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多年生黑麦草温度胁迫差异表达转录因子的比较转录组分析

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西北植物学报 2020年第5期40卷 773-784页

作者：李鑫雨何媛代娅李彩侠王艳马欣荣中国科学院成都生物研究所成都610041 中国科学院大学北京100049 中国科学院种子创新研究院成都610041

多年生黑麦草是禾本科冷季型草种,温度胁迫严重影响其分布和产量。转录因子调控基因表达在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。该研究以多年生黑麦草品种雅晴为材料,采用高通量RNA-seq技术,对热(40℃)、冷冻(-10℃)和对照(22℃)处理的样... 详细信息

多年生黑麦草是禾本科冷季型草种,温度胁迫严重影响其分布和产量。转录因子调控基因表达在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。该研究以多年生黑麦草品种雅晴为材料,采用高通量RNA-seq技术,对热(40℃)、冷冻(-10℃)和对照(22℃)处理的样本进行转录因子应答分析,以探索多年生黑麦草转录因子对温度胁迫的响应规律,并筛选抗逆转录因子候选基因。结果显示:(1)共鉴定了694个转录因子unigenes,分属于AP2/ERF、GTF、HSF、MYB、NAC、WRKY、bHLH和bzip等32个家族。(2)在热和冷冻胁迫下,ERF(AP2/ERF)、MYB、NAC和bzip家族基因均以上调为主,而WRKY家族则多数下调。HSF、GTF和DREB(AP2/ERF)家族成员大多数受热诱导上调,而多数bHLH家族成员受冷冻胁迫上调。(3)功能富集结果表明,多年生黑麦草差异表达的转录因子基因主要参与植物激素信号转导、昼夜节律和病原体互作等通路。研究表明,多年生黑麦草中与胁迫适应相关的转录因子基因普遍上调表达,而与生长和抗病相关的基因多数下调。该研究筛选到大量抗逆转录因子候选基因,为分子育种提供抗逆基因资源。

关键词：多年生黑麦草转录因子热和冷冻胁迫应答 AP2/ERF bHLH bzip GTF HSF MYB NAC WRKY

巴西橡胶树Hbbzip40转录因子基因的克隆与分析

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基因组学与应用生物学 2018年第9期37卷 3926-3932页

作者：张冬李晓娜肖厚贞杨叶陆燕茜张宇王萌海南省热带生物资源可持续利用重点实验室海南大学热带农林学院海口570228 中国热带农业科学院科技信息研究所海口570228 海南大学材料与化工学院海口570228

bzip转录因子普遍存在于真核生物中,参于多种生物学过程。为分析橡胶树bzip转录因子的结构功能,本研究克隆了1个bzip基因家族成员,命名为Hbbzip40（登录号：KY807075）。该基因属于bzip转录因子基因家族A亚族,全长1 110 bp,包含一个长为... 详细信息

bzip转录因子普遍存在于真核生物中,参于多种生物学过程。为分析橡胶树bzip转录因子的结构功能,本研究克隆了1个bzip基因家族成员,命名为Hbbzip40（登录号：KY807075）。该基因属于bzip转录因子基因家族A亚族,全长1 110 bp,包含一个长为900 bp的完整开放读码框,含bzip结构域,是bzip基因家族成员。q RT-PCR技术检测分析发现,Hbbzip40在草甘膦和干旱处理下显著上调表达,推测Hbbzip40与橡胶树干旱、草甘膦药害胁迫相关。研究橡胶树bzip转录因子,对弄清其在橡胶树抗逆机制中的作用与机制具有重要意义。

关键词：巴西橡胶树 bzip 干旱草甘膦

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芥菜bzip基因家族的鉴定和表达分析

分子植物育种 2021年

作者：代春艳张笑晗王晓丽弓琼苏醒成耀华张明政于澄宇西北农林科技大学农学院

碱性亮氨酸拉链(bzip)是一类广泛存在真核生物中的转录因子家族，参与多种植物生长发育及生物和非生物胁迫的响应过程，对下游许多基因的表达具有强烈调控作用。为了解芥菜bzip基因家族的基因结构，成员之间的相互关系以及在非生物胁迫... 详细信息

