[目的]探究MADS-box家族基因RIN的表达特征和功能,解析其对辣椒类胡萝卜素代谢的影响.[方法]基于辣椒果实发育转录组,通过RT-PCR克隆辣椒MADS-box转录因子CaRIN基因CDS全长,分析其生物信息学、表达模式、亚细胞定位、转录活性等,并探讨VIGS诱导CaRIN基因沉默对类胡萝卜素代谢的影响.[结果](1)CaRIN基因CDS全长732 bp,编码243个氨基酸,蛋白分子质量为27.95 kD,等电点(pI)为7.06,其编码蛋白具有典型的MEF2_like MADS结构域,属MICK型转录因子.(2)CaRIN基因主要在花和果实中表达,具有组织特异性;CaRIN定位在细胞核,并且具有转录激活活性.(3)CaRIN基因启动子具有ABRE等多个激素应答元件,外源脱落酸和乙烯利均能加速果实转红,诱导CaRIN及相关基因高表达.(4)VIGS诱导沉默CaRIN基因后,类胡萝卜素代谢途径基因PSY1、CCS、PDS、CRTZ、LCYB和NCED1表达水平降低为对照组的0.27～0.59倍,且果实总类胡萝卜素含量(0.379 mg/g)较对照(0.650 mg/g)显著降低.[结论]CaRIN是辣椒果实类胡萝卜素代谢过程的重要调控因子.

AP3/DEF(APETALA3/DEFICIENS)基因为MADS-box基因家族的B类基因,在花发育过程中主要参与调控花瓣和雄蕊发育.对盐肤木(Rhus chinensis)AP3/DEF同源基因进行克隆及功能分析,有助于探究其在盐肤木雄蕊发育过程中的作用.采用RT-PCR技术获得盐肤木AP3/DEF同源基因CDS;利用NCBI CD Search对其序列和结构域进行比较分析;利用酵母双杂交系统,对AP3/DEF同源蛋白与盐肤木中其它MADS-box转录因子进行蛋白互作验证;通过实时荧光定量PCR分析盐肤木AP3/DEF同源基因的时空表达模式;用过表达拟南芥(Arabidopsis thaliana)验证盐肤木AP3/DEF同源基因在花器官发育中的功能.结果表明,克隆得到2个盐肤木AP3/DEF同源基因分别命名为RcAP3(GenBank:OR962160)和RcTM6(GenBank:OR962159),根据其氨基酸保守结构域比对及系统进化分析,发现这2个蛋白序列与漆树科的芒果(Mangifera indica)和阿月浑子(Pistacia vera)AP3/DEF同源蛋白亲缘关系最近.酵母双杂交结果表明,RcAP3和RcTM6与盐肤木B类蛋白RcPI、C类蛋白RcAG和Rcag存在互作关系,但与A类和E类蛋白不存在互作关系.实时荧光定量PCR分析结果显示,RcAP3和RcTM6基因在不同性别盐肤木花芽快速发育期高表达,在花芽发育早期和开花后表达水平较低;RcAP3在雌花、雄花和两性花的花芽分化过程中均维持较高的表达水平,而RcTM6在两性花中显著表达,在雄花和雌花中表达量很低.两性花快速生长期,RcAP3在花瓣和雄蕊中高表达且差异很小,而RcTM6在雄蕊中的表达量显著高于其它花器官.RcAP3基因能恢复拟南芥ap3-3突变体花瓣和雄蕊的缺陷表型,RcTM6过表达则导致拟南芥花瓣、雄蕊和子房缩短,花药败育,表明盐肤木中同属AP3/DEF亚家族的同源基因RcAP3和RcTM6存在功能分化.RcAP3促进花瓣和雄蕊发育,而RcTM6抑制雄蕊发育.研究结果为进一步研究盐肤木性别分化的分子机制奠定了基础.

开花基因决定植物的一年生或多年生开花习性.已在不同植物中鉴定到多个开花基因,然而关于开花基因如何驱动十字花科植物一年生与多年生生活史策略转变的进化机制仍不清楚.最近一项研究聚焦十字花科不同属的自然变异,发现3个亲缘关系密切的MADS-box类转录因子编码基因(即FLC、FLM和MAF)与其一年生/多年生习性转变相关,并解析了其分子机制,提出十字花科植物生活史策略(即多年生/二年生/一年生之间的转换)是由FLC类MADS-box基因剂量叠加所决定的连续过程.研究结果初步明确了十字花科植物一年生与多年生生活史策略转换的进化机制和轨迹,为培育多年生油菜品种奠定了理论基础,也为其它十字花科作物的多年生化遗传改良提供借鉴.

MADS-box是植物体内一种重要的转录因子,其家族成员具有典型的MIKC结构、高度保守的N端MADS以及保守性较低的I域和C端.MADS-box基因广泛表达于植物的根、茎、叶、花、芽等组织部位,并参与调控花期、花器官发育、种子发育及非生物胁迫响应等过程.近年来的研究报道显示,不同MADS-box基因的表达模式不尽相同,其功能也存在较大差异.本文概述了大豆MADS-box基因家族的结构及分类,总结了大豆MADS-box基因家族花发育ABCDE模型中相关成员及SVP1 SOC1、FLC等基因的研究进展.最后对大豆MADS-box的研究提出了展望,为今后进一步挖掘和利用该类转录因子基因进行大豆遗传改良和种质创新提供参考依据.

