苹果MdTOPP13/28在腋芽萌发中的表达分析

利用苹果全基因组数据,对苹果TOPP基因家族进行鉴定和生物学分析。结果表明：苹果TOPP基因家族共44个成员,分布于15条染色体上;系统进化树分析表明,苹果、桃和拟南芥TOPP高度同源;苹果TOPP基因结构中含1～2个外显子和0～20个内含子,以及10个保守基序;启动子顺式作用元件分析表明,苹果TOPP基因家族成员不仅受到光、热等环境影响,还受多种激素综合调控;基因芯片表达谱分析结果表明该基因家族在不同组织中均有表达。分析外源细胞分裂素（6-BA和TDZ）诱导苹果腋芽萌发的转录组数据,锁定了与其相关的候选基因MdTOPP13和MdTOPP28;克隆其序列并进行比对,两者表现出高同源性。以苹果砧木品种‘SH40’腋芽为材料,实时定量PCR分析表明,外源6-BA和TDZ处理后上调了MdTOPP13和MdTOPP28在腋芽中的表达量。综上可知,MdTOPP13和MdTOPP28在介导细胞分裂素调控腋芽萌发过程中可能发挥着重要作用。     

苹果PIN家族基因鉴定及在不定根形成中的表达分析

【目的】探究苹果PIN全基因组特征及在不定根形成过程中的表达分析,以便更深入地了解其结构特点与潜在功能,为研究不定根形成的分子机制奠定基础。【方法】利用苹果基因组数据库GDR和HMMER对苹果PIN基因家族成员进行鉴定并编号,用MEGA、TBtools和MEME等生物信息学软件对其家族成员的基因定位、系统进化关系、基因结构、保守motif基序和蛋白保守结构域等进行分析,并采用qRT-PCR方法对PIN基因家族成员在不定根形成中的表达模式进行分析。【结果】苹果PIN基因家族有13个成员,分布于基因组8条染色体上,氨基酸数目在357～660个之间,蛋白质分子质量为38.84～71.61 ku,等电点在6.93～9.35之间。启动子作用元件分析表明,13个PIN启动子上含有响应激素、生长发育和逆境相关的顺式作用元件,其中有8个PIN基因含有生长素响应作用元件,暗示他们可能参与生长素调控不定根形成。转录组分析显示,13个PIN家族成员中,有6个基因（MdPIN3、MdPIN4、MdPIN6、MdPIN7、MdPIN11和MdPIN12）在吲哚丁酸（IBA）处理下表达上调。进一步通过qRT-PC...     

苹果全基因组CRF家族成员鉴定及在不定根发育过程中的表达分析

通过生物信息学分析,从‘金冠’苹果基因组鉴定得到了11个细胞分裂素响应因子（CRF）基因。根据基因在染色体上的位置,将其依次命名为MdCRF1 ~ MdCRF11,并对其进行理化特性、基因结构、系统进化和启动子元件分析。MdCRF编码的蛋白在137 ~ 435 aa之间,等电点在4.26 ~ 9.68之间。基因结构分析发现,MdCRF1有2个外显子1个内含子,MdCRF11有3个外显子2个内含子,其余基因都只含有外显子,没有内含子;保守基序列分析发现,MdCRF蛋白的保守基序数量在5 ~ 9。通过系统进化分析将家族成员分为G1、G2和G3共3个亚组,每个亚组内成员数量相对均匀。组织特异性表达分析发现11个基因在不同杂交种苹果和不同器官中的表达量存在明显差异。以苹果砧木‘T337’为材料,qPCR验证了MdCRF家族基因大部分在根、茎、愈伤组织中高表达,同时也响应生根处理表达量发生显著下调。对11个MdCRF蛋白之间的网络调控关系进行了研究,分析预测了相关基因间的潜在联系。结合分析可知,其中MdCRF8、MdCRF10和MdCRF11可能参与调控苹果砧木不定根发育。     

