真核生物RNA聚合酶Ⅳ(polymerasesⅣ,PolⅣ)和Ⅴ(PolⅤ)是植物特有的RNA指导DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路的核心酶,介导重要的表观遗传调控过程。当前分子生物学教材对其介绍明显不足,制约了学生对该领域的深入理...真核生物RNA聚合酶Ⅳ(polymerasesⅣ,PolⅣ)和Ⅴ(PolⅤ)是植物特有的RNA指导DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路的核心酶,介导重要的表观遗传调控过程。当前分子生物学教材对其介绍明显不足,制约了学生对该领域的深入理解。本文基于RNA PolⅣ与RDR2协同组装、RNA PolⅤ转录停滞等最新结构生物学进展,系统阐述其亚基组成、结构特征与功能分工;进而依据建构主义及循证教学原则,提出以概念脚手架和科学叙事法更新教材内容,并引入可视化分析、角色模拟与案例研讨等教学方法,构建了面向知识-能力-素养协同培养的教学范式,为弥合学科前沿与课堂教学的差距提供系统解决方案,并为农林院校分子生物学课程改革与创新人才培养提供了可借鉴的范式。展开更多
DOF(DNA binding with one zinc finger)是植物特异性转录因子,在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着关键作用。通过生物信息学方法对藜麦DOF基因家族成员进行全基因组鉴定,并结合qRT-PCR技术解析该基因家族在外源NO调控干旱胁迫下的表达模...DOF(DNA binding with one zinc finger)是植物特异性转录因子,在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着关键作用。通过生物信息学方法对藜麦DOF基因家族成员进行全基因组鉴定,并结合qRT-PCR技术解析该基因家族在外源NO调控干旱胁迫下的表达模式。结果表明,藜麦DOF基因家族共鉴定出25个家族成员,其氨基酸长度为143~558 aa,分子质量为16079.9~59102.2 Da,等电点介于4.52~9.60,疏水指数小于2,预测亚细胞定位均定位在细胞核;系统发育分析将DOF基因家族分为5个亚族,25个DOF基因均匀分布在13条染色体上,6对串联重复基因;启动子区共有31个与光响应、组织特异性、压力响应及植物激素相关的顺式作用元件;DOF5.3是蛋白互作网络的核心节点。不同组织器官表达分析表明,CqDOFs在藜麦各组织中均有表达且在花和叶中表达较强,在不同非生物胁迫条件下大部分CqDOFs基因在根中强烈响应;qRT-PCR分析表明,在NO调控的干旱胁迫条件下,16个CqDOFs基因的相对表达量均明显升高,其中CqDOF10在NO调控的干旱胁迫下表达量为干旱胁迫下该基因表达量的215.3倍,表明CqDOFs基因在藜麦响应干旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用,外源NO能有效提高干旱胁迫下基因的表达。展开更多
为探究PAL基因家族在越南参(Panax vietnamensis Ha et Grushv.)中的功能,通过同源比对和隐马尔可夫模型检索对PAL基因家族成员进行鉴定,对其相关的理化性质、系统发育关系、基因结构、启动子顺式作用元件、共线性特征、组织特异性表达...为探究PAL基因家族在越南参(Panax vietnamensis Ha et Grushv.)中的功能,通过同源比对和隐马尔可夫模型检索对PAL基因家族成员进行鉴定,对其相关的理化性质、系统发育关系、基因结构、启动子顺式作用元件、共线性特征、组织特异性表达及其在水杨酸处理下的表达模式进行了系统解析,并在越南参愈伤组织中对PvPAL 2和PvPAL4进行了功能验证。结果显示:在越南参中共鉴定出4个PAL基因,依据其染色体位置分别将命名为PvPAL1、PvPAL2、PvPAL3、PvPAL4。4个PvPAL蛋白的氨基酸数为712~719,相对分子质量为77732.84~78236.50,理论等电点为pI 6.00至pI 6.24。越南参PvPAL2与PvPAL4聚在同一个分支,亲缘关系较近,且PvPAL2与PvPAL4具有相似的外显子和内含子结构。PvPAL启动子区含有大量顺式作用元件,其中,非生物和生物胁迫响应元件数量最多。总体上看,PvPAL在大多数组织间的表达水平差异显著(P<0.05)。水杨酸处理6 h后,PvPAL1、PvPAL2和PvPAL4表达受到显著诱导。此外,愈伤组织瞬时过表达显示PvPAL2与PvPAL4可促进木质素和类黄酮积累。综上所述,4个PvPAL基因整体保守性较高,且基因表达水平显著受水杨酸诱导,PvPAL2和PvPAL4显著促进了木质素和类黄酮的积累,在越南参生长发育中发挥重要作用。展开更多
