MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族转录因子是高等植物转录因子中数目最多的一类基因家族成员,可分为 4 个亚家族,其中R2R3-MYB是最常见的亚家族类型.R2R3-MYB类转录因子广泛参与植物的器官发育和次生代谢产物生物合成的调控.为研究R2R3-MYB家族转录因子在艾叶黄酮合成和腺毛发育中发挥的作用,该研究基于艾的全基因组数据筛选、鉴定出 92 个R2R3-MYB转录因子,并利用生物信息学预测其潜在功能.结果表明,92 个转录因子的氨基酸长度为 168～547 aa,相对分子质量为 19.6～60.5 kDa,均为亲水性蛋白.亚细胞定位分析表明,89 个AaMYB 蛋白定位结果为细胞核,3 个蛋白同时定位于细胞核和细胞质中.依据拟南芥R2R3-MYB家族分类,92 个艾R2R3-MYB蛋白分为 26 个亚家族,同一亚族基因结构基本类似.顺式作用元件预测结果表明光响应元件、茉莉酸甲酯元件和脱落酸元件在R2R3-MYB基因启动子区域分布广泛.转录组表达分析结果显示,AaMYB60、AaMYB63 和AaMYB86 在叶片中的表达均高于茎和根中的表达,说明这 3 个转录因子主要在叶片中发挥作用.此外,利用系统进化分析筛选出 5 个参与艾叶黄酮生物合成或腺毛发育的候选R2R3-MYB转录因子.该研究可为后期艾的优良品种选育和种质创新等提供重要的基因资源.

[目的]黄酮醇合成酶(FLS)是石竹目植物中多酚类次生代谢的关键酶,为探究FLS基因在藜麦生长发育中的功能,对FLS基因家族进行鉴定和表达分析.[方法]利用生物信息学分析网站,鉴定出CqFLS家族成员,分析其基因结构、蛋白的理化性质、二级结构、三级结构、启动子顺式元件以及系统进化关系等,并通过基因克隆、构建表达载体的方法分析其蛋白表达情况.[结果]共鉴定出 3 个CqFLSs基因,不均匀分布在 2 条染色体上,CqFLSs启动子区域包含水杨酸、脱落酸、茉莉酸甲酯和干旱诱导等元件;CqFLS2.1g发现多处InDel和SNP变异,在ch01 28871893、28871125、28872881 处编码核苷酸删除,且均注释为上游效应,未检测到移码突变;FLS家族系统进化树分析可知,与其他两个基因相比,CqFLS2.1g与CqFLS1.1g、CqFLS3.10g处于不同分支,表达水平也存在差异,CqFLS2.1g可能发生分化;同时,基因表达分析表明,3 个CqFLSs基因在青白 1 号籽粒中整体表达量高于青黑 1 号和贡扎 4 号.对克隆出的CqFLS1.1g用 0.3 mmol/L的IPTG诱导,在 20℃和 37℃的条件下均可成功表达.[结论]CqFLS1.1g 在花的形成以及籽粒发育过程中发挥作用,而CqFLS2.1g则主要参与藜麦籽粒的形成,CqFLS的表达具有组织特异性,在藜麦生长发育过程中发挥重要的作用.

目的 克隆获得丹参SmCYP76S7 基因序列,并对其进行生物信息学和表达特性分析.方法 克隆获得SmCYP76S7的 cDNA 及基因组 DNA 序列,运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析.构建融合表达载体pEGAD-SmCYP76S7-eGFP,转化烟草后分析SmCYP76S7 蛋白的亚细胞定位.利用qRT-PCR测定SmCYP76S7 基因在各器官中的表达量,同时分别利用不同光质和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理丹参幼苗和丹参毛状根,探究SmCYP76S7基因对光质和MeJA的响应.结果 SmCYP76S7 基因包含 2个外显子和 1 个 1 506 bp的开放阅读框,编码 501 个氨基酸.该基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中花中表达量最低.SmCYP76S7 蛋白除定位于内质网外,还分布于多个细胞结构.SmCYP76S7 基因的表达在红光处理和MeJA处理样品中显著上调,是典型的光和MeJA诱导基因.结论 SmCYP76S7 基因是CYP76 家族成员,结合其表达特性和同家族其他成员的催化活性,该蛋白很可能参与丹参酮类成分的生物合成,其具体的生物学作用值得进一步深入挖掘.