碱性亮氨酸拉链(bzip)是一类广泛存在真核生物中的转录因子家族，参与多种植物生长发育及生物和非生物胁迫的响应过程，对下游许多基因的表达具有强烈调控作用。为了解芥菜bzip基因家族的基因结构，成员之间的相互关系以及在非生物胁迫下的反应机制。本研究利用生物信息学方法，从Brassica Database (BRAD)数据库下载的芥菜基因组中鉴定到81个Bjubzip基因，其中34.57%的基因缺乏内含子，59.26%的Bjubzip等电点小于7，表明芥菜中有超过一半的bzip蛋白为酸性蛋白，亚细胞定位预测所有的基因均位于细胞核。将81个Bjubzip进一步分为与拟南芥基因相对应的6个亚群，同一亚群的motif数量和基因结构高度相似。利用公共数据库中的芥菜转录组数据，对Bjubzip基因家族在干旱和高温胁迫下的表达分析，发现A亚群基因中的Bjubzip02、Bjubzip21、Bjubzip28、Bjubzip38、Bjubzip50、Bjubzip62、Bjubzip59在高温和干旱胁迫下均处于上调状态，推测芥菜中的这7个基因可能与拟南芥A亚群基因的功能相似，参与了在非生物胁迫下相应的生理过程。本研究结果可为今后芥菜bzip家族成员的基因克隆和在胁迫反应中的功能研究提供参考。

关键词：芥菜(Brassica juncea L.) bzip 基因家族表达分析

红掌两个bzips基因片段的克隆与低温响应特性分析

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分子植物育种 2015年第3期13卷 622-626页

作者：彭英杜凤凤田丹青潘晓韵刘晓静江苏省农业科学院南京210014 江苏省中国科学院植物研究所南京210014 浙江省农业科学院花卉研究开发中心杭州311202

本研究以红掌‘Alabama’幼苗为材料,克隆了2个b ZIP转录因子基因Aab ZIP1和Aab ZIP2。Aab ZIP1片段长度462 bp,Aab ZIP2片段长度为369 bp,两基因核苷酸序列的相似度为46.97%,推定的氨基酸序列相似性为31.17%。Blastx发现两个基因均具... 详细信息

本研究以红掌‘Alabama’幼苗为材料,克隆了2个b ZIP转录因子基因Aab ZIP1和Aab ZIP2。Aab ZIP1片段长度462 bp,Aab ZIP2片段长度为369 bp,两基因核苷酸序列的相似度为46.97%,推定的氨基酸序列相似性为31.17%。Blastx发现两个基因均具有亮氨酸拉链的保守结构域,具备b ZIP转录因子家族的基本特征。RT-PCR分析检测表明,低温处理后,Aab ZIP1基因为组成型表达,不响应低温胁迫;Aab ZIP2基因表达受低温诱导,其表达强度随着低温处理时间的延长而增强,Aab ZIP2可能在红掌的低温胁迫响应过程中起重要作用。

关键词：红掌 bzip 亮氨酸拉链低温克隆

烟草Ntbzip038的克隆、鉴定及表达模式分析

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中国烟草科学 2021年第2期42卷 71-76,83页

作者：赵泽玉李志远孙晋浩李东徽解敏敏陈明丽龚达平中国农业科学院烟草研究所青岛266101 中国农业科学院研究生院北京100081

碱性亮氨酸拉链(bzip)转录因子是植物中数量最多、最具有多样性的基因家族之一,对植物生长发育及胁迫响应具有重要作用。为探究烟草中bzip转录因子的生物学功能,本研究在烟草K326中克隆得到一个bzip转录因子基因Ntbzip038,并对其保守结... 详细信息

