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烟草tcp基因家族的鉴定及表达分析

生物技术通报 2023年第6期39卷 248-258页

作者：张路阳韩文龙徐晓雯姚健李芳芳田效园张智强河南农业大学烟草学院郑州450002 河南省烟草公司许昌市公司许昌461000 中国烟草总公司河南省公司郑州450002

tcp基因是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起到重要的作用。鉴定烟草tcp基因家族,为烟草tcp基因功能研究及遗传改良提供理论依据。基于烟草全基因组数据,通过BLAST对烟草tcp基因家族进行鉴定,利用生物信息学的方法分析了该家族成... 详细信息

tcp基因是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起到重要的作用。鉴定烟草tcp基因家族,为烟草tcp基因功能研究及遗传改良提供理论依据。基于烟草全基因组数据,通过BLAST对烟草tcp基因家族进行鉴定,利用生物信息学的方法分析了该家族成员的理化性质、基因结构、蛋白质结构域、染色体分布、系统进化及启动子分析,并利用RT-qPCR验证了tcp基因家族在烤烟不同品种各个组织的表达情况。烟草中共鉴定了20个tcp基因,将其分为两大类Class Ⅰ与Class Ⅱ;已知的tcp基因位于不同的染色体上且分布不均匀,所有tcp基因均具有保守的结构域;tcp基因家族启动子区域显著富集生长发育和激素响应的顺式元件,部分tcp基因还具有低温胁迫的作用元件;20个Nttcps基因在K326和Ti706不同组织和不同时期叶片内存在不同程度的表达,Nttcps基因在烟草K326和Ti706中的表达具有组织特异性。其中Class Ⅰ亚族基因在6个组织和苗期叶片内表达水平较高,而Class Ⅱ亚族基因在幼苗叶片、上部叶和中部叶表达水平较高。研究结果揭示了烟草tcp基因家族成员在烟草生长发育过程中起到重要作用,为探究烟草tcp基因家族的生物学功能提供了基础。

关键词：烟草 tcp基因全基因组鉴定生物信息学组织差异表达模式分析荧光定量PCR

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陆地棉tcp家族基因鉴定及组织表达分析

新疆农业科学 2023年第11期60卷 2627-2637页

作者：胡文冉赵准邵武奎黄全生新疆农业科学院核技术生物技术研究所/新疆农作物生物技术重点实验室乌鲁木齐830091

【目的】鉴定、分析陆地棉tcp家族基因,为进一步研究tcp基因在棉花植株内的生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过Pfam网站获取tcp家族HMM模型文件,使用HMMER网站鉴定陆地棉tcp基因,CottonFGD网... 详细信息

【目的】鉴定、分析陆地棉tcp家族基因,为进一步研究tcp基因在棉花植株内的生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过Pfam网站获取tcp家族HMM模型文件,使用HMMER网站鉴定陆地棉tcp基因,CottonFGD网站获取陆地棉tcp基因组蛋白序列。利用MapInspect进行染色体定位、MEGA 7.0进行多序列比对聚类分析、MEME网站motif预测、TBtools软件鉴定基因结构以及陆地棉tcp基因组织特异性表达分析。【结果】共鉴定出63个陆地棉tcp基因,其中39个Class I亚族,24个ClassⅡ亚族;ClassⅡ亚族中包括17个CIN亚类,7个CYC/TB1亚类。染色体定位发现该63个tcp基因在陆地棉22条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有33个基因、D组上分布有30个基因。所有tcp蛋白均包含tcp结构域。tcp基因外显子、内含子结构及长度在同一亚家族内具有相似性。tcp家族基因中有12个基因在陆地棉纤维中优势表达,32个基因在花器官中优势表达,16个基因在营养器官:根、茎和叶中优势表达。【结论】获得了与陆地棉生长发育相关的tcp基因。

关键词：陆地棉 tcp基因基因家族鉴定生物信息学特异性表达

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玉米tcp家族基因的表达分析

玉米科学 2022年第1期30卷 63-68页

作者：王景超张君齐云于晓菲程彬于军张娟山东省产品质量检验研究院济南250100

植物所特有的tcp(Teosinte branched1/Cincinnata/Proliferating cell factor)转录因子在器官三维形态发育过程中发挥重要作用。对玉米、水稻、高粱、拟南芥和杨树中的131个tcp基因进行系统进化树构建,可分为5个分支,Class I包含两个分... 详细信息