人参Panax ginseng为五加科人参属多年生草本植物,其主要活性成分为人参皂苷.在已报道的单体皂苷中,人参皂苷Rg1不仅药用功能广泛、含量丰富,且是《中国药典》中用于鉴定人参品质的主要单体皂苷种类之一.人参皂苷Rg1的生物合成主要催化途径目前已较为明晰,这为解析人参皂苷Rg1的生物合成与调控机制奠定了基础.但是人参皂苷Rg1的合成涉及其他复杂过程,可能还有许多调控基因及催化酶基因,需要进行更加深入、全面的研究.因此,该研究基于前期所得的344份四年生人参根样本的转录组数据库及其对应的人参皂苷Rg1含量表型,利用R语言中的DEseq2分析获得了随人参皂苷Rg,含量变化的217条显著差异表达基因,并在此基础上通过WGCNA获得其中的40条hub基因,进一步利用Pearson相关分析得到其中20条与人参皂苷Rg1含量显著相关的候选基因群,以上基因可注释到初级代谢、次生代谢等多个代谢过程中.随后通过在MeJA诱导的人参不定根中的表达分析,初步验证了其中16条基因响应MeJA诱导对人参皂苷Rg1生物合成的影响.最后从16条基因中随机抽取1条,通过遗传转化和荧光定量的方法进一步验证基因的功能,并确认该研究方法的合理性.以上所得结果将为人参皂苷Rg1的合成调控机制深入研究奠定基础,并为人参皂苷Rg1的工厂化生产提供基因资源.

[目的]WRKY是植物特异性转录因子家族之一,参与植物多种生命活动,但在草莓中鲜见WRKY70相关报道.深入解析WRKY70同源基因在草莓响应胁迫过程中的作用,加快分子育种技术应用,培育新草莓种质资源.[方法]用同源克隆法从'红颜'草莓果实中克隆得到FaWRKY70基因,用生物信息学分析其保守结构域、理化性质、蛋白质结构及进化关系等,并结合qRT-PCR数据进行表达模式分析.[结果]FaWRKY70基因全长1 020 bp,编码339个氨基酸;同源基因比对发现,FaWRKY70与苹果、牡丹等同科物种氨基酸序列相似度较高,且同源基因多与植物对生物、非生物胁迫响应相关,暗示FaWRKY70可能参与草莓抵御胁迫的过程;FaWRKY70在草莓不同器官中均有表达,且差异显著,在花中表达量最高,在果实中最低;水杨酸处理后,FaWRKY70基因快速响应,表达量在3 h后达到最高,随后逐渐降低;茉莉酸甲酯处理后FaWRKY70基因受诱导响应程度小,整体呈下调趋势.[结论]FaWRKY70能通过不同响应方式参与草莓生命活动及激素信号转导过程.

Trihelix转录因子的功能使其在许多非生物逆境胁迫中都具有重要作用,尤其表现为参与低温、干旱、洪涝、盐碱、脱落酸、茉莉酸甲酯等众多非生物胁迫的信号途径.然而目前对人参Trihelix基因家族的研究还较少.该研究从人参基因组数据库中鉴定筛选出41个Trihelix基因家族成员,使用生物信息学方法分析家族成员理化性质、顺式作用元件、亚细胞定位、染色体定位与非生物胁迫诱导的表达模式.结果表明人参Trihelix家族成员85％定位于细胞核中,Trihelix蛋白二级结构以无规则卷曲和a螺旋为主.在Trihelix的启动子区域鉴定出了与低温、激素响应、生长发育等多种非生物胁迫相关的顺式作用调节元件.通过对模式植物拟南芥和人参进行种间的Trihelix转录因子共线性分析发现人参与拟南芥之间共有共线性基因对19个,仅3、6、12号染色体不存在共线性基因对.qRT-PCR分析结果表明基因GWHGBEIJ010320.1在低温胁迫下表达量显著上调,显著响应低温胁迫.该研究为今后探讨人参Trihelix转录因子在人参非生物胁迫以及人参生长发育过程中的功能奠定了基础.

目的:克隆穿心莲转录因子ApbHLH80基因,并对其进行生物信息学分析和表达分析.方法:根据穿心莲转录组数据库设计引物,采用PCR扩增等方法克隆ApbHLH80全长序列,使用生物信息学在线分析工具,分析和预测该基因编码蛋白的理化性质,采用实时荧光定量PCR分析该基因在茉莉酸甲酯处理下的表达模式,并采用高效液相色谱法测定穿心莲内酯含量.结果:生物信息学分析表明,该基因开放阅读框长度包含1095 bp,共编码364个氨基酸;该基因的氨基酸序列分子量约为39.96 ku,理论等电点为5.73,无信号肽和无跨膜结构,属亲水性核蛋白;该蛋白与苏麻、丹参、一串红和芡欧鼠尾草等物种亲缘关系较为接近,都具有bHLH_AtbHLH_like保守结构域.实时荧光定量PCR分析结果表明,ApbHLH80的表达量在叶片中最高,并且响应茉莉酸甲酯的诱导,其表达模式与穿心莲内酯合成存在密切联系.结论:成功克隆得到的ApbHLH80基因可能参与调控穿心莲内酯合成,为进一步探讨其潜在的调控作用提供理论支撑.

