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小鼠耳芥PEBP基因家族全基因组鉴定及表达分析 被引量：1
1
作者 李永光 金玉环 +3 位作者 郭力 艾昊 李瑞宁 黄先忠 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期80-91,I0002-I0004,共15页
PEBP(phosphatidylethanolamine-binding protein)家族包含保守的磷脂酰乙醇胺结合蛋白结构域,其中FT和TFL1蛋白构成植物成花素–反成花素系统调控植物的开花时间和株型结构被广泛关注。小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)是早春短命植物,生... PEBP(phosphatidylethanolamine-binding protein)家族包含保守的磷脂酰乙醇胺结合蛋白结构域,其中FT和TFL1蛋白构成植物成花素–反成花素系统调控植物的开花时间和株型结构被广泛关注。小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)是早春短命植物,生长在古尔班通古特沙漠南缘荒漠地带,对环境具有较好的适应性。本研究对小鼠耳芥PEBP基因家族进行全基因组鉴定,发现其基因组包含11个PEBP基因(1个MFT、2个FT、2个TSF、2个TFL1、2个CEN和2个BFT),均由4个外显子与3个内含子组成。共线性分析表明,小鼠耳芥与拟南芥(A.thaliana)、琴叶拟南芥(A.lyrata)PEBP基因间存在11对共线性关系,PEBP家族在小鼠耳芥基因组中发生了明显的扩张,并且ApPEBP基因复制类型为全基因组复制/片段复制。组织表达分析发现ApMFT在种子中高表达,ApFT和ApBFT主要在花和果荚中表达,ApTFL1在茎尖中高表达,但ApCEN在根中高表达。进一步分析了6个ApPEBP基因在4种非生物胁迫下的表达特征,发现在10%PEG6000模拟干旱胁迫下,ApPEBP基因整体上调表达,在低温(4℃)胁迫下整体下调表达。在盐胁迫(250 mmol/L NaCl)下,ApFT1/2下调表达,ApTFL1-1/2先下调表达后上调表达,而ApCEN1/2明显上调表达。高温(40℃)胁迫下,ApFT1/2和ApTFL1-1/2显著下调表达,但ApCEN1/2上调表达。综上,ApCEN1/2在盐、干旱和高温胁迫下均显著上调表达。蛋白互作网络分析表明,ApPEBP主要与开花通路中的相关蛋白及核糖体蛋白互作。推测ApPEBP基因在小鼠耳芥响应荒漠逆境调节生长发育、开花转变过程中起着重要的作用。 展开更多
关键词 短命植物 小鼠耳芥 开花转变 PEBP 逆境
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小鼠耳芥CONSTANS-like基因家族的鉴定及响应干旱胁迫表达分析
2
作者 刘丹青 金玉环 +2 位作者 郭力 李永光 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第5期597-607,共11页
CONSTANS-like家族蛋白是植物光周期途径的转录因子,在植物的生长发育和胁迫应答等过程中起着重要的作用。本研究利用HMMER3.0在小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)全基因组范围内进行ApCOL基因家族成员分析,共得到34个ApCOL家族成员。系统... CONSTANS-like家族蛋白是植物光周期途径的转录因子,在植物的生长发育和胁迫应答等过程中起着重要的作用。本研究利用HMMER3.0在小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)全基因组范围内进行ApCOL基因家族成员分析,共得到34个ApCOL家族成员。系统进化分为3个亚组,每组ApCOL蛋白质均具有典型的B-box和CCT结构域。亚细胞定位预测结果显示ApCOL成员均定位在细胞核中。基因结构分析表明,ApCOL的外显子、内含子结构和长度在各亚组内具有同一性。26个ApCOL基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)存在共线性关系。ApCOL基因上游启动子序列存在多种光响应、环境胁迫、生长发育以及激素应答等相关顺式作用元件;通过qRT-PCR分析,发现12个ApCOL表达量在PEG6000胁迫下显著上调,暗示这些ApCOL基因参与干旱胁迫响应。本研究丰富了ApCOL家族转录因子的信息,为更好的研究小鼠耳芥生长发育和胁迫响应机制提供一定的参考。 展开更多
关键词 小鼠耳芥 转录因子 COL基因家族 基因表达
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小鼠耳芥K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白KEA基因家族的鉴定、特征及缺钾胁迫表达分析
