的B-box结构域,其C端不包含CCT结构域。表达特性分析表明,Cpbbx24在蜡梅根、茎、子叶、幼叶、成熟叶各器官,外瓣、内瓣、雌蕊、雄蕊等组织中均有表达,其中在子叶中表达量最高。在不同开花时期,Cpbbx24表达呈波动变化,在衰老期表达量最高。ABA、MeJA、干旱、高盐、高温和低温均能诱导Cpbbx24基因的表达,表达趋势各有差异。在PEG(30%PEG-6000)、高盐(300 mmol·L^(-1)NaCl)、高温(42℃)、低温(4℃)胁迫下,转基因拟南芥处理后植株总体生长状态优于野生型,相对电导率和丙二醛浓度数值显著低于野生型,说明Cpbbx24基因过表达增强了拟南芥的干旱、高盐、高温及低温胁迫耐性。【结论】ABA、MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理诱导了Cpbbx24的表达,说明其可能参与蜡梅的逆境胁迫耐性调控。Cpbbx24的过表达增强了拟南芥的干旱、高盐、高温及低温等胁迫耐性。这些结果表明Cpbbx24基因在干旱、高盐、低温和高温等胁迫响应中发挥重要作用。

关键词：蜡梅 bbx 逆境胁迫转基因

bbx11 promotes red light-mediated photomorphogenic development by modulating phyB-PIF4 signaling

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aBIOTECH 2021年第2期2卷 117-130页

作者： Zhaoqing Song Yueqin Heng Yeting Bian Yuntao Xiao Jiujie Liu Xianhai Zhao Yan Jiang Xing Wang Deng Dongqing Xu State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement National Center for Soybean ImprovementCollege of AgricultureNanjing Agricultural UniversityNanjing 210095China Key Laboratory of Molecular Design for Plant Cell Factory of Guangdong Higher Education Institutes Institute of Plant and Food SciencesDepartment of BiologySchool of Life SciencesSouthern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China State Key Laboratory of Protein and Plant Gene Research Peking-Tsinghua Center for Life SciencesSchool of Advanced Agriculture Sciences and School of Life SciencesPeking UniversityBeijing 100871China Biology Department Brookhaven National LaboratoryUptonNY 11973USA

phytochrome B(phyB)acts as the red light photoreceptor and negatively regulates the growth-promoting factor PHYTOCHROME INTERACTING 4(PIF4)through a direct physical interaction,which in turn changes the expression of a large number of ***-PIF4 module regulates a variety of biological and developmental processes in *** this study,we demonstrate that B-BOX PROTEIN 11(bbx11)physically interacts with both phyB and ***11 negatively regulates PIF4 accumulation as well as its biochemical activity,consequently leading to the repression of PIF4-controlled genes’expression and promotion of photomorphogenesis in the prolonged red *** study reveals a regulatory mechanism that mediates red light signal transduction and sheds a light on phyB-PIF4 module in promoting red light-dependent photomorphognenesis.

关键词： phyB bbx PIF4 Photomorphogenesis Light signaling

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玉米bbx基因家族鉴定及表达分析

西北农业学报 2022年第6期31卷 677-689页

作者：赵长江徐尚缘都梦翔宋巨奇徐晶宇杨克军李佐同黑龙江八一农垦大学农学院/农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室/黑龙江省秸秆资源化利用工程技术研究中心/黑龙江省普通高校寒地作物种质改良与栽培重点实验室黑龙江大庆163319

bbx(B-box)是一类光温响应转录因子家族参与植物光形态建成及逆境响应。为揭示Zmbbx家族基因功能,采用生物信息学方法在玉米基因组水平对该基因家族进行鉴定,并对其基本理化性质、基因结构、系统进化关系、启动子顺式作用元件和基因表... 详细信息

