甘蓝型油菜GPDH基因克隆、表达分析及植物过表达载体构建

[目的]克隆甘蓝型油菜的甘油-3-磷酸脱氢酶(GPDH)基因(BnGPDH),分析其表达特性并构建植物过表达载体,为研究该基因在油菜种子三酰甘油(TAG)合成和积累中的作用机制提供理论参考.[方法]以甘蓝型油菜H105为材料,采用同源克隆技术克隆与At3G07690同源的BnGPDH基因,对其进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测BnGPDH基因在甘蓝型油菜不同组织[根、茎、叶、蕾、花及花后(DAF)7、14、21、30和40 d角果皮和种子]及高、低油含量自交系角果皮和种子中的表达情况,并将克隆获得的BnGPDH基因连接至携带napin启动子的pCAMBIA1390-NAPIN载体上构建植物过表达载体.[结果]克隆获得的BnGPDHc2-1和BnGPDHc2-2基因编码区(CDS)长度均为1338 bp,编码445个氨基酸,其编码蛋白仅有5个氨基酸差异,均具有NAD_Gly3P_dh_N和NAD_Gly3P_dh_C结构域,定位于细胞质,分别与白菜细胞质型GPDH蛋白(XP_009147040.1)和甘蓝细胞质型GPDH蛋白(XP_013585317.1)的氨基酸序列具有较高相似度,对应的相似度为100.00%和99.78%,且二者与双子叶植物GPDH蛋白亲缘关系较近,与单子叶植物GPDH蛋白亲缘关系较远.BnGPDHc2-1和BnGPDHc2-2基因在甘蓝型油菜不同组织中均有表达,且表达模式总体上相似,在21DAF和30DAF种子中的表达量显著高于其他组织部位(P<0.05,下同),表明21DAF和30DAF是油菜种子TAG合成和积累的高峰期,但在角果生长发育不同时期这2个基因的表达略有不同,且在茎、蕾、种子(7DAF、21DAF、30DAF和40DAF)和角果皮(7DAF和40DAF)中,BnGPDHc2-1基因的表达量均显著高于BnGPDHc2-2基因,而在14DAF角果皮中BnGPDHc2-2基因的表达量显著高于BnGPDHc2-1基因.21DAF种子中BnGPDHc2-1基因在3个高油含量自交系中的表达量显著高于3个低油含量自交系,BnGPDHc2-2基因在高油含量自交系IL130和IL594中的表达量显著高于3个低油含量自交系;在30DAF种子中,BnGPDHc2-1和BnGPDHc2-2在3个高油含量自交系中的表达量均显著高于3个低油含量自交系.将BnGPDHc2-1和BnGPDHc2-2基因分别连接至携带na-pin启动子的pCAMBIA1390-NAPIN载体上可成功构建获得植物过表达载体.[结论]BnGPDHc2-1和BnGPDHc2-2基因在甘蓝型油菜不同发育期角果中行使的功能存在一定分化,在进化过程中可能分别来源于白菜基因组和甘蓝基因组,但均在甘蓝型油菜种子TAG合成和积累发挥重要调控作用.因此,构建的植物过表达载体可用于BnGPDH基因功能分析及油菜种子油含量基因工程改良研究.     

黄瓜ERF基因家族鉴定及其在雌花芽分化中的表达分析

【目的】通过以黄瓜9930_V2版本基因组为参照进行生物信息学分析,对ERF基因家族在基因组中的数量、结构以及表达特征进行分析,为研究ERF转录因子在黄瓜雌花分化与发育中的作用提供数据支持。【方法】根据已报道的拟南芥ERF,利用黄瓜基因组数据库中9930_V2版本基因组进行BLAST比对,通过MEGA、MEME、TBtools、ExPASy等工具进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法检测不同性型黄瓜材料、雌花发育初期不同阶段中ERF基因家族成员的表达水平。采用酵母单杂交方法验证家族成员与乙烯响应元件GCC-box的互作。【结果】从黄瓜材料9930基因组中鉴定得到138个ERF基因家族成员,共分为10个亚族,编码氨基酸长度介于126—745。按照基因家族成员在染色体上的位置分布,将其命名为CsERF1-CsERF138。多序列比对和motif分析结果表明,黄瓜ERF基因家族均具有AP2/ERF结构域,其中4个成员具有B3结构域。表达分析结果显示,在不同性型材料中共有19个ERF家族成员差异表达,其中9个在FFMMAA基因型中高表达,10个在ffMMAA基因型中高表达。通过雌花芽发育初期ERF家族成员的表达趋势分析,发现31个ERF随子房发育表达上调,30个表达下调。初步证明CsERF9和CsERF31具有结合GCC-box元件的功能。【结论】从黄瓜基因组中鉴定出138个ERF基因家族成员,均拥有1个或多个AP2/ERF结构域;其中部分成员在不同性型材料中差异表达,并可能参与雌花分化初期的基因表达调控;部分成员具有结合保守元件GCC-box调控下游基因表达的功能。     

