苹果LysM类受体激酶基因家族鉴定与表达分析

以LysM(PF01476)和Pkinase(PF00069)保守域全蛋白序列为种子序列,在全基因组范围比对分析了苹果(Malus×domestica Borkh.)LysM-RLK家族的成员,对其家族成员的理化性质、进化关系、染色体分布、基因结构等进行了分析;基于已公布的转录组学数据,分析了LysM-RLK基因在苹果组织、发育过程和生物胁迫中的表达情况。通过分析,共获得12个苹果LysM-RLK基因,其氨基酸序列大小介于553~1 053,分子量介于62.65~119.04 kD,等电点介于5.11~7.45,主要位于质膜;根据进化分析将其分为3个亚组,亚组内各成员的外显子—内含子结构呈现较为相似的特征。基因表达数据显示,苹果的4个LysM-RLK基因表达存在较大的组织特异性,7个基因在苹果腐烂病和再植病发病过程中为差异表达。     

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。     

梨CRK家族基因及其腐烂病菌侵染响应成员的鉴定

在植物响应逆境过程中,半胱氨酸富集类受体激酶（Cysteine-rich receptor like kinase,CRK）起重要的调控作用。本研究中以结构域Stress-antifung（Pfam：PF01657）和Pkinase（Pfam：PF00069）的保守序列为种子序列,在全基因组范围鉴定了梨（Pryus spp.）CRK家族成员。此外,对其蛋白理化性质、进化特征、基因在染色体上的位置、顺式作用元件（cis-acting regulatory element,cis-element）和表达模式进行了分析。共获得32个CRK家族成员,其氨基酸数、分子量和等电点分别介于440 ~ 1 217、48.90 ~ 137.02 kD和5.31 ~ 8.59,主要位于质膜。根据进化分析,将来自梨、拟南芥、苹果、番茄和水稻的156个CRK分为6个亚组,梨CRK主要分布于亚组Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ。梨CRK中存在5个串联重复的基因簇,共包含了20个成员。此外,该基因家族所有成员的启动子区域都存在多个响应激素和逆境信号的cis-element。接种腐烂病菌Valsa pyri（Vp）后,杜梨（Pyrus betulifolia,抗病）和‘早酥’梨（Pyrus bretschneideri,感病）中分别发现8个和10个CRK发生了差异表达,6个基因在两种资源中都发生了差异表达。差异基因中,Pbr001477.1和Pbr000205.4在抗、感病资源中都显著上调,而其他基因的表达量在两种资源中呈现不同的变化趋势。     

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）~–51.9 kal ? 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miR396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miR396家族成员的表达,尤其是在不定根诱导期和根系生长期更为显著。     

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。     

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。PpMRLK2、PpMRLK9、PpMRLK22、PpMRLK23、PpMRLK24、PpMRLK26和PpMRLK32在抗蚜品系‘P5868’中表达量比其他品系高，其中PpMRLK26表达量差异显著。进一步分析发现，在抗蚜品系‘P5868’中表达的22个MRLK呈组成型表达，蚜虫侵染处理不会对基因的表达产生影响。综上，推测PpMRLK26可能调控抗蚜品系‘P5868’的抗蚜性状的形成。     

百子莲MYB家族鉴定及蓝色形成关键基因功能分析

利用生物信息鉴定百子莲MYB家族成员，挖掘并验证了调控百子莲蓝色花色形成的关键基因。以全长转录组测序数据作为参考序列，鉴定得到百子莲123个MYB家族成员，包括60个R2R3-MYB、4个3R-MYB、2个4R-MYB和57个1R-MYB基因。对调控类黄酮生物合成的主要亚家族R2R3-MYB进行分析发现，R2-和R3-repeats的序列较为保守，根据系统进化关系分为22个亚组（A1～A22）。特殊的是，相较拟南芥的25个亚组，百子莲缺乏正向调控花色素苷合成的典型亚组S6。与花色形成相关的其他亚组有A18、A17和A16，其成员ApMYB4、ApMYB6、ApMYB7、ApMYB12和ApMYB111定位于细胞核，ApMYB123集中分布于核仁中。在蓝色百子莲花瓣着色过程中，ApMYB12显著上调表达，而ApMYB111显著下调表达。ApMYB4、ApMYB6和ApMYB7在蓝花各发育阶段的表达量均低于白花，预示这些基因可能是百子莲蓝色形成的负调控因子。ApMYB123在白花的开放前期大量表达，说明该基因可能在此阶段促进花瓣合成原花青素。在烟草中过表达ApMYB12，烟草花瓣颜色较野生...     

