杜仲TIFY转录因子鉴定与表达分析

刘俊; 陈玉龙; 刘燕; 司富春

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211211

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

杜仲TIFY转录因子鉴定与表达分析

药学基础 | 更新时间：2021-09-07

- 杜仲TIFY转录因子鉴定与表达分析
- Identification and Expression Analysis of TIFY Transcription Factor in Eucommia ulmoides
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第19期页码：165-174
- 作者机构：
  
  1.河南中医药大学中医药科学院，河南省中医方证信号传导重点实验室，郑州 450046
  2.国际竹藤中心国家林业和草原局竹藤科学与技术重点开放实验室，北京 100102
- 作者简介：
  
  * 刘俊，博士，助理研究员，从事药用植物分子生物学研究，E-mail：liujun_0325@163.com
- 基金信息：
  
  国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室开放基金项目(ICBR-2020-05);河南中医药大学博士科研启动基金项目(RSBSJJ2019-04)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211211
  中图分类号： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- 收稿日期：2020-12-22，
  
  网络出版日期：2021-07-29，
  
  纸质出版日期：2021-10-05
- 稿件说明：
移动端阅览
刘俊,陈玉龙,刘燕等.杜仲TIFY转录因子鉴定与表达分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(19):165-174.

LIU Jun,CHEN Yu-long,LIU Yan,et al.Identification and Expression Analysis of TIFY Transcription Factor in Eucommia ulmoides[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(19):165-174.
刘俊,陈玉龙,刘燕等.杜仲TIFY转录因子鉴定与表达分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(19):165-174. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211211.

LIU Jun,CHEN Yu-long,LIU Yan,et al.Identification and Expression Analysis of TIFY Transcription Factor in Eucommia ulmoides[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(19):165-174. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211211.

摘要

目的

从全基因组水平对杜仲（

Eucommia ulmoides

）TIFY基因家族进行鉴定与表达分析，以期为

EuTIFYs

基因功能深入研究奠定基础。

方法

以杜仲基因组数据库为基础，通过美国国立生物技术信息中心（NCBI），MEME，PlantCare，白质分析专家系统（ExPASy）及TBtools等生物信息学分析软件，对杜仲TIFY基因家族进行鉴定，系统分析该基因家族的理化性质、系统进化、基因结构、启动子顺式作用元件及其在叶片发育及杜仲胶形成中的表达模式。

结果

该研究从杜仲基因组中共鉴定到14个

EuTIFYs

（

EuTIFY1

EuTIFY14

），氨基酸数目介于102~357，理论等电点分布在4.99~10.06，相对分子质量区域为10.8~39.14 kDa，亚细胞定位预测在细胞核中，均为亲水性蛋白，14个

EuTIFYs

分布在13条染色体上。系统进化分为TIFY，JAZ，ZML和PPD 4个亚家族，分别包含3个，4个，5个和2个EuTIFYs蛋白。

EuTIFYs

启动子区域含有多种光周期及非生物胁迫响应元件，参与植物杜仲生长发育和非生物胁迫。表达模式分析显示，

EuTIFYs

在杜仲叶片不同发育时期存在表达差异，大部分基因在叶片发育的早期阶段表达量较高，正调控杜仲胶的形成，EuTIFYs蛋白间存在多种互作关系。

结论

该研究从杜仲全基因组水平鉴定到14个

EuTIFYs

，对其结构特点和表达模式进行全面的生物信息学分析，为进一步研究杜仲

TIFYs

基因功能提供参考。

Abstract

Objective

To identify the TIFY gene family in

Eucommia ulmoides

and analyze its expression from the whole genome level to lay the foundation for further study on

EuTIFYs

gene function.

Method

Based on the

E. ulmoides

genome database，the TIFY gene family was identified through bioinformatics analysis tools such as National Center for Biotechnology Information（NCBI），MEME，PlantCare，Expert Protein Analysis System（ExPASy），and TBtools. Physicochemical properties，phylogenetic evolution，gene structure，

cis

-acting elements of the promoters and their expression patterns in leaf development and gum formation of the gene family were systematically analyzed.

Result

In this study，fourteen

EuTIFY

genes （

EuTIFY1

EuTIFY14

） were identified in the

E. ulmoides

genome. The

EuTIFYs

were composed of 312-1 074 bp nucleotides encoding 102-357 amino acid residues，with isoelectric points of 4.99-10.06 and molecular weight in the range of 10.8-39.14 kDa. According to putative subcellular localization，proteins，which were mainly hydrophilic proteins，localized in the nucleus. The 14

EuTIFYs

were unevenly distributed on 13 chromosomes.