Opaque2转录因子对玉米α-醇溶蛋白基因家族成员表达的影响

醇溶蛋白是玉米主要的储存蛋白,其中α-醇溶蛋白含量最为丰富,对玉米籽粒品质有重要影响。本研究利用全基因组数据鉴定α-醇溶蛋白基因家族,并从基因保守motif、玉米籽粒不同发育时期基因的表达谱以及转录因子Opaque2对该家族成员表达的影响3个方面分析玉米α-醇溶蛋白基因家族。结果显示,玉米参考基因组中存在39个α-醇溶蛋白基因,其中z1A、z1B、z1C和z1D 4个亚族成员分别为12个、8个、14个和5个。基因保守motif分析发现该家族基因序列高度保守。表达谱分析结果显示该家族表达模式差异较大,其中z1A亚族在籽粒发育时期表达量最高。利用RNA-seq数据剖析在种子发育阶段Opaque 2(O2)野生型和突变体编码该家族成员的表达差异,结果显示O2突变体中z1C亚族成员表达显著下调,z1A亚族表达略有下调,z1B和z1D亚族成员表达量没有显著的变化。本研究在重新注释α-醇溶蛋白家族成员信息的基础上,对该家族的表达谱进行了分析,为今后玉米籽粒品质育种提供了必要遗传信息。     

桃GRAS家族全基因组鉴定与响应UV-B的表达模式分析

【目的】GRAS基因家族成员在调节植物生长发育中发挥着关键作用。通过生物信息学分析GRAS在桃基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对UV-B的响应,解析GRAS基因家族的生物学功能。【方法】对设施油桃‘中油5号’(Prunus persica var. nectarina cv. Zhongyou5)补充适量UV-B(Ultraviolet-B)剂量,利用Plant TFDB数据库鉴定桃GRAS基因家族成员。采用Clustal W、MEGA6.0、ProtParam tool、MCScanX、Circos、SMART、NCBI-CDD、ExPASy、GSDS和MEME等软件构建系统进化树,绘制染色体定位图,预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质等,分析GRAS基因家族成员在不同组织中的表达模式,利用qRT-PCR技术检测桃GRAS在UV-B处理下的表达情况。【结果】从桃全基因组中鉴定出48个GRAS转录因子家族基因,构建系统进化树将这48个成员分为9个亚家族,PpGRAS在桃的8条染色体上呈不均匀分布。对GRAS基因家族进行理化性质分析发现,其蛋白平均长度为590.52 aa,等电点在4.36—7.56。GRAS家族基因结构分析表明,有40个基因不含内含子,8个基因含有1个内含子。保守元件分析显示,GRAS家族包含20个保守元件,其中Motif 2和4在GRAS的家族中高度保守,同一个亚家族成员含有相同的保守元件,其可能具备相似的功能。然而,有些亚家族成员的表达模式不同,这可能与其保守基序之外的序列有关。PpGRAS在不同组织中具有不同的表达模式。叶片中PpGRAS5经UV-B处理后上调表达最显著,而有多达15个基因表达量呈现下调。果实中PpGRAS13经UV-B处理后上调表达,但有9个基因表达下调。韧皮部中,UV-B处理后有14个基因上调表达,而PpGRAS16经处理后在韧皮部中表达下调最明显。【结论】从桃基因组中共鉴定出48个GRAS基因家族成员,分布于8条染色体上;多数PpGRAS能响应UV-B处理,但在不同组织中的表达不尽相同。     