苹果POD家族基因的鉴定与MdPOD15的功能分析

为探究苹果过氧化物酶（POD）基因家族成员在苹果逆境下的作用，利用已报道的拟南芥POD基因，通过多序列比对鉴定出51个苹果POD(MdPOD)家族成员，并分析其在逆境条件下的表达规律。结果表明51个家族成员分布于13条染色体上，其编码95～1 443个氨基酸，蛋白分子量为10.18～161.02 kD，等电点为4.36～9.90。分析表明该基因家族可分为6个亚族，外显子数介于1～40。选择压分析表明20个基因在进化过程中受到纯化选择作用。亚细胞定位发现MdPOD15主要存在于细胞膜、细胞质、细胞核和叶绿体中。基因芯片表达图谱显示大部分MdPOD在花、叶和果实中表达量较高。实时荧光定量PCR表明，ABA处理2 h大部分基因的表达量上调，之后出现下降，PEG处理12 h后51个MdPOD基因表达量达到峰值，而用NaCl处理时MdPOD的表达量到24h时达到峰值。烟草叶片瞬时表达MdPOD15发现，其在细胞膜、细胞质和细胞核中表达，且苹果愈伤组织中MdPOD15的超表达可缓和非生物胁迫对细胞的损伤程度，由此可知MdPOD在不同非生物胁迫下的不同时间段可能发挥不同的作用。     

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miR396家族成员的表达,尤其是在不定根诱导期和根系生长期更为显著。     

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...     

龙眼miR166家族的分子进化特性及时空表达分析

为了解miR166基因家族的分子进化特性及其在龙眼不同组织部位的表达规律,对龙眼miR166家族成员的成熟体和前体序列及其进化、前体二级结构预测、靶基因预测以及时空表达模式进行了分析。结果表明:龙眼miR166家族含有12条成熟体序列和7个前体序列(pre-miRNA)。Mfold预测显示pre-miR166家族7个成员的序列均能形成典型稳定的茎环二级结构,成熟序列的碱基保守性高,其他位置的则保守性减弱;它们的最小折叠自由能(ΔG)在–35.30~–83.30kal·mol~(-1)。系统发育进化树分析显示,龙眼pre-miR166家族与葡萄、碧桃的pre-miR166亲缘关系更为接近。靶基因预测显示,龙眼miR166基因家族靶基因包括同源异型域—亮氨酸拉链蛋白、三角状五肽重复结构蛋白、假定蛋白、DNA指导的RNA聚合酶Ⅲ亚单位RPC2、紫外线B受体等。实时荧光定量PCR显示,pre-miR166家族不同成员在龙眼生长发育进程中均有表达且表达模式不尽相同,提示其可能广泛参与龙眼各个器官的调控,且在功能上可能具有分工。     

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。     

MdMYB73的分子克隆及其在苹果愈伤组织和拟南芥幼苗中的盐抗性功能鉴定

从‘嘎拉’苹果中克隆了一个MYB转录因子基因(序列号:MDP0000894463)。该基因包含长为729 bp完整的开放阅读框,编码243个氨基酸,预测其蛋白质分子量为26.34 kD,等电点为9.29。系统进化树分析表明,这一MYB转录因子与拟南芥AtMYB73同源序列相似性最高,因此将其命名为MdMYB73。功能域分析表明,MdMYB73蛋白含有保守的R2R3-typeMYB绑定域。荧光定量PCR分析表明,MdMYB73在苹果的各个组织均有表达,在叶片和花中表达相对较高;MdMYB73的表达明显受盐胁迫的诱导。将异位表达MdMYB73的拟南芥幼苗进行抗盐鉴定,结果表明MdMYB73负调控拟南芥盐胁迫抗性;同时,AtSOS1,AtSOS3和AtNHX1抗盐相关基因的表达水平显著降低,表明MdMYB73可能负调控SOS反应,影响拟南芥抵抗高盐胁迫过程。将MdMYB73基因遗传转化苹果愈伤组织,抗盐表型分析表明,MdMYB73过量表达也明显降低了转基因愈伤组织对盐胁迫的抗性。     