EuTIFY

gene family was divided into four subfamilies：

TIFY

，

JAZ

，

ZML

，and

PPD

，which contained three，four，five，and two members respectively. The promoters of

EuTIFYs

contained multiple photoperiodic and abiotic stress-responsive cis-acting elements，which were involved in plant growth and abiotic stress regulation. Expression pattern analysis showed that

EuTIFYs

exhibited different expression levels in different development stages of

E. ulmoides

leaves and multiple interactions，and most of the genes were highly expressed in the early stage of leaf development and positively regulated the formation of

E. ulmoides

gum.

Conclusion

Fourteen

EuTIFYs

were identified from the whole genome of

E. ulmoides

，and their structural characteristics and expression patterns were analyzed by bioinformatics. The findings of this study are expected to provide references for further research on the function of

EuTIFYs

关键词

Keywords

references

ZHANG Y ， GAO M ， SINGER S ， et al . Genome-wide identification and analysis of the TIFY gene family in grape ［J］. PLoS One ， 2012 ， 7 （ 9 ）： e0044465 .

VANHOLME B ， GRUNEWALD W ， BATEMAN A ， et al . The tify family previously known as ZIM ［J］. Trend Plant Sci ， 2007 ， 12 （ 6 ）： 239 - 244 .

BAI Y ， MENG Y ， HUANG D ， et al . Origin and evolutionary analysis of the plant-specific TIFY transcription factor family ［J］. Genomics ， 2011 ， 98 （ 2 ）： 128 - 136 .

STASWICK P . JAZing up jasmonate signaling ［J］. Trend Plant Sci ， 2008 ， 13 （ 2 ）： 66 - 71 .

CHUNG H ， NIU Y ， BROWSE J ， et al . Top hitsin contemporary JAZ： an update on jasmonate signaling ［J］. Phytochemistry ， 2009 ， 70 （ 13/14 ）： 1547 - 1559 .

DEREK W . PEAPOD regulates lamina size and curvature in Arabidopsis ［J］. Proc Natl Acad Sci USA ， 2006 ， 103 （ 35 ）： 13238 - 13243 .

罗冬兰，巴良杰，陈建业，等 . 香蕉MaTIFY1转录因子特性及其在成熟过程中基因表达分析［J］. 园艺学报， 2017 ， 44 （ 1 ）： 43 - 52 .

ZHOU X ， YAN S ， SUN C ， et al . A maize jasmonate Zim-domain protein，ZmJAZ14，associates with the JA，ABA，and GA signaling pathways in transgenic Arabidopsis ［J］. PLoS One ， 2015 ， 10 （ 3 ）： e0121824 .

LIU S ， ZHANG P ， LI C ， et al . The moss jasmonate ZIM-domain protein PnJAZ1 confers salinity tolerance via crosstalk with the abscisic acid signalling pathway ［J］. Plant Sci ， 2019 ， 280 ： 1 - 11 .

LI Y ， XU M ， WANG N ， et al . A JAZ protein in Astragalus sinicus interacts with a leghemoglobin through the TIFY domain and is involved in nodule development and nitrogen fixation ［J］. PLoS One ， 2015 ， 10 （ 10 ）： e0139964 .

CAI Q ， YUAN Z ， CHEN M ， et al . Jasmonic acid regulates spikelet development in rice ［J］. Nat Commun ， 2014 ， 5 ： 3476 .

TIAN J ， CAO L ， CHEN X ， et al . The OsJAZ1 degron modulates jasmonate signaling sensitivity during rice development ［J］. Development ， 2019 ， 146 （ 4 ）： 173419 .

FU J ， WU H ， MA S ， et al . OsJAZ1 attenuates drought resistance by regulating JA and ABA signaling in rice ［J］. Front Plant Sci ， 2017 ， 8 ： 2108 .

HAKATA M ， KURODA M ， OHSUMI A ， et al . Overexpression of a rice TIFY gene increases grain size through enhanced accumulation of carbohydrates in the stem ［J］. Biosci Biotech Bioch ， 2012 ， 76 （ 11 ）： 2129 - 2134 .

XIE S ， CUI L ， LEI X ， et al . The TIFY gene family in wheat and its progenitors： genome-wide identification，evolution and expression analysis ［J］. Curr Genomics ， 2019 ， 20 （ 5 ）： 371 - 388 .

LI M ， ZHANG T ， GE S ， et al . Comparative proteomics and metabolomics of JAZ7-mediated drought tolerance in Arabidopsis ［J］. J Proteomics ， 2019 ， 196 ： 81 - 91 .

ZHAO G ， SONG Y ， WANG C ， et al . Genome-wide identification and functional analysis of the TIFY gene family in response to drought in cotton ［J］. Mol Genet Genomics ， 2016 ， 291 （ 6 ）： 2173 - 2187 .

