红树莓CPP转录因子家族的生物信息学及表达分析

为探索CPP转录因子家族在红树莓果实中的功能,本研究通过生物信息学技术与表达分析结合的方法,在‘海尔特兹’红树莓转录组数据库中检索到的CPP转录因子家族进行生物信息学分析、转录表达量分析和qRT-PCR表达分析。结果表明：红树莓CPP基因家族包括4个成员,相对分子质量在47 175.57～86 763.46 kD之间,等电点在5.83～9.20之间,为不稳定、亲水性的蛋白质,无信号肽,定位于细胞核,无跨膜结构,含有2个CXC保守结构域,结构主要由无规则卷曲构成,含有8～12个外显子,7～8个保守基序,与拟南芥的CPP基因亲缘关系较近,含有生长素、脱落酸、赤霉素、水杨酸、防御和应激、干旱诱导等顺式作用元件,转录表达和qRT-PCR表达均分析发现RuCPP-1和RuCPP-4基因在青果时期的表达量最高,RuCPP-2和RuCPP-3基因分别在红果和深红果时期的表达量最高,推测RuCPP基因家族可能参与调控生长素、脱落酸、赤霉素、水杨酸等反应。     

不同品种红树莓果实发育过程中抗氧化性的研究

为阐明红树莓果实发育过程中的抗氧化规律,明确抗氧化性强的时期和品种,以4个品种4个时期的红树莓果实为材料,对抗氧化酶活性、总酚含量及其对DPPH自由基的清除作用进行研究。结果表明:4个红树莓品种果实从青果到深红果发育过程中SOD活性随发育程度增加而升高,‘海尔特兹’深红果最高为36.99U/(g·min)FW;CAT活性随发育程度增加而先增高后降低,‘海尔特兹’-黄果最高为41.12U/(g·min)FW;POD活性随发育程度增加而降低,‘海尔特兹’-青果最高为9.83U/(g·min)FW。4个红树莓品种果实发育过程中总酚含量在7.34~41.88mg/g之间;对DPPH自由基的清除率在7.22%~33.83%之间,随发育程度增加而先降低后升高。结论:‘海尔特兹’的抗氧化酶活性最高,SOD、CAT、POD活性最高的时期为深红果、黄果、青果;‘秋福’与‘海尔特兹’的总酚含量高,青果时高;‘秋福’与‘菲尔杜德’的清除率最高,青果与深红果时高。     

干旱胁迫下大苞萱草bHLH转录因子家族鉴定与分析

【目的】为探究大苞萱草bHLH基因家族成员特性，基于对干旱胁迫下大苞萱草叶和根转录组测序结果，鉴定并分析大苞萱草bHLH基因家族成员。【方法】利用生物信息学方法对大苞萱草bHLH转录因子家族基因进行系统发育、理化性质、二级结构、保守结构域及基因表达等分析。【结果】共鉴定出55个大苞萱草bHLH家族基因并分为11个亚族；bHLH蛋白理化性质差异较大，总平均亲水性为负值，均为亲水性蛋白；亚细胞定位预测大苞萱草bHLH蛋白主要分布在细胞核中；基因表达分析表明，叶中有26个上调基因，26个下调基因，根中有32个上调基因，22个下调基因，差异基因HmbHLH50的表达量变化显著，可能与大苞萱草的抗旱能力相关。【结论】本研究为挖掘bHLH转录因子家族基因的功能奠定基础，也为深入解析大苞萱草的抗旱机制提供理论依据。     

基于转录组的洋葱bHLH转录因子家族鉴定与生物信息学分析

bHLH转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族，在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。本研究利用转录组数据对洋葱基因家族成员进行筛选和鉴定，并对家族成员进行理化性质、保守基序、亚细胞定位、系统发育和蛋白互作生物信息学分析，同时对bHLH基因家族在洋葱幼苗中的表达情况进行分析。结果表明，从洋葱转录组共鉴定到36个bHLH基因，预测编码蛋白质含有的氨基酸数量为127～610个，且均为亲水性蛋白，系统发育分析表明，洋葱bHLH基因家族分为12个亚族，同一亚族的大多数基因具有相似的保守基序，大多数bHLH基因在洋葱幼苗中表达，不同基因的表达量水平差异较大。本研究结果为进一步研究洋葱bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。     