甘蓝开花抑制因子FLC 家族氨基酸序列差异及其对FLC/SVP 聚合化的影响

 为深入研究甘蓝Flowering Locus C（FLC）家族与SHORT VEGETATIVE PHASE（SVP）蛋 白互作的分子机理及其对开花的调控作用，从甘蓝‘ZQ-67’材料中克隆了5 个FLC 家族基因（记为 BoFLCy1 ~ BoFLCy5）。它们均编码MIKC 型蛋白，按进化关系其编码蛋白可分为两类：BoFLCy3 和BoFLCy5 为第Ⅰ类，仅在C 域有1 个位点变异；BoFLCy1、BoFLCy2 和BoFLCy4 为第Ⅱ类，仅在K、C 域分别有1、 2 个位点变异。酵母双杂交显示：甘蓝BoFLC 家族蛋白均可与BoSVP 蛋白互作；但BoFLCy4 蛋白最为敏 感，其N 端插入3 个氨基酸TET 会破坏该作用。β–半乳糖苷酶活性分析表明：BoFLCy1 ~ BoFLCy5 与 BoSVP 互作强度差异显著，强弱关系为：BoFLCy1 > BoFLCy2 > BoFLCy3 > BoFLCy5 > BoFLCy4，该家族蛋 白KC 域内的变异位点若为疏水氨基酸则有利于FLC/SVP 聚合。进一步分析突变BoFLCy4 蛋白IK 域内 的保守位点发现：蛋白作用强度可能不受I 域的这些保守性亲（疏）水氨基酸（第63、77 位）影响，而 会受到K 域保守氨基酸（第120、121、135、157 位）的亲（疏）水性调节。     

柑橘MAPK基因的生物信息及其响应溃疡病菌侵染的表达分析

为挖掘柑橘溃疡病抗性关键基因，对柑橘促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）基因家族进行注释和功能域分析，明确了CsMPK1、CsMPK3、CsMPK4、CsMPK6和CsMPK19的组织表达特异性和在抗病品种‘金弹’（Fortunella japonica Swingle）和感病品种‘晚锦橙’（Citrus sinensis Osbeck）中受病原菌（Xanthomonas citri subsp. citri，Xcc）诱导的表达情况；并对CsMPK19进行了生物信息分析。共注释出12个柑橘MAPK基因家族成员，根据系统发育树将其分为3个亚类，均含有促分裂原活化蛋白激酶（Pkinase）功能结构域。其中CsMPK1、CsMPK3、CsMPK4-1和CsMPK6在果实中表达水平较高，CsMPK19在叶片中表达量相对较高。CsMPK1的表达在溃疡病抗（感）品种中均受病原菌强烈诱导，且在感病品种中上调的幅度高于抗病品种；CsMPK3 和CsMPK6仅在感病品种中病原菌处理早期有较强烈的响应；CsMPK4-1和CsMPK4-2的表达在感病品种中受病原菌诱导上调，而在抗病品种中病原菌处理后低于水处理对照；CsMPK19的表达在抗（感）品种中均受病原菌强烈诱导，且在抗病品种中上调幅度更大。克隆了CsMPK19，其序列全长为1 824 bp，编码607个氨基酸，分子量为69 174.36 D，为非分泌性蛋白，其25 ~ 316 aa为典型的Pkinase功能域。晚锦橙和金弹MPK19启动子的顺式作用元件存在较大差异。结果表明柑橘MAPK基因强烈响应溃疡病菌侵染，推测CsMPK19在溃疡病抗性调节中有潜在应用价值。     