亚洲棉Argonaute蛋白家族的生物信息学预测与分析

【目的】在全基因组水平上鉴定亚洲棉(Gossypium arboretum L.)AGO蛋白家族成员,分析其进化关系,为亚洲棉遗传改良提供基因资源。【方法】用AGO蛋白保守域在亚洲棉基因组数据库中进行同源比对,并对AGO蛋白家族的进化关系、基因结构、结构域、染色体定位、三级结构及表达模式等进行生物信息学分析。【结果】从亚洲棉蛋白数据库中共鉴定出11个AGO蛋白家族成员,其编码区长度为2 949~9 807bp,定位在6条染色体上,其中第9号染色体上分布有4个基因;11个AGO家族成员分为5个亚族,亚族内各成员间具有很高的保守性;AGO家族成员均具有典型的α-螺旋跨膜结构,属于碱性蛋白;从表达模式看,AGO家族成员在纤维发育不同时期和不同组织中的表达量存在较大差异,其中5个基因在棉纤维次生壁后期高表达,在其他时期表达水平较低,存在组织特异性。【结论】成功鉴定了亚洲棉AGO蛋白家族,明确了其基本结构的进化关系及基因表达特点。     

睡莲转录因子bZIP家族的分子进化以及功能分析

【目的】基于睡莲基因组鉴定睡莲bZIP（basic leucine zipper）家族成员,并对其进行分析,以揭示睡莲bZIP家族的分子进化和功能。【方法】从Waterlily Pond数据库获取睡莲基因组序列,利用HMMER3.0程序识别睡莲的bZIP家族成员,并使用CDD程序进一步确认其含有的保守bZIP结构域,使用IQ-tree软件构建系统进化树。利用ExPASy和SOPMA在线网站进行蛋白质结构分析,通过MEME程序进行保守基序分析,使用MCScan和Circos软件对基因复制事件进行分析以及可视化展示。从NCBI下载睡莲转录组数据（SRA Study：SRP222853）,用R软件对睡莲bZIP家族成员表达数据的Pearson相关系数（PCC）进行计算和可视化分析,使用Cytoscape软件对NcbZIP成员之间的表达数据关系进行分析。【结果】从睡莲基因组中共鉴定出46个bZIP家族成员,按成员在染色体上的分布命名为NcbZIP01—NcbZIP46。根据系统进化分析可以将睡莲bZIP家族成员分为A、B、C、D、E、G、H、I、J和S共10个亚家族,其中A亚家族所含成员最多（11个）,相同亚家族成员具有相似的保守结构域和基因结构。理化性质分析表明,睡莲bZIP家族成员蛋白质长度介于101—1 898 aa,分子量大小介于12.04—214.64 kD。染色体定位分析发现,睡莲共有14条染色体,46个bZIP家族成员不均匀地分布在其中的10条染色体上,其中1号染色体上分布最多。睡莲bZIP基因家族发生10个复制事件,其中9个片段复制事件,1个串联复制事件,A亚家族所含基因复制事件最多（3次）。对NcbZIP成员在不同组织下的表达进行分析,根据表达情况分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组,Ⅰ组成员在所有组织中均高度表达,Ⅱ组成员几乎在所有组织中均不表达,Ⅲ组成员在不同组织中表达水平各不相同,其中C、D和G亚家族的大部分成员集中在Ⅲ组。通过睡莲bZIP成员表达量的Pearson相关系数分析,发现NcbZIP45与所有NcbZIP成员之间的相关性最高。【结论】在睡莲基因组中鉴定出46个bZIP成员,分为10个亚家族,不均匀地分布在14条染色体上,结构进化保守,组织表达模式多样。     

甘蓝型油菜HD-ZIP基因家族的鉴定和表达分析

为揭示HD-ZIP蛋白家族成员在甘蓝型油菜全基因组中的分布及相关特征，通过生物信息学方法共鉴定出74个HD-ZIP转录因子，分别被定位到甘蓝型油菜的19条染色体和8条随机序列；这74个HD-ZIP蛋白都含有高度保守的HD-ZIP结构域；系统发育进化树将该家族成员聚为4大类；共线性分析发现大部分基因不仅在A和C染色体组间存在共线性，而且在各自染色体组内也存在串联重复事件；基因表达分析发现，大部分HD-ZIP家族基因在根和叶中均有表达，并且在根中表达的基因多于叶片，受到盐胁迫处理时，大部分基因表达量会增加。初步明确了甘蓝型油菜HD-ZIP家族成员结构特点和相关功能，为进一步研究甘蓝型油菜HD-ZIP蛋白家族基因的生物学功能奠定了基础，为油菜抗性育种工作提供科学依据。     