重瓣花表现为花瓣数目增加、花瓣褶皱或面积增大,具有较高的观赏价值和经济价值.该文针对重瓣性状中花瓣或花瓣类似器官数目增多的特点,综述了模式植物和观赏植物中重瓣花形成的分子机理,包括参与花瓣数量调控的重要转录因子,以及miRNAs、DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等表观遗传调控方式,并在此基础上展望未来的研究方向.

目的 注释并分类红花Carthamus tinctorius中转录因子家族,分析其在不同组织间的表达水平差异.方法 使用红花不同组织转录组测序数据组装Unigene,利用Nr数据库中转录因子信息比对并注释红花转录因子,同时对MYB转录因子家族的基因表达、蛋白保守结构域及系统发育树等内容重点分析.结果 红花转录组测序数据中共获得731个转录因子,分属42个转录因子家族.MYB转录因子家族成员的表达及蛋白结构分析显示,MYB转录因子家族在花冠中表达差异显著,氨基酸序列中存在3个保守的蛋白核心结构,系统发育树分析显示聚为2类MYB亚族.结论 红花MADs-box、bHLH、MYB、AP2转录因子家族成员最多,在不同组织间表达差异显著,MYB转录因子家族具有一定保守性.

少根紫萍(Landoltia punctata)是一种浮水生、多功能、高环境适应能力的能源植物,为了解其生理特性的分子机制,利用少根紫萍转录因子预测数据与拟南芥、水稻、玉米数据库数据进行宏观比较,并结合转录组测序技术对少根紫萍营养胁迫后转录因子表达分析.结果显示,少根紫萍有1 076个转录因子,分属于66个家族,其中在bZIP、WRKY、AP2/ERF-ERF、MYB、NAC、MADS-box等家族基因数明显减少,一定程度上解释了浮萍高黄铜低木质素、难开花的生理特性;少根紫萍在营养胁迫下偏向上调AP2/ERF-ERF、MYB、bHLH家族特定基因和下调AP2/ERF-ERF、WRKY家族特定基因来响应营养胁迫,尤其是AP2/ERF-ERF、WRKY两个家族中特定基因表达下调在响应水体营养胁迫中有非常重要的作用.本研究在转录因子层面对浮萍的生理特性,特别针对营养胁迫下转录因子的表达进行了探究,可为建立浮萍水生模式植物系统、深入探讨少根紫萍响应营养胁迫机制以及改造成耐受胁迫的高效淀粉积累能源植物提供理论指导.

MADS-box转录因子在植物的生长发育、花器官的形成、信号传导、参与次生代谢物合成等方面发挥重要的作用.在前期研究中我们获得了一个在橡胶树自根幼态无性系和供体胶乳中差异表达的MADS-box转录因子基因Hb MA DS4,初步发现HbMADS4负调控小橡胶粒子蛋白基因(HbSRPP)的表达.为深入研究HbMADS4的生物学功能,以HbMADS4为诱饵蛋白,利用酵母双杂交从橡胶树胶乳cDNA文库中筛选与其相互作用的蛋白.通过阳性克隆的筛选、复筛、回转验证和生物信息学分析,初步获得了10个与诱饵蛋白相互作用的靶蛋白.对这些靶蛋白的功能分析,将为进一步研究HbMADS4在橡胶树乳管细胞中的生物学功能提供重要信息.

为探索油菜种子中油脂合成的分子调控机理,提高油脂含量,改良油菜品质奠定基础.通过定量PCR分析油菜AGL13基因的组织表达模式,同时构建AGL13的干扰载体.生物信息学分析发现油菜AGL13具有完整且典型的MADS-box保守结构域,蛋白整体形态呈现典型的DNA核酸结合结构,属于MADS-box家族转录调控因子,亲源关系与拟南芥AGL13蛋白最近.定量PCR研究发现AGL13在油菜盛花期到种子45DAP(盛花后45 d的种子)表达水平都很高,其中在果夹15DAP表达水平最高,实验成功构建了RNA干扰载体.结果表明,AGL13基因在油菜种子发育和油脂积累过程中强烈表达,该基因可能与油菜种子发育及油脂的合成密切相关.RNA干扰载体的构建成功将为后续获得转基因油菜,观察转基因油菜胚的发育和种子油脂的积累,从而明确AGL13在油菜胚的发育及油脂的合成中发挥着重要作用.

MADS-box基因是真核生物中一类编码转录调控因子的基因家族,在植物花器官发育中发挥重要的调控作用.为了探究MADS-box家族基因在银杏花发育中的功能,本文对银杏花芽分化4个时期的样品进行转录组测序,筛选其中的MADS-box家族基因,利用生物信息学方法对筛选到的基因进行表达模式、蛋白结构、细胞定位和系统进化分析.结果显示:共得到15个银杏MADS-box家族基因.表达分析表明,目标基因根据表达模式可以分为3种类型.分析目标基因的编码序列显示,15个银杏MADS-box蛋白的主要构件均为α-螺旋和无规则卷曲;亚细胞定位预测主要在细胞核内;所有表达产物均包含MADS结构域.聚类分析显示,银杏MADSbox基因家族可分为6个亚类.银杏MADS-box基因家族中的newGb2734、Gb38883、Gb28587和Gb33168可能在银杏开花调控中发挥重要作用;Gb16301可能是银杏花器官的发育过程中的关键基因.