黄瓜Aux/IAA基因家族的生物信息学分析

Aux/IAA基因家族是一个典型的被生长素诱导而表达的基因家族,可以被生长素快速诱导表达。采用生物信息学方法在黄瓜基因组中确定了28个Aux/IAA基因,除4号染色体外,其他6条染色体均有分布,编码蛋白序列在70~427个氨基酸残基之间,22个黄瓜Aux/IAA蛋白具有完整的4个保守结构域,进化方式多样化。该研究结果有助于黄瓜生长素信号转导途径的解析。     

桃Aux/IAA家族基因鉴定及在果实成熟过程中的表达分析

通过生物信息学鉴定桃基因组中生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA)基因家族,并对其在溶质型和硬质型桃果实成熟阶段的表达水平进行q RT-PCR检测。结果表明:桃Aux/IAA基因家族包含22个成员,这些基因集中分布在5条染色体上,以第1条染色体上含有最多,为8个。大部分Aux/IAA基因包含高度保守的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ功能域,聚类分析表明其分为10类。基因结构分析显示这些基因包含2~5个外显子。荧光定量PCR分析表明10个Aux/IAA基因在溶质型桃果实的表达量高于对应时期硬质型桃果实,其中5个基因随着溶质型桃果实的成熟上调表达,特别是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m。试验结果表明桃Aux/IAA家族成员在结构上高度保守,其中多个成员(尤其是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m等)可能参与调控桃果实的成熟。     

香蕉Aux/IAA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

对香蕉Aux/IAA基因家族进行了全基因组鉴定,获得分布于除1号染色体外的10条染色体上的44个家族成员,其CDS长度为378～1 062 bp,其中10个存在选择性剪切体。它们编码的蛋白包含125～353个氨基酸,均为不含信号肽的亲水蛋白。序列分析结果表明:该基因家族成员多为5个外显子和4个内含子的基因结构,编码蛋白多具有4个典型的保守基序。亚细胞定位预测结果显示,Aux/IAA成员多定位于细胞核、细胞质和叶绿体,定位情况与保守结构域有一定相关性。MaIAA31是该家族中唯一预测有跨膜区域且亚细胞观察定位在胞外的成员。进化树分析结果显示,香蕉Aux/IAA可分为2大类8个亚组。顺式作用元件分析结果显示该家族成员启动子包含激素、光、非生物以及生物胁迫响应相关元件。通过分析部分成员在不同激素和逆境处理下的表达情况发现:MaIAA基因的表达受多因素调控,其中MaIAA27变化显著,MaIAA15响应干旱和盐胁迫,MaIAA25在热、低温和机械损伤胁迫下显著上调,暗示它们在香蕉响应这些逆境的过程中发挥作用。     

石榴ARF基因家族鉴定及表达分析

【目的】筛选并分析石榴生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族,为解析石榴ARF基因功能及信号转导调控机制的研究提供参考。【方法】利用生物信息学工具,系统地分析石榴ARF基因家族成员的基因结构、蛋白理化性质、蛋白结构、保守基序、系统进化和RNA-Seq数据。【结果】石榴全基因组中鉴定出19个可能的ARF家族基因,根据系统发育树可以划分为4类。PgARF基因家族成员的扩张与全基因组复制事件有关,存在串联重复现象。RNA-Seq数据分析表明,PgARF有一定的组织表达特异性,存在假基因化和新功能化的可能。【结论】整合以上基因结构、系统发育与进化、RNA-Seq表达等分析结果,发现石榴ARF蛋白具有典型的B3、Auxin_resp结构域,多数还具有Aux/IAA结构域。石榴ARF基因家族基因结构和保守基序的进化与进化时间相关,同时家族成员扩张主要与全基因组复制事件相关。     

