[目的]14-3-3 蛋白,亦称通用调节因子(GRF),由多基因家族编码,在植物生长发育和逆境应答发挥关键的作用.鉴定铁皮石斛(Dendrobium officinale)GRF基因家族,为铁皮石斛GRF基因功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]通过生物信息学的方法鉴定铁皮石斛 14-3-3家族成员,分析其理化性质、染色体定位、系统进化发育、基因结构和启动子顺式作用元件等,同时通过荧光定量PCR技术检测它们在不同组织、低温处理及盐胁迫处理后的表达量.[结果]铁皮石斛有 17 个GRF家族成员,分为ε类和非ε类亚族,不均匀地分布在 7 条染色体上,且存在 7 对串联复制基因.同一亚族成员基因结构、保守基序和蛋白质二级结构相类似.DoGRF家族基因的启动子区域存在大量激素和环境胁迫应答相关的调控元件.DoGRF家族基因在铁皮石斛各组织中均有表达,具有组织表达特异性,大多数基因在花器官中表达最高,其次是茎和根.同时,在低温处理、盐胁迫处理下呈现差异化表达,可能受到低温和盐胁迫的调控,特别是DoGRF2 在铁皮石斛逆境应答过程中起着关键的作用.[结论]在全基因组水平从铁皮石斛中鉴定出 17 个DoGRF家族成员,不同基因对非生物胁迫响应不一,并具有器官表达特异性.DoGRF2对低温和盐胁迫呈现正向响应.

GRNINTERACTING FACTOR (GIF)基因是植物叶发育相关的一类重要调控因子,调节植物叶器官的发育.该研究采用RT-PCR方法从茶树‘龙井43’的叶片cDNA中克隆得到CsGIF1基因,并利用荧光定量PCR分析了高温(38℃)、低温(4℃)、干旱(200 g·L-1 PEG)、盐胁迫(200 mmol·L-1 NaCl)下CsGIF1基因的表达水平,以明确CsGIF1基因对非生物胁迫的应答特性,为茶树CsGIF1基因的逆境调控以及功能研究奠定基础.结果表明:(1) CsGIF1基因长666 bp,编码221个氨基酸,具有高度保守的SNH结构域;CsGIF1蛋白为亲水性蛋白,理论相对分子质量为23 380,理论等电点为6.30;酸性氨基酸、碱性氨基酸、芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸所占比例分别为7％、9％、5％和13％;蛋白质二级结构显示,茶树CsGIF1蛋白由38.01％的α-螺旋、10.41％的β-折叠、12.22％的延伸主链和39.37％的随机卷曲组成.(2)qRT PCR分析显示,茶树CsGIF1基因对于4种非生物胁迫均有响应,但不同处理响应不同.其中在胁迫2h时,高温和低温胁迫下,CsGIF1基因相对表达量显著增加,分别为对照的3.54和5.69倍,且高低温胁迫下,CsGIF1基因响应明显大于干旱和盐胁迫.在高温、低温、干旱、盐等不同胁迫处理下,茶树‘龙井43’中CsGIF1基因的表达水平与对照相比均差异明显.

转录因子家族基因GRF(growth-regulating factor)是植物中特有的一类生长调控因子基因,在水稻和拟南芥中,GRF家族基因编码的蛋白质具有正向调控茎和叶生长发育的功能.为了探究在桃中GRF基因是否参与了狭叶桃“金蜜狭叶”的叶片发育,本试验首先分析桃基因组中鉴定出的GRF基因的序列信息;然后,以正常叶片的“上海水蜜”桃为对照,通过荧光定量PCR检测了这些GRF基因在“金蜜狭叶”桃的组织特异性表达情况;最后,利用126对简单序列重复标记对1个F2杂交群体进行连锁分析,定位狭叶性状,辅助筛选狭叶性状的候选基因.结果表明:桃基因组GRF基因包括10个成员,分布在除4和8外的其他染色体上,编码蛋白的氨基酸长度在191～ 612之间.蛋白序列分析表明,除ppa011917m的QLQ结构域中的Leu残基被Phe代替外,这10个GRF的N端均含保守的QLQ和WRC结构域.系统进化树将桃上的10个GRF基因分为3组.从10个GRF基因的表达结果可以看出,6个基因在茎尖的表达量高于幼叶,也高于其他成熟组织和器官;其中2个基因在狭叶桃中的表达显著高于正常叶对照.通过连锁分析将“金蜜狭叶”桃的狭叶性状定位在第6染色体的15.7 ～21.1 Mb之间,该区间仅含有1个GRF基因ppa003017m,是狭叶性状的候选基因.本研究将为“金蜜狭叶”桃狭叶性状基因的鉴定和高光效种质筛选奠定研究基础.