黄瓜ERF基因家族鉴定及其在雌花芽分化中的表达分析

【目的】通过以黄瓜9930_V2版本基因组为参照进行生物信息学分析,对ERF基因家族在基因组中的数量、结构以及表达特征进行分析,为研究ERF转录因子在黄瓜雌花分化与发育中的作用提供数据支持。【方法】根据已报道的拟南芥ERF,利用黄瓜基因组数据库中9930_V2版本基因组进行BLAST比对,通过MEGA、MEME、TBtools、ExPASy等工具进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法检测不同性型黄瓜材料、雌花发育初期不同阶段中ERF基因家族成员的表达水平。采用酵母单杂交方法验证家族成员与乙烯响应元件GCC-box的互作。【结果】从黄瓜材料9930基因组中鉴定得到138个ERF基因家族成员,共分为10个亚族,编码氨基酸长度介于126—745。按照基因家族成员在染色体上的位置分布,将其命名为CsERF1-CsERF138。多序列比对和motif分析结果表明,黄瓜ERF基因家族均具有AP2/ERF结构域,其中4个成员具有B3结构域。表达分析结果显示,在不同性型材料中共有19个ERF家族成员差异表达,其中9个在FFMMAA基因型中高表达,10个在ffMMAA基因型中高表达。通过雌花芽发育初期ERF家族成员的表达趋势分析,发现31个ERF随子房发育表达上调,30个表达下调。初步证明CsERF9和CsERF31具有结合GCC-box元件的功能。【结论】从黄瓜基因组中鉴定出138个ERF基因家族成员,均拥有1个或多个AP2/ERF结构域;其中部分成员在不同性型材料中差异表达,并可能参与雌花分化初期的基因表达调控;部分成员具有结合保守元件GCC-box调控下游基因表达的功能。     

花生GATA基因家族鉴定和表达分析

[目的]探究GATA基因家族在花生生长发育和抗旱调控中的作用。[方法]通过生物信息学方法鉴定花生GATA家族成员,分析其系统进化、基因结构、组织表达模式,最后结合转录组数据和实时荧光定量PCR技术筛选花生GATA家族响应干旱胁迫的关键基因。[结果]本文鉴定到47个GATA类转录因子编码基因,它们不均匀地分布在除2号、4号和14号染色体以外的17条染色体上。理化性质分析表明,该家族属于亲水性蛋白,大部分基因呈酸性,只有Arahy.QG9XFC.1具有信号肽。根据拟南芥家族同源基因聚类分析结果,可将花生GATA家族蛋白分为4个亚家族。其中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ亚家族成员的锌指结构域特征模体为C_X2C_X18C_X2C,而第Ⅳ亚家族为C_X2C_X20C_X2C类型。大部分成员在A亚基因组和B亚基因组中呈对称分布,组织表达模式分析显示,超过半数的GATA家族成员在22个组织中表现不同程度的特异性表达。其中第Ⅰ亚家族Arahy.LJYJ4M、Arahy.VS8GG1、Arahy.3S...     

甘蓝型油菜钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族的全基因组鉴定与分析

钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinity K~+/K~+uptake permease/K~+ transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共鉴定出45个HAK/KUP/KT基因,分别命名为BnHAK1～BnHAK45,并对油菜中的HAK/KUP/KT基因家族进行基因结构、进化和表达以及染色体定位分析。结果表明,甘蓝型油菜中的HAK/KUP/KT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中在A01号染色体上分布最多,有5个BnHAKs基因。根据不同物种HAK/KUP/KT蛋白构建系统进化树,将其分为2个组群,其中双子叶植物中的拟南芥、甘蓝、白菜和甘蓝型油菜基因的保守性更强,亲缘关系更近。在表达量分析中,尽管HAK/KUP/KT基因家族的表达模式各不相同,但是总体而言,它们在根中的表达量最高,在角果中的表达量最低,这说明不同HAK/KUP/KT基因家族成员的分工是不同的。BnHAK4、BnHAK9基因在叶中特异性高表达,BnHAK11、BnHAK18和BnHAK23在根中特异性高表达,BnHAK7和BnHAK17在花中的表达量最高,说明该基因家族的表达具有组织特异性。本研究为进一步揭示甘蓝型油菜HAK/KUP/KT基因家族的功能机制提供了相应的参考依据。     

