西瓜YABBY基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

以西瓜YABBY基因家族为研究对象，利用TBtools、MEGA、ITOL等软件对西瓜YABBY基因家族进行全基因组鉴定与生物信息学分析，包括对西瓜YABBY基因家族的全基因鉴定、染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析、系统进化树分析、启动子顺式作用元件分析和共线性分析，以期能够为西瓜YABBY基因的功能研究与分子机制提供参考依据。结果表明：西瓜YABBY基因家族共9个成员，分布于7条染色体上。西瓜YABBY基因编码蛋白质组成的氨基酸数量范围为169～242 aa,蛋白质分子量变化范围为19.07～26.91 kDa,蛋白质理论等电点PI的范围为7.53～9.69。西瓜YABBY基因家族分为3个类群，同一类群具有相同的外显子-内含子排列方式，且具有相似的蛋白保守基序排列。西瓜、拟南芥、水稻、番茄的YABBY基因家族被分为5个亚族，每个亚族均有西瓜YABBY基因成员分布。西瓜YABBY基因启动子区域含有激素应答、光响应、胁迫应答、转录因子结合位点等相关的多种顺式作用元件。西瓜YABBY基因家族共有3对基因存在串联重复和片段复制。     

大白菜LEA家族基因的鉴定及其部分成员在低温胁迫下的表达分析

基于大白菜全基因组数据对LEA家族基因进行全基因组鉴定与生物信息学分析,研究其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、进化关系以及在不同组织中和低温胁迫下的表达模式.从大白菜基因组中总共鉴定出65个LEA家族基因成员,根据系统发育与保守基序分析,其可分为8个组;内含子较少,且不均匀地分布在10条染色体上,另...     

甜瓜SAUR基因家族鉴定及生物信息学分析

SAUR(small auxin-up RNA)为早期生长素应答重要基因家族之一。采用生物信息学方法，对甜瓜SAUR家族基因进行系统地鉴定，并对其基因结构、进化关系、基因复制关系、基因组织表达水平等进行分析。结果表明：在甜瓜基因组中共鉴定出66个SAUR基因，在1号、11号染色体上分布的基因数目较多。通过最大似然法对甜瓜、拟南芥、西瓜、黄瓜SAUR家族基因蛋白氨基酸全长序列构建系统进化树，划分成5个类群，甜瓜与拟南芥的SAUR基因在进化树上更倾向于分布在不同的分支上，而与西瓜、黄瓜的SAUR基因在进化树上更倾向于聚在一起。共鉴定到6个串联重复事件以及11个片段复制基因对；甜瓜SAUR家族基因中有13个基因在6个物种中均可形成基因对。顺式作用元件预测鉴定到8个与非生物和生物胁迫相关的顺式作用元件，10个与植物激素响应相关的顺式作用元件，8个与植物生长发育相关的顺式作用元件。甜瓜SAUR家族基因在不同组织中的表达水平差异较大，在甜瓜不同发育阶段表达亦有所不同。     

苹果基因组中转录因子的鉴定与分析

转录因子是基因表达调控过程中的重要调节因子。为更好地了解蔷薇科植物苹果转录因子所编码的基因家族,利用苹果基因组数据进行转录因子筛选鉴定和系统预测,并与桃和草莓2个蔷薇科物种进行分析比较。结果表明:在苹果、桃、草莓中分别鉴定到3 039、1 527、1 506个转录因子成员,可分为58个转录因子家族;基因染色体定位显示预测的转录因子以不同密度分布在所有染色体上;所有的转录因子都具有类似的GO分析结果和亚细胞定位预测信息;随机选择了与拟南芥MYB转录因子同源性较高的苹果基因进行了干旱胁迫处理下的表达量检测,值得注意的是,有6个基因经过PEG处理后在平邑甜茶和T337苹果品种中的表达量具有相似的变化趋势。该研究系统分析鉴定苹果全基因组中的所有转录因子基因家族,为今后深入了解蔷薇科植物转录因子的分类和基因功能研究提供了一定的参考依据。     