叶长、叶宽、叶面积及叶夹角不仅影响玉米(Zea mays)光合效率,也是株型的重要构成因素.通过对620个叶形QTL进行整合,构建不同遗传背景下的叶形QTL整合图谱,利用元分析发掘出22个叶长、22个叶宽、12个叶面积以及17个叶夹角mQTL;进一步运用生物信息学手段,确定44个与叶片发育密切相关的候选基因.分析发现,仅有NAL 7-like、YABBY6-like和GRF2等13个基因位于mQTL区间内,而玉米中已克隆的KNO TTED7、AN3/GIF1、rgd1/Ibl7、mwp7及SRL2-like、HYL1-like和CYCB2;4-like等水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶形同源基因位于未被整合的QTL内;对44个候选基因在叶片长、宽、厚发育过程中基部-末端、中央-边缘、远轴-近轴的调控机理进行归纳分析,发现玉米中仅有少数几个候选基因被报道,揭示了叶形发育的部分分子机理.因此,对玉米叶形相关mQTL/QTL及基因进行全面深入的分析,不仅有助于增加对其遗传结构的了解,发掘更多候选基因,阐明叶形发育和形成的分子机制,还可为耐密理想株型的分子标记辅助选择提供依据.

利用生物信息学方法,于毛竹(Phyllostachys edulis (Carr.) Lehaie)全基因组中鉴定获得18个GRF转录因子,并对其理化特性、保守结构域、系统发育关系、miR396靶位点以及基因表达模式进行了分析.结果表明,18个PeGRF蛋白长度为170～551 aa,分子量为18.5～58.8 kD;这些PeGRF蛋白均具有QLQ和WRC结构域,部分PeGRF含有FFD和TQL保守结构域.对毛竹、拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh)和水稻(Oryza sativa L.)的系统进化分析结果显示,毛竹18个GRF可分为3个亚类,且单子叶植物毛竹和水稻的GRF转录因子亲缘关系更近.miR396靶位点预测分析结果发现,在13个PeGRF基因序列的编码区存在毛竹miR396结合位点;PeGRF基因表达模式分析结果显示,PeGRF主要在毛竹的竹笋中表达.

生长调控因子(growth regulating factor,GRF)是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育过程中起重要调控作用.该研究利用生物信息学的方法,从茶树基因组中鉴定获得11个CsGRF转录因子家族成员,且均具有完整的特征结构域QLQ和WRC.CsGRF家族成员含有3～6个外显子,基于系统进化关系将CsGRF家族分为6组,且与葡萄及猕猴桃GRF家族的亲缘关系更为接近.不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在生长活跃的茶树嫩梢部位高表达.上游启动子区域分析发现大量与植物发育、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件.荧光定量检测发现,分别有10个和2个CsGRF成员在低温和干旱胁迫处理后呈现显著上调表达,其中CsGRF8和CsGRF11对2种非生物胁迫均有响应;并发现受ABA、MeJA和GA激素处理诱导分别有9个、3个和6个CsGRF基因的表达水平差异显著.研究表明,CsGRF基因家族在茶树生长发育过程及应激反应中起作用,推测CsGRF基因可能通过各种激素信号转导途径参与胁迫响应过程.

目的 探讨结肠癌组织Ras蛋白特异性鸟苷酸释放因子1(RASGRF1)蛋白表达与基因甲基化状态变化及其临床意义.方法 取手术切除的结肠癌组织及其配对的癌旁正常组织各81例份,采用免疫组化法检测RAS-GRF1蛋白表达,采用甲基化特异性PCR法检测RASGRF1基因甲基化状态.分析RASGRF1蛋白表达与基因甲基化状态以及二者与患者临床病理特征的关系.结果 结肠癌组织RASGRF1蛋白阳性表达率明显低于癌旁正常组织(χ2=51.995,P<0.01),RASGRF1基因甲基化阳性率明显高于癌旁正常组织(χ2=44.100,P<0.01).结肠癌组织RASGRF1蛋白阳性表达与RASGRF1基因甲基化阳性呈负相关关系(ρ=-0.486,P<0.05).结肠癌组织RAS-GRF1蛋白阳性表达与肿瘤TNM分期、淋巴结转移有关(P均<0.05),与患者性别、年龄、肿瘤直径、组织分化程度无关(P均>0.05);结肠癌组织RASGRF1基因甲基化阳性与肿瘤TNM分期、淋巴结转移有关(P均<0.05),与患者性别、年龄、肿瘤直径、组织分化程度无关(P均>0.05).结论 结肠癌组织RASGRF1蛋白低表达、RASGRF1基因甲基化异常升高,二者呈负相关关系,且均与肿瘤TNM分期和淋巴结转移有关.