碱性亮氨酸拉链(bzip)转录因子是植物中数量最多、最具有多样性的基因家族之一,对植物生长发育及胁迫响应具有重要作用。为探究烟草中bzip转录因子的生物学功能,本研究在烟草K326中克隆得到一个bzip转录因子基因Ntbzip038,并对其保守结构域进行分析,利用qRT-PCR技术检测了该基因的表达模式,进一步结合亚细胞定位及转录激活试验对其功能进行了初步鉴定。结果表明,Ntbzip038含有典型的bzip结构域,亚细胞定位于细胞核中并具有转录激活活性。表达模式分析表明,Ntbzip038在根中表达量最高(pbzip家族中的一员,Ntbzip038转录因子可能在烟草根系发育、ABA响应与非生物胁迫中扮演着重要的角色。

关键词： bzip 烟草转录因子 ABA 非生物胁迫

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广藿香PTS启动子及GBF转录因子的克隆

分子植物育种 2021年第23期19卷 7782-7790页

作者：刘彦婷王小兵周璇璇陈立凯詹若挺广州中医药大学中药资源科学与工程研究中心岭南中药资源教育部重点实验室国家中成药工程技术研究中心南药研发实验室广州510006

G-box结合蛋白(GBF)是一类识别并结合G-box的转录因子,广泛地参与植物基因响应外界刺激的表达调控。本研究采用FPNI-PCR克隆了广藿香醇合酶(PTS)的启动子,并对其序列进行分析,发现其含有G-box等顺式作用元件。为发掘潜在的转录因子,设... 详细信息

G-box结合蛋白(GBF)是一类识别并结合G-box的转录因子,广泛地参与植物基因响应外界刺激的表达调控。本研究采用FPNI-PCR克隆了广藿香醇合酶(PTS)的启动子,并对其序列进行分析,发现其含有G-box等顺式作用元件。为发掘潜在的转录因子,设计引物扩增广藿香中的GBF基因,克隆得到7个GBF基因cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,克隆得到的GBF均含有bzip类保守结构域,分别命名为Patbzip1、Patbzip2、Patbzip3、Patbzip4、Patbzip5、Patbzip6、Patbzip7。通过实时荧光定量PCR技术检测了Patbzips在不同组织的表达情况,结果显示出这些GBF在广藿香中的表达量各不相同,有些在不同组织的表达量具有明显区别,表明这些GBF在广藿香生长发育中可能具有不同的功能。这些结果为进一步解析广藿香GBF的功能和作用机理积累了有价值的资料,也为分析GBF与广藿香基因表达调控的关系提供了参考。

关键词：广藿香 PatPTS启动子 bzip GBF转录因子

梅花bzip基因家族生物信息学鉴定及表达分析

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梅花bZIP基因家族生物信息学鉴定及表达分析

作者：严松涛安徽农业大学

学位级别：硕士

梅花(Prunus mume)作为中国传统名花之一,它与兰、竹、菊并称为四君子,又与松、竹一起被称为岁寒三友。梅花基因组序列的发布为在基因组水平上鉴定梅花的优良观赏性状、抗逆相关基因提供了重要资料。在各种植物的生理抗性过程中bzip转... 详细信息