苹果miR396家族鉴定及在不定根发育过程中的表达分析

分析了苹果miR396家族进化特性及其在苹果不定根发育过程中的表达模式。结果表明:苹果miR396家族有4条成熟体和7条前体序列(pre-miRNA)。Mfold预测显示Pre-miR396家族7个成员序列均可形成典型稳定的茎环二级结构,最小折叠自由能介于–62.9 kal·mol^-1(pre-miR396b)～–51.9kal·mol^-1(pre-miR396g)之间。系统发育进化树分析显示,pre-miR396家族亲缘关系可分为3个亚组(G1、G2、G3),每个亚组内基因数量不同,分别含有11、9、19个。靶基因预测显示,苹果miR396靶基因包括MdGRF1、MdGRF2和MdGRF5等,降解组测序进一步验证了mi R396对其候选靶基因MdGRF1、MdGRF2和MdGRF5的剪切关系。苹果miR396家族成员在侧根和果实中的表达量显著高于其他组织,其候选靶基因表达量则在花芽和腋芽中显著高于其他组织;不定根发育过程中,miR396家族不同成员表达模式存在显著差异,整体上呈上调表达趋势,其候选靶基因呈下调表达趋势;外源IBA处理显著诱导...     

苹果全基因组多聚半乳糖醛酸酶基因家族的鉴定及进化分析

从苹果全基因组中鉴定出85个多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因,通过聚类分析将其分成了7个组(Group A~Group G),其分子量在176~1 125 aa之间,等电点在4.68~9.58之间。鉴定出来的Md PG基因除在14号染色体没有分布外,其余都有分布。系统分析了Md PG蛋白的保守基序和Md PG基因结构,发现苹果PG蛋白除包含有广泛存在于各种PG蛋白的4个保守基序以外,还含有其他相对特异的保守基序,Md PG75具有最多的外显子数,达到18个。对85个苹果PG蛋白之间的功能联系网络进行了系统研究,分析预测了相关基因的功能和多个基因间功能的联系,并作了初步验证。     

苹果全基因组SBP-box基因家族分析及代表成员的分子克隆

从金冠苹果基因组中鉴定出33个SBP-box家族基因,其中20个为miR156的靶基因。通过进化分析,对该家族成员进行了系统分类和功能预测。大部分预测的基因在富士苹果基因组中存在并表达,并且发现可变剪切在该家族基因中高频出现。在富士苹果中克隆了4个代表性成员基因,即MdSPL2、 MdSPL11、MdSPL13和MdSPL33;与金冠相比,MdSPL33是一个缺失第2和3外显子的剪切本,并具有2个单碱基变异;MdSPL11和MdSPL13分别存在4个和2个单碱基变异,造成3个和1个氨基酸改变。     

香蕉GLP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为揭示香蕉类萌发素蛋白(GLP)功能,对香蕉GLP基因家族(MaGLP)进行了全基因组鉴定,分析了基因结构、染色体分布和启动子顺式作用元件和转录因子结合位点(TFBS)分布情况以及编码蛋白的理化性质、保守基序、进化关系,同时基于转录组的结果研究它们在4℃和45℃处理的叶片、枯萎病菌FocTR4处理的根系以及自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段的果实中的表达情况。结果显示:MaGLP家族共有44个成员,编码区CDS序列长度为567～2 103 bp,分布于除10号染色体外的所有染色体上。大部分GLP基因包含1～2个外显子,多数GLP具有信号肽且主要定位在胞外。进化树分析发现,MaGLP可分为8个亚家族,其中亚家族M为香蕉特有。顺式作用元件和TFBS预测结果显示,MaGLP启动子区存在多种植物激素和逆境胁迫相关响应元件以及7种TFBS。MaGLP成员在香蕉不同组织部位中的表达水平差异较大且受多种胁迫调控。其中MaGLP5-1和MaGLP9-8对各种处理均有响应,MaGLP1-2和MaGLP9-4受高温、低温胁迫抑制,而Ma GLP9-6受高温、低温胁迫诱导,MaGLP5-4受高温和FocTR4...     