辣椒β–酮脂酰辅酶A合酶基因家族的鉴定与表达分析

为深入了解β–酮脂酰辅酶A合酶(β-ketoacyl-CoAsynthase,KCS)基因家族在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学方法鉴定所有KCS基因家族成员,对基因染色体定位、系统发育关系、基因结构、蛋白保守基序和组织表达模式等进行分析,并通过qRT-PCR方法检测基因在高温、低温和NaCl胁迫下的响应。从辣椒基因组中共鉴定出22个KCS家族基因,其不均匀地分布在辣椒的9条染色体上;系统发育分析表明辣椒KCS基因家族可分为4组,每组含有不同数量的基因;该家族成员含有0~3个内含子,保守基序有6~14个;KCS家族基因具有不同的表达模式;高温、低温和NaCl处理可以抑制或激活该家族成员的表达。     

中华猕猴桃全基因组MADS-box基因家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定并分析中华猕猴桃MADS-box基因家族成员，探明MADS-box基因家族成员在果实生长发育及芽休眠中的表达模式。【方法】基于中华猕猴桃红阳V3基因组数据库，利用生物信息学方法对中华猕猴桃MADS-box全基因组进行鉴定，分析其家族成员的理化性质、系统进化树、保守基序、顺式作用元件，并对其在果实生长发育及不同组织中的表达模式进行分析。【结果】在中华猕猴桃红阳基因组中鉴定到了68个AcMADS-box基因，共包含11个亚家族，不均匀地分布于22条染色体上，成员间共存在32对共线性基因对；在基因家族上游启动子区域发现与光响应、激素响应、逆境胁迫响应等相关的顺式元件；17个AcMADS-box基因在组织间高表达且有表达特异性，推测是参与调控中华猕猴桃生长发育的关键基因。【结论】初步鉴定并提供了AcMADS-box家族成员信息，16个AcMADS-box家族成员在根、枝、茎、叶、花中高表达，8个家族成员在花芽中高表达。结果为进一步研究AcMADS-box参与中华猕猴桃的生长发育调控机制提供参考。     

甜瓜全基因组WRKY转录因子基因的鉴定与分析

WRKY转录因子是植物中一类重要的调控因子,调控植物的多种代谢和反应。以甜瓜基因组数据为材料,利用生物信息学手段对甜瓜中的WRKY转录因子进行了全基因组鉴定与分析。结果表明,甜瓜至少有65个WRKY转录因子,蛋白序列长度为97 769;甜瓜WRKY转录因子可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3大类,它们处于进化树的不同分支。除保守的WRKYGQK序列外,共发现WRKYGKK和WRKSYYR 2个变异的WRKY结构域类型。     

荔枝CDPK基因家族鉴定及其在霜疫病胁迫下的表达分析

【目的】鉴定荔枝（Litchi chinensis Sonn.）钙依赖蛋白激酶（CDPK）基因家族，并分析其在不同组织和荔枝霜疫病胁迫下的表达模式。【方法】基于荔枝基因组数据，利用生物信息学方法鉴定CDPK家族基因，并对其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位和进化关系等进行分析。依赖276份荔枝种质材料，筛选高抗霜疫病的优良荔枝品种。另外，通过RNA-Seq和qRT-PCR方法检测高抗病荔枝品种中LcCDPK基因家族成员在荔枝霜疫病胁迫处理下的表达模式。【结果】从276份荔枝自然群体材料中鉴定到荔枝高抗霜疫病品种裕荣1号（YR1）。从荔枝基因组中共鉴定出19个LcCDPK基因家族成员，分布于11条染色体上。根据保守结构域和系统发育分析将其分为4个亚家族。基因结构分析表明，LcCDPKs外显子数量为7～19。蛋白结构分析发现，所有LcCDPK蛋白均具有1～4个EF-hand结构域。顺式作用元件分析表明，LcCDPKs成员拥有大量的生物和非生物胁迫响应元件。组织表达分析发现，LcCDPK基因在荔枝不同组织存在组织特异性。另外，表达分析发现在高抗霜疫病荔枝裕荣1号（YR1）中，...     

