辣椒全基因组WRKY转录因子的分析

基于已公布的辣椒全基因组数据,利用生物信息学方法对辣椒WRKY转录因子家族进行全面鉴定和系统命名,并在此基础上对基因分类、染色体定位、系统进化关系和结构域序列保守性进行了研究。结果表明:辣椒CaWRKY家族包含71个基因,根据WRKY结构域的数量及锌指结构的特征可将其分为GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ等3大类,GroupⅡ又可分为Ⅱ(a)、Ⅱ(b)、Ⅱ(c)、Ⅱ(d)和Ⅱ(e)等5个亚类。辣椒12条染色体上均有WRKY转录因子分布,其中第1号染色体上分布最多,共有10个,第4号染色体上分布最少,仅有2个。辣椒每类/亚类WRKY几乎含有相同的保守基序。辣椒WRKY编码的蛋白在132~869个氨基酸范围内,平均氨基酸数量为373个。     

辣椒TPS家族成员的鉴定与CaTPS1的表达分析

利用生物信息学方法,从辣椒全基因组数据库中共鉴定出11个辣椒TPS基因,除Ca TPS3含有1个TPS和2个TPP结构域外,其余分别含有1个TPS和1个TPP结构域。11个Ca TPS分为2类,ClassⅠ包含3个基因(Ca TPS1~Ca TPS3),分别含有16、16和13个内含子,Ca TPS1和Ca TPS2含Motif 1~Motif 5各1个,而Ca TPS3含有2个Motif 4和1个Motif 3。ClassⅡ包含8个基因(Ca TPS4~Ca TPS11),均含有2个内含子,且分别含Motif 1~Motif 6各1个。利用荧光定量PCR对Ca TPS1在辣椒组织表达的特异性和低温应答模式进行分析,结果表明:Ca TPS1在叶片中的表达量大约是根和茎中的5~6倍,说明Ca TPS1的表达具有明显的组织特异性;低温处理后Ca TPS1在根和茎中的表达高峰出现时间明显早于叶片,说明不同组织中Ca TPS1对低温胁迫的应答时间存在一定差异。     

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...     

茶树TCP转录因子的鉴定与表达分析

基于茶树基因组数据,通过生物信息学方法,对茶树全基因组TCP家族成员进行染色体定位、基因结构、编码蛋白特性和系统进化关系分析,同时采用荧光定量PCR验证茶树TCPs在不同组织部位的相对表达水平。结果表明,茶树全基因组中共鉴定出36个具有典型TCP保守结构域的转录因子基因,其CDS全长和编码氨基酸的数量分别在453～1 824 bp和150～607 aa之间,命名为CsTCP1～CsTCP30。系统进化分析显示,茶树TCP转录因子家族可分为2个亚族:ClassⅠ和ClassⅡ,并可进一步分为8个亚组(A～H),其中ClassⅠ亚族中的TCP蛋白属于PCF或TCP-P类型,而ClassⅡ可分为CYC/TB1和CIN两种类型。基因结构和保守结构域分析结果显示,同一亚组内,TCP蛋白具有相似的氨基酸结构和保守区域,而不同亚组之间具有较大差异,暗示不同类型TCP转录因子可能具有独特的生理功能。除CsTCP21b外,其余35个CsTCP基因在茶树叶片不同生长时期均有表达,但其表达水平呈现不同趋势;荧光定量分析显示其家族成员具有组织表达特异性;外源GA_3和ABA处理可以显著激活或抑制该家族基因成员的表达。     

辣椒B-box转录因子家族的鉴定及表达分析

以辣椒基因组数据为基础,利用生物信息学方法,对辣椒B-box家族基因进行了染色体定位、基因结构、系统进化及组织表达模式等分析,并通过qRT-PCR方法对该家族基因在激素及非生物胁迫下的转录水平进行了检测。辣椒全基因组中共鉴定出26个BBX家族成员,分布于辣椒12条染色体上。系统进化分析分析发现,辣椒BBX蛋白成员可进一步分为5类:groupⅠ～Ⅴ。其中,groupⅠ包含两个B-box结构域;groupⅡ和Ⅲ中的蛋白除CaBBX25外,都包含B-box1、B-box2和CCT结构域;groupⅣ仅包含1个B-box结构域;groupⅤ含有1个B-box和1个CCT结构域。同一进化分类中的成员通常具有相同或者相似的外显子数,其蛋白中保守基序的构成也具有较高的相似性。组织特异性表达分析发现,除D类基因外,其他17个基因在不同器官或者果实的不同发育时期都有着较高的表达水平。qRT-PCR分析发现,10个CaBBX基因受到激素和非生物胁迫不同程度的诱导表达。     