植物所特有的tcp(Teosinte branched1/Cincinnata/Proliferating cell factor)转录因子在器官三维形态发育过程中发挥重要作用。对玉米、水稻、高粱、拟南芥和杨树中的131个tcp基因进行系统进化树构建,可分为5个分支,Class I包含两个分支A和B,Class II包含3个分支C、D和E,每个分支中都含有来自单子叶和双子叶植物中的tcp基因,说明tcp家族基因的扩增事件要早于植物单双子叶的分化。利用Genevestigator网站中的转录组数据库信息对玉米tcp家族基因在不同组织器官和不同发育时期的表达模式进行分析,结果表明,大部分tcp基因在不同组织器官和不同发育时期均有表达,尤其是在叶片发育和生殖器官发育过程。此外,tcp基因启动子区顺式作用元件的分析结果显示,植物激素响应类顺式作用元件最多,还有部分tcp基因含有生长发育和逆境胁迫相关的顺式作用元件。

关键词：玉米 tcp基因表达

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香蕉tcp全基因家族的鉴定及表达模式分析

分子植物育种 2023年第5期21卷 1427-1437页

作者：刘京吕前前盛鸥彭淼钟晓红邓贵明湖南农业大学园艺学院长沙410125 广东省农业科学院果树研究所农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室广东省热带亚热带果树研究重点实验室广州510640

tcp(Teosinte branched I,Cycloidea,Proliferating Cell Factors 1和2)基因家族是植物特有的转录因子。在植物生长发育过程中具有重要的调控作用。本研究基于香蕉基因组数据,利用生物信息学方法从香蕉基因组中鉴定出了48个tcp家族基因... 详细信息

tcp(Teosinte branched I,Cycloidea,Proliferating Cell Factors 1和2)基因家族是植物特有的转录因子。在植物生长发育过程中具有重要的调控作用。本研究基于香蕉基因组数据,利用生物信息学方法从香蕉基因组中鉴定出了48个tcp家族基因,基于生物信息学进行分析,并利用RT-qPCR分析该基因家族在巴西蕉不同营养器官、生殖器官和果实发育的不同阶段及果实采后催熟过程中的表达情况。结果表明,香蕉Matcp家族蛋白分子量在4.86~5.11 kD之间,48个tcp基因可以分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,香蕉Matcp基因结构较为简单,内含子数目较少,大部分基因含有相同的motif 1。顺式元件分析发现,香蕉tcp家族基因的启动子序列中含多个非生物胁迫响应元件。qPCR结果表明,Matcp22和Matcp35在香蕉叶片高表达,Matcp32在香蕉雌性器中高表达,Matcp4、Matcp6和Matcp7在香蕉发育过程的果实中高表达。本研究结果为进一步研究该类基因的功能提供了重要线索和依据,并为了解香蕉生长发育和果实采后催熟过程中的分子机制提供了提供数据参考。

关键词：香蕉 tcp基因基因家族表达分析

菠萝tcp基因家族的鉴定及成花诱导阶段的表达谱分析

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果树学报 2020年第11期37卷 1623-1635页

作者：阮城城胡福初罗志文王祥和郭利军李玉静范鸿雁韩冰陈哲张治礼海南省农业科学院热带果树研究所·海南省热带果树生物学重点实验室·农业部海口热带果树科学观测实验站海口571100 海南大学热带作物学院海口570228

【目的】筛选并分析菠萝tcp(Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating)基因家族,为菠萝tcp基因在乙烯利诱花过程中的功能研究提供参考。【方法】以‘台农16号’菠萝为材料,通过生物信息学软件系统地分析该基因家族的蛋白质理化性... 详细信息

