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桃PEBP基因家族全基因组鉴定及桃TFL1基因功能分析

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果树学报 2020年第10期37卷 1443-1454页

作者：谭彬魏鹏程栗焕楠连晓东陈谭星郑先波程钧王伟王小贝冯建灿河南农业大学园艺学院郑州450002 河南省果树瓜类生物学重点实验室郑州450002

【目的】通过生物信息学分析明确磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine-binding proteins,PEBP)家族在桃基因组中的分布、结构及进化特征,并解析桃PEBP蛋白家族成员PpTFL1基因功能,为后续利用分子手段调控桃开花时间提供理... 详细信息

【目的】通过生物信息学分析明确磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine-binding proteins,PEBP)家族在桃基因组中的分布、结构及进化特征,并解析桃PEBP蛋白家族成员PpTFL1基因功能,为后续利用分子手段调控桃开花时间提供理论依据。【方法】以拟南芥6个PEBP蛋白的氨基酸序列为参考序列,检索桃基因组中的PEBP基因家族成员,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测PpTFL1基因在桃不同组织中的表达量,构建PpTFL1过表达载体转化拟南芥。【结果】从桃全基因组鉴定出5个PEBP蛋白家族基因,均由4个外显子和3个内含子组成。5个桃PEBP蛋白中都包含PEBP保守基序和决定FT/TFL1功能的关键氨基酸位点;桃PEBP蛋白基因家族可分为TFL1-like、MFT-like和FT-like三个亚族。克隆获得PpTFL1基因编码序列(CDS),片段大小为519 bp;qRT-PCR结果表明,PpTFL1在‘中油桃14号’茎尖的表达量最高;与野生型相比,5个转PpTFL1的转基因拟南芥阳性株系均表现花期推迟;PpTFL1在5个转基因植株中均有表达,但不同单株间表达量有差异。【结论】PpTFL1基因过表达导致拟南芥花期推迟,表明PpTFL1基因参与花期调控。

关键词：桃 PEBP基因家族 TFL1 基因功能开花时间

TFL1相关基因调控植物花序发育的分子机制

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植物生理学报 2020年第3期56卷 367-372页

作者：万薇余坤江叶波涛 Aimal Nawaz KHATTAK 王天娅杨仁芹林树春田恩堂贵州大学油料作物研究所贵州大学农学院贵阳550025

花序是植物种子的着生组织,对于以种子产量为最终目标的植物来说至关重要,其发育过程非常复杂,受到诸多类基因的调控。TFL1 (TERMINAL FLOWER 1)基因因其突变单株末端着生一朵终止花(terminal flower)而得名,其与AP1和LFY等基因相互作用... 详细信息

花序是植物种子的着生组织,对于以种子产量为最终目标的植物来说至关重要,其发育过程非常复杂,受到诸多类基因的调控。TFL1 (TERMINAL FLOWER 1)基因因其突变单株末端着生一朵终止花(terminal flower)而得名,其与AP1和LFY等基因相互作用,可决定植物花序发育的进程。本文围绕TFL1类基因综述植物花序发育调控的最新研究进展,同时展望该类调控基因未来研究方向及应用,为植物花序发育的分子调控机理研究和分子育种提供借鉴。

关键词： TFL1 花序发育有限花序

拟南芥开花抑制因子TFL1与GRFs蛋白的相互作用

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中国农业科学 2017年第10期50卷 1772-1780页

作者：袁敏邢继红王莉葛伟娜郭棣张岚华北理工大学生命科学学院基因组学与计算生物学研究中心河北农业大学生命科学学院真菌毒素与植物分子病理学实验室

【目的】研究拟南芥开花抑制因子TFL1与2个GRFs家族成员GRF4和GRF7之间的互作关系,为进一步解析TFL1抑制植物开花的分子机制奠定基础。【方法】以拟南芥cDNA作为模板,利用基因特异性引物,克隆TFL1、GRF4和GRF7,分别连接入门载体pCR8,经... 详细信息