二十世纪五六十年代,半矮秆水稻和小麦新品种的育成和大面积推广,有效地解决了“高产与倒伏”之间的制约矛盾,这一历程即为众所周知的“绿色革命”.水稻半矮秆基因sd1(semi-dwarf1)既增加了水稻收获指数,又有效地解决了因密植和大量施肥导致的植株倒伏和减产问题,实现了水稻单产的大幅度提升.然而,半矮秆水稻和小麦品种也表现出其植物生长对氮肥响应的减弱,根系对氮肥的吸收速率下降,导致氮肥利用效率(nitrogen use efficiency,NUE)下降.因此,协同改良半矮化作物的高产与氮肥高效利用性状,对保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义.傅向东课题组的研究显示,水稻生长调节因子GRF4和生长抑制因子DELLA相互之间的反向平衡调节赋予了植物生长与碳-氮代谢之间的稳态共调节.DELLA蛋白高水平积累导致了作物半矮化,实现了植株耐高肥和抗倒伏的高产目标,但其伴随着氮肥利用效率的降低.相反,GRF4蛋白高水平积累能协同提高作物光合作用和氮肥利用效率,但并不改变“绿色革命”品种的半矮化优良性状,从而实现了在现有高产品种中协同提升产量和氮肥利用效率.DELLA-GRF4分子调控模块的解析为“少投入、多产出、保护环境”的绿色高产高效农作物新品种培育提供了理论基础和具有育种利用价值的新基因资源.

关于蓝光对龙眼胚性愈伤组织miRNA组学研究中发现大量响应蓝光的miRNAs,挑选关键且差异表达的miR396a-3p_2和miR396b-5p进行分子进化特性分析,以进一步明确它们在龙眼响应蓝光过程中的作用.该研究对前体和成熟体进化树、前体二级结构、启动子顺式作用元件、靶基因预测及其响应蓝光表达模式等进行分析.结果 表明:(1)由5p臂上形成的miR396成熟体序列保守性较高,由3p臂上形成的miR396成熟体序列特异性较大;茎序列的保守性高于环序列,5p臂上保守性高于3p臂.(2)miR396a-3p_2和miR396b-5p的启动子主要包括光、激素、生物和非生物胁迫响应元件,可能通过这些顺式元件在龙眼响应蓝光中起调控作用;其响应蓝光的靶基因或蛋白主要包括生长素调控因子(GRF2)、LRR类受体丝氨酸(FLS2)、乙烯不敏感蛋白(EIN3)和DNA定向RNA聚合酶α亚基(rpoA)等.(3)实时荧光定量PCR结果表明,miR396a-3p_2和miR396b-5p在不同光质的表达模式存在差异;在不同光强的蓝光条件下,miR396b-5p与其靶基因的表达趋势基本呈负相关,而miR396a-3p_2与rpoA的表达趋势未呈负相关,可能存在其他miR396家族成员或miRNAs同时调控,从而实现靶基因转录水平的调控.

目的 采用功能连接密度(FCD)算法探索载脂蛋白E(APOE)等位基因ε2、ε3和ε4对健康青年携带者静息态脑功能影响.方法2013年4月至12月对213名健康青年志愿者进行静息态fMRI扫描和神经心理学评估,并采集外周静脉血进行APOE基因型检测.根据基因分型结果分别纳入性别、年龄差异无统计学意义的31例APOE ε4/ε3携带者(APOE ε4组)、31例APOE ε3/ε3携带者(APOE ε3组)及14例APOE ε2/ε3携带者(APOE ε2组),通过去协变量单因素方差分析方法,观察3组全脑长程及短程FCD的差异,并采用post-hoc检验进行组内两两比较,所有结果经高斯随机场校正,校正水平取体素P<0.01,簇群P<0.05,双尾校正;进而提取方差分析改变显著脑区的FCD均值与神经心理学量表结果做相关性分析.结果 与APOE ε3组相比,APOE ε2组短程及长程FCD在额叶显著增高,尤其是在内侧前额叶(体素=37,t=3.54)、前扣带回(体素=36,t=3.19)及眶额回脑区(体素=41,t=3.72),而APOE ε4组短程FCD在双侧楔叶显著减低(体素=38,t=-3.68).与APOE ε2组相比,APOE ε4组长程FCD在右侧眶额回显著减低(体素=46,t=-4.56),而在右侧顶下小叶显著增加(体素=31,t=3.49);双侧前额叶、楔叶及右侧前扣带回、顶下小叶的FCD值与神经心理学量表结果未呈显著相关.结论 APOE ε4青年携带者的楔叶和顶下小叶的改变可能是早期脑功能减弱和功能代偿表现,而额叶功能连接增加可能是APOE ε4青年携带者延缓阿尔茨海默病发生的早期保护机制.