文摘真核生物RNA聚合酶Ⅳ(polymerasesⅣ,PolⅣ)和Ⅴ(PolⅤ)是植物特有的RNA指导DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)通路的核心酶,介导重要的表观遗传调控过程。当前分子生物学教材对其介绍明显不足,制约了学生对该领域的深入理解。本文基于RNA PolⅣ与RDR2协同组装、RNA PolⅤ转录停滞等最新结构生物学进展,系统阐述其亚基组成、结构特征与功能分工;进而依据建构主义及循证教学原则,提出以概念脚手架和科学叙事法更新教材内容,并引入可视化分析、角色模拟与案例研讨等教学方法,构建了面向知识-能力-素养协同培养的教学范式,为弥合学科前沿与课堂教学的差距提供系统解决方案,并为农林院校分子生物学课程改革与创新人才培养提供了可借鉴的范式。
文摘DOF(DNA binding with one zinc finger)是植物特异性转录因子,在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着关键作用。通过生物信息学方法对藜麦DOF基因家族成员进行全基因组鉴定,并结合qRT-PCR技术解析该基因家族在外源NO调控干旱胁迫下的表达模式。结果表明,藜麦DOF基因家族共鉴定出25个家族成员,其氨基酸长度为143~558 aa,分子质量为16079.9~59102.2 Da,等电点介于4.52~9.60,疏水指数小于2,预测亚细胞定位均定位在细胞核;系统发育分析将DOF基因家族分为5个亚族,25个DOF基因均匀分布在13条染色体上,6对串联重复基因;启动子区共有31个与光响应、组织特异性、压力响应及植物激素相关的顺式作用元件;DOF5.3是蛋白互作网络的核心节点。不同组织器官表达分析表明,CqDOFs在藜麦各组织中均有表达且在花和叶中表达较强,在不同非生物胁迫条件下大部分CqDOFs基因在根中强烈响应;qRT-PCR分析表明,在NO调控的干旱胁迫条件下,16个CqDOFs基因的相对表达量均明显升高,其中CqDOF10在NO调控的干旱胁迫下表达量为干旱胁迫下该基因表达量的215.3倍,表明CqDOFs基因在藜麦响应干旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用,外源NO能有效提高干旱胁迫下基因的表达。
文摘为探究PAL基因家族在越南参(Panax vietnamensis Ha et Grushv.)中的功能,通过同源比对和隐马尔可夫模型检索对PAL基因家族成员进行鉴定,对其相关的理化性质、系统发育关系、基因结构、启动子顺式作用元件、共线性特征、组织特异性表达及其在水杨酸处理下的表达模式进行了系统解析,并在越南参愈伤组织中对PvPAL 2和PvPAL4进行了功能验证。结果显示:在越南参中共鉴定出4个PAL基因,依据其染色体位置分别将命名为PvPAL1、PvPAL2、PvPAL3、PvPAL4。4个PvPAL蛋白的氨基酸数为712~719,相对分子质量为77732.84~78236.50,理论等电点为pI 6.00至pI 6.24。越南参PvPAL2与PvPAL4聚在同一个分支,亲缘关系较近,且PvPAL2与PvPAL4具有相似的外显子和内含子结构。PvPAL启动子区含有大量顺式作用元件,其中,非生物和生物胁迫响应元件数量最多。总体上看,PvPAL在大多数组织间的表达水平差异显著(P<0.05)。水杨酸处理6 h后,PvPAL1、PvPAL2和PvPAL4表达受到显著诱导。此外,愈伤组织瞬时过表达显示PvPAL2与PvPAL4可促进木质素和类黄酮积累。综上所述,4个PvPAL基因整体保守性较高,且基因表达水平显著受水杨酸诱导,PvPAL2和PvPAL4显著促进了木质素和类黄酮的积累,在越南参生长发育中发挥重要作用。