柑橘CsNCED3-2的克隆及其响应溃疡病菌侵染的表达分析

柑橘溃疡病是世界柑橘的一种重要病害，对柑橘产业造成严重的经济损失。对柑橘中9–顺式–环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）基因家族进行注释，并克隆出受柑橘溃疡病菌诱导表达的CsNCED3-2，确定了其表达模式。从柑橘全基因组公共数据库共注释出14个NCED基因家族成员，根据系统发育树和功能结构域将其分为4个亚类；CsNCED3-2其序列全长2 377 bp，开放阅读框1 830 bp，编码609个氨基酸，属于RPE65超家族成员和类胡萝卜素双加氧酶家族成员，是非分泌性蛋白；在‘晚锦橙’和‘金弹’叶片注射溃疡病菌后的各个时间点，‘晚锦橙’叶片中CsNCED3-2的相对表达量总体高于‘金弹’，并且两品种的相对表达变化呈相反趋势；与茎、叶和种子相比，CsNCED3-2在两品种果皮中表达量较高；两品种的CsNCED3-2上游启动子均含有参与植物激素和逆境应答相关的顺式作用元件ABRE（脱落酸响应）、TCA-element（水杨酸响应）、MYC/MYB（干旱响应）等，但数量和类型存在差异。     

番茄SELF-PRUNING基因家族及株形调控功能研究进展

番茄SP（SELF-PRUNING）基因调控植株的有限型生长习性，其与金鱼草CEN（CENRORADIALIS）基因和拟南芥TFL1（TERMINAL FLOWER 1）基因同源，属于调控植物生长习性和开花的同一类基因。目前已报道了番茄SP基因家族8个成员（SP、SP9D、SP2I、SP3D、SP5G、SP6A、SIGI和SPGB），该基因家族能直接或间接调控番茄植株的生长习性，影响其株形。对番茄SP家族基因结构特征、亲缘关系、表达特性以及株形调控功能等研究进展进行综述，以期为调控番茄生长习性，获得紧凑型株系、实现均一化和现代机械化采收提供有效的技术支撑。     

苹果MdMYB2基因对非生物胁迫的响应

为阐明苹果(Malus×domestica)R2R3-MYB转录因子基因MdMYB2在非生物胁迫条件下的生物学功能,对MdMYB2的启动子序列进行分析,发现其含有非生物胁迫相关顺式作用元件,且MdMYB2的表达量受外源ABA、聚乙二醇(PEG)和4℃低温的诱导。在不同处理对MdMYB2过表达拟南芥植株和MdMYB2过表达苹果愈伤组织的试验中发现,外源ABA处理抑制了MdMYB2转基因拟南芥种子的萌发,且转基因幼苗提高了对ABA的敏感性、耐旱性和抗冷性。同时,过表达MdMYB2的苹果愈伤组织也表现出对ABA敏感、耐旱和抗冷的表型。以上结果说明MdMYB2在植物的逆境胁迫响应中发挥重要作用。     

MhRAR1和MhSGT1基因转化苹果提高轮纹病菌诱导的抗氧化酶活性

 RAR1和SGT1是植物R基因（抗病基因，resistance genes）介导的抗病防卫途径中的两个重要信号元件，在R蛋白下游和活性氧产生之间发挥作用。为了研究湖北海棠MhRAR1和MhSGT1基因在感病苹果品种植株内的表达特性及其抗病功能，利用农杆菌介导法将两种基因分别转入富士苹果。对Hyg阳性植株进行PCR和RT-PCR检测，6个转MhRAR1株系和3个转MhSGT1株系呈阳性；两种转基因苹果株系被苹果轮纹病病原菌侵染后，与对照相比都表现出抗氧化酶（SOD/POD/CAT）活性迅速升高、MDA含量变化较平缓的趋势，进一步说明RAR1和SGT1基因能够作用于苹果体内的活性氧反应和细胞膜活动进程，对植株受到外部侵害后的抗性反应有促进作用。