本研究通过在线公共数据库与细胞实验分析过氧化物酶体增殖物激活受体a（peroxisome proliferator-activated receptor a，PPARA）在肝细胞癌中的表达情况、基因功能及对肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）患者疾病恶化的影响，探讨 PPARA是否参与肝细胞癌铁死亡的过程。采用实验性研究，基于生物信息学的数据分析及细胞实验，2022年1至8月在我院基础医学实验室进行相关细胞实验。利用癌症基因组数据（The Cancer Genome Atlas，TCGA）和基因表达数集（Gene Expression Omnibus，GEO）数据库分析 PPARA在肝细胞癌中表达水平及与患者临床病理特征相关性。通过人类蛋白免疫组化表达数据库（The Human Protein Atlas，HPA）研究PPARA在HCC肿瘤组织及正常组织中蛋白表达情况。基于基因、蛋白质相互作用关系检索工具（Search Tool for the Retrival of Interacting Genes/Protein，STRING）数据库构建PPARA与铁死亡关键因子的蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络，同时用基因表达谱数据动态分析（Gene Expression Profiling Interactive Analysis，GEPIA）分析PPARA与关键基因谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚单位（Glutamate-Cysteine Ligase Catalytic Subunit，GCLC）的相关性。通过免疫印迹（Western Blot，WB）检测HCC细胞株SK-HEP-1、SMMC-7721、MHCC-97H、BEL-7402及正常肝细胞L02中PPARA的表达水平，观察用铁死亡诱导剂Erastin处理48 h后PPARA表达量的变化。GEPIA数据库中各组间PPARA表达量间比较使用单因素方差分析方法。GSE25097与GSE112790数据集中PPARA的表达量比较采用秩和检验。生存分析使用时序检验方法进行统计。比较不同临床、病理特征间PPARA表达量间的差异利用克鲁斯卡尔-沃利斯检验。利用斯皮尔曼相关系数的方法比较GCLC与PPARA表达量之间的相关性。利用配对T检验对PPARA在细胞系中表达量进行比较。结果显示，HCC组织中 PPARA 的RNA水平和蛋白表达水平均低于正常组织（ P<0.05）。PPARA表达水平与临床病理分级和预后有关（ P<0.05）。STRING数据库构建的PPI提示PPARA与铁死亡关键因子NFE2样bZIP转录因子2（NFE2 like bZIP transcription factor 2，NFE2L2）、血红素加氧酶1（heme oxygenase 1，HMOX1）、肿瘤蛋白P53（tumor protein P53，TP53）、GCLC、二肽基肽酶4（dipeptidyl peptidase 4，DPP4）、柠檬酸合成酶（citrate synthase，CS）、花生四烯酸15脂氧合酶（arachidonate 15-lipoxygenase，ALOX15）、酰基CoA合成酶长链家族成员4（Acyl-CoA synthetase long chain family member 4，ACSL4）等存在相互作用。进一步研究表明，GEPIA数据库结果显示PPARA与GCLC的表达呈正相关（ R=0.6， P<0.05）。用铁死亡诱导剂Erastin处理MHCC-97H和SK-HEP-1细胞48 h后，通过WB 检测发现PPARA表达量均升高。综上，PPARA在HCC低表达，表达量越低则患者生存期越短。PPARA与GCLC相互作用，从而共同参与调控HCC铁死亡过程。

氮素是影响玉米生长发育、产量和籽粒品质形成所必需的营养元素.为挖掘早期发育的玉米胚乳响应低氮胁迫的关键基因,揭示玉米胚乳抵御低氮胁迫的生理响应及分子机制,本研究在低氮和足氮处理下,对授粉后第6天的自交系B73玉米胚乳进行氨基酸含量、氨基酸衍生物含量分析和转录组测序.生理测定表明,低氮胁迫下,玉米胚乳中10种氨基酸或氨基酸衍生物含量升高,其中苏氨酸、β-氨基异丁酸、组氨酸、β-丙氨酸、赖氨酸含量升高程度最大,其升高范围介于71.1％～153.1％;而其余21种氨基酸或氨基酸衍生物含量降低,其中鸟氨酸、胱氨酸、天冬酰胺、苯丙氨酸、α-氨基丁酸含量下降程度最大,其下降程度范围介于51.6％～65.8％.转录组测序结果表明,与足氮处理相比,低氮胁迫下玉米胚乳中鉴定到3185个显著上调和2612个显著下调的差异表达基因.进一步检测到参与氮代谢途径和氰基氨基酸代谢途径的差异表达基因分别为12和9个,AP2/ERF-ERF、bZIP、WRKY差异表达转录因子家族成员分别为20、10和21个.这些候选基因可能是玉米胚乳抵御低氮胁迫响应的重要基因资源,其为玉米胚乳应答低氮胁迫的分子机制及耐低氮玉米新品种培育奠定基础.