3
作者 郭力 金玉环 +2 位作者 刘丹青 李永光 黄先忠 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期326-334,共9页
K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白(K^(+) efflux antiporter,KEA)蛋白通过调节细胞的离子和pH稳态在植物生长及抗逆过程中发挥重要作用,关于KEA的研究主要集中在模式植物拟南芥中,在其他植物中的研究少有报道。在本研究中,通过全基因组分析从短... K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白(K^(+) efflux antiporter,KEA)蛋白通过调节细胞的离子和pH稳态在植物生长及抗逆过程中发挥重要作用,关于KEA的研究主要集中在模式植物拟南芥中,在其他植物中的研究少有报道。在本研究中,通过全基因组分析从短命植物小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)中鉴定出12个KEA基因,并开展了基因结构、蛋白motif、系统进化和共线性分析。染色体定位分析发现它们不均匀的分布在8条染色体上。系统进化分析表明12个KEA基因分为两个亚家族。共线性分析表明小鼠耳芥中有9对共线性KEA基因。在ApKEA启动子区域鉴定到与胁迫响应、营养和发育、激素响应、光响应等相关的调控元件。qRT-PCR分析表明,6个ApKEA基因在缺钾胁迫下表达上调,暗示它们在缺钾胁迫中发挥重要作用。研究结果为深入分析ApKEA基因的功能及解析小鼠尔芥适应荒漠环境生长发育机制提供了基础。 展开更多
关键词 K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白 小鼠耳芥 缺钾胁迫 基因表达 短命植物
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小鼠耳芥MAPKKK基因家族全基因组鉴定及进化与表达
4
作者 朱前彬 甘志承 +3 位作者 李晓翠 张英杰 赵合明 黄先忠 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1044-1055,共12页
丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶(Mitogen-activated protein kinase kinase kinases,MAPKKKs)是MAPK级联的重要组成部分,在发育过程和胁迫反应中发挥重要功能。小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)是生活在新疆荒漠中的十字花科短命植物,具有很... 丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶(Mitogen-activated protein kinase kinase kinases,MAPKKKs)是MAPK级联的重要组成部分,在发育过程和胁迫反应中发挥重要功能。小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)是生活在新疆荒漠中的十字花科短命植物,具有很好的耐盐能力。为了探索小鼠耳芥MAPKKK基因家族的进化和功能,本研究通过全基因组分析从小鼠耳芥基因组中鉴定了143个ApMAPKKK基因,分属3个亚族:ZIK(20个)、MEKK(36个)和RAF(87个)。共线性分析表明小鼠耳芥与拟南芥和琴叶拟南芥分别存在74和72个共线性基因,说明该家族在小鼠耳芥基因组中发生了明显的扩张;进化分析表明存在64对复制基因对,Ka/Ks均小于1,以纯化选择为主。利用RNA-seq数据分析ApMAPKKK在盐胁迫和不同组织中的表达特征,结果表明在250 mmol/L NaCl胁迫下,大多数ApMAPKKK基因上调表达,其中ApMAPKKK18-1/2和ApMAPKKK17-1/2显著上调表达;而在8个组织中,ApMAPKKK主要呈现6种表达模式;部分复制基因在盐胁迫和组织中的表达模式存在差异。本研究结果为进一步解析小鼠耳芥MAPKKK基因家族成员响应非生物胁迫信号转导通路的复杂机制奠定了基础。 展开更多
关键词 MAPKKK 小鼠耳芥 短命植物 盐胁迫 基因表达
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5种十字花科植物KEA基因家族的全基因组鉴定和比较进化分析
5
作者 郭力 金玉环 +2 位作者 刘丹青 李永光 黄先忠 《分子植物育种》 CAS 北大核心 2024年第1期48-60,共13页