苹果WRKY转录因子家族基因生物信息学分析

 利用生物信息学方法对苹果MdWRKY转录因子家族成员、基因分类、染色体定位、系统进化关系和结构域序列保守性进行了预测,并分析基因在果实成熟期和砧穗互作中的表达差异。苹果MdWRKY家族包含116个基因,分为GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ,其中GroupⅡ又可细分为GroupⅡa、GroupⅡb、GroupⅡc、GroupⅡd和GroupⅡe亚类;苹果的17条染色体均有WRKY转录因子分布,其中第1条染色体上的分布最多,有12个WRKY基因分布。MdWRKY编码的蛋白在118 ~ 965个氨基酸范围内,等电点位于4.81 ~ 10.16之间。Microarray分析发现,在苹果果实成熟时期和砧木接穗互作过程中,多数MdWRKY基因的表达都有不同程度的变化。     

马缨杜鹃ARF转录因子家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

以马缨杜鹃(Rhododendron delavayi)基因组数据为基础,以拟南芥ARF(AtARF)序列为参考,利用Blast比对程序,在马缨杜鹃基因组数据库中鉴定了15个ARF基因,命名为RdARF。使用生物信息学的方法对基因的结构、理化性质、系统进化关系以及表达模式进行了分析,以期为马缨杜鹃ARF基因的克隆及深入研究提供参考。结果表明:15个RdARF蛋白均含有保守的B3结构域和Auxin-resp结构域,部分蛋白含有Aux/IAA结构域,共有10个保守基序,均含有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点,均含有内含子和外显子结构,与23个AtARF蛋白一起可以分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb和Ⅲ5个亚家族,15个RdARF基因在干旱胁迫前后具有4种不同的表达模式。     

辣椒抗根结线虫相关WRKY基因的分离

为了确定抗性基因Me3介导表达的抗根结线虫相关WRKY基因的种类及其表达特点,以含Me3基因的辣椒HDA149品种为材料,接种南方根结线虫二龄幼虫,通过同源克隆法获得辣椒4个WRKY新基因片段。利用RT-PCR技术克隆了WRKY-a、WRKY-b、WRKY-c、CaWRKY1、WRKY1和CaWRKY2等 6个WRKY基因的全长cDNA。研究表明,WRKY-a、CaWRKY2基因是受根结线虫诱导表达的;CaWRKY1基因的表达具有组织特异性,在根、叶中表达,在茎中不表达。聚类分析表明WRKY-a、WRKY-c、CaWRKY2蛋白属于第Ⅰ组WRKY蛋白,WRKY-b、CaWRKY1属于第Ⅱc亚组,WRKY1属于第Ⅱa亚组。     

利用SSH方法分离辣椒胎座中不同辣味积累阶段EDNA克隆

辣椒素主要在果实胎座组织中合成，为了进行辣椒素生物合成的分子遗传学研究，采用SSH法，构建一个特辣型品种Habanero胎座cDNA文库。通过dotblot和核苷酸序列分析，从400个消减克隆中选择了39条cDNA克隆，将其与数据库中DNA和蛋白质进行了比对，估计这些克隆的序列信息。结果 表明cDNA克隆可分为4类：Ⅰ类cDNAs，与编码包括酰基转化酶和脂肪酸乙醇氧化酶在内的代谢酶基因同源；Ⅱ类为推定细胞壁蛋白质；Ⅲ类为生物和非生物胁迫蛋白质；Ⅳ类为非同源cDNAs。Northernblot分析证明这些克隆在辣椒中差异表达。结果说明所有的cDNA克隆在辣椒中差异表达，Ⅰ类和Ⅳ类的cDNA克隆在辣椒胎座中差异表达或优先表达。     

