调控甘松中倍半萜类化合物积累的转录因子分析

目的 筛选参与调控甘松Nardostachys jatamansi主要活性倍半萜类化合物积累的bHLH、bZIP、MYB家族转录因子。方法 利用甘松全长转录组数据库注释信息获取bHLH、bZIP、MYB家族转录因子,利用WGCNA分析潜在能正向调控主要倍半萜类化合物积累的转录因子,利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time polymeras chain reaction,qRT-PCR）进一步确认候选转录因子是否影响甘松主要活性倍半萜类化合物的积累,利用MEME在线网站分析候选bHLH、bZIP、MYB基因家族成员的保守基序。结果 在甘松全长转录组数据中分别筛选出bHLH家族893个、bZIP家族416个、MYB家族436个,WGCNA分析筛选能正向调控萜类化合物生物合成的转录因子共458个,qRT-PCR确认候选转录因子的表达水平与甘松主要活性倍半萜化合物的积累水平高度正相关。结论 甘松主要倍半萜类化合物的积累可能受到本研究筛选的458个转录因子的正向调控作用,可作为甘松主要药效物质生物合成调控机制研究的潜在靶基因。     

艾bZIP基因家族全基因组鉴定及萜类合成调控基因筛选北大核心CSCD

艾是我国重要的药用植物和经济作物,具有温经散寒、止痛、抗炎、抗过敏等功效。艾叶精油富含挥发性萜类化合物,广泛应用于艾灸及保健品中,市场开发潜力巨大。bZIP转录因子家族在植物中数量众多,广泛参与植物生长发育、胁迫应答和萜类等次生代谢产物合成调控,但艾bZIP家族及其功能鲜有报道。该研究基于艾基因组系统鉴定bZIP家族转录因子,分析其蛋白理化性质、进化关系、保守基序和启动子顺式作用元件等特性,并筛选可能参与萜类合成调控的候选基因。结果显示:从基因组水平共鉴定到156个AarbZIP转录因子,其编码氨基酸为99~618 aa,相对分子质量为11.7~67.8 kDa,理论等电点为4.56~10.16。根据拟南芥bZIP家族分类,AarbZIP蛋白分为12个亚族,同一亚族蛋白具有相似的保守基序。启动子顺式作用元件分析表明AarbZIP家族与光和激素响应密切相关。同源性比对和系统发育分析共筛选出5个可能参与萜类合成调控的AarbZIP基因。qRT-PCR结果表明5个候选AarbZIP基因在艾不同组织中表达存在显著差异,其中AarbZIP29和AarbZIP55在叶片中表达量最高,AarbZIP81、AarbZIP130、AarbZIP150在花蕾中表达量最高。该研究为艾bZIP家族基因的功能研究及其在艾萜类合成中的调控作用解析奠定基础。     

黄花蒿bZIP转录因子基因家族及光调控表达模式分析＊

目的碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)是青高素生物合成途径中的重要调控因子,本研究利用生物信息学手段鉴定黄花蒿全基因组bZIP转录因子家族成员并对其在光调控下表达模式进行分析,为进一步探索AabZIP转录因子功能及其对青蒿素合成途径的调控机制提供参考依据。方法以BLAST、Hmmsearch程序及Pfam数据库对黄花蒿基因组中bZIP基因进行筛选及鉴定,MAGA7.0软件、GSDS2.0、meme、ExPASy等在线工具对AabZIP家族进化关系、基因结构、保守结构域、蛋白理化性质等生物学信息进行分析,利用TBtools软件分析AabZIP基因在光调控下基因特征。结果全基因组水平上共鉴定出78条AabZIP家族成员,基于拟南芥分组将其分为10个亚族和1个未分组成员(AabZIP78),其中S亚族数量最多,有22条(28.2%);AabZIP基因结构较为保守,78条AabZIP基因中发现14组同源基因序列,其中13对受到纯化选择影响;除AabZIP78与番茄bZIP保守基序一致外,其余序列均与拟南芥bZIP保守基序一致;不同光照胁迫下基因表达水平存在较大差异,其中A、G、H及S亚族中大部分成员在蓝光胁迫下高表达。结论AabZIP响应光调控并参与复杂的青蒿素代谢途径,本研究可为进一步深入研究黄花蒿中bZIP转录因子基因进化、功能及光调控响应机制等奠定基础。     