地黄为我国传统的常用大宗中药材,具有清热凉血、养阴生津之功效.环烯醚萜苷是地黄药材的主要活性成分,环烯醚萜氧化酶是环烯醚萜苷生物合成途径的关键限速酶.该研究基于转录组数据,筛选到 1 条环烯醚萜氧化酶基因RgIO,对其进行了系统的生物信息学、表达特性和亚细胞定位分析.结果表明,RgIO的编码区为 1 536 bp,编码 511 个氨基酸,相对分子质量 58 258.01.RgIO的蛋白序列包含细胞色素P450 氧化酶的保守结构域和基序,与列当科 3 个植物独脚金、黄独脚金和大花胡麻草的同源蛋白序列一致性最高,与长春花CrIO的序列一致性也高达 77.28%.RgIO在地黄的叶中特异性高表达,而且响应茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导,MeJA处理3、6 h,在叶和块根中其表达量分别增加了 3.15、1.3 倍.亚细胞定位结果显示RgIO分布在内质网上.利用根癌农杆菌介导法在地黄叶片中瞬时表达RgIO,梓醇的含量较瞬时表达空载体的对照增加了 0.82倍.该研究为地黄梓醇的分子调控和生物合成提供了关键的靶基因,也为完整解析地黄梓醇的生物合成途径奠定了基础.

[目的]细胞色素P450 家族是十字花科植物硫苷合成重要的酶系,其中CYP83 亚家族主要参与核心结构的合成,旨在探究大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)CYP83B1 基因的功能.[方法]利用RT-PCR技术克隆BrCYP83B1 基因,通过生物信息学软件分析其编码蛋白理化性质、同源性及启动子顺式作用元件,利用RT-qPCR技术分析BrCYP83B1 的表达模式,并构建其植物超表达载体.[结果]BrCYP83B1 cDNA序列全长为 1 500 bp,编码 499 个氨基酸,编码蛋白属于细胞色素P450 超家族,主要定位于细胞质,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,与甘蓝型油菜、青花菜的CYP83B1 蛋白具有较高的同源性.启动子分析表明,该基因启动子区域包含水杨酸、脱落酸及茉莉酸甲酯等激素响应的顺式作用元件,说明BrCYP83B1 基因表达可能受激素调控.RT-qPCR分析结果表明,BrCYP83B1 基因在大白菜的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;茉莉酸甲酯够显著促进该基因的表达,而水杨酸处理对其表达具有一定的抑制作用,脱落酸处理下基因先上调后又下调.[结论]BrCYP83B1可能参与大白菜对激素的响应调控.

[目的]为了探究草珊瑚[Sarcandra glabra(thunb)nakai]不同器官中内源激素对类胡萝卜素差异积累的可能调控机制.[方法]通过代谢组学方法分析草珊瑚中内源激素和类胡萝卜素代谢物在不同器官间的差异分布情况,结合转录组学技术挖掘草珊瑚类胡萝卜素相关差异酶基因,进一步预测参与调控差异酶基因的转录因子及其激素相关顺式响应元件,从而分析内源激素对类胡萝卜素差异积累的可能调控作用.[结果]吲哚-3-羧酸(indole-3-carboxylic acid)、反式茉莉酸[(-)-jasmonic acid]、二氢茉莉酮酸甲酯(ethyl dihydrojasmonate)、油菜素甾酮(castasterone)、油菜素内酯(brassinolide)等 7 种内源激素在叶中的含量更高,与角黄素(canthaxanthin)、海胆酮(echinenone)、新黄质(neoxanthin)和念珠藻黄素(nostoxanthin)等 8 种差异代谢物等富集部位一致;而脱落酸(abscisic acid,ABA)、赤霉素 4,5-甲氧基水杨酸(gibberellin 4,5-methoxysalicylic acid)、二氢茉莉酸(dihydrojasmonic acid)和 5,6-二羟基吲哚(5,6-dihydroxyindole)在根中的含量更高,与脱落酸醛(abscisic aldehyde)、4,4'-二聚戊烯(4,4'-aiapolycopenedial)、花药黄质(antheraxanthin)这 3 种差异代谢物富集部位一致;关键转录因子MYB106、SPL1、NAC015、ERF064、WRKY44、BHLH116 可通过响应AUX、SA、GA、ABA、Me_JA等植物激素的刺激,参与调控类胡萝卜素合成途径的DXS、VDE、ABA2、AOG、ZEP、CYP97C1、DWARF27、CRTISO、LCYB、PSY这 10 种代谢酶的表达.实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,RT-qPCR)结果表明,随机选取的 8 个差异基因表达趋势与转录组测序结果一致.[结论]筛选出草珊瑚叶和根与类胡萝卜素相关的 15 种差异内源激素与 11 种差异代谢物,预测了 6 种转录因子参与调控 10 种代谢酶.