耧斗菜WRKY转录因子家族生物信息学分析及抗盐基因筛选

为挖掘耧斗菜属植物WRKY的抗盐基因奠定理论基础,通过转录组数据分析,鉴定WRKY转录因子,并对家族成员进行生物信息学分析。结合表达模式对其功能进行分析,结果表明：从欧耧斗菜中鉴定出35个WRKY转录因子,根据WRKY七肽的数量和锌指结构特点可分为3亚族,每组成员分别有8、24、3个;其编码蛋白质氨基酸数为173～797个,分子量为19 902.13～87 973.25,均为亲水性蛋白,其中有1个稳定蛋白;亚细胞定位结果均在细胞核中。结合系统进化树,从14个差异显著表达的AvWRKY基因中,筛选出与已知抗盐的WRKY基因亲缘关系近的4个基因(AvWRKY3、AvWRKY7、AvWRKY16、AvWRKY34),作为在耧斗菜响应盐胁迫中发挥重要作用的候选基因。     

芥菜TCP转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】对芥菜基因组中TCP转录因子家族基因成员进行鉴定和序列分析,并分析TCP家族基因在茎发育时期的表达水平,为研究芥菜TCP基因功能和茎膨大机理提供基因源和理论依据。【方法】从芸薹属基因组数据库下载芥菜基因组数据,结合转录组数据,对芥菜TCP转录因子家族成员进行鉴定,并利用生物信息学方法对该家族成员进行理化性质、亚细胞定位、系统发育关系、基因结构、染色体定位及茎不同发育时期基因表达谱等方面的分析。【结果】芥菜TCP家族共有53个成员;系统进化树分析可分为两个大的亚组;TCP基因大都位于细胞核上,但理化性质差异很大;大部分基因没有内含子,基因结构保守性较高;在染色体上分布不均;表达模式分析显示TCP家族基因可能在芥菜茎膨大中起重要作用。【结论】鉴定了53个芥菜TCP家族基因成员,并发现PCF亚组成员在芥菜茎发育时期特异性表达,可能在芥菜茎的生长发育过程中起重要作用,该研究为芥菜及其他植物中TCP家族的鉴定和功能研究提供了理论基础。     

胡萝卜YUCCA基因家族鉴定及生物信息学分析

胡萝卜是重要的根菜类蔬菜之一,根部性状影响最终的产量和品质.YUCCA基因通过介导生长素调控植物根部发育,是生长素合成途径中的关键基因.利用生物信息学方法对胡萝卜YUCCA基因家族成员进行鉴定,对其理化性质、染色体定位、系统进化树、蛋白质的二级和三级结构以及保守基序进行分析.结果表明,在胡萝卜的5条染色体上共鉴定到了14个YUCCA基因家族成员,其大部分基因含有3～4个外显子;该家族编码的蛋白质为富含碱性氨基酸的亲水性蛋白质,氨基酸数量为290～424个,其蛋白质结构主要以α-螺旋和无规则卷曲构成,通过构建系统进化树可将其分为3个亚族,且亚细胞定位结果显示,YUCCA基因家族蛋白质大部分被定位在细胞质中.这为YUCCA基因家族在调控胡萝卜根发育和膨大机制研究奠定了理论基础.     

辣椒WOX转录因子家族的鉴定、进化与表达分析

WUSCHEL(WUS)相关的同源异型盒（WOX）转录因子家族是一类植物特异性转录因子，维系植物干细胞动态平衡、茎尖分生组织形成、胚胎发育等重要生命活动。利用生物信息学方法，在遵辣1号辣椒中鉴定到10个WOX基因，命名为CaWUS—CaWOX13。CaWOXs不均等地分布在5条染色体上，被分为3个支系，亚细胞预测全部定位在细胞核上。不同支系间基因数目差异较大，同一支系的成员具有相似的基因结构和保守基序。CaWOX家族启动子包含14种有关植物生长发育、激素调控和逆境胁迫的作用元件，分布最广的为茉莉酸甲酯应答元件（MeJA responsiveness）。CaWOX家族内没有发现串联重复和大片段复制，但和拟南芥、番茄存在共线性关系。CaWUS作为关键蛋白，在蛋白质互作网络中承担枢纽作用。CaWOXs的基因表达量具有显著的差异性，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。     