辣椒β–酮脂酰辅酶A合酶基因家族的鉴定与表达分析

为深入了解β–酮脂酰辅酶A合酶(β-ketoacyl-CoAsynthase,KCS)基因家族在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学方法鉴定所有KCS基因家族成员,对基因染色体定位、系统发育关系、基因结构、蛋白保守基序和组织表达模式等进行分析,并通过qRT-PCR方法检测基因在高温、低温和NaCl胁迫下的响应。从辣椒基因组中共鉴定出22个KCS家族基因,其不均匀地分布在辣椒的9条染色体上;系统发育分析表明辣椒KCS基因家族可分为4组,每组含有不同数量的基因;该家族成员含有0~3个内含子,保守基序有6~14个;KCS家族基因具有不同的表达模式;高温、低温和NaCl处理可以抑制或激活该家族成员的表达。     

甘蓝ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。以公布的甘蓝基因组数据库为基础,采用生物信息学方法鉴定出29个ARF基因,命名为BoARFs,研究分析了其基因结构、染色体分布、蛋白质保守结构域、系统进化树及表达模式,以期为甘蓝ARF基因家族功能的深入研究提供参考依据。结果表明:BoARF家族基因结构相对复杂,含有2~14个外显子;在染色体上呈不均匀分布,除BoARF29基因未定位到染色体上外,其它基因均定位在不同的染色体上;所有BoARF蛋白均具有保守的B3结构域和Auxin_resp结构域,但只有21个BoARF蛋白包含1~2个AUX/IAA结构域;转录组数据表达模式分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。     

茄子3个Aux/IAA基因的克隆及表达分析

以茄子单性结实品系‘D-7-1’为材料,克隆到3个新的Aux/IAA基因,分别命名为SmIAA3、SmIAA4和SmIAA9,其CDS长度分别为573、564和915 bp,分别编码190、187和304个氨基酸;系统进化树分析表明,3个蛋白均属于Aux/IAA家族蛋白,与番茄亲缘关系较近,且均具有Aux/IAA家族蛋白的DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ 和 Ⅳ 保守结构域;其分子量分别为21.50、20.95和32.67 kD,理论等电点分别为7.62、6.02和8.57。实时定量PCR分析表明：SmIAA9基因在单性结实和非单性结实品系茄子中的表达量差异明显,开花前单性结实品系的表达量显著高于非单性结实品系,推测其与茄子单性结实相关。     

三褶虾脊兰CtARF57和CtIAA12基因克隆及功能分析

以三褶虾脊兰(Calanthe triplicata)不同发育时期的花瓣距为试材，基于转录组测序数据，通过克隆获得生长素信号转导途径中CtARF57和CtIAA12基因全长序列，并进行生物信息学分析，探究园林花卉三褶虾脊兰生长素相关响应因子(ARF和Aux/IAA)的表达特性及功能，以期揭示三褶虾脊兰花瓣距的发育机理。结果表明：cDNA全长为3 054 bp和1 124 bp,分别编码911、177个氨基酸。2个基因氨基酸序列与铁皮石斛同源基因的相似性较高，均超过84%。保守结构域分析表明CtARF57蛋白具有B3结构域、Auxin＿resp结构域和Aux/IAA结构域；CtIAA12具有Aux/IAA蛋白的DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ特异性结构域。实时荧光定量PCR结果显示，其转录水平受到生长素的诱导，不同时期基因表达水平差异明显，2个基因均在三褶虾脊兰花瓣距发育最后一个时期表达量最高，前2个时期表达量较低，与转录组FPKM值趋势一致。综上所述，初步推测2个响应因子基因参与生长素信号传导途径并调控园林花卉三褶虾脊兰花瓣距的形态建成和生长代谢过程。     