梅花(Prunus mume)作为中国传统名花之一,它与兰、竹、菊并称为四君子,又与松、竹一起被称为岁寒三友。梅花基因组序列的发布为在基因组水平上鉴定梅花的优良观赏性状、抗逆相关基因提供了重要资料。在各种植物的生理抗性过程中bzip转录因子都有比较广泛的参与。迄今为止,虽然在很多植物中关于bzip转录因子已有很多的研究报道,但是在梅花中关于bzip基因暂时并无研究,所以在我们针对梅花进行相关生物信息学研究,探究bzip转录因子的生物信息学功能,具有非常大的研究意义。在研究中通过生物信息学分析鉴定出梅花基因组中的bzip家族基因,通过进化树分析、染色体定位分析、MEME蛋白基序分析、外显子-内含子结构分析等生物信息学分析方法来预测了梅花bzip基因家族的进化和功能;通过荧光定量PCR表达量的分析研究在非生物、激素处理下梅花bzip基因的表达状态,同时克隆梅花相关的抗逆基因。获得的主要结果如下:1、在已知的梅花基因组中通过生物信息学分析、比对,利用Pfam在线工具验证,最终获得37个梅花bzip基因,根据在染色体定位的结果分别将37个bzip基因命名为Pmbzip1到Pmbzip37,氨基酸长度在117到1382之间分布,平均长度为415个氨基酸。2、通过得到的梅花和拟南芥bzip基因家族基因的氨基酸序列进行重组建树,根据拓扑学和聚类情况,将梅花bzip基因划分为10个亚族。3、通过对梅花bzip基因生物信息学的各种分析结果如:进化树分析、外显子-内含子分析等表明梅花bzip聚类在相同结构中表现的更近一些,同时也表明在进化过程中梅花bzip基因家族比较保守。4、为了获得bzip蛋白我们通过MEME在线网站,对其进行保守基序分析。分析的结果表明在Pmbzip基因中可以找到多个保守基序,在同一类型中,bzip基因在基序类型和基序数目上表现出一定的相似性。同时,1、2、3、4和6号保守基序被鉴定为Pmbzip蛋白核心序列,这些序列广泛的分布于梅花bzip基因家族中。5、梅花bzip基因在非生物、外源激素处理表达下的结果显示梅花bzip基因在高盐、干旱处理下有22个梅花bzip基因的表达为上调,5个梅花bzip基因表达为下调,3个梅花bzip基因在高盐和干旱处理下表达均为上调;19个梅花bzip基因在ABA处理下有表达,其中有8个梅花bzip基因的表达为上调,11个梅花bzip基因的表达为下调。证明此家族基因在梅花抗逆中扮演着重要的角色。6、通过生物信息学分析和表达分析的结果,采用荧光定量RT-PCR技术从梅花中克隆了Pmbzip35相关抗逆基因;Pmbzip35基因ORF全长为467bp,编码氨基酸155个。这为进一步研究Pmbzip35基因功能提供前期基础。

关键词：梅花基因 bzip 表达分析

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柽柳bzip基因的克隆及耐盐功能研究

柽柳bZIP基因的克隆及耐盐功能研究

作者：梁也男东北林业大学

学位级别：硕士

从柽柳cDNA文库中得到两条bzip序列Tabzip1和Tabzip2。利用5’RACE方法获得Tabzip1基因的全长cDNA序列,Tabzip1基因cDNA全长1609bp,其中开放读码框(ORF)为1419bp,编码472个氨基酸组成的蛋白。预计分子量为51.9kD,理论等电点为6.44。柽柳cDNA文库中得到另一条bzip家族全长序列Tabzip2。该序列全长为760bp,开放阅读区全长为435bp,共编码144个氨基酸预计蛋白的分子量为16.5kD,理论等电点为6.60。利用实时定量RT-PCR技术研究了Tabzip1基因在柽柳中对胁迫处理的表达。结果表明,Tabzip1基因可以被NaCl胁迫诱导表达,在胁迫24 h Tabzip1基因在柽柳中表达量最高,是对照(0 h)表达量的8.6倍,在NaHCO胁迫下,Tabzip1基因的表达都被抑制,表达量均低于对照(0 h)。将Tabzip2构建到植物表达载体pROKII中,形成重组质粒pbzip2。通过农杆菌介导的烟草的遗传转化,使外源基因整合到烟草基因组中。对转化植株的PCR检测初步证明外源基因已经整合到烟草基因组中。选取4个转基因株系进行了NaCl胁迫试验,分析逆境胁迫条件下非转基因植株和这些转基因植株的POD活性、SOD活性、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、相对生长率、相对含水率等指标的变化。结果显示,在胁迫4d时,转基因株系的POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量达到最大值,并且明显高于对照。MDA含量和相对电导率在胁迫4d时有下降的趋势,7d时上升,且转基因株系均低于对照株系。可溶性糖的含量在胁迫1d时有的株系(B13、B18)已经达到最大值,含量高于对照。从烟草的生长状况看,转基因的相对生长量高于对照。研究结果表明,Tabzip2基因可能通过调控增强植物体内活性氧清除能力、增加可溶性糖含量、调控可溶性蛋白的合成来提高植物对盐胁迫耐受能力。