2023 年 1 期目次

  目的  Wuschel (WUS)相关的同源异型盒(Wuschel-related homeobox,WOX)转录因子家族在植物生长发育中发挥重要作用。本研究旨在探索WOX转录因子在杜仲Eucommia ulmoides中的分布及表达特征。  方法  以杜仲基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对杜仲WOX家族进行全基因组鉴定;基于转录组数据分析EuWOXs在叶片发育及杜仲胶形成中的表达特征,通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测EuWOXs在‘紫叶’杜仲‘Ziye’叶片不同发育时期的表达模式。  结果  杜仲基因组中共鉴定出8条EuWOXs,分布于8条染色体;EuWOXs蛋白质长度为182~352个氨基酸,理论等电点为5.10~6.47,分子量为20.7~40.4 kDa;亚细胞定位预测EuWOXs均定位在细胞核中,均为亲水性蛋白。根据系统进化关系,杜仲WOX家族包括3个亚家族,分别含2、1和5个EuWOXs基因。EuWOXs均含有内含子,并包含多个基序,启动子中富含激素、胁迫和光周期响应元件。大部分EuWOXs在杜仲叶片中表达量较低,EuWOX13-1随叶片发育表达量逐渐降低,EuWOX13-2在生长叶中表达量最高。  结论  杜仲中有8个EuWOXs基因,EuWOX13-1和EuWOX13-2可能在杜仲叶片发育中发挥重要作用。图10表2参50     

桂花OfABFs基因克隆和表达分析

【目的】研究OfABFs基因家族成员在桂花‘堰虹桂’Osmanthus fragrans ‘Yanhonggui’不同组织和花开放进程中的表达模式,筛选参与调控花开放的关键成员。【方法】在桂花基因组数据库中筛选出相关OfABFs基因序列,克隆序列全长并对其进行生物信息学分析,通过荧光定量PCR分析OfABFs基因在‘堰虹桂’不同组织及花开放进程中的时空表达模式。【结果】筛选得到5条OfABFs基因序列。生物信息学分析得出：桂花OfABFs蛋白具有亲水性,较不稳定,无信号肽段;预测其蛋白二、三级结构具有相似的特性,无规则卷曲和α-螺旋为其结构组成的主要元件;5条OfABFs转录因子均含有bZIP转录因子家族保守结构域。亚细胞定位预测表明：5条OfABFs编码蛋白均定位在细胞核。荧光定量PCR结果表明：OfABF1、OfABF2、OfABF3、OfABF4和OfABF6在桂花中的表达具有组织特异性,其中OfABF1、OfABF4和OfABF6在花中有较高表达。OfABF1在顶壳期被转录激活,表达显著升高;铃梗期后表达水平虽呈下降趋势,但仍保持较高水平。OfABF2的表达在顶壳期到达峰值,且...     

高粱MADS-box家族基因的鉴定与分析

MADS-box家族是一类具有多种生物功能的转录因子,它参与了植物生长发育的各个过程。本研究利用生物信息学方法,从高粱全基因组数据库中筛选并鉴定出98个高粱MADS-box家族成员,并对该家族成员的蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、基因表达模式等特征进行了全面分析。结果表明98个高粱MADS-box基因包含了42个M-type-MADS基因和56个MIKC-MADS基因。高粱MADS-box家族基因的内含子数目为0～10个不等,不同基因的内含子数目相差很大。这些基因位于1～10号染色体,且分布较为均匀。高粱花发育过程中有28个M-type-MADS基因和55个MIKC-MADS基因转录表达。果实发育过程中有32个M-type-MADS基因和54个MIKC-MADS基因转录表达。     

基于全长转录组的蚕豆WRKY基因家族分析及耐盐胁迫相关候选基因挖掘

WRKY基因是植物特有的转录因子基因,能够调控植物的生长发育和胁迫响应。为了鉴定蚕豆WRKY基因家族成员,揭示其进化关系并挖掘与盐胁迫相关的候选WRKY基因,本研究在完成蚕豆全长转录组测序(9个样品)和二代转录组测序(27个样品)的基础上,利用生物信息学方法对WRKY转录因子基因进行鉴定与分析,并通过拟南芥同源基因比对挖掘盐胁迫相关的候选VfWRKY基因。结果表明,蚕豆全长转录组测序共获得53.84 Gb数据量,通过比对和校正最终获得58 885条转录本序列信息;基于蚕豆全长转录组共鉴定出113个WRKY家族成员,氨基酸数目为153～737 aa,等电点为4.84～9.87,113个WRKY家族蛋白质全部定位于细胞核中;根据拟南芥WRKY家族系统发育特征,VfWRKY基因家族可分为3组,分别为group 1(38个VfWRKY)、group 2(61个VfWRKY)、group 3(14个VfWRKY);Motif 1和Motif 3是VfWRKY基因家族的特征基序,并对应WRKY保守结构域,在进化过程中较为保守;VfWRKY基因家族主要富集在植物MAPK信号通路、植物与病原菌相互作用...     