[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.

目的 分析茯苓多糖成分对秀丽隐杆线虫体内抗氧化和抗衰老作用的影响,并阐明其潜在机制.方法 将L4期线虫随机分为低、中、高剂量(10、20、40μg/mL)的茯苓多糖组和空白组进行培养;采用百草枯抗氧化实验、寿命实验、脂褐素测定实验、应激实验(紫外/高温)、生理功能实验(吞咽频率/摆动次数/产卵量)探究茯苓多糖对野生型秀丽隐杆线虫抗氧化和抗衰老作用;将突变体线虫分为茯苓多糖组(40μg/mL)和空白组,采用应激实验、寿命实验、线虫BZIP结构域蛋白 1(protein skinhead-1,skn-1)绿色荧光蛋白的细胞定位检测、qRT-PCR 实验、活性氧(reactive oxygen species,ROS)检测探究茯苓多糖的抗衰老的作用机制.结果 茯苓多糖显著延长线虫的寿命,减少脂褐素的产生,增强对紫外线和热胁迫的抵抗力,提高咽部泵血频率和运动能力,显示出显著的抗衰老生物活性.茯苓多糖的抗衰老作用是通过skn-1信号通路介导的,而不依赖于胰岛素样受体β亚基(insulin-like receptor subunit beta,daf-2)和神经元乙酰胆碱受体亚基eat-2(neuronal acetylcholinereceptorsubuniteat-2,eat-2)信号通路.茯苓多糖增加了线虫中skn-1转录因子的核定位,上调了下游抗氧化基因谷胱甘肽S-转移酶4(glutathione S-transferase4,gst-4)和gst-7的转录水平,并显著降低了细胞内ROS水平.然而,在skn-1突变体蠕虫中未观察到这些效应.结论 茯苓多糖在秀丽隐杆线虫中表现出抗氧化和抗衰老的作用,其机制涉及调控skn-1转录因子及其下游抗氧化基因,最终降低ROS水平,增强机体的抗氧化应激能力.

[目的]为探究碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子在'红满堂'苹果花青素代谢中的调控作用.[方法]从'红满堂'苹果克隆得到一个bZIP基因,分析了其基因及编码蛋白序列特性,利用洋葱表皮细胞瞬时转化确定其编码蛋白亚细胞定位,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)研究了该基因在不同成熟时期'红满堂'果实中的表达情况,基于烟草叶片、苹果叶片以及苹果果实瞬时转化研究了其对花青素积累和花青素合成相关结构基因表达的调控作用.[结果]该基因不含内含子,与MdbZIP43(XP_008393381.1)相似度最高,故命名为MbbZIP43.其编码序列长为 522 bp,可编码由 173 aa组成、含有bZIP_plant_GBF1 结构域、定位于细胞核的亲水蛋白.RT-qPCR分析结果显示,随着果实成熟,MbbZIP43在'红满堂'果实中的表达水平呈"先升后降"的变化趋势,在花后 11 周的果实中表达量最高.相关性分析显示MbbZIP43 基因表达量与总黄酮和花青素含量正相关.瞬时过表达该基因的烟草叶片、苹果叶片和果皮中花青素含量分别提高了 17.42%、25.66%和 48.99%,过表达MbbZIP43的苹果叶片中花青素合成结构基因CHI、F3'H、DFR和UFGT分别提高了 2.27 倍、1.84 倍、2.39 倍和 2.89 倍;过表达MbbZIP43 的苹果果皮中CHI、F3'H、DFR和UFGT分别提高了 1.79 倍、1.70 倍、1.35 倍和 1.51 倍,说明MbbZIP43 可以通过上调这些结构基因的表达正调控苹果花青素合成.[结论]MbbZIP43 可通过激活花青素合成相关结构基因CHI和UFGT等的表达进而促进花青素的积累.