【目的】研究拟南芥开花抑制因子TFL1与2个GRFs家族成员GRF4和GRF7之间的互作关系,为进一步解析TFL1抑制植物开花的分子机制奠定基础。【方法】以拟南芥cDNA作为模板,利用基因特异性引物,克隆TFL1、GRF4和GRF7,分别连接入门载体pCR8,经菌落PCR扩增和测序鉴定分别获得这3个基因的入门载体TFL1-pCR8、GRF4-pCR8和GRF7-pCR8。利用LR重组的方法将上述3个入门载体分别与目标载体pGADT7和pGBKT7重组获得酵母双杂交试验载体TFL1-BD、GRF4-AD和GRF7-AD。将TFL1-BD载体分别与GRF4-AD或GRF7-AD载体共同转化酵母感受态细胞,于双缺(-Leu/-Trp)培养基上30℃培养2—3d直至长出酵母克隆,选取合适大小的酵母菌落转移到双缺(-Leu/-Trp)和四缺(-Leu/-Trp/-His/-Ade)缺陷培养基上,通过观察酵母菌落的生长情况判断TFL1与GRFs之间的互作关系。利用LR重组的方法将上述3个入门载体分别与目标载体px-nYFP和px-cYFP重组获得TFL1-nYFP、TFL1-cYFP、GRFs-nYFP、GRFs-cYFP双分子荧光互补试验载体,并分别转化农杆菌感受态细胞。将转化TFL1-nYFP或TFL1-cYFP载体的农杆菌分别与转化GRFs-nYFP或GRFs-cYFP载体的农杆菌共注射烟草叶片,培养48h后在荧光共聚焦显微镜下观察烟草细胞中YFP荧光的表达情况。通过YFP荧光信号的有无来判断TFL1与GRFs之间的互作关系。【结果】成功克隆到拟南芥中的3个基因,分别是534bp的TFL1、888bp的GRF4和798bp的GRF7,并分别获得其入门载体(TFL1-pCR8、GRF4-pCR8和GRF7-pCR8)、酵母双杂交试验载体(TFL1-BD、GRF4-AD和GRF7-AD)和双分子荧光互补试验载体(TFL1-nYFP、TFL1-cYFP、GRFs-nYFP和GRFs-cYFP)。在酵母双杂交试验中,相较于阴性对照组,共同转化TFL1-BD与GRFs载体的酵母菌落在双缺(-Leu/-Trp)和四缺(-Leu/-Trp/-His/-Ade)培养基上都生长较好,结果表明TFL1与GRF4、GRF7在酵母中直接相互作用。在双分子荧光互补试验中,相较于阴性对照组,将转化TFL1-cYFP载体的农杆菌与转化GRFs-nYFP载体的农杆菌共注射烟草细胞之后均在烟草细胞核内产生较强的YFP荧光信号;与此同时,将转化TFL1-nYFP载体的农杆菌与转化GRFs-cYFP载体的农杆菌共注射烟草细胞之后同样在烟草细胞核内产生较强的YFP荧光信号。结果表明,TFL1与GRF4、GRF7在烟草中直接相互作用。【结论】拟南芥开花抑制因子TFL1与GRFs家族的2个成员GRF4和GRF7均直接相互作用。

关键词：拟南芥 TFL1 GRFs 酵母双杂交双分子荧光互补

The FLOWERING LOCUS T/TERMINAL FLOWER 1 Gene Family： Functional Evolution and Molecular Mechanisms

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Molecular Plant 2015年第7期8卷 983-997页

作者： Daniel P. Wickland Yoshie Hanzawa Department of Crop Sciences University of Illinois at Urbana-Champaign Urbana IL 61801 USA