冬剪强度对设施红树莓'海尔特兹'生长和结果的影响

为明确冬季修剪强度对红树莓花茎翌年下部侧芽发育、结果枝生长、果实发育以及初生茎生长的影响,以设施双季红树莓'海尔特兹'为试验材料,对其花茎分别剪留10.00,15.00,20.00,25.00 cm,研究对各处理植株花茎生长状况、侧芽发育位置、坏果率、单株产量的影响.结果表明,各处理均可促进花茎剪口下1/3～1/2处花...     

菊花BRC1b基因的分离与亚细胞定位

以切花菊‘神马’(Dendranthema grandiflora‘Jinba’)为材料,利用同源基因克隆法结合RACE技术克隆了侧枝相关重要基因BRANCHED1类似基因,命名为DgBRC1b。该基因开放阅读框有1 008bp,可编码335个氨基酸。蛋白对比发现,DgBRC1b所推测的氨基酸序列包含TCP家族转录因子的2个基本结构域。通过系统遗传进化树分析进一步表明DgBRC1b属于TB1亚家族。洋葱表皮亚细胞定位结果表明该基因定位于细胞核,进一步证明该基因可能为转录因子。     

甜樱桃MYB转录因子基因的克隆与表达分析

本研究利用转录组测序结果,通过RT-PCR从甜樱桃品种‘美早’果实中克隆出1个MYB转录因子基因,将其命名为PaMYB10,Gen Bank登录号为ALH21137.1。该基因编码的氨基酸序列具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB家族基因,与蔷薇科的桃、欧李、梅等作物亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,PaMYB10在红色品种‘美早’的茎、叶、花和果实中均有表达,但表达量存在差异,在成熟果实中表达量最高。‘美早’中花青苷含量随着果实的发育逐渐升高,PaMYB10的表达显著上调;‘13-33’中花青苷含量随着果实的发育变化不明显,基因表达量变化也不明显。在果实发育后期,‘美早’果实中花青苷含量和PaMYB10的表达量均显著高于‘13-33’。推测PaMYB10的高水平表达可能与红色甜樱桃果实花青苷积累有关。     

景宁木兰PIF转录因子的生物信息学分析及极端遮阴条件下的表达模式

  目的  群落所造成的遮阴是导致景宁木兰Magnolia sinostellata濒危的重要因素之一。PIF家族转录因子在光信号传导和植物生长发育中起到重要作用。对PIF家族转录因子进行系统分析和研究,为探究其在景宁木兰光信号转导机制中的作用奠定基础。  方法  从景宁木兰转录组数据中鉴定获得PIF家族转录因子并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)技术对其在极端遮阴条件下的表达模式进行分析。  结果  从景宁木兰转录组中共筛选出9个MsPIFs转录因子基因,其编码的蛋白质长度为188~735 个氨基酸,蛋白质大小为20 314.56~78 957.02 Da,理论等电点范围为5.18~8.22。MsPIFs基因编码的蛋白质均为不稳定蛋白质,所有蛋白质均为亲水性蛋白质。亚细胞定位预测结果显示所有蛋白质均定位于细胞核。9个蛋白质均具有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Try)磷酸化位点。qRT-PCR结果表明:极端遮阴条件下,9个MsPIFs家族基因表达均发生不同程度的变化。其中,MsbHLH23的表达变化较其他基因更为明显,遮阴处理5和10 d时的表达量分别上调为对照的52.77与20.03倍。  结论  景宁木兰PIF转录因子家族均能响应遮阴,为后续对MsPIFs进行生物学功能鉴定奠定了基础。图7表3参32     

谷子bZIP转录因子家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

谷子是我国重要的杂粮作物之一,其籽粒营养价值高、可药用,茎秆可以作为饲料。bZIP基因家族是植物中家族成员数量最多的转录因子家族之一,其调节包括病原防御、光反应和胁迫信号、种子成熟和花发育等过程。利用谷子的全基因组数据库,通过多种生物信息软件及在线网站对谷子bZIP转录因子家族进行全基因组鉴定,并分析其系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、启动子顺式作用元件和表达量情况。结果表明,谷子bZIP转录因子家族共有85个基因;亲缘关系较近的谷子bZIP基因的基因结构较为相似;所有bZIP转录因子蛋白质都有模体motif1,motif1在蛋白质序列中最为保守,其中的碱性氨基酸R以及L最保守;bZIP转录因子家族基因的启动子顺式作用元件种类较多,包括ABRE、ARE、CAT-box、G-box等元件,其参与调控胁迫响应、生长发育等过程。基因表达分析结果表明,亲缘关系较近的家族成员具有相似的表达特异性,SibZIP转录因子在根、花和叶片中均有成员表达;SibZIP11、SibZIP12和SibZIP72等在干旱处理的根中表达量较高。谷子bZIP转录因子家族分析结果可为进一步研究谷子bZIP基因功能和分子机制奠定理论基础。     

