目的 鉴定远志Polygala tenuifolia bZIP基因,为远志抗逆性改良及次生代谢调控研究提供参考.方法 基于远志三代全长转录组数据库,采用生物信息学方法对远志bZIP基因家族成员进行鉴定和分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其在不同组织及处理中的表达特性.结果 共鉴定得到27个含有特征性保守结构域的PtbZIP基因,编码蛋白质的氨基酸数量为143 aa(PtbZIP24)～846aa(PtbZIP9),相对分子质量范围为16201.52～92 932.30,等电点(pI)介于4.59～9.69,其中25个家族成员为不稳定蛋白,所有家族成员均为亲水性蛋白.蛋白二级结构主要由a螺旋和无规卷曲构成,均无信号肽,存在多种互作现象.进化树分析将27个PtbZIP蛋白分为A、B、C、D、F、G、I、S8个亚组,其中G亚组含有PtbZIP家族成员数量最多(共有8个),占总数的29.63％,没有PtbZIP基因被归类到E和K组.PtbZIP家族基因的密码子偏好性较弱,适应性较弱.表达模式分析显示,PtbZIP4/15在叶中的表达量最高,茎和根次之;PtbZIP8/24在茎中的表达量最高,叶和根次之;PtbZIP1/17的表达量为根＞叶＞茎;其余21个的表达模式均为根＞茎＞叶.qPCR结果表明,PtbZIP26基因受脱落酸、壳聚糖的诱导,且能显著应答干旱和盐胁迫.结论 鉴定了远志bZIP家族基因及其分子特征,为进一步研究PtbZIP基因在调控远志发育及次生代谢物合成方面的生物学功能奠定基础.

[目的]石仙桃Pholidota chinensis Lindl为珍稀濒危的附生兰,附生较地生而言进化出了许多特殊的形态结构和生理生化特性,而转录因子对调控植物的生长发育具有作用,旨在探讨和发掘石仙桃中调控其生长发育的转录因子.[方法]利用PacBio和Illumina测序技术获得石仙桃的全长转录组数据以及在根、根状茎、假鳞茎和叶片中的基因表达量,通过进一步生信分析,探讨石仙桃 4 种转录因子家族成员、理化特性及其组织表达特异性,并用氯化钠(NaCl)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导逆境胁迫,用RT-qPCR分析了C2H2家族和bHLH家族的表达量.[结果]石仙桃中鉴定的4种转录因子及其家族成员转录本为:C2H2家族21个、bHLH家族 27 个、WRKY家族 30 个、bZIP家族 19 个,这 4 个家族及其成员主要为亲水的不稳定性蛋白,亚细胞定位主要位于细胞核内,bHLH家族的部分成员位于细胞质、叶绿体等细胞器中,各基因家族均具有典型的保守结构域特征,在石仙桃的根、根状茎、假鳞茎和叶片呈现出明显的组织特异性.21 个C2H2 家族和 27 个bHLH家族中所有基因表达均受NaCl和MeJA影响,但家族成员受到促进或抑制表达及其表达量存在差异.[结论]鉴定了石仙桃中 4 个转录因子家族成员的数量,各家族成员主要是位于细胞核内的亲水不稳定性蛋白,并具有保守结构域特征和组织表达特异性.

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.

目的 筛选使鱼腥草Houttuynia cordata具有不同环境适应性的候选Bzip基因,为后续繁育出具有更强环境适应性的鱼腥草品种奠定基础.方法 以鱼腥草转录组数据为基础,鉴定了HcbZIP基因家族成员,并对其理化性质、系统进化树、motif基序及在2个不同生态型鱼腥草中的表达进行分析.结果 共鉴定得到163个HcbZIP基因,编码蛋白质的氨基酸数量在115(HcbZIP48和HcbZIP149)～703 aa(HcbZIP97),超过53％的家族成员为碱性蛋白,超过84％的家族成员为不稳定蛋白,所有家族成员均为亲水性蛋白.二级结构中,161个家族成员是由a-螺旋、延伸链、β-折叠和无规则卷曲4部分构成,β-折叠所占比例最低,a-螺旋和无规则卷曲所占比例较高.系统进化树分析将163个家族成员分成了 9个类别,包括C、S、G、A、I、U、H、F和D,其中被归到D类别中的HcbZIP基因数量最多共有35个,数量最少的为C类别仅有4个,没有HcbZIP基因被归类到E和B类别中.Motif基序分析发现,motifl(RLLQNRESARRSRLRKKAYVQELESSVAK)高度保守在每个家族成员中均鉴定到且构成了Bzip基因的保守结构域.不同类别下的基因其motif基序构成较为接近,且部分motif基序只存在特定类别的基因中.表达分析发现,在鱼腥草7号药材中表达的HcbZIP基因数量多于鱼腥草6号药材,同时也发现单独在7号药材中表达的HcbZIP基因数量也多于鱼腥草6号药材.共发现6个HcbZIP基因,HcbZIP156、HcbZIP153、HcbZIP147.HcbZIP149、HcbZIP48和HcbZIP127在6号和7号药材中均呈现出较高的表达量.通过比较6号和7号的差异Bzip基因发现,共有96个差异表达HcbZIP基因,并将其分成了 2大类,共63个差异基因在7号药材中表达量较高,33个差异基因在6号药材中表达量较高.结论 共筛选出4个基因HcbZIP154、HcbZIP150、HcbZIP26和HcbZIP18作为鱼腥草6号和7号2种材料能够形成适应不同生态条件的候选HcbZIP基因.