In plant development, the flowering transition and inflorescence architecture are modulated by two homol- ogous proteins, FLOWERING LOCUS T （FT） and TERMINAL FLOWER 1 （TFL1）. The florigen FT promotes the transition to reproductive development and flowering, while TFL1 represses this transition. Despite their importance to plant adaptation and crop improvement and their extensive study by the plant community, the molecular mechanisms controlling the opposing actions of FT and TFL1 have remained mysterious. Recent studies in multiple species have unveiled diverse roles of the FT/tfl 1 gene family in developmental processes other than flowering regulation. In addition, the striking evolution of FT homologs into flowering repressors has occurred independently in several species during the evolution of flowering plants. These reports indicate that the FT/TFL1 gene family is a major target of evolution in nature. Here, we comprehen- sively survey the conserved and diverse functions of the FTITFL1 gene family throughout the plant kingdom, summarize new findings regarding the unique evolution of FT in multiple species, and highlight recent work elucidating the molecular mechanisms of these proteins.

关键词： FT TFL1 PEBP flowering evolution inflorescence architecture

XAANTAL2 （AGL14） Is an Important Component of the Complex Gene Regulatory Network that Underlies Arabidopsis Shoot Apical Meristem Transitions

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Molecular Plant 2015年第5期8卷 796-813页

作者： Rigoberto V. Perez-R.u.iz Berenice Garcia-Ponce Nayelli Marsch-Martinez Yamel Ugartechea-Chirino Mitzi Villajuana-Bonequi Stefan de Folter Eugenio Azpeitia Jose Davila-Velderrain David Cruz-Sanchez Adriana Garay-Arroyo Maria de la Paz Sanchez Juan M. Estevez-Palmas Elena R. Alvarez-Buylla Instituto de Ecologia Universidad Nacionat Autonoma de Moxico 3er Circuito Exterior s/no Junto al Jardin Bot~nico and Centro de Ciencias de la ComplejidadCiudad Universitaria Coyoacan 04510 Mexico D.F. Mexico Laboratorio Nacional de Genemica para la Biodiversidad (Langebio) Centro de Investigaci6n y de Estudios Avanzados del Instituto Polit~cnico Nacional(CINVESTAV-IPN) Km. 9.6 Carretera Irapuato - Leen AP 629 36821 Irapuato Guanajuato Mexico University of California 431 Koshland Hall Berkeley CA 94720 USA These authors contributed equally to this article. present address: Departamento de Biotecnologia y Biquimica Centro de )nvestigaci6n y de Estudios Avanzados del Instituto Polit6cnico Nacional(CINVESTAV-IPN) Km. 9.6 Libramiento Norte Carr. Irapuato-Leen 36821 Irapuato Guanajuato Mexico present address: Max Planck Institute for Plant Breeding Research D-50829 Cologne Germany Present address: INRIA Project-Team Virtual Plants/CIRAD/INRA UMR AGAP Campus St Priest - BAT 5 CC 05018 860 rue de St Priest 34095 Montpellier Cedex5 France

In Arabidopsis thaliana, multiple genes involved in shoot apical meristem （SAM） transitions have been char- acterized, but the mechanisms required for the dynamic attainment of vegetative, inflorescence, and floral meristem （VM, IM, FM） cell fates during SAM transitions are not well understood. Here we show that a MADS-box gene, XAANTAL2 （XAL2/AGL14）, is necessary and sufficient to induce flowering, and its regula- tion is important in FM maintenance and determinacy, xal2 mutants are late flowering, particularly under short-day （SD） condition, while XAL2 overexpressing plants are early flowering, but their flowers have vege- tative traits. Interestingly, inflorescences of the latter plants have higher expression levels of LFY, AP1, and TFL1 than wild-type plants. In addition we found that XAL2 is able to bind the TFL1 regulatory regions. On the other hand, the basipetal carpels of the 35S：：XAL2 lines lose determinacy and maintain high levels of WUS expression under SD condition. To provide a mechanistic explanation for the complex roles of XAL2 in SAM transitions and the apparently paradoxical phenotypes of XAL2 and other MADS-box （SOCl, AGL24） over- expressors, we conducted dynamic gene regulatory network （GRN） and epigenetic landscape modeling. We uncovered a GRN module that underlies VM, IM, and FM gene configurations and transition patterns in wild- type plants as well as loss and gain of function lines characterized here and previously. Our approach thus provides a novel mechanistic framework for understanding the complex basis of SAM development.