张宏达 . 中国植物志［M］. 北京：科学出版社， 1998 .

李竹，晏媛，李青 . 杜仲的药理活性研究进展［J］. 中国药事， 2004 ， 18 （ 2 ）： 131 - 132 .

王娟娟，秦雪梅，高晓霞，等 . 杜仲化学成分、药理活性和质量控制现状研究进展［J］. 中草药， 2017 ， 48 （ 15 ）： 3228 - 3237 .

WUYUN T ， WANG L ， LIU H ， et al . The hardy rubber tree genome provides insights into the evolution of polyisoprene biosynthesis ［J］. Mol Plant ， 2018 ， 11 （ 3 ）： 429 .

YE H ， DU H ， TANG N ， et al . Identification and expression profiling analysis of TIFY family genes involved in stress and phytohormone responses in rice ［J］. Plant Mol Biol ， 2009 ， 71 （ 3 ）： 291 - 305 .

ZHANG Z ， LI X ， YU R ， et al . Isolation，structural analysis，and expression characteristics of the maize TIFY gene family ［J］. Mol Genet Genomics ， 2015 ， 290 （ 5 ）： 1849 - 1858 .

ZHANG L ， YOU J ， CHAN Z . Identification and characterization of TIFY family genes in Brachypodium distachyon ［J］. J Plant Res ， 2015 ， 128 （ 6 ）： 995 - 1005 .

HUANG Z ， JIN S ， GUO H ， et al . Genome-wide identification and characterization of TIFY family genes in moso bamboo （ Phyllostachys edulis ） and expression profiling analysis under dehydration and cold stresses ［J］. Peer J ， 2016 ， 4 ： e2620 .

赵晓晓，谢坤良，张舒梦，等 . 柳枝稷TIFY基因家族的鉴定与分析［J］. 草地学报， 2019 ， 27 （ 5 ）： 1126 - 1137 .

黄英 . 丹参TIFY基因家族分析及其互作蛋白筛选［D］. 西安：陕西师范大学， 2017 .

胡利宗，李超琼，张雯露，等 . 菜豆TIFY基因的全基因组鉴定与系统进化分析［J］. 分子植物育种， 2020 ， 18 （ 10 ）： 3132 - 3140 .

ZHU D ， BAI X ， LUO X ， et al . Identification of wild soybean （ Glycine soja ） TIFY family genes and their expression profiling analysis under bicarbonate stress ［J］. Plant Cell Rep ， 2013 ， 32 （ 2 ）： 263 - 272 .

GEETIKA S ， POONAM S ， PREETI A ， et al . Genome-wide characterization and expression profiling of TIFY gene family in pigeonpea （ Cajanus cajan （L.） Millsp.） under copper stress ［J］. J Plant Biochem Biotechnol ， 2016 ， 25 （ 3 ）： 301 - 310 .

YANG Y ， AHAMMED G ， WAN C ， et al . Comprehensive analysis of TIFY transcription factors and their expression profiles under jasmonic acid and abiotic stresses in watermelon ［J］. Int J Genomics ， 2019 ， 2019 ： 6813086 .

MA Y ， SHU S ， BAI S ， et al . Genome-wide survey and analysis of the TIFY gene family and its potential role in anthocyanin synthesis in Chinese sand pear （ Pyrus pyrifolia ）［J］. Tree Genet Genomes ， 2018 ， 14 （ 2 ）： 1 - 15 .

WANG Y ， PAN F ， CHEN D ， et al . Genome-wide identification and analysis of the Populus trichocarpa TIFY gene family ［J］. Plant Physiol Biochem ， 2017 ， 115 ： 360 - 371 .

SAHA G ， PARK J ， KAYUM M ， et al . A Genome-wide analysis reveals stress and hormone responsive patterns of TIFY family genes in Brassica rapa ［J］. Front Plant Sci ， 2016 ， 7 ： 936 .

HE X ， KANG Y ， LI W . Genome-wide identification and functional analysis of the TIFY gene family in the response to multiple stresses in Brassica napus L ［J］. BMC Genomics ， 2020 ， 21 （ 1 ）： 736 .

LIU X ， ZHAO C ， YANG L ， et al . Genome-wide identification，expression profile of the TIFY gene family in Brassica oleracea var. capitata，and their divergent response to various pathogen infections and phytohormone treatments ［J］. Genes ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 127 .

LI X ， YIN X ， WANG H ， et al . Genome-wide identification and analysis of the apple （ Malus × domestica Borkh. ） TIFY gene family ［J］. Tree Genet Genomes ， 2015 ， 11 ： 808 .