苹果赤霉素信号转导因子MdGAMYB的克隆和表达分析

以‘长富2号’苹果为试验材料,从其短枝顶芽中克隆得到1个赤霉素信号转导因子MdGAMYB,对其进行生物信息学和表达分析。结果表明,MdGAMYB的开放阅读框(ORF)长度为1 656bp,编码551个氨基酸,蛋白质分子量为59.741 kD。生物信息学分析表明MdGAMYB编码的蛋白存在多个糖基化位点和磷酸化位点;序列分析表明,Md GAYMB和其他物种的GAMYB蛋白有很高的相似性,均含有保守的R2R3 DNA结合域和GAMYB家族所特有的Box1,Box2和Box3保守区域;系统进化分析表明,Md GAYMB与梨、梅花、草莓、枣和葡萄等的GAMYB蛋白具有较高的同源性。实时荧光定量PCR分析表明,Md GAYMB具有组织表达特异性,在叶片、花和芽中的表达量较高。外源GA3处理抑制了花芽孕育和翌年成花,抑制MdGAMYB的表达。在易成花品种‘烟富6号’中的表达量高于难成花品种‘长富2号’。     

桃MRLK家族全基因组鉴定及蚜虫侵染后的表达分析

以Malectin(PF11721)、Malectin-like(PF12819)和Pkinase(PF07714)保守域全蛋白序列为种子序列,鉴定桃(Prunus persica)基因组中全部MRLK类受体激酶(Malectin receptor-like kinases)家族成员,并利用转录组测序分析桃绿蚜侵染不同时间MRLK在抗蚜和感蚜品系材料中的表达情况。利用生物信息学手段进行分析,共获得41个MRLK家族成员,这些基因分布在桃的8条染色体上。家族成员氨基酸数量介于391～1 035 aa,分子量44.05～115.09 kD,等电点5.38～9.16。分析系统进化树发现拟南芥、水稻和桃的MRLK家族分为5个亚组,其中桃MRLK家族成员分布在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ亚组上。亚细胞定位预测显示该家族成员全部定位在细胞膜上。顺式作用元件预测结果显示该家族成员启动子包含光、激素以及响应生物与非生物胁迫的作用元件。桃绿蚜侵染结果表明,桃MRLK家族中19个基因在5个桃材料中均未表达,15个基因在抗蚜品系‘P5868’与其他4个材料之间无差异表达。Pp MRLK2、Pp MRLK9、Pp MRLK22...     

苹果赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox家族全基因组鉴定及表达分析

通过生物信息学方法对苹果赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox的结构、化学性质、染色体分布、进化关系、启动子顺式作用元件和组织特异性表达进行分析,并通过实时荧光定量PCR对苹果花芽诱导过程中的表达水平进行测定。从苹果基因组里鉴定出41个赤霉素氧化酶基因,其中GA2ox类20个,GA3ox类14个,GA20ox类7个,除4号染色体外,其他染色体均有分布;其蛋白质分子量在13.15 ~ 60.17 kD之间,等电点预测值在5.50 ~ 9.81之间;通过聚类分析将这41个赤霉素氧化酶基因分为5个亚家族;基因结构和保守结构域分析发现这41个赤霉素氧化酶基因的外显子数1 ~ 5不等,且保守基序Motif 1、5、6、7、10为大部分基因所共有;根据苹果表达量数据库组织特异性分析发现这3类基因在不同品种、不同组织部位的表达量不同,其中在花和果实中表达量相对较高。通过‘长富2号’花芽诱导过程的转录组数据,挑选出8个基因（MdGA2ox4、MdGA2ox6、MdGA2ox9、MdGA2ox12、MdGA3ox5、MdGA3ox12、MdGA20ox1和MdGA20ox5）进行实时荧光定量PCR分析,结果发现,GA₃处理后,花后不同时期GA20ox类氧化酶基因表达量均下调,GA2ox类氧化酶基因表达量均上调,GA3ox类氧化酶基因表达量则出现相对波动的现象。     

苹果L-LEC-RLK基因家族鉴定及响应病原真菌信号的表达分析

以L型类凝集素(Lectin-LegB;Pfam:PF00139)和激酶(Pkinase;Pfam:PF00069)保守域全蛋白序列为种子序列,鉴定了苹果(Malus×domestica Borkh.)L型类凝集素类受体激酶(L-LectinReceptor-like kinase,L-LEC-RLK)家族成员,并对其理化性状、进化特征、亚细胞定位、染色体位置和表达模式进行分析。通过鉴定,共获得41个成员,其氨基酸序列大小介于423～1 291 aa,分子量介于47.12～143.27 kD,等电点介于5.50～8.91,其中28个成员位于质膜。根据进化分析将拟南芥、水稻、马铃薯、杨树和苹果等5个物种的L-LEC-RLKs分为8个亚组,苹果L-LEC-RLKs分布于亚组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅷ。染色体位置分析表明苹果L-LEC-RLKs存在多个串联重复。该家族成员在不同组织中存在多样化的表达模式。27个成员在苹果接种腐烂病菌(Valsa mali,Vm)或斑点落叶病菌(Alternaria alternata apple pathotype,AAAP)后存在差异表达。其中,MD15G1226500和MD14G1055200的表达量在两种病害发生后都发生了显著的差异。以上差异基因可作为进一步开展抗病研究和功能分析的候选基因。     