关键词： XAL2/AGL14 MADS-box TFL1 SAM transitions floral reversion gene regulatory networks,epigenetic landscape modeling

Geographical distribution of GmTFL1 alleles in Chinese soybean varieties

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The Crop Journal 2015年第5期3卷 371-378页

作者： Guifeng Liu Lin Zhao Benjamin J.Averitt Ying Liu Bo Zhang Ruzhen Chang Yansong Ma Xiaoyan Luan Rongxia Guan Lijuan Qiu Soybean Research Institute Northeast Agricultural University Department of Crop and Soil Environmental Sciences VA Polytechnic Institute and State University The National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement (NFCRI) Institute of Crop ScienceChinese Academy of Agricultural Sciences Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences

Stem growth habit is an important agronomic trait in soybean and is subject to artificial selection. This study aimed to provide a theory for genotypic selection of stem growth habit for breeding purposes by analyzing the alleles of Gm TFL1 gene in Chinese soybean varieties and establishing a database of Gm TFL1 variation. Using knowledge of insertion and deletion(Indel) in the non-coding region and four single-nucleotide polymorphisms(SNPs) in the coding sequences of the Gm TFL1 gene, four CAPS and one Indel markers were developed and used to test 1120 Chinese soybean varieties. We found that the dominant Gm TFL1 allele was prevalent in accessions from the Northern ecoregion, whereas the recessive allele, GmTFL1, was more common in the Southern ecoregion, and the proportions of Gm TFL1 and recessive alleles were respectively 40.1% and 59.9% in the Huang-Huai ecoregion. The proportion of Gm TFL1 decreased and that of GmTFL1 increased, gradually from north to south. Allele Gm TFL1-a was present in higher proportions in the Huang-Huai spring, Huang-Huai summer, and Northern spring sub-ecoregions than that in the other sub-ecoregions. Gm TFL1-b was common in the Northeast spring, Northern spring and Southern summer sub-ecoregions. GmTFL1-ta was found mainly in the Huang-Huai spring,Huang-Huai summer and Southern spring sub-ecoregions. The GmTFL1-ab allele was distributed in all six soybean sub-ecoregions. The GmTFL1-bb allele was distributed mainly in the Huang-Huai spring and summer and Southern spring and summer sub-ecoregions,but the GmTFL1-tb allele was detected only in the Huang-Huai summer sub-ecoregion. The distributions of Gm TFL1 and GmTFL1 have shown no large changes in nearly 60 years of breeding, but the frequency of the recessive genotype GmTFL1 has shown a rising trend in the last 20 years. This study provides a theoretical foundation for breeding new soybean varieties for different ecoregions.

关键词： Soybean Stem growth habit Gm TFL1 Distribution

拟南芥开花抑制基因TFL1多克隆抗体的纯化与特异性检测

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河北农业大学学报 2017年第2期40卷 18-23页

作者：袁敏张越王莉葛伟娜张岚邢继红华北理工大学生命科学学院/基因组学和计算生物学研究中心河北唐山063000 南京农业大学植物保护学院江苏南京210000 河北农业大学真菌毒素与植物分子病理学实验室河北保定071001

为了获得敏感性和特异性高的TFL1多克隆抗体,本研究构建了GST-TFL1和His-TFL1原核表达载体并转入大肠杆菌表达菌株BL21中。经IPTG诱导和蛋白纯化,成功获得了分子量约为46kD的GST-TFL1和22kD的His-TFL1融合蛋白。利用纯化的融合蛋白His-T... 详细信息