利用SSH方法分离辣椒胎座中不同辣味积累阶段cDNA克隆

辣椒素主要在果实胎座组织中合成,为了进行辣椒素生物合成的分子遗传学研究,采用SSH法,构建一个特辣型品种Habanero胎座cDNA文库。通过dotblot和核苷酸序列分析,从400个消减克隆中选择了39条cDNA克隆,将其与数据库中DNA和蛋白质进行了比对,估计这些克隆的序列信息。结果表明cDNA克隆可分为4类:I类cDNAs,与编码包括酰基转化酶和脂肪酸乙醇氧化酶在内的代谢酶基因同源;Ⅱ类为推定细胞壁蛋白质;Ⅲ类为生物和非生物胁迫蛋白质;Ⅳ类为非同源cDNAs。Northern blot分析证明这些克隆在辣椒中差异表达。结果说明所有的cDNA克隆在辣椒中差异表达,Ⅰ类和Ⅳ类的cDNA克隆在辣椒胎座中差异表达或优先表达。     

桂花C4H基因的克隆与表达特性分析

利用转录组测序获得的表达序列信息,结合RACE技术,从桂花（Osmanthus fragrans）花瓣中克隆到两个参与苯丙烷代谢第2步反应的肉桂酸–4–羟基化酶（C4H）基因。其ORF全长分别为1 518 bp和1 611 bp,各自编码505和536个氨基酸,命名为OfC4H1和OfC4H2（登录号分别为KR861466、KF254842）。系统进化树表明,OfC4H1与矮牵牛中的PhC4H1、PhC4H2等C4H蛋白聚为一类,属于Class Ⅰ类型;OfC4H2与金银花中的LjC4H等属于ClassⅡ类型。进一步的C4H蛋白序列多重比较发现,OfC4H1和OfC4H2蛋白具有该基因家族特有的保守结构域,在这些保守结构域中存在区别两类C4H蛋白的典型特征。利用Real-time PCR比较分析了OfC4H1和OfC4H2基因的时空表达模式,结果显示,OfC4H1在花瓣中的表达量最高;OfC4H2在花瓣中的表达量较低,在花梗、雌蕊和幼叶等组织中表达量较高。构建原核表达载体pET6xHN-C4Hs,转化Transetta（DE3）大肠杆菌并诱导表达的结果表明,目的蛋白能在原核表达系统中顺利表达,而且与预期大小一致,但因溶解度较低无法进行酶活性分析。     

茶树小分子热激蛋白基因CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2的克隆与表达分析

以‘龙井长叶’茶树为材料,通过RT-PCR技术克隆获得了4个小分子热激蛋白基因,其开放阅读框长度分别为600、732、462和657 bp,编码199、243、153和218个氨基酸,根据其编码蛋白分子量分别命名为：CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2。蛋白结构分析显示,CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2蛋白均包含1个由CRⅠ、CRⅡ和β6-loop组成的ACD结构域,属于典型的小分子热激蛋白家族成员。亚细胞定位预测和进化树分析表明,CsHSP22.4主要定位于线粒体中,属于MⅠ亚族;CsHSP17.5主要定位于细胞质内,属于CⅠ亚族;而CsHSP27.4和CsHSP25.2则主要定位于叶绿体中,属于CP亚族。实时荧光定量PCR结果表明,CsHSP22.4和CsHSP27.4在叶中表达量最高,CsHSP17.5和CsHSP25.2在茎中表达量最高,具有一定的组织特异性。另外,CsHSP22.4、CsHSP27.4、CsHSP17.5和CsHSP25.2均受高温和干旱胁迫的诱导,其中在高温胁迫下表达量呈爆发性增加,表明其均参与了茶树对高温和干旱胁迫响应的过程,且对高温胁迫具有更高的敏感性。     

辣椒碱基–抗坏血酸转运蛋白（NAT）家族基因的鉴定和表达分析

利用生物信息学手段，在辣椒‘遵辣1号’中鉴定到12个碱基–抗坏血酸转运蛋白（NAT）基因，命名为CaNAT01 ~ CaNAT12，它们不均等的分布在7条染色体上，片段复制和串联复制是其扩增的原因。CaNATs包含多个跨膜结构域，等电点主要集中在8.39 ~ 10.15。系统进化分析发现植物中的NAT起源于D亚组基因，后经过分化，在双子叶植物中稳定存在4个亚组，C亚组基因间的核苷酸差异最小，在进化过程中最保守，CaNATs在这4个亚组均有不同分布。辣椒NAT家族基因具有明显的组织表达差异性，部分基因在根、茎以及果实发育过程中具有重要的调控作用。在低温、高温、干旱和盐胁迫下通过qRT-PCR分析发现CaNATs具有不同程度的响应，对低温和高温具有较强的响应。     