bZIP转录因子普遍存在于真核生物中, 参于多种生物学过程.为分析橡胶树bZIP转录因子的结构功能, 本研究克隆了1个bZIP基因家族成员, 命名为HbbZIP40 (登录号:KY807075).该基因属于bZIP转录因子基因家族A亚族, 全长1 110 bp, 包含一个长为900 bp的完整开放读码框, 含bZIP结构域, 是bZIP基因家族成员.q RT-PCR技术检测分析发现, HbbZIP40在草甘膦和干旱处理下显著上调表达, 推测HbbZIP40与橡胶树干旱、草甘膦药害胁迫相关.研究橡胶树bZIP转录因子, 对弄清其在橡胶树抗逆机制中的作用与机制具有重要意义.

a-亚麻酸是人体必需但不能自身合成的ω-3系列多不饱和脂肪酸,主要来源于植物油脂.由于大宗油料作物种子油脂中ALA含量普遍较低,所以探寻新的种质资源,了解a-亚麻酸形成及调控机理,对于油脂营养膳食健康及植物油脂改良具有重要意义.种子中富含a-亚麻酸的陆生植物资源有紫苏、亚麻、杜仲、油用牡丹、奇亚、藿香、香薷、猕猴桃、星油藤等.在植物中,ω-3FAD是催化LA转化生成ALA的关键酶,ω-3FAD由在质体中FAD3及在内质网中的FAD7及FAD8组成.目前通过基因组及转录组研究已极大的丰富了ω-3FAD基因家族的鉴定及研究.其中,FAD3基因是种子ALA合成的关键基因,其表达受多个转录因子的调控,bZIP、WRI1、LEC、ABI3、FUS3、ASIL1和PKL等转录因子通过相互作用调控FAD3基因表达,决定油料作物种子中a-亚麻酸的含量.本文综述了高含量a-亚麻酸油料植物资源分布,以及主要油料植物种子中油脂脂肪组成及ALA的含量,种子ALA生物合成基本途径及关键基因,植物ω-3脂肪酸脱饱和酶类型及功能以及ω-3FAD的关键调控因子,以期为高ALA植物新资源的利用,以及油料植物脂肪酸成分改良等相关研究提供理论依据.

本研究利用野生二倍体花生基因组信息鉴定出112个bZIP转录因子家族成员,其中AA基因组中55个家族成员,BB基因组中57个家族成员,分别被命名为Aradub ZIP 1～AradubZIP55与AraipbZIP 1～AraipbZIP57.通过生物信息学方法,分析了其基因结构、保守基序、理化性质,研究了其与拟南芥bZIP家族成员和部分四倍体花生bZIP的系统进化关系,预测了其在植物细胞中的位置,并利用转录组测序技术探究了部分家族成员在栽培种花生L422生长后期叶片响应干旱胁迫的基因表达规律.结果 表明:野生二倍体中bZIP成员分布于AA和BB基因组的10条染色体上,均为不稳定蛋白,大多数定位在细胞核内(AA基因组36个、BB基因组39个),少数定位在叶绿体(14个与15个)和线粒体(4个与3个);具有相似基因结构与基序bZIP成员各25个,然而,不同成员间存在外显子数目差异,最多为15个外显子(AraipbZIP5),最少为1个(AraipbZIP1与AradubZIP10等12个成员);通过与拟南芥bZIPs氨基酸序列进化分析发现,花生bZIP家族成员划分为A～M、S等14个亚组,其中四倍体bZIP成员在第Ⅰ亚组中分布最多(7个);32个四倍体bZIP成员在干旱胁迫下的表达模式基本分为4类,第Ⅰ类前、后期高,中期低,第Ⅱ类前期低,中、后期高,第Ⅲ类前、中期高,后期低,第Ⅳ类前、后期低,中期高.上述结果为研究花生bZIP基因家族在生长后期耐旱生长过程的调控作用提供参考依据.