【目的】筛选并分析菠萝tcp(Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating)基因家族,为菠萝tcp基因在乙烯利诱花过程中的功能研究提供参考。【方法】以‘台农16号’菠萝为材料,通过生物信息学软件系统地分析该基因家族的蛋白质理化性质、染色体定位、基因共线性、系统进化、基因结构、启动子顺式作用元件及RNA-Seq数据,并通过qRTPCR分析该基因家族在成花诱导阶段的表达情况。【结果】共鉴定出9个菠萝tcp基因,均含有tcp结构域,系统进化将其划分为PCF、CIN和CYC/TB1三个亚家族。菠萝tcp基因家族的扩增与全基因组倍增事件无关,不存在片段复制和串联复制事件。启动子顺式作用元件分析发现,Actcp2、Actcp5~Actcp9均含有乙烯响应元件。表达谱分析表明,Actcp对乙烯利均有不同程度的响应,在花芽分化时期,Actcp1、Actcp3、Actcp7和Actcp8在茎尖中的表达水平均有显著上调,分别约为0时期的8.15、18.0、14.6和7.91倍。【结论】鉴定并分析了Actcp基因家族成员信息,发现Actcp1、Actcp3、Actcp7和Actcp8在花芽分化时期高度表达,Actcp3在乙烯利处理1 h后显著上调,表明其可能与乙烯利诱导菠萝成花过程密切相关。

关键词：菠萝 tcp基因基因家族表达分析

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矮牵牛ECE支tcp基因的克隆及表达分析

园艺学报 2013年第2期40卷 307-316页

作者：邹世慧王会平余勇马婧郭余龙李名扬西南大学园艺园林学院重庆市花卉工程技术中心南方山地园艺学教育部重点实验室重庆400715

ECE支tcp基因调控植物的分枝和花的对称性,但其功能在不同物种间存在差异。利用简并PCR法结合RACE技术从矮牵牛(Petunia hybrida Vilm)GL8自交系中获得了4个矮牵牛ECE支tcp基因家族成员的全长cDNA序列,分别命名为Phtcp1～4(登录号:JQ400... 详细信息

ECE支tcp基因调控植物的分枝和花的对称性,但其功能在不同物种间存在差异。利用简并PCR法结合RACE技术从矮牵牛(Petunia hybrida Vilm)GL8自交系中获得了4个矮牵牛ECE支tcp基因家族成员的全长cDNA序列,分别命名为Phtcp1～4(登录号:JQ400104～JQ400107)。cDNA和基因组序列分析表明,Phtcp1～4分别编码406、332、341和343个氨基酸,Phtcp1不含内含子,其余3个基因含1～2个内含子。进化树分析发现,Phtcp1～4分属于CYC1、CYC2和CYC3分支。荧光定量PCR分析表明,Phtcp1～4均在成株期矮牵牛腋芽中优势表达,在不同节位腋芽中表现的表达趋势各不相同,提示矮牵牛ECE支tcp基因可能主要与腋芽的生长发育相关。

关键词：矮牵牛 tcp基因克隆表达分析

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高粱tcp基因家族全基因组鉴定及表达分析

河南农业科学 2019年第10期48卷 30-36页

作者：郑玲白雪婷李会云洛阳师范学院生命科学学院

为了研究高粱tcp(Teosinte branched 1/cycloidea/proliferating cell factors)基因家族在生长发育和逆境胁迫中的作用,利用生物信息学方法对高粱tcp基因家族成员进行鉴定,并对其进行染色体定位、保守结构域、进化树和表达模式分析。结... 详细信息

为了研究高粱tcp(Teosinte branched 1/cycloidea/proliferating cell factors)基因家族在生长发育和逆境胁迫中的作用,利用生物信息学方法对高粱tcp基因家族成员进行鉴定,并对其进行染色体定位、保守结构域、进化树和表达模式分析。结果表明,共鉴定出27个高粱tcp基因,其在9条染色体上呈不均匀分布,并在3、6、9号等染色体上存在明显的基因簇。进化树分析显示,高粱tcp蛋白可被分为ClassⅠ和ClassⅡ2大类,而ClassⅡ类又可分为CYC/TB1和CIN 2个亚类,ClassⅠ包含10个tcp蛋白,CYC/TB1包含3个tcp蛋白,CIN包含14个tcp蛋白。27个高粱tcp蛋白均有非典型的bHLH(Basic-helix-loop-helix)保守区,其中2个有R结构域。表达模式分析表明,大部分高粱tcp基因在种子、胚、雌蕊、早期花序中表达;PEG处理下,高粱根中大部分tcp基因表达量升高,ABA处理嫩枝中个别基因表达量升高,推测上调表达的高粱tcp基因可能在干旱胁迫响应过程中起重要作用。