龙眼GDSL酯酶/脂肪酶基因的全基因组鉴定及表达分析

基于第三代龙眼基因组数据库及其转录组数据库,通过生物信息学分析对龙眼GDSL酯酶/脂肪酶家族进行全基因组鉴定。结果显示龙眼GDSL(Dl GDSL)家族共有118个成员,分为15个亚家族,亚细胞定位显示主要分布于细胞外基质中。染色体位置及共线性基因分析表明,118个Dl GDSL基因中有111个定位在15条龙眼染色体上,包括13对共线性基因。基因结构和蛋白质保守基序分析表明该家族的外显子在2～12之间,且motif2和motif3是Dl GDSL家族中尤为重要的保守基序。启动子顺式作用元件分析表明,启动子序列中包含众多光响应、激素应答、无氧诱导、胁迫响应和昼夜节律等响应元件,且大部分成员都含有茉莉酸甲酯(Me JA)、脱落酸(ABA)、生长素(IAA)和赤霉素(GA)等激素应答作用元件。FPKM值分析发现从胚性愈伤组织到球形胚阶段有26个差异表达的基因,提示Dl GDSL家族部分成员可能在龙眼体胚形态建成中发挥重要作用。q RT-PCR分析表明,在外源ABA和Me JA处理下龙眼胚性愈伤组织中,Dl GDSL家族部分成员可能与ABA、Me JA等激素信号转导相关。     

桃生长素反应因子和生长素/吲哚乙酸蛋白家族基因的克隆及表达分析

生长素对果实发育起着重要的调控作用。生长素反应因子（auxin response factor,ARF）和生长素/吲哚乙酸蛋白（auxin/indoleacetic acids protein,Aux/IAA）是生长素信号转导系统中的两个关键因子,在转录水平上对生长素参与的生理活动进行调控。为探索生长素调控桃果实发育的机制,选取ARF家族的1 个基因PpARF1,Aux/IAA 家族的5 个基因PpIAA3、PpIAA9、PpIAA17、PpIAA26 和PpIAA29,克隆其全长cDNA 序列并进行生物信息学分析,对它们在桃果实不同发育时期中果皮和种子的表达进行qRT-PCR 检测。序列分析表明：这6 个基因的编码区全长分别为2 037、594、1 194、618、384 和723 bp,分别编码678、197、397、205、127 和240 个氨基酸;氨基酸序列比对分析显示桃PpARF1 蛋白序列和草莓的FvARF1（XP_004300014.1）同源性最高,达到90.56%,PpIAA 家族的5 个蛋白同源性很低,只有23.77%;荧光定量PCR 结果显示,在花后52 d（果实发育硬核期）,PpIAA3 和PpIAA17 在中果皮中的表达量显著升高;PpIAA26、PpIAA29 和PpARF1 在种子中的表达量显著升高。预示生长素可能在桃果实发育硬核期发挥着重要的调控作用。     

结球甘蓝叶片卷曲过程中6个生长素相关基因的克隆与表达分析

生长素在结球甘蓝球叶向上、向内自然卷曲的过程中发挥着重要的调控作用。为挖掘重要的影响结球甘蓝叶片卷曲的生长素相关基因,通过对结球甘蓝莲座期叶片与结球期叶片的转录组进行对比分析,筛选出6个显著差异表达的生长素相关基因,分别为调控生长素动态平衡的Bo ILL6、Bo ASA1基因,控制极性运输的Bo SF21、Bo PIN4基因,参与信号转导的Bo ARF8、Bo GH3.5基因。对上述6个基因进行同源克隆,分别获得全长c DNA序列,序列分析发现6个基因均含有生长素相关的结构域。分子进化树分析发现各基因与芜菁的对应基因遗传关系最近,拟南芥次之。荧光定量PCR检测结果显示,Bo ILL6、Bo ASA1与Bo SF21的表达量变化最为显著,结球期叶片相对莲座期叶片的表达量差异均高达12倍以上,变化趋势与转录组数据分析结果基本一致,说明这3个基因可能与结球甘蓝叶片的卷曲发育密切相关。     

石蒜鳞茎膨大过程中内源激素相关基因的差异表达研究

石蒜（Lycoris radiata）鳞茎自然膨大过程很慢，严重制约其商业化生产的发展，研究鳞茎膨大过程中内源激素的变化规律，能够为利用外施生长调节剂调控石蒜鳞茎的膨大提供理论依据。本研究通过构建同一遗传背景下的石蒜鳞茎膨大过程材料，研究鳞茎膨大过程中4种内源激素：生长素（IAA）、细胞分裂素（CK）、赤霉素（GA）以及脱落酸（ABA）含量的变化，并通过转录组测序的方式，研究此过程中内源激素合成及信号转导基因表达的变化。结果表明：内源GA能够负调控石蒜鳞茎的膨大，而内源IAA和CK正向调控，但IAA的作用时期可能更多集中于鳞茎膨大早期，且可能通过调控CK的合成及信号转导过程来发挥作用，内源ABA可能在石蒜鳞茎膨大的调控过程中作用不大。另外，还发现茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）相关基因在石蒜鳞茎膨大过程中表达上调，暗示JA和SA的调控作用可能与石蒜鳞茎的膨大呈正相关。     