K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白通过调节细胞内K^(+)和pH稳态,在植物的营养、生长、发育和信号转导中发挥重要作用。在本研究中,利用全基因组分析5种十字花科植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)、琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)、小鼠耳芥(Ara... K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白通过调节细胞内K^(+)和pH稳态,在植物的营养、生长、发育和信号转导中发挥重要作用。在本研究中,利用全基因组分析5种十字花科植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)、琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)、小鼠耳芥(Arabidopsis pumila)、亚麻荠(Camelina sativa)和盐芥(Eutrema salsugineum)分别鉴定出6、6、12、18和6个KEA基因。系统进化、基因结构和motif分析表明以上48个KEA基因隶属于CladeⅠ和CladeⅡ两个亚家族。共线性分析发现,在小鼠耳芥和亚麻荠进化中,KEA家族成员既经历了全基因组复制同时又经历了片段重复事件,而拟南芥、琴叶拟南芥和盐芥中大部分KEA成员以经历分散型复制事件为主。比较进化分析表明5种植物KEA家族的旁系同源基因在进化中的主要动力为纯化选择。物种间KEA基因的共线性分析表明十字花科物种之间存在复杂的进化关系。小鼠耳芥KEA基因的表达明显响应高盐胁迫,其中ApKEA2.1/2.2、ApKEA6.1/6.2的表达模式存在明显差异,暗示复制基因对功能发生分歧。本研究是对植物中K^(+)/H^(+)逆向转运蛋白的新认识,研究结果为进一步研究K^(+)/H^(+)平衡与钾素动态营养机制提供了基因资源和理论基础。 展开更多
关键词 小鼠耳芥 KEA基因家族 十字花科 进化 基因表达
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十字花科植物PEBP基因家族的分子进化 被引量：3
6
作者 李永光 任辉 +3 位作者 张英杰 李瑞宁 艾昊 黄先忠 《生物多样性》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期160-170,共11页
近年来植物基因组测序物种数量的指数增长,为我们对植物环境适应性状的遗传和变异的全面理解提供了保障。磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidylethanolamine-binding protein,PEBP)在植物的开花转变和株型建立中起着重要作用,一直是植物... 近年来植物基因组测序物种数量的指数增长,为我们对植物环境适应性状的遗传和变异的全面理解提供了保障。磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidylethanolamine-binding protein,PEBP)在植物的开花转变和株型建立中起着重要作用,一直是植物生物学研究关注的热点领域之一。然而对该家族并没有利用新近测序的基因组数据进行比较基因组分析,制约了对其在分子水平上的进化研究。为了确定PEBP基因家族的分子进化机制,本研究利用生物信息学方法开展了7种十字花科植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)、琴叶拟南芥(A.lyrata)、小鼠耳芥(A.pumila)、亚麻荠(Camelina sativa)、甘蓝(Brassica oleracea)、白菜(B.rapa)和油菜(B.napus)的PEBP基因家族成员的全基因组鉴定、结构特征和比较进化分析。从7个物种中共鉴定出91个PEBP基因,系统进化分析表明它们分属5个亚家族:MFT、FT/TSF、TFL1、CEN和BFT。基因结构分析发现甘蓝、白菜和油菜的CEN基因内含子明显比其余4个物种的内含子长。蛋白结构域分析表明MFT比其他4个亚家族成员少了一个motif 2,TFL1比其他亚家族多了motif 8。选择压力分析发现7个物种PEBP同源基因均受到较强的纯化选择,其中TFL1亚家族受到的纯化选择最弱。共线性分析表明十字花科植物PEBP基因家族随古代多倍体事件发生不同程度的扩张,TSF在甘蓝、白菜和油菜中丢失。非生物胁迫下,在拟南芥中过量表达小鼠耳芥的一个MFT基因,转基因拟南芥种子的萌发率明显低于野生型,暗示MFT基因在调控种子萌发上的功能保守。本研究为深入研究十字花科植物PEBP基因的进化特征和生物学功能奠定了基础。 展开更多
关键词 短命植物 小鼠耳芥 MFT 基因扩增 萌发率
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