bbx(B-box)是一类光温响应转录因子家族参与植物光形态建成及逆境响应。为揭示Zmbbx家族基因功能,采用生物信息学方法在玉米基因组水平对该基因家族进行鉴定,并对其基本理化性质、基因结构、系统进化关系、启动子顺式作用元件和基因表达谱进行分析。Zmbbx基因家族共有34个成员,划分为5个亚族,编码蛋白氨基酸介于142~498aa,预测大多数成员定位于细胞核内。Zmbbx基因启动子存在大量的光响应元件、胁迫响应元件、激素应答元件和生长发育相关的顺式作用元件。全生育期组织表达谱发现,Zmbbx7、Zmbbx27和Zmbbx28在玉米的全生育期均高表达,Zmbbx3、Zmbbx5、Zmbbx14、Zmbbx15、Zmbbx19和Zmbbx20在玉米叶片中表达量较高,Zmbbx6、Zmbbx11、Zmbbx18和Zmbbx32在玉米叶片和种子形成前期等时期表达量较高。同时,对实验室盐处理转录数据分析发现,Zmbbx1、Zmbbx3、Zmbbx9、Zmbbx12、Zmbbx13、Zmbbx21、Zmbbx25、Zmbbx29和Zmbbx339个基因在地上和地下都差异表达,其中除Zmbbx3在叶片和根中表达不同外,其余基因在叶片和根中基本都上调表达。基于全生育期转录组数据的共表达及GO和KEGG富集分析发现,Zmbbx1、Zmbbx4、Zmbbx10、Zmbbx16和Zmbbx32可能通过蛋白互作介导光依赖的MEbrown模块中萌发籽粒的代谢和生长发育调控。蛋白互作预测分析发现,Zmbbx不仅可以发生同源互作,而且可发生异源互作,并且得到共表达转录数据的支持。综上,Zmbbx基因全生育期组织表达和逆境表达分化明显,在盐等非生物逆境和光相关的生长发育调控中发挥重要作用。

关键词：玉米 bbx 基因家族表达分析

A Positive Feedback Loop of bbx11–bbx21–HY5 Promotes Photomorphogenic Development in Arabidopsis

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Plant Communications 2020年第5期1卷 53-63页

作者： Xianhai Zhao Yueqin Heng Xuncheng Wang Xing Wang Deng Dongqing Xu Institute of Plant and Food Sciences Department of BiologySouthern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China State Key Laboratory of Protein and Plant Gene Research Peking-Tsinghua Center for Life SciencesSchool of Advanced Agriculture Sciences and School of Life SciencesPeking UniversityBeijing 100871China State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement College of AgricultureNanjing Agricultural UniversityNanjing 210095China Present address:Biology Department Brookhaven National LaboratoryUptonNY 11973USA

Light is the most important environmental factor affecting many aspects of plant *** this study,we report that B-box protein 11(bbx11)acts as a positive regulator of red light ***11 loss-of-function mutant seedlings display significantly elongated hypocotyls under conditions of both red light and long day,whereas bbx11 overexpression causes markedly shortened hypocotyls under various light ***11 binds to the HY5 promoter to activate its transcription,while both bbx21 and HY5 associate with the promoter of bbx11 to positively regulate its *** together,our results reveal positive feedback regulation of photomorphogenesis consisting of bbx11,bbx21,and HY5,thus substantiating a transcriptional regulatory mechanism in the response of plants to light during normal development.

关键词： bbx HY5 COP1 photomorphogenesis light signaling

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植物bbx转录因子的研究进展

分子植物育种 2022年

作者：曲毅鹏李国瑞张春玲尹冬雪黄凤兰陈永胜内蒙古民族大学蓖麻育种国家民委重点实验室内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心内蒙古自治区蓖麻育种重点实验室内蒙古自治区蓖麻产业协同创新中心蓖麻产业技术创新内蒙古自治区工程研究中心

bbx (B-box-type)蛋白是一类广泛存在于真核生物中的锌指转录因子，在基因表达调控中起着重要的作用。bbx转录因子N-末端具有一个或两个由40～47个氨基酸残基组成的保守的B-box结构域，该结构域是锌离子结合结构域。除此之外有些bbx转... 详细信息