香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能，采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员，分析其低温胁迫下的表达情况，为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A（Musa acuminata）基因组筛选了22条漆酶基因（MaLAC），从香蕉B（Musa balbisiana）基因组筛选了11条漆酶基因（MbLAC），通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类，MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明，MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件，推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析，MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温（13、4、0 ℃）处理下表达量均极显著高于对照（28 ℃），推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控，主要受miR397和miR408的调控；推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

石斛JmjC基因家族的鉴定及响应不同光周期的表达分析

利用生物信息学方法对石斛组蛋白去甲基化关键酶基因JmjC进行全基因组鉴定，通过qRT-PCR检测DoJMJ组织表达模式及对不同光周期的响应。结果表明，在铁皮石斛（Dendrobium officinale）基因组上共鉴定到17个JmjC，保守结构域分析结果显示，该家族蛋白划分为5个亚家族（JARID1、JHDM3、JHDM2、JMJD6和JmjC-only），各亚家族所含保守结构域数量不等；基因结构分析发现，各亚家族的外显子和内含子数量有所差异，同一亚家族具有相似的外显子/内含子结构；启动子顺式作用元件分析发现DoJMJ家族成员启动子区域有诸多Auxin、ABA、GA、MeJA、SA等激素响应元件及光、干旱、低温、防御和胁迫等环境信号响应元件；qRT-PCR数据表明，金钗石斛（Dendrobium nobile）中该家族10个成员在茎和叶片中表达量较高，少数成员在根中的表达较高，所有成员在果实中表达均较低，推测DoJMJ主要在茎和叶片发育过程发挥作用；此外，该家族成员在不同光周期下呈现不同的表达模式，11个成员在12 h（光照）/12 h（黑暗）下表达量较高，少数成员在4 h/20 h、8 h/16 h、24 h/0 h光周期下高表达。     

枣类甜蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

【目的】从枣全基因组中鉴定类甜蛋白(thaumatin like protein,TLP)基因,为枣TLP基因的功能研究与利用提供参考。【方法】通过生物信息学方法从枣基因组数据库中鉴定TLP基因家族成员,并对基因结构、进化、启动子区顺式作用元件和密码子使用性等进行分析。【结果】共鉴定到34个枣TLP基因,位于9条染色体上,分为4种结构类型,基因结构相对较简单;系统发育进化分析归为9个聚类组,其中聚类组5和聚类组6中的成员最多;基因启动子区发现多个与增强基因表达、激素响应和胁迫响应相关的元件;基因密码子使用偏性弱,基因进化主要受碱基突变的影响。【结论】枣基因组中含有34个TLP基因家族成员,数量相对偏少;在植物生长、果实发育和抵御胁迫过程中发挥作用;进化过程中主要受突变选择压力影响。该研究为TLP基因家族的功能分析和遗传育种应用提供了参考和借鉴。     

