[目的]WUSCHE-相关同源盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)基因家族是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育、干细胞分化调控、逆境胁迫响应等过程中扮演重要角色.开展马铃薯WOX基因家族鉴定与功能研究,将为马铃薯遗传改良提供优良基因资源与理论依据.[方法]基于拟南芥、番茄、烟草和水稻WOX蛋白序列,利用HMMER 3.0 和BLASTP鉴定马铃薯WOX基因家族成员,使用MCScanX软件分析WOX基因家族成员在马铃薯种内及种间的共线性,并采用邻接法构建系统发育进化树.利用ExPASy、GSDS等软件分析马铃薯WOX基因家族成员理化性质、基因结构、蛋白motif、启动子区域转录因子结合位点.基于PGSC数据库中马铃薯转录组数据,分析StWOXs在不同组织和非生物胁迫下的表达模式;以可能参与离体再生过程的StWOX5 作为候选基因,利用实时荧光定量PCR技术分析该基因在具有不同离体再生能力的 4 个马铃薯品种(系)再生过程中的表达情况.[结果]鉴定得到 11 个马铃薯WOX基因家族成员,分布在 5 条染色体上,分为WUS、中间和古老共 3 个进化分支,不同分支中StWOXs基因结构、蛋白motif组成、转录因子结合位点类型和数量存在不同程度的差异.表达模式结果表明,马铃薯WOX基因家族成员参与离体再生和非生物胁迫响应,StWOX4/5/11/13在愈伤组织中特异表达,StWUS、StWOX1/3c/4/5/13在甘露醇处理下上调表达,StWOX3a/11 在NaCl处理下上调表达,StWOX4/5/13 在热胁迫中上调表达,且StWOX5 相对表达量与愈伤组织分化率呈正相关.[结论]不同马铃薯WOX基因具有潜在的功能多样性,StWOX5具有促进马铃薯离体再生分化的作用,参与了非生物胁迫反应.

花作为被子植物的繁殖器官,是植物的重要组成部分,也是研究植物进化、分类的重要依据.花器官的发育受到外部环境和内部生理等多种因素的影响,不同物种或同一物种间出现不同的性状,基因作为其中的关键因子,在整个过程中发挥着重要作用,其在花发育调控中的作用一直都是大家研究的热点.花器官的花萼、花冠、雄蕊、雌蕊、胚珠五轮结构分别受到AE花发育模型中A、B、C、D、E五类基因的调控,这些基因在花器官发育过程中形成了一个复杂的基因调控网络.各类基因的表达或沉默均会导致花器官的结构发生改变,但不同的物种之间又存在差异.本研究综述了 MADS-box、AP2/ERF基因家族相关成员AP1、AP2、AP3、PI、AG、SEP、AGL6、SHP、STK及其他基因NAP、SPL、TGA、PAN、WOX等在花器官建成中的调控作用,从分子水平解析了基因在花器官发育中的影响,为进一步深入了解基因在各植物花器官发育调控中的作用提供参考.

WUSCHEL-Related Homeobox(WOX)家族是植物特有的一类转录因子,在干细胞维持和器官形态建成等发育过程中发挥重要的调控作用.兰科珍稀名贵中药植物铁皮石斛(Dendrobium catenatum)具有独特的附生生活方式和生长发育特性,对其WOX家族基因功能探究有助于进一步了解铁皮石斛发育的保守性和特异性.本研究对铁皮石斛 WOX 家族基因(DcWOX)进行了系统进化、组织表达模式、异源表达功能检测等分析.结果显示,铁皮石斛WOX家族基因可分为 3 个进化支,具有显著差异的组织表达谱;在转基因拟南芥中,DcWOX4过表达导致植株显著矮小,叶缘羽状深裂,花期推迟 2 周;DcWOX9过表达导致植株矮化,叶缘锯齿状,开花推迟 1 周,强表型植株雌雄蕊均不育;DcWOX11 过表达导致叶缘向下卷曲;DcWOX4/9/11 过表达拟南芥叶片形态建成异常与TCP家族基因和CUC家族基因的下调以及KNOX家族基因的上调有关;花期推迟与FT、SOC1和CO等早花基因的下调有关.因此,本研究表明铁皮石斛WOX家族基因在调控植株形态建成、叶发育、开花时间和育性等方面具有重要功能,进一步拓展了对 WOX 家族基因的功能了解,为深入探讨兰科植物进化与发育的保守性和独特性提供参考.