甘蓝型油菜WOX基因家族的鉴定与表达分析

对甘蓝型油菜WOX基因家族进行研究，利用生物信息学方法鉴定到58个家族成员，对其理化性质、系统发育树、基因结构、保守结构域、染色体位置、顺式作用元件和表达模式等进行分析，结果表明：氨基酸长度为121~397，分子质量为13 962.77~44 157.46 u，等电点为5.23~9.63，亲水性均小于0，不稳定系数为42.12~75.63，亚细胞定位在细胞核和叶绿体；系统进化树将WOX基因分为3大类和9个亚支；相同亚支的成员motif和基因结构相似或相同；除 BnWOX1、 BnWOX3、 BnWOX4、 BnWOX15、 BnWOX32、 BnWOX42、 BnWOX43、 BnWOX51、 BnWOX53 基因外，其余 49 个BnWOX基因不均匀分布在19条染色体中的18条染色体上(ChrC06 除外)，有38对串联重复基因；基因上游序列中包含转录因子结合位点、逆境响应、光响应、激素响应、分生组织调控等顺式作用元件等；各组织器官表达分析表明，BnWOX基因在根、茎尖、种子、角果中表达量较高；对WOX基因进行定量分析发现，在冷胁迫和干旱胁迫下基因表达量有显著变化，表明BnWOX基因可能在油菜响应冷/旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用。     

水稻溶血磷脂酸酰基转移酶基因(LPAT)家族生物信息学分析及在籽粒油脂合成中的作用

【目的】挖掘水稻溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidic acid acyltransferase,LPAT)基因家族成员信息，分析其生物信息学特征及在水稻籽粒油脂合成中的作用。【方法】通过生物信息学分析，对OsLPAT基因家族进行基因结构、系统进化树、组织表达谱以及激素和逆境表达谱等分析。利用比较代谢组和转录组学的方法，分析OsLPAT家族各成员在水稻籽粒油脂合成中的作用。【结果】水稻基因组中LPAT家族包含5个成员，分别命名为OsLPAT1～OsLPAT5。除OsLPAT1外，其他成员均含有4～6个外显子，且各成员均包含Acyltransferase Cterminus (PF01553)结构域；进化分析显示，LPAT基因在单子叶植物中较为保守；OsLPAT2的表达受多种逆境条件及激素诱导，OsLPAT3和OsLPAT5的表达受到脱落酸(Abscisic acid,ABA)的强烈诱导，而OsLPAT4则特异性地受到渗透胁迫的诱导；比较代谢组和转录组学分析显示，OsLPAT家族各成员分别在籽粒发育的不同阶段发挥功能，从而促进油脂(Triacylglycerol,TAG)...     

Sequence Polymorphisms and Phylogenetic Relationships of hina Gene in Wild Barley from Tibet, China

The hina gene encodes a HINA protein in seeds of barley （Hordeum vulgare）, which was known to affect the grain hardness. 171 hina gene sequences from Tibetan wild barley accessions and worldwide were characterized. Across 1 452 nucleotides of 171 hina genes, 152 SNPs were detected, giving an average frequency of one SNP per 9.5 bases. There were 93 singleton variable sites （the nucleotide polymorphism only observed in a single accession）, 59 polymorphic sites （the polymorphisms found in two or more accessions） and 8 indels. A total of 18 haplotypes were defined, and most of the barley accessions shared one gene haplotype. H. spontaneum had a wider haplotype distribution. Through the analysis of median-joining network of the 18 haplotypes, 4 haplotype groups were found, which were testified by neighbor-joining tree based on the complete sequence alignment. Extremely low level of hina gene diversity was observed in Tibetan wild barley accessions, indicating that Tibet is unlikely a center of origin for cultivated barley.     