嫁接对高温和低温胁迫下辣椒幼苗快速叶绿素荧光诱导动力学特性的影响

以辣椒材料‘P205’和‘野力姆’为砧木,以‘三道筋’为接穗进行嫁接,研究了嫁接对高温（45 ± 1）℃和低温（4 ± 1）℃胁迫下辣椒快速叶绿素荧光诱导动力学特性的影响。结果表明：温度胁迫引起自根苗叶片快速叶绿素荧光诱导曲线（OJIP）发生显著变化,J、I、P相降低明显。JIP-test分析显示,荧光诱导曲线中出现了明显K相,且自根苗和嫁接苗在高温胁迫后的ΔK值均高于低温胁迫,说明辣椒叶片光合机构更易受到高温胁迫的损伤。温度胁迫降低了自根苗和嫁接苗的最大光化学效率（F_v/F_m）、性能指数（PI_abs）,其中PI_abs对温度胁迫更敏感。自根苗和嫁接苗叶片的反应中心单位面积上吸收（ABS/CS_m）、捕获（TR_o/CS_m）和传递（ET_o/CS_m）的光能以及反应中心数量（RC/CS_m）在温度逆境中下降,而J相相对可变荧光（V_J）、热耗散量子比率（Ψ_Do）、单位面积的热耗散（DI_o/CS_m）和综合性能指数（PI_total）升高,其中自根苗所有荧光参数值均与常温对照差异显著。砧木‘P205’嫁接苗和砧木‘野力姆’嫁接苗分别对高温和低温胁迫具有较好的适应性。自根苗和嫁接苗叶片的PI_total在温度逆境下均大幅升高,胁迫解除后又迅速恢复,表明在温度胁迫下辣椒叶片光系统Ⅰ（PSⅠ）的受损伤程度较PSⅡ低。     

黄瓜生长素响应因子CsARF10亚家族3个基因的克隆与表达分析

 利通过蛋白序列同源比对和PCR技术从黄瓜中克隆获得了3条生长素响应因子ARF10基因序列,分别命名为CsARF10a、CsARF10b和CsARF10c。系统发育进化树分析发现CsARF10a与番茄SlARF10基因进化距离较近,而CsARF10b和CsARF10c与拟南芥AtARF10相似性更高;启动子分析显示CsARF10家族基因具有多样化的激素应答元件,荧光定量PCR结果也证明黄瓜幼苗在不同NAA浓度处理以及其他激素的处理下,CsARF10家族基因呈现不同的表达模式;荧光定量PCR结果还显示CsARF10家族基因在黄瓜幼苗的根、茎、叶及雄花中都具有较高的转录水平;CsARF10a、b、c在黄瓜果实发育的早期具有相同的表达趋势,但CsARF10a的转录水平较高,而CsARF10b和CsARF10c表达量较低。     

月季乙烯受体基因的全长克隆及原核表达分析

 利用已构建的月季花朵转录组数据库,筛选得到了22个与乙烯受体同源性较高的UniGene片段,并利用这些片段从月季花瓣中克隆得到了3个乙烯受体基因全长,分别为RhETR1、RhETR3和RhETR5。其中,RhETR1全长为2 814 bp,编码一个595 aa的肽链;RhETR3全长为2 468 bp,编码一个765 aa的肽链;RhETR5全长2740 bp,编码一个742 aa的肽链。这3个基因推定的编码蛋白分别与枣（Ziziphus jujuba）中的ZjETR1、杨树（Populus trichocarpa）中的PtETR2和砂梨（Pyrus pyrifolia）中的PpERS2同源性最高,依次为85.2%、75.8%和80.3%。蛋白同源性及结构分析表明,RhETR1和RhETR5分别与拟南芥中的ERS1和ETR1结构相似,属于第1亚家族成员,RhETR3与ERS2结构相似,属于第2亚家族成员。在花朵自然瓶插过程中,这3个基因分别表现为下调、上调和组成型表达。利用原核表达载体,选择和月季花朵开放最为相关的RhETR3,获得了和理论分子量一致的重组蛋白,表明克隆得到的RhETR3具有完整的读码框。