bbx (B-box-type)蛋白是一类广泛存在于真核生物中的锌指转录因子，在基因表达调控中起着重要的作用。bbx转录因子N-末端具有一个或两个由40～47个氨基酸残基组成的保守的B-box结构域，该结构域是锌离子结合结构域。除此之外有些bbx转录因子家族成员还具有CCT (CONSTANS， CO-like， TIMING OF CAB1:TOC1)结构域，据相关研究表明该结构域与核蛋白的运输等相关。目前在模式植物拟南芥中已发现bbx转录因子家族32个成员，根据其B-box结构域的数目和序列特征以及是否含有CCT结构域，将其分为5个亚家族。通过序列分析发现拟南芥bbx转录因子锌指结构的大部分氨基酸位点在大部分家族成员中高度保守。前人研究表明，bbx转录因子参与植物的生命过程，例如下胚轴生长、花青素产生、幼苗光形态建成、光周期调控开花等，以及植物的非生物胁迫反应，例如抗高温、抗旱、抗盐碱等防御反应。这些生物学过程与作物产量息息相关，因此对bbx转录因子的研究可以为作物增产提供一定的理论依据。该文通过对前人的研究结果进行总结，综述了植物bbx转录因子的结构特点、分类、进化分析以及生物学功能，旨为bbx转录因子的深入研究提供参考。

关键词： bbx 转录因子结构特点进化分析生物学功能

bbx转录因子参与乙烯诱导菠萝成花的作用解析

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BBX转录因子参与乙烯诱导菠萝成花的作用解析

作者：欧阳嫣惟海南大学

学位级别：硕士

开花是保证植物繁殖成功的重要因素,合理的开花时间对作物产量至关重要。菠萝是世界著名的热带水果之一,开花时间和开花率严重影响菠萝产量和经济效益。使用乙烯利“催花”已在菠萝生产中的广泛应用,是菠萝产期调节的关键技术之一。因此... 详细信息

开花是保证植物繁殖成功的重要因素,合理的开花时间对作物产量至关重要。菠萝是世界著名的热带水果之一,开花时间和开花率严重影响菠萝产量和经济效益。使用乙烯利“催花”已在菠萝生产中的广泛应用,是菠萝产期调节的关键技术之一。因此,阐明乙烯诱导菠萝成花的分子调控机制对当前菠萝生产中催花技术的精准施用具有重要指导意义,也可为菠萝花期调控和新品种培育提供理论支持。bbx转录因子包含一个或两个B-box结构域,有些成员还包含一个CCT结构域,参与光形态建成、成花诱导、花青素合成和非生物胁迫抗性等许多生物过程,但bbx转录因子是否参与菠萝成花过程尚不清楚。转录分析发现Ac bbx5和Ac bbx18可能参与乙烯诱导菠萝成花,本研究首先对菠萝bbx进行了全基因组鉴定,明确哪些bbx基因参加了菠萝成花过程,随后通过稳定遗传转化拟南芥和菠萝对其功能进行鉴定,并对Ac bbx5等基因与成花基因的调控关系进行验证,从而明确bbx转录因子参与乙烯诱导菠萝开花的功能和作用机制。主要研究如下:(1)利用乙烯诱导成花过程转录分析获得bbx差异基因转录组测序分析发现:乙烯利处理后1 d vs 0 d,4 d vs 0 d和8 d vs 0 d的差异表达的基因(DEGs)数目分别为11737、5314和5332个,其中1 d vs 0 d的差异表达基因的数目最多。多种激素相关基因和成花相关基因(bbx、SBP、AP2/ERF、MADS-box、TCP等)的表达水平在处理后1 d发生变化。可见,处理后1 d可能是乙烯诱导菠萝成花最为关键的时期,而bbx等转录因子可能在乙烯诱导菠萝成花过程中起重要作用。(2)通过全基因组鉴定明确菠萝bbx家族成员基因特征和时空表达特征本研究在菠萝基因组中共筛选出19个Ac bbx基因家族成员,不均衡地分布于12条染色体。并对其理化性质、基因结构、保守结构域、进化关系、染色体分布、启动子顺式作用元件及基因复制事件等进行了详细分析。随后,利用转录组数据对Ac bbx基因在菠萝不同部位和乙烯诱导成花过程的表达特征分析发现:8个Ac bbx成员在花中高表达,Ac bbx5、Ac bbx6、Ac bbx10和Ac bbx18等基因的表达水平分别在不同时间点达到峰值,这些bbx成员可能参与了菠萝成花诱导和花器官发育过程,不同的成员发挥作用的时间和作用存在一定差异。(3)明确差异候选Ac bbx成员的细胞内分布特征和是否具有转录活性转录激活和亚细胞定位分析显示:Ac bbx5、Ac bbx6、Ac bbx10和Ac bbx18均定位于细胞核中,具有转录因子的和定位特征。转录活性分析结果表明:Ac bbx5、Ac bbx6和Ac bbx18对酵母系统无明显毒性作用,在酵母中具有转录激活活性。(4)稳定遗传转化明确了Ac bbx5和Ac bbx18的生物学功能过表达Ac bbx18可以促进拟南芥提早开花,与p CAMBIA2300空载植株相比,转Ac bbx18的植株开花时间更早,开花时的莲座叶也更少,转基因株系比对照提前开花7 d左右。而过表达Ac bbx5则延迟了拟南芥的开花时间,开花时转Ac bbx5植株的莲座叶更多,开花时间比对照株系延迟11-40 d。通过q RT-PCR验证了过表达Ac bbx5和Ac bbx18能影响拟南芥中At FT、At SOC1和At FUL等成花相关基因的表达。可见,Ac bbx5和Ac bbx18均能调控植物成花时间,但其作用不同。同时,研究也将Ac bbx5和Ac bbx18转化到菠萝愈伤中,已完成前期筛选,成苗后方可对功能进一步研究。(5)Ac bbx5可以与Ac FT启动子结合,抑制Ac FT基因表达采用酵母单杂交法验证Ac bbx5是否能与Ac FT启动子结合。转化后的酵母在含X-Gal的SD/-Trp/-Ura培养基中呈蓝色,而阴性对照则没有。这一结果表明Ac bbx5可以与Ac FT的启动子结合。在LUC报告检测中发现,与阴性对照相比,Ac bbx5和Ac FT启动子感染位点的荧光信号显著减弱,而由LUC/REN比值表达的启动子活性相对于对照显著降低。可见,Ac bbx5可以与Ac FT启动子结合并抑制其表达,从而抑制菠萝花的形成。