两种国兰MADS-box家族B类基因PI/GLO的克隆与时空表达特性分析

为了挖掘国兰PISTILLATA/GLOBOSA（PI/GLO）基因的功能,利用生物信息学方法对两种国兰PI/GLO进行鉴定分析,并利用实时荧光定量的方法对其表达模式进行分析。结果表明,所克隆的两个 PI/GLO均为MIKC型MADS-box基因,均有保守的MADS区和相对保守的K区,且与春兰（AD158461.1）同源性较高,分别为98%、99%。两个基因的登录号为：MW654194,MW654193。RT-qPCR试验分析得出, CfPI1 在蕙兰各组织器官中的相对表达丰度顺次为：花萼>花瓣>唇瓣>花蕾>子房>盛花期花葶>合蕊柱, CsPI1 在墨兰中的相对表达丰度顺次为：花瓣>唇瓣>花蕾>花萼>合蕊柱>子房。两个基因均在盛花期的表达远远高于花蕾期和营养生长期,且主要参与花器官的生长发育。     

楸子S6PDH基因启动子活性鉴定

利用同源PCR技术从楸子(Malus prunifolia)基因组DNA中扩增得到6-磷酸山梨醇脱氢酶(Sorbitol-6-phosphate dehydrogenase,S6PDH)基因的启动子并命名为Mp-S-P。对启动子序列的顺式作用元件进行预测分析发现,Mp-S-P序列中除了含有植物启动子的基本结构元件外,还有多个与胁迫和激素诱导相关的元件。以β-葡萄糖苷酸酶(beta-glucuronidase,GUS)作为报告基因,构建含有pMp-S-P-GUS的融合表达载体并通过根癌农杆菌瞬时转化烟草叶片,然后分析该启动子对不同外界条件的响应。结果表明:低温、水杨酸和赤霉素处理可以提高该启动子的活性,而避光、脱落酸和茉莉酸甲酯可以降低该启动子的活性。     

谷子 SWI3基因鉴定及其在盐和干旱胁迫下的表达分析

SWI/SNF染色质重塑因子在植物的生长发育及逆境应答过程中起重要作用。本研究首先通过序列比对，从谷子基因组中鉴定出6个候选SiSWI3基因，分别命名为SiSWI3A、SiSWI3B、SiSWI3C1、SiSWI3C2、SiSWI3D1和SiSWI3D2。然后对上述基因的结构、编码蛋白、启动子元件、亚细胞定位等进行生物信息学分析和预测，结果表明：SiSWI3蛋白都含有SANT Motif，且亚细胞定位预测显示SiSWI3成员主要被定位在细胞核中；SiSWI3基因启动子区域含有大量与光响应、激素类应答、逆境应答、代谢调控等相关的顺式作用元件。最后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测这些基因在谷子苗期盐胁迫和干旱胁迫下的表达量变化，检测结果表明：SiSWI3基因受盐和干旱不同程度的诱导，说明SiSWI3基因参与谷子苗期盐胁迫和干旱胁迫应答。本研究所得结论为进一步探究SiSWI3染色质重塑因子在抗逆作物谷子的逆境响应中的功能和机制奠定了基础。     

大豆LIM转录因子家族鉴定及盐胁迫响应分析

为探究大豆LIM转录因子家族基因在应答盐胁迫中的功能,利用生物信息学方法,根据大豆全基因组数据,共鉴定出21个LIM基因,命名为GmLIM01～GmLIM21,分析大豆LIM基因家族的染色体位置、蛋白质的理化性质、进化关系、保守基序以及对非生物逆境胁迫的响应。结果表明,这些GmLIM基因在大豆20条染色体中的14条染色体上分布不均,片段重复是大豆LIM家族扩大的主要原因。根据系统发育进化分析,大豆21个LIM基因可分为5个亚家族,与其他9个物种的LIM基因一起构建进化树,也可分为5个亚家族。大豆的21个GmLIM基因共包含10个基序,大部分LIM蛋白含有motif 1、motif 2和motif 4这3个保守基序。此外,顺式调控元件的分析表明,在GmLIM基因的启动子序列中,与光响应、生长发育、植物激素和非生物逆境胁迫应答相关的调控元件非常丰富。定量PCR结果表明,在盐胁迫处理后大豆叶和根中GmLIM07、GmLIM17基因的表达量分别在3和6 h达到峰值,后随着处理时间的加长表达量下降。综上GmLIM基因在大豆的盐胁迫应答过程中具有重要的调控作用。     