丝瓜MYB基因家族的鉴定与表达模式分析

目的 研究药食同源植物丝瓜Luffa cylindrica MYB（LcMYB）基因转录因子家族成员的结构和功能,鉴定参与抗褐化作用的主要成员及其作用机制。方法 基于Pfam数据库及NCBI保守结构域分析,对丝瓜全基因组水平MYB转录因子进行鉴定。通过Expasy、MEME等在线工具分析LcMYB转录因子家族蛋白理化性质、顺式作用元件及保守结构域。然后利用MEGA软件构建系统发育树,分析丝瓜与拟南芥、苹果、番茄、茄子及马铃薯等植物MYB蛋白的系统发育关系。结合2个褐化敏感程度不同的丝瓜转录组,筛选了丝瓜褐化相关的关键MYB转录因子及其靶基因。结果 全基因组水平共鉴定到449个具有相似基因结构及保守基序的MYB基因,可聚类为4个亚家族（R1_MYB、R2R3_MYB、R3_MYB和R4_MYB）,并在正反链均存在可能的顺式调控元件。靶基因及基因表达分析结果显示多个MYB及其靶基因尤其是多铜氧化酶相关基因可能在鲜切丝瓜的不同褐化阶段起重要的作用,是丝瓜褐化的关键调节因子。结论 系统鉴定了LcMYB家族基因,并鉴定了可能参与丝瓜褐化的MYB基因及其靶基因,有助于进一步了解和丰富LcMYB基因家族的生理功能,并为进一步解析果实褐化调控机制,提高果实品质提供了候选基因。     

过路黄MYB转录因子家族成员的挖掘及鉴定

目的 分析过路黄LysimachiachristinaeMYB转录因子家族相关成员的结构和功能,挖掘与黄酮类物质生物合成相关的基因信息。方法 基于过路黄全长转录组数据库,利用ProtParam、GenStript、MEME、WebLogo、SOPMA、Swiss-Model等在线网站分析过路黄MYB转录因子家族蛋白的理化性质、亚细胞定位、保守基序和结构域、蛋白高级结构等。利用MEGA软件构建系统发育树,分析过路黄MYB转录因子家族（LcMYB）与拟南芥Arabidopsis thaliana MYB蛋白的系统发育关系。结果 挖掘到51个LcMYB基因,预测51条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为R1-LcMYB、R2R3-LcMYB和R3-LcMYB3个亚类,且所有LcMYB基序中都含有3个保守的色氨酸;过路黄MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-LcMYB39、R2R3-LcMYB47、R2R3-LcMYB48与R2R3-LcMYB50蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树...     

三七SBP转录因子基因家族鉴定与生物信息学分析

目的 鉴定三七SBP(PnSBP)家族，并分析其蛋白序列特征、功能特性及表达模式。方法 采用生物信息学方法，从三七基因组文件中鉴定出具有完整开放阅读框的PnSBP基因，对其蛋白理化性质、亚细胞定位、保守基序(motif)、启动子顺式元件、蛋白互作网络、表达模式进行分析。结果 共鉴定出33个PnSBP基因，均具有SBP-box结构域，系统进化树将拟南芥、水稻、三七的SBP基因共分为8个亚家族，PnSBP启动子有许多激素响应元件及MYB转录因子结合位点，表达分析发现摘蕾会引起6个PnSBP基因在芦头与主根中的表达升高，推测PnSBP家族可能参与调控三七皂苷的生物合成。结论 本研究对PnSBP转录因子家族进行全基因组鉴定，初步筛选了在摘蕾后在主根与芦头表达升高的，转录调控皂苷生物合成过程的PnSBP基因。     

苦荞MYB家族转录因子研究进展

苦荞Fagopyrum tataricum被誉为"五谷之王",是集营养、保健于一体的药食同源植物,其富含大量黄酮类化合物芦丁等,氨基酸组成均衡,具有降血糖、降血脂、降血压及抗氧化、抗衰老、抗癌防癌、改善血管微循环等多重功效。转录因子是调控植物基因表达的重要因子,在植物生长发育中发挥着重要的作用。MYB家族转录因子是指含有MYB结构域的一类转录因子,是植物最大的转录因子家族之一,根据其结构不同主要分为1R-MYB,R2R3-MYB,3R-MYB,4R-MYB四个家族,在植物生长发育与类黄酮次生代谢调控中发挥着重要的作用。该研究对苦荞中已报道的MYB家族转录因子进行总结和系统聚类分析,梳理了他们所属的亚家族以及相互关系,为进一步挖掘和克隆苦荞MYB家族转录因子提供参考。在此基础上,该文进一步综述了以上MYB家族转录因子在苦荞类黄酮生物合成途径、植物激素以及逆境等非生物胁迫过程中的调控作用,并对苦荞MYB家族转录因子的功能挖掘与调控机制研究进行展望,为苦荞MYB家族转录因子的功能研究和苦荞优质品种选育提供科学参考。     