为了探究草珊瑚叶和根中黄酮差异积累的分子调控机制,该研究以草珊瑚叶和根为材料,采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术和高通量转录组测序(RNA-seq)技术进行转录组学和代谢组学联合分析,筛选黄酮类差异代谢物和关键差异代谢酶基因,并随机选取其中 8 个差异表达基因进行qRT-PCR验证.结果表明,通过代谢组学分析发现在草珊瑚叶和根中共获得 37 个黄酮相关差异代谢物,包括乔松素、根皮苷、柚皮素、山柰酚、无色矢车菊素、5-O-咖啡酰莽草酸等;通过转录组学分析发现草珊瑚叶和根中共获得 36 条黄酮相关差异基因,包括 2 条PAL、3 条 4CL、2 条CHS、4 条CHI、2 条FLS、1 条DFR、1 条CYP73A、1 条CYP75B1、3 条PGT1、6 条HCT、2 条C3'H、1 条CCOAOMT、1 条ANR、1 条LAR、2 条 3AT、1 条BZ1、2 条IFTM7、1 条CYP81E9.同时,预测了C2H2、bHLH、bZIP等 6 个转录因子参与调控草珊瑚叶和根中黄酮合成差异积累.qRT-PCR结果显示,随机选取的8 个参与黄酮合成的酶基因在草珊瑚叶和根中上下调表达趋势与转录组测序结果一致.该研究初步解析了草珊瑚叶和根中黄酮类成分差异积累的转录调控机制,为进一步阐明其中关键酶基因及相应转录因子对草珊瑚中黄酮类成分积累的调控作用奠定基础.

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:研究响应脱落酸(ABA)的甘草碱性亮氨酸拉链(GubZIPs)转录因子的基因表达差异,克隆并分析甘草关键酶基因的启动子序列,为解析bZIP转录因子调控甘草活性成分生物合成提供参考.方法:采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析甘草毛状根中GubZIPs转录因子基因在外源ABA处理下的表达模式及在 3 年生甘草中的空间表达差异;利用TBtools软件从甘草基因组中提取关键酶基因的启动子片段并克隆,利用生物信息学分析启动子上潜在的关键调控元件.结果:甘草GubZIP1、GubZIP5、GubZIP33 和GubZIP56 基因在不同的ABA处理条件下表达模式不同,其中GubZIP1 和GubZIP33 的响应最为显著.分析GubZIPs基因在甘草不同组织的表达差异发现,GubZIP1 和GubZIP5 在根部高水平表达,GubZIP33 和GubZIP56 在叶中高水平表达.基于甘草基因组克隆获得甘草生物合成途径中关键酶查耳酮异构酶(CHI)、查耳酮合成酶(CHS)、β-香树脂醇合酶(β-AS)基因的启动子序列,分析结果显示,CHI基因的启动子区域有 2 个G-box和 1 个A-box顺式作用元件,CHS基因的启动子区域有 2 个ABRE和 1 个G-box顺式作用元件,β-AS基因的启动子区域有 1 个ABRE和 1 个G-box顺式作用元件.结论:甘草毛状根中GubZIP1、GubZIP5、GubZIP33 和GubZIP56 基因对ABA均有显著响应,采用 50 mg·L-1 的ABA处理 3 h是研究甘草中ABA相关通路较为适宜的方案.此外甘草的关键酶基因启动子上存在可与bZIP转录因子结合和响应ABA等激素的顺式作用元件;研究结果可为深入解析响应ABA的bZIP转录因子调控甘草活性成分生物合成的分子机制提供参考.

从慈竹笋转录组数据库中筛选并克隆出2个bZIP基因(BebZIP2和BebZIP6)进行生物信息学分析.分析结果表明,它们编码序列长度分别为504和720 bp,编码167个和239个氨基酸,BebZIP2和BebZIP6属于bZIP相关蛋白,与水稻OsbZIP52/RISBZ5蛋白聚在一枝.组织表达分析表明,这2个慈竹BebZIP基因在慈竹笋、茎、展开叶和未展开叶等部位均有表达,属于组成型表达,同一基因在不同组织中的表达量差异较大,表达量的大小为未展开叶＞展开叶＞茎＞笋.对慈竹幼苗进行ABA、NaCl和PEG6000非生物胁迫处理,结果表明,BebZIP2和Be-bZIP6对盐、干旱和ABA胁迫均具有不同程度的响应.

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.