关键词：怪柳 bzip 盐胁迫基因克隆基因表达烟草

褐飞虱bzip超家族基因NlATFC、NlCEBP和NlCREB的克隆及功能分析

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褐飞虱bZIP超家族基因NlATFC、NlCEBP和NlCREB的克隆及功能分析

作者：何苾妍华中农业大学

学位级别：硕士

昆虫耐受异源物质的主要机制是解毒代谢酶基因过量表达导致解毒酶活力增加,且解毒酶基因表达的调控机制是当前研究的热点。本文以水稻重要害虫褐飞虱为研究材料,克隆和鉴定了褐飞虱三个bzip超家族基因转录因子激活伴侣NlATFC、转录因子C... 详细信息

昆虫耐受异源物质的主要机制是解毒代谢酶基因过量表达导致解毒酶活力增加,且解毒酶基因表达的调控机制是当前研究的热点。本文以水稻重要害虫褐飞虱为研究材料,克隆和鉴定了褐飞虱三个bzip超家族基因转录因子激活伴侣NlATFC、转录因子CAAT区增强子结合蛋白NlCEBP和转录因子环腺苷酸反应元件结合蛋白NlCREB,以及药剂胁迫下三个基因的表达模式,结合RNAi探究了三个基因的生物学功能。主要结果如下:1.根据NCBI和InsectBase数据库分析,结合PCR技术,克隆了 bzip超家族基因NlATF、NlCEBP和NlCREB cDNA的全长序列,其ORF长度分别为1197 bp、447 bp和906 bp,分别编码397、148和301个氨基酸残基,均具有典型的bzip结构域。系统发育分析表明褐飞虱的NlATFC与半翅目的烟粉虱亲缘关系较近,而NlCEBP和NlCREB均与半翅目的茶翅蝽的亲缘关系较近。2.利用qRT-PCR分析了褐飞虱NlA TFC、NlCEBP和NlCREB时空表达模式,结果表明NlATFC、NlCEBP和NlCREB在褐飞虱不同发育阶段均有表达,NlATFC在卵期表达量较高,NlCEBP在卵期和成虫期的表达量较高,NlCREB在成虫期表达量较高。此外,组织表达模式揭示了NlATFC、NlCEBP和NlCREB在各个组织亦均有表达,NlATFC在中肠表达量较高,NlCEBP在脂肪体和马氏管中表达量较高,NlCREB在中肠和马氏管中表达量较高。药剂胁迫发现NlATFC、NlCEBP和NlCREB均可被吡虫啉、毒死蜱和醚菊酯显著诱导表达,其中NlATFC的上调倍数为0.25-0.93倍,NlCEBP上调倍数为0.83-2.83倍,NlCREB上调倍数为1.65-4.66倍。3.通过RNAi沉默NlCEBP可显著提高褐飞虱对吡虫啉、醚菊酯和毒死蜱的敏感性;而沉默NlATFC和NlCREB显著提高褐飞虱对吡虫啉和毒死蜱的敏感性。进一步研究发现沉默NlCEBP和NlCREB可显著抑制褐飞虱酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450单加氧酶解毒酶活力,而沉默NlATFC显著抑制褐飞虱谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450单加氧酶解毒酶活力。分析了分别沉默NlATFC、NlCEBP和NlCREB对褐飞虱解毒代谢基因GST和P450表达的影响。qRT-PCR分析发现沉默NlATFC、NlCEBP和NlCREB均可显著下调褐飞虱解毒代谢基因GST和P450的表达,且分别沉默NlATFC、NlCEBP和NlCREB均显著下调NlGSTs1、NlGSTm2、CYP6CS1和CYP304H1。综上,NlATFC、NlCEBP和NlCREB可通过调控相关解毒酶基因表达进而影响宿主解毒酶的活力介导宿主解毒代谢。

关键词：褐飞虱 bzip 解毒代谢 RNAi NlATFC NlCEBP NlCREB