辣椒(Capsicum annuum L.)热休克因子家族(CaHsfs)全基因组分析、表达谱分析及CaHsfA2的鉴定

背景:热休克因子(Hsf)在植物生长和防御过程中具有重要作用。辣椒(Capsicum annuum L.)是重要的蔬菜作物,其产量和质量受高温、盐渍及渗透胁迫等环境胁迫影响而严重降低。尽管辣椒基因组测序已经完成,但Hsf家族在非生物胁迫条件下的作用尚不明确。结果:通过生物信息学分析及PCR检测,在辣椒基因组中共鉴定出25个CaHsf。根据Hsf的保守结构域,CaHsf可分为3类,分别是CaHsf A、CaHsf B和CaHsf C;除第11号染色体外,该家族基因在其他11条染色体上均有分布;除CaHsf A5外,该家族蛋白均能形成蛋白互作网络。据辣椒栽培种CM334的转录组数据,大部分CaHsf基因在根、茎、叶、果皮、胎座等组织中不止一处表达。q RT-PCR表明,除耐热株系R9叶片中的CaHsfC1外,所有CaHsf均响应高温胁迫(40℃,2 h);且其表达模式与热敏株系B6的CaHsf表达模式不同。许多CaHsf也受到盐胁迫、渗透胁迫、外源Ca~(2+)、腐胺、ABA和茉莉酮酸甲酯的调控。此外,CaHsfA2定位于细胞核,且具有转录活性,具有Hsf的典型特征。随时间变化,CaHsfA2响应高温胁迫的表达谱表明,CaHsfA2在辣椒热敏株系B6与耐热株系R9中的表达模式与表达水平均不相同。结论:从辣椒基因组中鉴定了25个Hsf,多数响应高温胁迫、盐胁迫、渗透胁迫及外源物质,为进一步研究辣椒CaHsf在各非生物胁迫中的功能及相应的信号转导途径奠定了基础。     

大蒜全基因组NCED基因鉴定与功能初探

采用生物信息学方法,从大蒜基因组中共鉴定出AsaNCED基因14个,预测其氨基酸数量为409～599个,蛋白分子量为46 421.95～67 090.27 Da,理论等电点为5.48～6.87。多数基因外显子数为1个,少数为11～12个。在启动子顺式作用元件中,光、脱落酸和茉莉酸甲酯响应元件在数量上占据优势,并广泛分布在不同的基因家族成员中;同时也存在与干旱相关的MYB结合位点、防御与胁迫响应元件、伤口响应元件和种子特异性调控元件。该基因家族成员在不同组织中具有一定的表达差异性。通过异源过表达AsaNCED4获得转基因拟南芥,其株高明显低于野生型,qRT-PCR分析发现AsaNCED4基因受盐胁迫诱导上调表达。     

马铃薯CHI家族基因鉴定及其对外源水杨酸和茉莉酸的响应分析

利用拟南芥几丁质酶(Chitinase,CHI)基因家族蛋白序列在马铃薯基因组内进行Blast P分析,获得马铃薯CHI家族成员,并对其进行基因结构分析、motif预测、进化树构建、顺式作用元件和组织表达分析。共有26个马铃薯CHI基因成员得到鉴定,其所有成员均含有较少的内含子,其中motif 1~motif 6均含有具有催化功能的GH19结构域。一共检测到166个胁迫或激素响应元件。进化树分析显示,CHI分为6个亚家族。马铃薯几丁质酶基因在不同组织中差异表达并且在水杨酸或茉莉酸处理后诱导表达,暗示水杨酸和茉莉酸对几丁质酶家族有不同的调控作用。     

桃CYP450超基因家族的基因鉴定及Prupe.6G046800的功能分析

【目的】鉴定分析桃(Prunus persica)细胞色素P450(Cytochrome P450,CYP450)超基因家族成员,并对Prupe.6G046800基因进行功能分析。【方法】系统分析了桃的CYP450超基因家族功能。采用比对和检索2种方法鉴定桃基因组中的CYP450超家族成员,构建上述基因和拟南芥同源基因的系统进化树并分析其基因结构;运用转录组学数据分析该家族基因组织特异性表达和果实发育时期表达量变化;最后,构建了其中1个重要基因Prupe.6G046800的过表达载体并转化番茄,采用瞬时转化的方法分析该基因的启动子活性。【结果】桃基因组CYP450超家族成员共295个,可分为9个家族簇,其中包含4个多基因家族簇和5个单基因家族簇。未发现CYP727和CYP746家族簇成员,其中CYP71家族簇成员数量最多。组织特异性表达分析显示,CYP450超家族在桃不同组织中均有表达,有145个基因至少在1个组织中表达,以根中特异表达基因数目最多。选择上述表达基因进行基因结构分析,发现桃的CYP450s基因长度跨度大、外显子数量差异明显。分析了CYP450超基因家族在果实发育过程中的表达,发现有45个基因表达量持续下降,36个基因持续上升。将Prupe.6G046800在番茄中进行异源稳定转化,此基因在过量表达的番茄植株不同组织中表达有着显著差异,且明显高于野生型番茄。启动子顺式作用元件分析显示,该基因可能受到光、干旱及激素等信号的调控。【结论】从桃基因组中鉴定出295个CYP450超家族成员,可分为9个家族簇。转录组数据显示,CYP450s基因参与了桃的整个生长发育过程。Prupe.6G046800过表达导致番茄单果质量降低,表明Prupe.6G046800参与果实发育调控。     