Expression analysis suggests potential roles for PH-LIKE (PHL) genes in diploid strawberry Fragaria vesca L. seedling hormone response and fruit development

Acidity is a critical determinant for fruit sweetness in fleshy fruits. A recent molecular genetic study in sweet melon has revealed that the PH gene, encoding a protein most closely related to the Arabidopsis auxin efflux carrier family (PILS), acts as a critical regulator of fruit acidity. To provide insights into the possible role of PH-LIKE (PHL) genes in strawberry fruit acidity control, we identified a total of six PHL genes, FvPHL1 to FvPHL6, in a diploid strawberry fruit model system, Fragaria vesca L. Yellow Wonder 5AF7. These FvPHL genes exhibit distinct organ expression patterns. FvPHL1, the melon PH ortholog, was expressed in roots, leaves, flowers and fruits, while FvPHL2/3/6 were preferentially expressed in fruits. In addition, FvPHL genes exhibit fruit development and ripening-related expression patterns. Interestingly, FvPHL1/3/5/6 were all induced by exogenous auxin treatments in seedlings. In addition, FvPHL5 was slightly inhibited by abscisic acid (ABA), while the other five PHL genes were up-regulated by ABA in seedlings. However, auxin and ABA did not seem to affect FvPHL expression in developing fruits. These results indicate that some of FvPHL genes may be involved in auxin and ABA response in seedling growth and act in fruit development including acidity control.     

不同基因型的青菜、白菜耐镉性差异研究

通过溶液培养,对重金属镉(Cd)处理下不同品种的青菜和白菜地上部可食部分的生物量以及对镉的吸收和积累特点进行了比较研究.结果表明:在50μmol/L的Cd处理下,青菜和白菜的生长均受到不同程度的抑制作用,其地上部的生物量均显著低于对照,青菜对Cd具有较强的敏感性,其相对生物量均下降到对照的50%以下,白菜对Cd的耐性高于青菜;镉处理下,不同品种的青菜和白菜对镉的吸收积累具有显著性差异,青菜单位重量的Cd含量明显高于白菜;对青菜和白菜进行了镉耐性和敏感性品种筛选,为无公害蔬菜的种植及镉污染土壤的植物修复提供理论参考.     

苹果顶芽中内源激素动态与成花关系研究

用环切处理后的16年生金冠苹果树的顶芽甲醇提取物进行IAA、GA和ABA类物质的分离、纯化和鉴定。结果发现,5～7月IAA、GA类物质含量下降、ABA上升。环切后10天三种激素含量依次为对照的66％、43％和230％。环切后10～45天三种激素含量保持与对照有稳定的显著性差异(IAA、GA低于对照,ABA高于对照)。因此认为在花芽生理分化过程中,IAA和GA的低含量与ABA的较高含量对成花有促进作用;反之,则抑制成花。环切促进成花的原初过程或诱导因子是内源激素及其平衡状态的改变。     

白菜型油菜高效离体再生体系的建立

以白菜型油菜(Brassicarapa)的亚种菜心(Brassica parachinensis)的子叶和下胚轴为外植体,研究不同浓度的NAA和6-BA配比对菜心组织培养的影响。结果表明:菜心子叶和下胚轴组织培养的再生最佳培养基分别是MS+6-BA1.5 mg/L+NAA0.2 mg/L+AgNO35 mg/L和MS+6-BA2.0 mg/L+NAA0.2 mg/L+AgNO35 mg/L;不定芽生根最佳培养基是MS+NAA0.2 mg/L。同时还研究了AgNO3浓度对菜心组织培养的影响,在培养基中附加AgNO3能提高菜心芽的诱导频率。