WUSCHEL-related homeobox(WOX)家族是植物特有的转录因子家族,参与分生组织细胞分裂分化、初生和次生物质代谢及植物激素信号转导等多个发育过程,目前尚未有从全基因组分析该基因家族参与杨树茎部发育的相关研究.本项研究旨在对杨树WOX基因家族进行鉴定,在杨树基因中发现18个WOX候选基因,将这些候选基因分为三组,同一分组的大多数WOX家族成员具有相似的基因结构和保守的基序.根据不同发育阶段茎部转录组数据,系统分析了WOX家族成员在茎部不同发育阶段的特异表达情况,并采用qRT-PCR对上述结果进行了验证.结果 表明,杨树WOX基因家族在茎部不同发育阶段表现出不同的表达模式,为毛果杨WOX家族的功能研究与利用奠定基础.

WOX基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物发育关键时期,如胚的形成、维持干细胞稳定性和器官形成过程中发挥重要调控作用.为探究WOX转录因子调控中华猕猴桃的生长发育的分子理论基础,该文利用ProtParam、Cell-PLoc2.0、SignalP4.1 Server等在线软件对中华猕猴桃的16个WOX转录因子进行理化特性、亚细胞定位和信号肽等详细的生物信息学分析.结果表明:(1)中华猕猴WOX转录因子的所有蛋白成员的氨基酸数目在138～371之间,分子量为16.222～42.185 kD,均定位于细胞核的不稳定亲水蛋白.(2)中华猕猴桃的16个WOX蛋白成员均属于Homodomain超家族,仅Achn362451是分泌蛋白,且仅Achn362451和Achn141001具有跨膜区.(3)大部分WOX蛋白成员的潜在磷酸化位点都位于丝氨酸处.(4)其二级结构主要以无规则卷曲为主,其次为α-螺旋.(5)保守基序分析结果表明中华猕猴桃的16个WOX蛋白成员均含有motif1.(6)系统进化分析结果表明中华猕猴桃与菠萝的亲缘关系最近,与番茄的亲缘关系最远.(7)在中华猕猴桃果实成熟过程中不同时期的转录组分析结果表明其WOX基因家族中4个成员Achn131681、Achn145561、Achn336591、Achn362451基因在授粉后20、120、127 d表达含量都较高,其他12个WOX基因成员表达含量低甚至不表达.该研究为进一步研究中华猕猴桃WOX转录因子在其生长发育过程中的分子机理提供了一定的参考依据.

WUSCHEL-related homeobox(WOX)转录因子是植物特有的转录因子,具有调控植物生长发育和非生物胁迫响应的作用.该研究通过生物信息学的方法对GuWOX基因家族进行分析,并利用qRT-PCR方法检测该基因家族在不同组织和非生物胁迫下的表达情况,利用RT-PCR方法克隆得到4 个GuWOX基因.结果显示,(1)GuWOX基因家族共有16个成员,均含有保守的HD,为亲水性不稳定蛋白质;系统进化分析表明,GuWOX基因家族分为3个进化支(远古支、中间支和现代支);启动子序列中包括响应多种逆境和激素的顺式作用元件.(2)qRT-PCR结果显示,在侧根中GuWOX1的表达量最高,在茎中GuWOX15的表达量最高;GuWOX在盐、无磷和GA3处理后不同时间段都有表达;干旱和ABA处理GuWOX15的表达模式相近,且在处理12 h时均上调表达.(3)成功克隆得到GuWOX1、GuWOX5、GuWOX6、GuWOX12基因,其长度分别为557 bp,707 bp,716 bp 和578 bp,分别编码184、237、237和191个氨基酸.该研究结果表明,GuWOX基因参与甘草发育、对逆境胁迫的响应以及植物激素调节,为进一步分析GuWOX基因功能奠定了基础.