甘蓝ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。以公布的甘蓝基因组数据库为基础,采用生物信息学方法鉴定出29个ARF基因,命名为BoARFs,研究分析了其基因结构、染色体分布、蛋白质保守结构域、系统进化树及表达模式,以期为甘蓝ARF基因家族功能的深入研究提供参考依据。结果表明:BoARF家族基因结构相对复杂,含有2~14个外显子;在染色体上呈不均匀分布,除BoARF29基因未定位到染色体上外,其它基因均定位在不同的染色体上;所有BoARF蛋白均具有保守的B3结构域和Auxin_resp结构域,但只有21个BoARF蛋白包含1~2个AUX/IAA结构域;转录组数据表达模式分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。     

香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能,采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员,分析其低温胁迫下的表达情况,为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A(Musa acuminata)基因组筛选了22条漆酶基因(MaLAC),从香蕉B(Musa balbisiana)基因组筛选了11条漆酶基因(MbLAC),通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类,MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明,MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件,推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析,MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温(13、4、0℃)处理下表达量均极显著高于对照(28℃),推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控,主要受miR397和miR408的调控;推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

枇杷WRKY转录因子鉴定与表达分析

以枇杷(Eriobotrya japonica)转录组数据为材料,利用生物信息学手段对枇杷WRKY转录因子进行鉴定与特征分析。分离鉴定出33条具典型WRKY结构域的序列,CDS长度分布在492～2 040bp,命名为EjWRKY01～EjWRKY33。分组鉴定和进化树分析结果显示,枇杷WRKY转录因子可分为3大类,其中Ⅰ类数量为6个,Ⅱ类和Ⅲ类的数量分别为22和5个,其中Ⅱ类又进一步分为a～e等5个亚类。WRKY结构域分析显示,WRKY结构域高度保守,绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构。枇杷WRKY转录因子基因组DNA全长895～3 873 bp,编码的蛋白在163～679个氨基酸范围内,具有1～5个内含子。WRKY启动子顺式作用元件预测结果表明,大部分WRKY启动子序列具有典型的TATA和CAAT元件。将获得的所有WRKY基因与已报道的拟南芥WRKY进行进化比对分析发现,所有EjWRKY转录因子并没有位于独立的分支上,表明枇杷的基因序列虽与拟南芥物种有差别,但枇杷WRKY蛋白在调控植物生物和非生物逆境反应、信号传导、生长发育等方面的功能相似。此外,荧光定量PCR结果显示,大部分EjWRKY均在枇杷的根、茎、叶、花和果实中表达,但相对表达水平不同,说明WRKY家族基因在枇杷的生长发育中可能具有不同的功能。     

西瓜NAC转录因子家族成员的鉴定及表达分析

<正>目的与意义:NAC基因家属在植物生长发育和逆境调控网络中发挥重要作用。但该基因家族在葫芦科作物中的功能研究较少。本研究基于西瓜全基因组序列信息,首次对西瓜NAC基因家族成员进行了全基因组搜索、比对和鉴定,并全面分析了其家族分类、序列结构以及时空表达状况。并对其在西瓜生长发育以及应对各种非生物胁迫的功