关键词：菠萝成花 bbx 转录调控过表达

Cabbx16调控紫叶辣椒叶片花青素合成路径研究

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CaBBX16调控紫叶辣椒叶片花青素合成路径研究

作者：林晨炜浙江农林大学

学位级别：硕士

辣椒(Capsicum annuum L.)是重要的园艺作物。紫叶辣椒是一种观赏较强的品种,花青素是其叶片显色的关键色素。虽然已经探明了光照是调控花青素生物合成的关键因素,但在辣椒叶片中,关于光照调控花青素生物合成的具体信号通路尚待深入研... 详细信息

辣椒(Capsicum annuum L.)是重要的园艺作物。紫叶辣椒是一种观赏较强的品种,花青素是其叶片显色的关键色素。虽然已经探明了光照是调控花青素生物合成的关键因素,但在辣椒叶片中,关于光照调控花青素生物合成的具体信号通路尚待深入研究。本研究基于前期课题组关于紫色辣椒叶片的转录组数据分析和相关文献阅读,筛选到一个B-box(bbx)基因家族成员Cabbx16,阐明了其传递光信号并调控叶片花青素生物合成的机制。主要结论如下:1.通过对紫叶辣椒材料进行差异光照处理并进行表型观测和花青素提取,证明椒叶片中的花青素生物合成与光照强度正相关,光照越强,花青素积累越多。对辣椒材料进行光照处理,qRT-PCR实验结果证明辣椒花青素生物合成相关基因表达与光照的正相关关系,筛选出的Cabbx16基因表达受光激发且与CaHY5和花青素生物合成基因表达正相关。2.通过生物信息学分析,确定Cabbx16属于bbx基因家族的第III亚族,其蛋白含有一个B-box结构域和一个CCT转录激活域。启动子分析显示,其启动子上分布着大量光响应元件。亚细胞定位实验证明Cabbx16定位于细胞核。3.酵母双杂交和荧光素酶互补实验表明,Cabbx16通过B-box保守结构域在体内外与CaHY5互作形成蛋白复合体。酵母单杂交实验和电泳迁移率实验表明,Cabbx16通过结合CaMYBa、CaMYC启动子上的G-box基序行使转录调控功能。荧光素酶报告系统实验表明,Cabbx16和CaHY5单独存在或形成蛋白复合体均能显著激活CaMYC和CaMYBa启动子表达。4.在辣椒叶片中瞬时过表达Cabbx16提高了花青素生物合成相关基因的表达,而沉默Cabbx16则降低了光照环境下叶片花青素的累积以及下调花青素生物合成相关基因的表达,表明Cabbx16在叶片中响应光照且参与花青素生物合成调控。综上所述,本研究鉴定出一个响应光照并激活辣椒叶片中花青素生物合成相关基因表达的bbx基因Cabbx16,依此提出了一个在辣椒叶片中感受并传递光信号最终调控花青素生物合成的理论模型,完善了光信号调控叶片花青素生物合成的机制。