WOX(WUSCHEL-related homebox)转录因子在调节植物生长发育和响应非生物胁迫中起着重要作用.为揭示华南地区重要速生树种黄梁木(Neolamarckia cadamba)WOX基因家族的功能,本研究利用生物信息学方法对黄梁木WOX基因进行全基因组鉴定,并对其理化性质、蛋白质结构、染色体定位、系统进化、基因表达模式以及启动子顺式元件进行分析.结果表明:黄梁木中共有19个WOX基因,分布在14条染色体上;NcWOX家族成员分为WUS进化支、中间进化支和古代进化支,均具有高度保守的同源结构域.基因表达模式分析表明,NcWOX4.1、NcWOX4.2、NcWOX13.1以及NcWOX13.2在茎的维管组织中表达量较高,其中NcWOX4.1、NcWOX4.2在初生生长向次生生长转换期的形成层表达量最高,推测NcWOX4.1、NcWOX4.2、NcWOX13.1和NcWOX13.2参与黄梁木维管发育.启动子顺式作用元件分析表明,NcWOX基因家族成员的启动子具有丰富的光应答、激素应答以及逆境反应元件.本研究为深入研究NcWOX基因在黄梁木生长发育及逆境响应中的作用奠定了重要基础.

WUSCHEL相关-同源盒(WUSCHEL related-homeobox,WOX)基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程中发挥重要作用.本研究利用芥菜(Brassica juncea)基因组数据,通过HUMMER、Smart等软件进行检索筛选,共鉴定出51个WOX基因家族成员.利用Expasy在线软件对这些家族成员的蛋白质分子量、氨基酸序列长度、等电点等进行分析,并利用生物信息学软件对芥菜WOX基因家族进化关系、保守区域、基因结构等进行系统性分析,将芥菜WOX基因家族分为古老支、中间支和WUS支/现代支3个亚家族.结构分析表明,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性,而不同亚家族之间呈现一定的多样性.51个WOX基因不均匀分布于芥菜18条染色体上,这些基因的启动子大多含有响应光、激素和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件.利用转录组数据和实时荧光定量 PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)分析发现,芥菜 WOX基因的表达具有时空特异性,其中BjuWOX25、BjuWOX33、BjuWOX49可能在角果的发育中发挥重要作用,BjuWOX10、BjuWOX32和BjuWOX11、BjuWOX23分别在干旱和高温胁迫响应中具有重要功能.上述结果为芥菜WOX基因家族的功能研究奠定了基础.

WOX(WUSCHEL-related homebox)基因家族是植物特有的一类转录因子,是同源盒(homeobox,HB)转录因子超家族中的重要成员.WOX基因在植物干细胞调节及生殖发育过程中具有重要作用,其功能已在多个植物物种中鉴定.然而绿豆(Vigna radiate)VrWOX基因家族信息尚不清楚.本研究通过同源比对和聚类分析,在绿豆基因组中鉴定了42个VrWOX基因.VrWOX基因在绿豆染色体中分布不均,其中7号染色体含有的VrWOX数量最多.VrWOX基因分为古老进化支(19个VrWOX)、中等进化支(12个VrWOX)和年轻进化支(WUSCHEL进化支,11个VrWOX)3个亚类.种内和种间共线性分析发现,Vr WOX基因共有12个重复事件,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtWOX有15个同源基因对,与菜豆(Phaseolus vulgaris)PvWOX有22个同源基因对.VrWOX基因在基因结构、保守基序等方面存在很大差异,因而可能存在功能差异.VrWOX基因启动子区域含有不同种类和不同数量的顺式作用元件,导致VrWOX基因在不同组织中表现出不同的基因表达模式.本研究对VrWOX基因家族信息和表达模式进行了分析,为绿豆VrWOX基因功能和调控网络的解析奠定了一定的理论依据.