该试验以'平邑甜茶'60 d龄幼苗为材料,设置T1(5000 r/min×3 h)、T2(5000 r/min×6 h)、T3(10000 r/min×3 h)和T4(10000 r/min×6 h)超重力处理,以未进行超重力处理为对照(CK),考察超重力处理下幼苗叶片叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸含量和膜透性等与逆境相关的生理指标的变化,并对其进行转录组分析,初步探究'平邑甜茶'在超重力处理下的转录组响应机制.结果表明:(1)超重力处理造成'平邑甜茶'幼苗叶片由舒展状生长状态向不同萎缩生长状态转变,其中T4处理萎缩生长状态明显.(2)超重力处理下,'平邑甜茶'幼苗叶片叶绿素和丙二醛含量在T3和T4处理下显著高于CK,T1和T2处理下与CK无显著差异;叶片脯氨酸含量在各超重力处理下均显著高于CK;膜透性在T4处理下显著高于CK,T1、T2、T3处理与CK无显著差异;可溶性蛋白含量在各超重力处理下均不同程度降低,但均与CK差异不显著.(3)样品测序结果显示,大多数转录本的序列长度在1000 nt以上,有37725个,占全部转录本79.15％,且CK、T2、T4样品以及相对应的新基因中均以FPKM值小于5.0的转录本数为主,其转录本数依次分别有21412、20162、22368个和1352、1411、1406个,占比分别为45.78％、43.10％、47.82％和81.45％、85.00％、84.70％.(4)GO功能注释与富集分析显示,随着超重力处理强度的加大,差异表达基因在GO富集分类中存在明显不同的途径,说明'平邑甜茶'对超重力的响应是复杂的,但主要集中在转录因子活性、蛋白质去磷酸化过程方面.(5)差异转录因子表达分析显示,随超重力处理强度的增加表达上调幅度比较大的基因家族有bZIP、WRKY和ERF,其中bZIP和WRKY转录因子家族中的基因表达量均随超重力处理强度的增加呈上升趋势,但ERF家族中的MD01G1177100、MD08G1096000、MD13G1130700基因表达量随超重力处理强度的增加有下降的趋势.研究表明,超重力处理对'平邑甜茶'幼苗造成了不同程度的伤害,且叶片总叶绿素、丙二醛、脯氨酸含量以及膜透性均受到显著影响,故幼苗叶片中叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛及脯氨酸含量以及细胞膜膜透性均可作为评价超重力胁迫的抗性指标;研究推测超重力胁迫对'平邑甜茶'转录因子的影响主要集中在WRKY、bZIP和ERF转录因子家族.该研究结果为候选抗性基因的挖掘和筛选奠定了理论基础.

目的 碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)是青蒿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.

为明确油桐(Vernicia fordii) bZIP转录因子家族的结构特征,筛选出与油桐油脂代谢相关的bZIP转录因子,基于油桐基因组和转录组数据,利用NCBI-CDD数据库、在线工具ExPASy、TBtools软件、MEGA X软件、SPSS软件等生物信息学工具鉴定并分析与油脂代谢相关的bZIP转录因子家族成员.共鉴定出油桐bZIP转录因子家族成员50个,分子质量11.58～82.60 kDa,等电点5.06～10.60;亚细胞定位预测显示,除了VfbZIP38定位在叶绿体上,其他49个蛋白都定位在细胞核中.根据bZIP结构域中碱性区和铰链区序列的保守性可将bZIP家族蛋白分成12个亚类,每个亚类的成员所具有的保守基序及基因结构模式基本相同.其中,Motif l广泛分布于50个成员中,9个没有内含子的bZIP基因都属于X亚类.VfbZIP基因在基因组11条染色体上均有分布,在9号染色体上分布最多,共有11个bZIP基因.在演化历程中该基因家族发生过染色体片段复制事件或多倍化事件.bZIP转录因子还可以通过蛋白间相互作用与该家族其他成员形成二聚体,甚至互作网络.大部分油桐bZI基因在根、茎、叶、花和种子等不同器官中均有表达,且VfbZIP7、VfbZIP25和VfbZIP44在种子器官中高水平表达.此外,鉴定出46个启动子区域含有bZIP转录因子结合顺式作用元件G-box的油脂基因,包括脂肪酸脱氢酶类基因FAD3-2和FADx-1.FAD2在5个种仁发育时期的表达量与VfbZIP7具有显著正相关性,与VfbZIP24、VfbZIP36负相关性显著;FADx-1与VfbZIP7正-相关性显著,与VfbZIP25、VfbZIP44正相关性极显著;FAD3-1和AD3-2都与VfbZIP12、VfbZIP24、VfbZIP36、VfbZIP41呈现显著或极显著的正相关性.在油桐bZIP家族中的50个成员中,VfbZIP7、VfbZIP25和VfbZIP44可能特异性地参与种子发育;VfbZIP7、VfbZIP12、VfbZIP24、VfbZIP25、VfbZIP36、VfbZIP41和VfbZIP44可能通过正向或负向调控油脂代谢途径的酶类基因表达来参与油脂代谢过程.其中VfbZIP7可能与VfbZIP24形成异源二聚体,VfbZIP12、VfbZIP41可能作为bZIP转录因子互作网络中心进行协同调控.