关键词：高粱 tcp基因全基因组鉴定表达分析 ABA处理 PEG处理

甘蓝型油菜tcp基因的全基因组分析及其中调控分枝发育基因的鉴定

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甘蓝型油菜TCP基因的全基因组分析及其中调控分枝发育基因的鉴定

作者：刘明明西南大学

学位级别：硕士

分枝(Shoot branching)是植物株型的重要组成,对作物冠层结构、栽培密度、光拦截效率等具有重要影响,与作物生产紧密相关。甘蓝型油菜(Brassica napus)(简称油菜)是我国重要的油料作物之一,其分枝数量较多、分枝角度大、分枝高度变化大... 详细信息

分枝(Shoot branching)是植物株型的重要组成,对作物冠层结构、栽培密度、光拦截效率等具有重要影响,与作物生产紧密相关。甘蓝型油菜(Brassica napus)(简称油菜)是我国重要的油料作物之一,其分枝数量较多、分枝角度大、分枝高度变化大,导致株型松散,影响种植密度、大田管理和机械化收获,不利于油菜生产。Teosinte-branched 1/Cycloidea/Proliferating(tcp)转录因子是植物特异性转录因子,对植物分枝发育具有重要的调控作用。因此对油菜基因组中的tcp基因家族成员进行系统的鉴定和分析,在基因组水平筛选其中调控分枝发育的tcp基因,可以为后续深入解析候选基因调控油菜分枝发育的分子机制、促进油菜株型分子育种等奠定基础。本研究利用生物信息学的方法在全基因组水平鉴定了油菜基因组中的tcp基因家族的全部成员,并对该基因家族的系统发育和进化机制、表达特性、蛋白互作网络等进行了详细分析。同时,本研究还对tcp基因家族在植物界,尤其是主要陆地植物基因组中起源和进化机制进行了系统研究,探究了调控分枝发育相关基因的起源、进化等机制。结合油菜RNA-seq数据,初步筛选了其中可能参与调控油菜分枝发育的候选基因。本研究的结果为今后深入研究tcp基因对油菜分枝发育的调控作用及其分子机制提供了基因资源,以期为油菜高产理想株型分子育种提供了新的策略。本研究的主要结果如下:1.油菜tcp基因家族的全基因组分析本研究在油菜基因组中共鉴定得到了75个典型的tcp转录因子基因,分别命名为Bntcp1～Bntcp75(统称Bntcps)。系统进化分析将候选Bntcps基因划分为2个组,Class I和Class II;其中Class II进一步被划分为CIN和CYC两个进化分支(clade)。除了其中8个基因在染色体上的物理位置尚不清楚外,其余67个Bntcps非均匀分布于油菜的17条染色体上。基因结构分析显示,67%的Bntcps的全长开放读码框(open reading frame,ORF)内无内含子插入,剩余的33%中绝大部分为单内含子插入。PlantCARE分析结果表明,Bntcps的启动子序列中存在许多参与光信号、激素、生物和非生物胁迫响应相关的的顺式调控元件,表明此类基因可能响应这些生物学过程。蛋白质序列分析结果表明,除了共有的高度保守的tcp结构域外,在候选Bntcps蛋白中还发现了4个保守的氨基酸基序(Motif)。共线性分析结果显示,白菜(Brassica rapa)和甘蓝(Brassica oleracea)的异源加倍(whole-genome duplication,WGD)是导致tcp基因在油菜基因组中大规模扩增的主要原因;且油菜基因组倾向于保留来源于白菜的tcp基因。蛋白质互作网络分析表明,tcp家族成员倾向于形成同源或异源二聚体,其互作蛋白主要参与转录和RNA代谢调控、芽和分枝发育等过程。时空表达谱分析表明,Class I和CIN分支的成员在油菜中的表达谱较广泛,而CYC分支的基因则仅在个别组织或器官中表达。2.tcp基因家族在陆地植物的起源与进化分析本研究还分析了tcp基因在49个水生和陆地代表植物基因组中的分布情况,共获得535个候选基因;发现tcp基因只存在于陆地植物中,如地钱(Marchantia polymorpha)有2个tcp基因、苔藓植物(Physcomitrella patens)有5个tcp基因,表明该基因家族起源于陆地植物进化的早期;而且高等植物基因组中的基因数量相对较多,表明该基因家族的数量随着物种的进化而逐渐增大。系统进化分析表明,该基因家族在陆地植物被划分为2个亚家族(Class I、Class II);Class II由CIN和CYC两个进化分支组成;其中Class I和CIN分支在陆地植物界出现相对最早,而CYC分支仅分布于单/双子叶植物,表明CYC分支是在单/双子叶植物中从CIN分支进化而来。广泛发生于陆地植物进化过程中的WGD事件是tcp基因在植物中大量扩增的主要原因。miRNA靶基因预测分析表明,miR319在CIN分支的基因中具有一个保守的靶位点,表明其对该分支的tcp基因具有保守的调控作用。表达谱比较分析显示,tcp同源基因的表达谱从低等到高等植物相对保守;其中Class I和CIN分支的表达谱广泛,表明他们参与调控的生物过程可能更多。3.调控油菜分枝发育tcp基因的筛选基于上述tcp基因在49个植物中的结构、表达谱、共线性和已知功能分析发现,调控分枝发育的AtBRC1(Attcp18)及其同源基因在进化过程中结构和功能保守。AtBRC1所在的CYC分支共包含15个油菜tcp基因,其中有5个基因(Bntcp1、Bntcp12、Bntcp37、Bntcp60和Bntcp72,简称Bntcps)是AtBRC1基因的同源基因。多重序列比对分析表明