玉米ARID转录因子家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定玉米ARID转录因子家族成员,并进行表达分析,为深入研究ARID转录因子生物学功能及玉米遗传育种提供理论参考。【方法】从拟南芥数据库TAIR获取7个ARID转录因子家族成员的氨基酸序列,与玉米基因组编码蛋白进行同源比对,鉴定出玉米ARID转录因子家族成员,采用生物信息学方法对其理化性质、系统发育进化、启动子区顺式作用元件、生育期组织表达模式和蛋白互作网络等进行预测分析,并用实时荧光定量PCR检测其在激素处理及低温胁迫下的表达模式。【结果】从玉米中共鉴定出12个ARID转录因子家族成员（ZmARID1～ZmARID12）,编码的氨基酸数量为448～1875个,均为亲水性蛋白,除ZmARID12外,其余均为不稳定蛋白;ZmARID2、ZmARID4、ZmARID9和ZmARID10蛋白定位于叶绿体和细胞核,ZmARID12定位于叶绿体和细胞质,ZmARID1定位于叶绿体,其余成员均定位于细胞核。玉米ARID家族基因启动子区域不仅含有多种光响应元件（G-box、Sp1、GATA-motif、Box4、MRE、AE-box）,还含有茉莉酸甲酯（MeJA）响应元件（CGTCA-mot...     

核桃JrbHLH转录因子家族鉴定与响应冷胁迫基因表达分析

为了探究核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用，本研究通过转录组数据结合隐马尔可夫模型筛选技术在核桃全基因组挖掘出bHLH转录因子家族成员并进行结构分析，进一步对该家族成员响应冷胁迫的差异表达基因进行冷胁迫不同时间与不同组织中的表转录水平分析。结果表明，核桃bHLH转录因子家族包含72个基因，编码72条蛋白，开放阅读框为393～1 839 bp，编码的蛋白长度为130～612个氨基酸，等电点为4.61～9.51，均为亲水性蛋白；各成员均含有典型的碱性区域和螺旋-环-螺旋结构域；与拟南芥同家族聚类分析发现，核桃bHLH家族成员可分布到15个亚群，且同源性较高。结合转录组数据筛选到16个响应冷胁迫的差异表达基因，在冷胁迫不同时间后出现不同程度响应，并且在不同组织中存在特异性表达。本研究将为核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用研究奠定基础。     

葡萄SBP-box转录因子家族的生物信息学分析及其应答激素调控葡萄果实成熟的作用

[目的]本文旨在分析已知葡萄(Vitis vinifera L.)SBP-box家族基因基本信息,研究其在葡萄果实发育成熟过程中的调控作用。[方法]利用葡萄转录因子Plant TF数据库(http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn/index.php?sp=Vvi)查询并获得SBP-box基因,采用ClustalX 2、DNAMAN 6、Web Logo 3、MEGA 4.1和Gene Structure Display Server等软件对其基因与蛋白序列进行生物信息学分析。利用Plantcare软件分析葡萄转录因子SBP-box家族成员的启动子元件,预测其与果实发育及成熟过程相关的潜在作用。采用RT-qPCR技术研究VvSBP基因在果实发育成熟过程中的作用。[结果]从转录因子数据库中共得到19个葡萄SBP-box基因。SBP-box结构域分析显示,多达61个位点氨基酸具有较高的保守性。进化树分析结果显示,葡萄SBP-box基因共分为3个亚组。染色体定位分析显示,VvSBP基因在1号染色体上分布最多(4个),其次是染色体5、15、4、7、8、10、11、12、14、17、18和19,染色体2、3、6、9、13和16则没有分布。启动子作用元件分析表明,SBP-box家族所有成员的启动子均含有与果实发育和成熟相关的作用元件。结合RT-qPCR结果,发现约9个成员可能促进了葡萄果实的成熟过程,且大部分成员属于第1亚组和第3亚组;约7个成员可能促进了葡萄果实的生长发育,但抑制了果实的转色与成熟过程,且大部分成员属于第2亚组。[结论]葡萄SBP-box基因结构高度保守,多数成员参与调控果实发育与成熟过程。