关键词：辣椒花青素叶片 bbx 光信号

光皮桦bbx类基因BlCOL13的克隆与表达分析

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园艺学报 2015年第7期42卷 1367-1377页

作者：窦锦青程龙军徐凤华张俊红童再康浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地浙江临安311300

利用RACE、RT-PCR以及基因组步移技术克隆得到光皮桦Bl COL13全长c DNA(Gen Bank登录号:KP663425)、全长DNA及其启动子序列。该基因DNA全长2 808 bp,具有4个外显子,3个内含子;c DNA全长1 370 bp,包含1 140 bp的开放阅读框,编码含379个... 详细信息

利用RACE、RT-PCR以及基因组步移技术克隆得到光皮桦Bl COL13全长c DNA(Gen Bank登录号:KP663425)、全长DNA及其启动子序列。该基因DNA全长2 808 bp,具有4个外显子,3个内含子;c DNA全长1 370 bp,包含1 140 bp的开放阅读框,编码含379个氨基酸的蛋白。Bl COL13蛋白N、C端分别有两个B-box和一个CCT结构域,属于典型的bbx蛋白。以拟南芥中bbx蛋白的分类为参照,通过聚类分析表明Bl COL13属于Ⅱ型bbx蛋白;克隆得到的Bl COL13启动子序列长685 bp,含有多个与成花、光响应、激素信号转导以及逆境胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位试验结果表明该基因主要在细胞核中表达。不同组织中该基因都有一定程度的表达,但在雄花中表达量最高。低温、干旱、ABA和盐胁迫等非生物逆境都在一定程度上诱导Bl COL13的表达,盐胁迫的影响最为明显,表明该基因在光皮桦逆境响应中可能发挥比较重要的作用。

关键词：光皮桦 Betula luminifera BlCOL13 bbx 基因克隆表达分析

甘薯基因组bbx转录因子基因鉴定与逆境胁迫表达分析

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四川农业大学学报 2021年第2期39卷 157-165页

作者：毕楚韵黄小芳黄伟群刘江洪胡韵卓黄碧芳林世强陈选阳福建农林大学作物生物技术福建省高校重点实验室福州350002 福建农林大学农学院福州350002 福建省种子总站福州350003 福建农林大学生命科学学院福州350002 福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福州350002

【目的】甘薯bbx基因的鉴定和逆境胁迫表达分析可为探究其功能和甘薯的抗性育种提供参考。【方法】利用甘薯栽培种"泰中6号"全基因组序列和甘薯逆境胁迫下的转录组数据,进行bbx转录因子的鉴定和分析,包括进化树、染色体定位、基因相似... 详细信息

【目的】甘薯bbx基因的鉴定和逆境胁迫表达分析可为探究其功能和甘薯的抗性育种提供参考。【方法】利用甘薯栽培种"泰中6号"全基因组序列和甘薯逆境胁迫下的转录组数据,进行bbx转录因子的鉴定和分析,包括进化树、染色体定位、基因相似度分析、保守结构域、保守基序和抗逆表达模式。【结果】甘薯基因组中共鉴定到24个bbx转录因子基因,其中5对基因相似度高。bbx基因编码的蛋白具有1个或2个B-Box结构域,其中8个蛋白还包含CCT结构域,这些结构域在甘薯bbx蛋白中均较为保守,保守基序motif 2代表甘薯bbx蛋白的CCT结构域。转录组学数据结果表明,甘薯在蔓割病菌侵染后,有3个bbx基因发生差异性表达。甘薯块根在长达2周或6周的冷胁迫下,13个bbx基因表达量发生变化,其中多数为表达下调。【结论】甘薯全基因组中鉴定得到24个bbx转录因子基因,在低温胁迫和蔓割病胁迫条件下分别有13和3个基因存在差异表达。

关键词：甘薯 bbx 转录因子生物信息学