关键词：甘蓝型油菜 tcp基因起源与进化分枝表达谱分析

矮牵牛ECE支tcp基因的克隆、表达模式、序列变异及Phtcp1的超量表达研究

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矮牵牛ECE支TCP基因的克隆、表达模式、序列变异及PhTCP1的超量表...

作者：邹世慧西南大学

学位级别：硕士

tcp蛋白是植物所特有的一种转录因子。tcp结构域最早在金鱼草CYC、玉米的TB1和水稻PCF1和PCF2中发现,并根据这几个基因的第一个字母缩写为tcp （TB1-CYC-PCFs）。tcp结构域由60个左右氨基酸组成,可以形成bHLH的结构域（碱性螺旋-环-螺... 详细信息

tcp蛋白是植物所特有的一种转录因子。tcp结构域最早在金鱼草CYC、玉米的TB1和水稻PCF1和PCF2中发现,并根据这几个基因的第一个字母缩写为tcp （TB1-CYC-PCFs）。tcp结构域由60个左右氨基酸组成,可以形成bHLH的结构域（碱性螺旋-环-螺旋结构域）,可能参与蛋白质的二聚化和DNA结合的功能。ECE支tcp基因除了bHLH结构域外,还存在富有精氨酸的R结构域。在核心双子叶植物中,ECE支tcp基因可分为CYC1、CYC2、CYC3支,参与了植物的分枝、花对称性及雄蕊的发育,在植物形态发育过程中发挥了重要的作用。矮牵牛分枝变异丰富,花对称性有别于其它已对tcp基因功能研究过的物种,并且易于进行反向遗传学研究,研究其tcp基因将有助于认识该类基因的功能多样性,促进其在植物株型改良和创造新奇花卉新品种中得以应用。本论文利用简并PCR法获得矮牵牛中ECE支tcp基因的同源片段,采用RACE技术获得基因全长,并对序列进行生物信息学分析;构建系统进化树将矮牵牛ECE支tcp基因进行分类,并研究其同源性;使用DNA star软件分析矮牵牛亲本种和栽培品种中ECE支tcp基因的变异情况;利用实时荧光定量PCR技术来研究各基因在矮牵牛不同组织中的表达;并将Phtcp1基因的超量表达载体和CRES-T沉默载体转入矮牵牛中,研究Phtcp1基因的功能。主要取得了以下结果： 1.矮牵牛ECE支tcp基因全长的获得及分析以矮牵牛GL8基因组DNA作为模板,根据玉米的TB1、金鱼草的CYC、柳穿鱼的LCYC及等同源基因设计简并引物,PCR扩增获得矮牵牛中ECE支tcp基因的tcp-R区片段,结合Hi-TAIL技术与RACE技术扩增tcp-R区片段的5’端和3’端侧翼序列,获得了四个矮牵牛ECE支tcp基因家族成员的全长cDNA序列,分别命名为Phtcp1、Phtcp2、Phtcp3、Phtcp4。序列分析显示,四个基因分别编码了406个、332个、341个、333个氨基酸,其中只有Phtcp1基因不含内含子。 