苹果MdGLRs家族基因生物信息学鉴定和表达分析

 利用生物信息学策略对苹果MdGLRs家族基因编码蛋白的氨基酸序列的基本特征、二级结构、跨膜区域、亲疏水性、基因亚细胞定位及保守结构域进行了预测和分析,与拟南芥AtGLRs家族的20个基因进行了氨基酸序列比对和进化树分析,并对这些基因在不同营养生长器官中进行了表达分析。结果表明,苹果MdGLRs家族包含32个基因,分为3个亚族,大部分基因编码800个氨基酸以上,多含有3个跨膜区域,二级结构主要以α–螺旋、无规则卷曲、折叠延伸链为主;亚细胞定位预测发现,MdGLRs蛋白主要定位在内质网和质膜上;MdGLRs蛋白的保守结构域是S1-M1-M2-M3-S2-M4;大多数基因在根、茎、叶中普遍都有表达,在叶中的表达量最高。     

苹果K~+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K~+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K~+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K~+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K~+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K~+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。     

肌醇磷脂信息传递系统在苹果花粉萌发和花粉管生长中的作用

以‘富士’、‘国光’苹果的花粉为试材,研究肌醇磷脂信息传递系统在苹果花 萌发和化粉管生长中的作用。结果显示,肌醇磷酸脂酶抑制剂Ｌｉ＾＋、蛋白质激酶抑制剂Ｈ７能显著抑制花粉萌发和花粉管生长,且随其浓度提高,抑制效应增强;Ｌｉ＾＋的效应可被外加肌醇逆转。磷脂醇（ＰＬＣ）抑制剂纱仅在高浓度时显著的抑制花粉萌发和花粉管生长。此外,上述抑制剂在高浓度时对花粉萌发的初始阶段具显著的抑制效果。加速磷脂肌醇分离的     

西瓜ClKNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要的调控作用。为进一步挖掘西瓜KNOX转录因子家族成员信息,探究分析其表达模式及基因功能,通过生物信息学方法对西瓜KNOX基因家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统进化及表达模式进行了分析。结果表明,西瓜基因组中共有12个KNOX基因,均定位于细胞核中,符合转录因子属性特征;KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox＿KN这4类典型结构域均存在于大多数西瓜KNOX基因中,表明这4类结构域在KNOX基因功能中具有重要作用;系统发育分析将ClKNOX基因家族成员分为ClassⅠA、ClassⅠB、ClassⅡA和ClassⅡB 4个亚组,启动子元件分析表明,ClKNOX基因家族含有较多与生长发育和胁迫响应相关的顺式作用调控元件;组织表达分析结果表明,ClKNOX基因具有明显的组织特异表达特性,ClKNOX6和ClKNOX11在根和茎中高表达,而ClKNOX3和ClKNOX10在所有器官中表达量都相对较高,但所有ClKNOX基因在果肉中的相对表达量都较低。研究结果为进一步深入探究ClKNOX基...     

摘心对切花菊的腋芽萌发性状及内源GA3浓度的影响

为研究无腋芽型切花菊品种‘深志’摘心处理对其腋芽萌发性状及内源GA₃浓度的影响,探索切花菊腋芽萌发规律。通过电照保证‘深志’进行营养生长,摘心后观察腋芽萌发规律和分期采集叶片样本,进行内源GA₃浓度检测。结果表明:摘心后20 d内,叶片SY1相对应的腋芽首先萌发,叶片SY3相对应的腋芽后萌发,叶片SY5、SY10和SY15相对应的腋芽一直没有萌发。各叶片内源GA₃浓度都有所增加,叶片SY1和SY3的内源GA₃浓度的变化幅度较大,分别增加了41.9127和31.7153 ng/g;叶片SY5、SY10和SY15的内源GA₃浓度的变化幅度很小,平均增加11.458 ng/g。叶片SY1和SY3内源GA₃浓度与其相对应的腋芽萌发长度都呈显著正相关,相关系数分别为r=0.89982^*,r=0.90318^*。     