茯苓基因组中MYB转录因子基因家族鉴定及表达分析

目的 从全基因组水平挖掘茯苓Poria cocos MYB转录因子基因家族成员,并分析其在菌丝、菌核等部位及茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）诱导后菌丝中的表达模式,以期发现与茯苓发育及次生代谢物生物合成调控相关的MYB转录因子。方法 基于茯苓基因组数据,通过序列比对及保守结构域分析挖掘MYB转录因子基因,利用ExPASy在线工具预测分析MYB蛋白质理化性质,利用MEGA7.0软件构建茯苓MYB蛋白进化树,利用MEME在线工具分析保守基序,利用Plant CARE进行启动子区顺式作用元件分析,通过MeJA诱导菌丝并采用qRT-PCR方法检测基因相对表达量。结果 在茯苓基因组中共鉴定到10个含有特征性保守结构域的MYB转录因子,其中4个属于1R类型,4个属于2R类型,2个属于4R类型。进化树及保守基序显示,相同进化枝的MYB蛋白所含基序类型相似。启动子区预测分析发现了多类激素及逆境响应顺式作用元件。基因表达谱分析显示有2个基因（PcMYB7和PcMYB8）在菌丝中的表达量高于菌核中的表达量,而PcMYB9则是在菌核中表达量相对较高。MeJA诱导后,有3个基因（PcM...     

基于代谢组学及转录组学研究灰毡毛忍冬不同品种黄酮类成分差异积累的转录调控机制

为探究湘蕾型和野生型灰毡毛忍冬黄酮类成分差异积累的分子调控机制,该研究以灰毡毛忍冬2个品种花、茎和叶为材料,采用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)技术和高通量转录组测序(RNA-seq)技术进行代谢组学和转录组学联合分析,筛选黄酮类差异代谢物、关键差异表达基因及相应转录因子,并随机挑选其中14条差异表达基因进行qRT-PCR验证。结果表明,代谢组学分析共筛选出黄酮类化合物生物合成相关途径差异代谢物17个,包括柚皮苷查尔酮、芹菜素、槲皮苷等;转录组学分析共筛选出黄酮类化合物生物合成相关途径差异表达基因19条,包括2条CHS、3条CHI等;调控网络分析和加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选出调节黄酮类成分积累的关键酶基因CHS1、FLS1和HCT;同时发现MYB12和LBD4这2个转录因子可能通过调控关键酶基因CHS1、FLS1和HCT的表达来调控黄酮类成分的生物合成;qRT-PCR结果显示,随机选取的14个差异表达基因的表达模式与RNA-seq结果基本一致。该研究初步解析了2个品种灰毡毛忍冬黄酮类成分差异积累的转录调控机制,为进一步阐明其中关键酶基因及相应转录因子对灰毡毛忍冬...     

NaCl胁迫下黑果枸杞bHLH转录因子家族鉴定与生物信息学分析

目的基于不同浓度NaCl胁迫下黑果枸Lyciumruthenicum杞转录组测序结果,利用生物信息学方法对黑果枸杞bHLH转录因子家族成员进行鉴定。方法通过对NaCl胁迫下黑果枸杞根和叶的样品进行转录组测序,筛选出bHLH家族基因,利用生物信息学方法对筛选到的基因进行理化性质、保守结构域、基因结构、细胞定位及系统进化分析。结果黑果枸杞在NaCl胁迫下的转录组数据库中共筛选出89个bHLH转录因子家族基因;bHLH家族蛋白理化性质差异较大,71.90%的蛋白质呈弱酸性,蛋白属于亲水蛋白。黑果枸杞bHLH家族蛋白含有2个保守结构域,分别位于N端的碱性氨基酸区和C端的螺旋-环-螺旋区。亚细胞定位预测bHLH家族蛋白主要分布在细胞核内和细胞质中。进化分析显示,黑果枸杞中89个bHLH转录因子家族蛋白可分为20个亚族,其中第3亚族中包含的bHLH成员最多,为11个;第7、11、13、22亚族中的成员数量均为1个,其他亚族为2～9个。结论 NaCl胁迫下黑果枸杞bHLH转录因子家族有89个成员,bHLH家族蛋白大多数呈弱酸性,属亲水蛋白,可分为20个亚族。     