2.矮牵牛ECE支tcp基因的生物信息学分析系统进化树分析显示,Phtcp1属于CYC3支,Phtcp2属于CYC2支,Phtcp3、 Phtcp4同属于CYC1支。文献报道,CYC1和CYC3支tcp基因主要控制植物的分枝等,而CYC2支主要与植物花对称性的调控相关。对四个基因的同源性比对分析显示,矮牵牛的ECE支tcp基因同番茄、非洲菊、葡萄、杨树、拟南芥等植物均有较高的同源性。 3.矮牵牛ECE支tcp基因序列的变异情况对矮牵牛两个杂交亲本种PA （P.axillaris）、PI （Pintegrifolia）和5个栽培品种MD （Mitchell Diploid）、V26、GL8、地毯-紫青（DT）、波浪（CD）的Phtcp1～4基因序列分析表明,Phtcp1基因在各品种之间无差异;较之两个杂交亲本种,MD中的Phtcp2基因序列变异最大,其次为V26和波浪,最后为地毯和GL8;各栽培品种的Phtcp3同杂交亲本种PA一致;波浪中Phtcp4基因同杂交亲本种PI一致,其它栽培品种与杂交亲本种PA一致。 4.Phtcp1～4基因在不同组织中的表达特异性荧光定量PCR检测Phtcp1～4基因在矮牵牛不同组织中的表达结果显示,矮牵牛ECE支tcp基因的表达均有较高的组织表达特异性,四个基因均在腋芽中表达量最高。Phtcp1在腋芽中的表达丰度最高,次之是顶芽、茎、花蕾,中花蕾中的表达量高于大花蕾的表达量,在果实中不表达;Phtcp2基因只在根、茎、腋芽中表达,腋芽（＜0.2cm）中表达量要明显高于根、茎;Phtcp3基因在腋芽（＜0.2cm）和雄蕊中表达量最高,根、茎、叶、中花蕾、雌蕊中也有少量的表达;Phtcp4基因在1cm的腋芽中表达量最高,其次是0.2cm的腋芽、叶片和花蕾。对各基因在腋芽不同区段的表达分析显示,Phtcp1基因在子叶节部位腋芽表达量最低,随着与子叶节部位距离的拉大,表达量呈现出逐渐增高的趋势;Phtcp3基因在不同部位腋芽中的表达趋势同Phtcp1基因在腋芽不同区段表达趋势则相反;Phtcp2基因的表达量与位置似乎没有太大的关联性;Phtcp4基因在子叶节部位表达量最高,随着距离子叶节位置的拉大,呈现出先增高后降低的趋势。 5、Phtcp1基因的初步功能分析将目的基因Phtcp1及Phtcp1::SRDX连接到克隆载体PMF500中,然后将表达盒连接到表达载体pCAMBIA2301中,构建植物超量表达载体和CRES-T沉默载体,转化矮牵牛,通过Km筛选、GUS组织化学染色以及PCR扩增检测,分别获得含有44个超表达载体的转基因矮牵牛遗传转化系和48个含有沉默载体的转基因矮牵牛遗传转化系。

关键词：矮牵牛 tcp基因克隆表达分析序列变异功能分析