为了获得敏感性和特异性高的TFL1多克隆抗体,本研究构建了GST-TFL1和His-TFL1原核表达载体并转入大肠杆菌表达菌株BL21中。经IPTG诱导和蛋白纯化,成功获得了分子量约为46kD的GST-TFL1和22kD的His-TFL1融合蛋白。利用纯化的融合蛋白His-TFL1作为抗原免疫,获得了TFL1的多克隆抗体血清。抗体血清经偶联了GST-TFL1融合蛋白的纯化基质进行免疫亲和纯化获得了纯化的TFL1多克隆抗体。免疫印迹检测抗体敏感性和特异性发现,纯化后的抗体不仅能特异地识别细菌内纯化的GST-TFL1和His-TFL1融合蛋白,也能与拟南芥中TFL1蛋白发生特异性反应。该研究结果为深入研究TFL1抑制植物开花的分子机制提供了有力的工具。

关键词： TFL1 多克隆抗体亲和纯化特异性敏感性

拟南芥开花抑制基因TFL1的蛋白表达及纯化

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河北农业大学学报 2017年第1期40卷 15-20页

作者：袁敏张岚王莉葛伟娜邢继红华北理工大学生命科学学院/基因组学和计算生物学研究中心河北唐山063000 河北农业大学真菌毒素与植物分子病理学实验室河北保定071001

TFL1基因是植物中的一个开花抑制基因,与促进植物开花的FT是同源基因,但是二者发挥相反的功能。本研究为了获得TFL1融合蛋白,首先将TFL1基因构建到PGEX-4T-3表达载体上,获得TFL1基因的原核表达载体PGEX-4T-3-GST-TFL1,转化大肠杆菌表达... 详细信息

TFL1基因是植物中的一个开花抑制基因,与促进植物开花的FT是同源基因,但是二者发挥相反的功能。本研究为了获得TFL1融合蛋白,首先将TFL1基因构建到PGEX-4T-3表达载体上,获得TFL1基因的原核表达载体PGEX-4T-3-GST-TFL1,转化大肠杆菌表达菌株BL-21(DE3)。在37℃,0.5mmol/L IPTG条件下诱导出了大小为46kD的GST-TFL1融合蛋白。经过GST纯化基质纯化后,获得了质量较高、并且能被TFL1抗体特异识别的GST-TFL1蛋白,为进一步研究TFL1的互作蛋白及其抑制植物开花的分子机制提供了一个十分有力的工具。

关键词：开花 TFL1 蛋白纯化

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TFL1调控蔷薇科植物开花时间的分子机制

果树学报 2016年第8期33卷 1007-1013页

作者：高用顺汪以朱云美林顺权农业部华南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室.华南农业大学园艺学院广州510642

蔷薇科包含很多具有重要经济价值的园艺植物,它们的开花模式多样,而不同的开花模式又直接影响了开花观赏期和果树产期,在园艺生产上非常重要。以拟南芥为代表的模式植物中,TERMINAL FLOWER1(TFL1)基因调控开花的分子机制已被深入研究,... 详细信息

蔷薇科包含很多具有重要经济价值的园艺植物,它们的开花模式多样,而不同的开花模式又直接影响了开花观赏期和果树产期,在园艺生产上非常重要。以拟南芥为代表的模式植物中,TERMINAL FLOWER1(TFL1)基因调控开花的分子机制已被深入研究,它是调控植物花芽分化的关键基因,可以维持花序的无限生长状态,延迟拟南芥的开花时间。然而,人们对蔷薇科植物开花调控机制的了解还比较有限。在本文,我们回顾了TFL1同源基因在蔷薇科植物开花时间调控分子机制方面的研究进展,并着重阐述了TFL1同源基因在各种蔷薇科植物开花转型以及童期向成熟期转换过程中的表达规律和遗传功能,为今后深入研究TFL1调控蔷薇科植物开花时间以及童期变化的分子机制提供了重要的基础。

关键词：蔷薇科开花时间分子机制 TFL1