苹果MdLsi1基因的克隆及生物信息学分析

以"秦冠"苹果叶片为试材,采用RT-PCR技术,克隆了苹果硅转运蛋白基因MdLsi1,并应用生物信息学分析其特征,以期为进一步深入研究硅促进苹果植株生长的分子机制提供参考依据。结果表明:MdLsi1基因全长873 bp,编码290个氨基酸,相对分子量为30.456 kDa。MdLsi1蛋白包含已知硅转运蛋白所具有的特征结构,6个跨膜结构域,2个天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸序列(Asn-Pro-Ala,NPA模体),1个由甘氨酸-丝氨酸-甘氨酸-精氨酸(GRGS)组成的ar/R选择性过滤器,并且2个NPA模体之间间隔108个氨基酸。MdLsi1基因起始编码位点前1 500 bp序列中除了包含有基本的基因启动子元件外,还含有与多种逆境胁迫相关的顺式调控元件。以上结果提示MdLsi1在苹果植株硅的积累及植株抵御逆境胁迫中发挥重要功能。     

龙眼HDAC家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】研究龙眼HDAC家族的进化特性及其在体胚发生过程及不同激素处理下的表达模式。【方法】对龙眼HDAC(DlHDAC)家族成员进行全基因组鉴定及生物信息学分析,结合转录组数据分析DlHDAC家族在龙眼非胚性及胚性培养物及不同组织器官中的表达情况,采用qRT-PCR检测龙眼体胚发生过程及不同激素处理下DlHDAC家族的表达模式。【结果】DlHDAC家族可分为RPD3/HDA1、HD2和SIR2亚家族,均为亲水性蛋白质,亚细胞定位显示主要分布于细胞核中。RPD3/HDA1亚家族含有HDAC结构域,HD2亚家族含有C2H2型锌指和Nucleoplasmin结构域,SIR2亚家族含有SIR2结构域。RPD3/HDA1和SIR2亚家族蛋白结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,HD2亚家族以无规则卷曲为主。DlHDAC启动子序列中包含众多光响应、激素应答、胁迫响应及与植物生长相关作用元件;转录组数据显示DlHDAC家族大部分成员在ICpEC和GE阶段高表达;且在龙眼果实,种子及根中高表达。qPCR分析显示,DlHDA6、DlSRT1-1、DlHDT1和DlHDT3在GE阶段上调表达;在脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、赤霉素(GA3)和水杨酸(SA)处理下DlHDA8、DlHDA9、lSRT1-1、DlSRT2、DlHDT1和DlHDT3均被不同程度地诱导表达。【结论】DlHDAC在进化过程中保守性与特异性并存,可能参与龙眼果实、种子及根的生长发育过程,并通过响应ABA、SA和GA3的表达来调控龙眼体胚发生。     

苹果CR4基因家族鉴定与表达分析

以RCC1（PF00415）、TNFR_c6（PF00020）和Pkinase（PF00069）保守域全蛋白序列为种子序列,在苹果全基因组范围比对分析了CRINKLY4（CR4）家族成员,对其理化性质、进化关系、染色体分布等进行了分析;基于qPCR分析了CR4基因在苹果腐烂病发生和低温胁迫过程中的表达情况。通过分析,共获得8个苹果CR4基因,其氨基酸序列大小介于668 ~ 1 690,分子量介于71.73 ~ 187.61 kD,等电点介于5.69 ~ 8.66,主要位于质膜;根据进化分析将其分为两个亚组。PCR表达分析结果表明,CR4基因在苹果不同组织和品种间存在不同的表达模式。分别有8个和6个CR4基因在苹果花芽感受低温和接种腐烂病菌后至少在1个时间点发生差异表达。其中,MD03G1068800在花芽感受低温后上调达25倍以上,而MD00G1166500和MD01G1153100在腐烂病发生后上调达150倍以上,以上3个CR4基因可作为后续功能研究的候选基因。