调控红花类黄酮合成MYB转录因子基因克隆及表达分析

目的在红花Carthamus tinctorius中克隆调控类黄酮合成的MYB转录因子基因,通过序列及表达分析初步鉴定参与调控类黄酮合成的MYB转录因子基因。方法对已报道调控类黄酮合成MYB转录因子进行序列比对,设计简并引物克隆核心序列,采用RACE技术克隆MYB转录因子基因全长,利用生物信息学方法分析基因序列,采用半定量PCR分析基因在红花不同组织及不同花期的表达情况。结果克隆得到3个调控类黄酮合成候选MYB转录因子基因,命名为CtFRMYB1、CtFRMYB2及CtFRMYB3。序列全长分别为1 223、1 080、1 348 bp,蛋白质相对分子质量分别为17 878.15、28 766.45、27 987.89。序列分析表明3个转录因子都具DNA结合功能,属MYB转录因子家族。进化分析表明CtFRMYB1和CtFRMYB2同AtMYB12关系较近。表达分析表明CtFRMYB1和CtFRMYB2仅在花中表达且在花期3(开花第3天)表达量较高。结论成功克隆3个调控类黄酮合成候选MYB转录因子基因CtFRMYB1、CtFRMYB2及CtFRMYB3,经生物信息学及表达分析初步鉴定到2个调控红花类黄酮合成MYB转录因子基因CtFRMYB1及CtFRMYB2,为红花类黄酮合成的调控机制研究奠定基础。     

夏枯草三萜和酚酸类合成相关的MYB转录因子的挖掘及分析

目的挖掘夏枯草中可能调控三萜和酚酸类产物生物合成的MYB转录因子。方法从夏枯草转录组数据库中筛选MYB转录因子,并对蛋白基序、理化性质、功能注释、系统进化、表达特性等进行分析,并预测其功能。结果在夏枯草转录组水平上共鉴定出参与27个MYB转录因子基因,c32045.graph_c0可能通过对肉桂酸4-羟化酶基因表达的抑制作用,阻碍迷迭香酸的生物合成,从而作为转录抑制子对酚酸类产物生物合成起负调控作用。c26895.graph_c0可能通过调节三萜类和迷迭香酸类产物合成过程中的代谢中间产物的流向,从而阻碍三萜类和酚酸类的生物合成。结论该研究预测了调控夏枯草三萜类和酚酸类产物生物合成的相关MYB转录因子,也为进一步研究夏枯草MYB转录因子在次生代谢产物中的调控功能奠定了基础。     

基于转录组测序的银杏类黄酮生物合成关键基因表达分析

目的对银杏进行转录组测序,分析银杏生长发育不同时期类黄酮生物合成关键基因的表达。方法以银杏幼年树和成年树不同时期叶片作为供试材料,利用Illumina HiSeq 2000进行转录组测序,对Unigene进行功能注释,分析银杏类黄酮生物合成关键基因的表达特征。结果转录组测序共获得43 073条Unigene,其中35 179条被注释,基因差异表达(DEG)筛选得到5 117个基因。通过对类黄酮合成相关KEGG途径进行分析,筛选出50条候选基因。分析50条候选基因的表达规律,发现类黄酮合成关键基因均在银杏幼叶中高表达,但在成年树与幼年树同时期叶片之间表达差异不显著。分析与类黄酮合成关系密切的13个基因发现,其中肉桂酸4-羟化酶(C4H)、查耳酮合成酶(CHS)、花青素合成酶(ANS)、花青素还原酶(ANR)和类黄酮O-甲基转移酶(FOMT)基因的表达量较高,类黄酮3′-羟化酶(F3′H)、类黄酮3′,5′-羟化酶(F3′5′H)和黄酮醇合成酶(FLS)基因的表达量则相对较低。结论通过转录组高通量测序,筛选分析了银杏类黄酮生物合成的关键基因及其表达特征,为提高银杏类黄酮产量提供了分子生药学理论基础。     