张沪，肖翠，王贵元，等 . 柑桔TIFY基因结构特征及响应低温表达分析［J］. 中国南方果树， 2020 ， 49 （ 2 ）： 34 - 39 .

丁旭坡，马纳纳，庞宽壮，等 . 海南龙血树4个DcTIFY10转录因子的鉴定和表达分析［J］. 分子植物育种， 2019 ， 17 （ 19 ）： 6287 - 6294 .

温东，王梦月，米要磊，等 . 中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 24 ）： 134 - 143 .

TAMURA K ， STECHER G ， PETERSON D ， et al . MEGA6： Molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 ［J］. Mol Biol Evolut ， 2013 ， 30 （ 12 ）： 2725 - 2729 .

LIU J ， CHENG Z ， LI X ， et al . Expression analysis and regulation network identification of the CONSTANS-Like gene family in moso bamboo （ Phyllostachys edulis ） under photoperiod treatments ［J］. DNA Cell Biol ， 2019 ， 38 （ 7 ）： 607 - 626 .

LI L ， LIU M H ， SHI K . Dynamic changes in metabolite accumulation and the transcriptome during leaf growth and development in Eucommia ulmoides ［J］. Int J Mol Sci ， 2019 ， 20 （ 16 ）： E4030 .

YE J ， HAN W ， FAN R ， et al . Integration of transcriptomes，small RNAs，and degradome sequencing to identify putative miRNAs and their targets related to eu-rubber biosynthesis in Eucommia ulmoides ［J］. Genes ， 2019 ， 10 （ 8 ）： 623 .

CHEN C ， CHEN H ， ZHANG Y ， et al . TBtools： an integrative toolkit developed for interactive analyses of big biological data ［J］. Mol Plant ， 2020 ， 13 （ 8 ）： 1194 - 1202 .

YE J ， JIN C F ， LI N ， et al . Selection of suitable reference genes for qRT-PCR normalization under different experimental conditions in Eucommia ulmoides Oliv ［J］. Sci Rep ， 2018 ， 8 （ 1 ）： 15043 .

CLARKE J ， VOLKO S ， LEDFORD H ， et al . Roles of salicylic acid，jasmonic acid，and ethylene in cpr-induced resistance in Arabidopsis ［J］. Plant Cell ， 2000 ， 12 （ 11 ）： 2175 - 2190 .

EBEL C ， BENFEKI A ， HANIN M ， et al . Characterization of wheat （ Triticum aestivum ） TIFY family and role of Triticum durum TdTIFY11a in salt stress tolerance ［J］. PLoS One ， 2018 ， 13 （ 7 ）： e0200566 .

WANG H ， LENG X ， XU X ， et al . Comprehensive analysis of the TIFY gene family and its expression profiles under phytohormone treatment and abiotic stresses in roots of Populus trichocarpa ［J］. Forests ， 2020 ， 11 （ 315 ）： 1 - 21 .

MASAHITO S ， YUKO M ， KOHEI A ， et al . Characterization of Arabidopsis ZIM，a member of a novel plant‐specific GATA factor gene family ［J］. J Experiment Bot ， 2004 ， 55 （ 397 ）： 631 - 639 .

ZHU D ， LI R ， LIU X ， et al . The positive regulatory roles of the TIFY10 proteins in plant responses to alkaline stress ［J］. PLoS One ， 2014 ， 9 （ 11 ）： e111984 .

YAN Y ， STOLZ S ， CHÉTELAT A ， et al . A downstream mediator in the growth repression limb of the jasmonate pathway ［J］. Plant Cell ， 2007 ， 19 （ 8 ）： 2470 - 2483 .

AMPARO C ， ASTRID N ， ROBIN V ， et al . The non-JAZ TIFY protein TIFY8 from Arabidopsis thaliana is a transcriptional repressor ［J］. PLoS One ， 2014 ， 9 （ 1 ）： e84891 .

BOTER M ， GOLZ J ， GIMÉNEZ-IBAÑEZ S ， et al . FILAMENTOUS FLOWER is a direct target of JAZ3 and modulates responses to jasmonate ［J］. Plant Cell ， 2015 ， 27 （ 11 ）： 3160 - 3174 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

药食同源植物杜仲化学成分、药理作用及产品开发的研究概况

基于转录组数据的半夏AP2/ERF基因家族鉴定及逆境响应分析

当归香豆酸-3-羟化酶基因ASC3H的克隆及表达模式与阿魏酸含量相关性分析

工业大麻PP2C基因家族成员鉴定及表达分析

灰毡毛忍冬LmC3H1基因的克隆及表达模式与绿原酸含量相关性分析