甘蓝种和芥菜型油菜细胞质的遗传多样性

对36份供试材料（15份甘蓝种材料、12份芥菜型油菜、4份不同细胞质类型的甘蓝型油菜、2份白菜型油菜及黑芥、埃塞俄比亚芥、芸芥各1份）进行叶绿体和线粒体SSR分析。7对多态性叶绿体特异的SSR引物在参试材料中共检测到31条多态性条带,每个位点等位基因为3~8个,平均4.43个,PIC值为0.234~0.711,平均为0.550。 2对线粒体特异的SSR引物检测到多态性条带数分别为3和5,PIC值分别为0.409和0.558。将线粒体与叶绿体的SSR标记合并,36份材料的遗传相似系数为0.538~1.000,在遗传相似系数 0.700 处,36份材料可明显分为5类,分别为芥菜型油菜、甘蓝型油菜和白菜型油菜、埃塞俄比亚芥和黑芥、甘蓝、芸芥,结果与传统的分类一致。芥菜型油菜内存在4种单倍型,而甘蓝仅有一种单倍型,芥菜型油菜材料间的细胞质遗传多样性高于甘蓝种材料间的细胞质多样性。     

油用向日葵GDSL脂酶/脂肪酶基因的序列分析

为挖掘油用向日葵中的GDSL脂肪酶基因,本研究以油用向日葵转录组测序得到的Unigenes为对象,筛选GDSL脂酶/脂肪酶基因并对其理化性质和序列结构等特点进行生物信息学分析。结果表明:油用向日葵中筛选到7个GDSL脂酶/脂肪酶基因,编码的蛋白质为稳定存在的亲水性蛋白,由255~396个氨基酸组成,分子量介于28.75~42.61ku,等电点分布在4.91~8.89;除unigene 60916外,编码的蛋白质都含有较多的跨膜区域和较高的磷酸化程度;α-螺旋和无规则卷曲是主要的二级结构;进化树分析表明,这7个基因聚为三类,保守性较高,其中unigene 58624与AT4G01130.1在同一分支上高度保守,unigene 60916与AT1G74460.1相似度最高,含有多个α螺旋和β折叠,推测与种子的油脂代谢有关。     

小桐子CDPK及相关激酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

基于小桐子基因组数据库,在全基因组水平对小桐子CDPK及相关激酶基因家族进行鉴定,并对其系统进化、基因结构、保守结构域、染色体定位以及器官与低温胁迫表达进行分析,为深入开展小桐子CDPK及相关激酶基因的功能鉴定及其在小桐子遗传改良中的应用提供依据。利用CDPK结构域的隐马尔可夫模型对小桐子蛋白质数据库进行相似性检索,经过Pfam与CDD在线工具的验证获得小桐子CDPK及相关激酶基因家族成员。利用不同的工具对CDPK及相关激酶基因进行生物信息学对比分析。通过小桐子器官与低温表达谱数据进行CDPK及相关激酶基因的表达分析。小桐子基因组中共检索到17个CDPK基因、5个CRK基因、2个PPCK基因、4个PEPRK基因以及1个CCaMK基因,各基因家族成员的基因长度、蛋白质等电点及亚细胞定位等理化参数具有家族特异性。序列比对与系统进化分析显示,5个基因家族都单独聚类,而CDPK与PEPRK基因家族又分别聚类为4个与2个亚族,且鉴定到小桐子CDPK家族成员的N-端可变区、激酶结构区、自抑区及EF-hand调控区4个保守结构域以及其他激酶成员的激酶结构域。同时,分别有21个与24个CDPK及相关激酶可能发生N-豆蔻酰化与N-十六烷酰化的修饰。染色体定位表明,小桐子CDPK及相关激酶基因不均匀地分布于10条染色体上,且存在JcCDPK7/JcCDPK9串联复制现象。转录组表达分析表明,29个CDPK及相关激酶基因中,有24个基因在叶片、根及种子中都有表达,而JcCDPK3、JcCDPK11、JcCRK3及JcCCaMK属于低温诱导高表达基因,与小桐子的抗冷性直接相关。