吉林人参Dof基因家族的鉴定及表达模式分析

Dof(DNA binding with one finger)转录因子是植物中特有的一类转录因子,在植物种子发育、组织分化和代谢调控方面起着非常重要的调控作用。为了研究Dof基因家族在人参中的数量和功能,该文以人参转录组数据库为基础,利用生物信息学手段,对人参Dof基因家族成员进行鉴定及其结构、进化、功能分化、表达模式及互作关系等进行了系统分析;同时,将人参Dof基因与已知人参皂苷合成关键酶基因进行关联分析,最终筛选到参与调控人参皂苷生物合成的候选PgDof基因。结果表明,吉林人参Dof基因家族含有57条基因;PgDof基因均具有Zf-Dof保守基序,在进化上比较保守且分成5个组群;表达模式分析结果确定了PgDof基因家族成员在不同组织部位、不同年生和不同农家品种之间存在不同程度的表达差异,同时通过"基因-皂苷含量""基因-基因"连锁分析,获得了PgDof14-1基因是参与调控人参皂苷生物合成的重要候选基因,并建立了该基因的人参发状根遗传转化体系,获得了阳性发状根无性系。该研究为人参中Dof基因家族的研究奠定了理论基础。     

黄花蒿Dof基因家族鉴定及在GA-UV处理下对青蒿素生物合成的影响＊

目的 Dof（DNA binding with one finger）家族是高等植物中特有的一类转录因子家族，参与植物中光、激素、非生物胁迫等多种胁迫响应调控。本研究基于全基因组数据对黄花蒿Dof（AaDof）转录因子家族进行鉴定及表达模式分析，探究Dof家族基因在青蒿素合成调控中的作用。方法 经PFAM数据库鉴定获得AaDof序列，通过生物信息学软件分析其理化性质、亚细胞定位、基因结构、蛋白保守结构以及启动子序列结合元件等，并基于赤霉素（Gibberellic acid， GA）、紫外线B（UV-B）及二者协同胁迫下黄花蒿转录组数据对其表达模式进行分析。结果 本研究从全基因组水平共鉴定出51个AaDof基因，均含有保守的C₂-C₂单锌指结构，依据系统发育分析分为8个亚族，同一亚族内基因结构与蛋白保守结构域相对保守。亚细胞定位预测显示12个AaDof蛋白定位在细胞外，其余均定位在细胞核。启动子元件分析发现AaDof家族基因启动子区富含光、激素等多种响应元件。对AaDof在GA、UV-B和GA+UV-B处理下的表达模式分析发现，AaDof基因对GA胁迫处理响应较弱，仅有少量基因敏感，其表达主要受到UV-B胁迫影响。C1及C2.1亚族大部分基因在UV-B胁迫下上调表达，而A亚族大部分基因在UV-B胁迫下下调表达。qRT-PCR验证表明AaDof1、AaDof17和AaDof44在GA和UV-B处理下表达量显著上调，推测其可能通过参与GA和UV-B调控网络，正向调控青蒿素生物合成。结论 本研究系统鉴定了黄花蒿AaDof家族基因并筛选了3个可能正向调控青蒿素生物合成的候选AaDof基因，为黄花蒿Dof家族基因功能研究及其在青蒿素生物合成中的调控机制解析奠定基础。     

艾纳香黄酮类物质生物合成途径分析

为深入了解艾纳香中黄酮类物质的生物合成途径,提高艾纳香黄酮类活性物质的生物合成量,该课题基于艾纳香的转录组数据,将艾纳香的转录组测序结果同KEGG数据库中其他多种高等植物黄酮类物质生物合成途径的研究结论进行比对,预测出了艾纳香中黄酮类物质可能的代谢途径。研究结果表明,艾纳香在KEGG数据库中比对上2条黄酮类代谢通路,分别是:类黄酮生物合成途径,KEGG编号为ko00941,艾纳香转录组信息中有32条基因与该途径相关;黄酮和黄酮醇的生物合成,KEGG编号为ko00944,艾纳香转录组信息中有12条基因与该途径相关。艾纳香中黄酮类物质的生物合成主要与ko00941途径相关。艾纳香中黄酮类物质的生物合成途径与其他物种的高等植物相似,催化黄酮类物质生物合成的关键酶很可能也是CHS与查耳酮异构酶。艾纳香素是艾纳香中重要的药理活性物质,HCT与艾纳香素的生物合成密切相关。