大豆MYB转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。MYB转录因子在其N端含有其特有的DNA结合基序(MYB-binding domain),能够与DNA分子大沟结合而调控基因表达。本研究通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选鉴定出了304个大豆MYB类转录因子,并对其进行了分类和保守结构域分析;通过与拟南芥的MYB基因进行系统发生分析,将304个大豆MYB转录因子分为了22个亚类;染色体定位分析表明大豆MYB转录因子在所有染色体上都有分布,部分染色体间的MYB蛋白序列高度相似,表明此类基因在进化上具有相同的来源;利用野生大豆盐、碱胁迫下转录组数据,分析MYB基因的表达模式,发现部分MYB转录因子能够响应盐、碱胁迫的诱导,且在盐、碱胁迫下具有不同的表达模式。     

大麦HD-Zip基因家族密码子偏好性分析

同源异型域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper,HD-Zip)蛋白在植物生长发育和适应性抗逆过程中发挥着至关重要的调控作用,而密码子偏好性分析是大麦HD-Zip转录因子家族分子进化及功能研究的重要补充。为探究大麦HD-Zip转录因子家族密码子偏好性特征,利用CUSP、CHIPS及CodonW等软件(程序)对32个大麦HD-Zip基因进行了分析。结果显示,大麦HD-Zip家族基因偏好以C或G结尾的密码子,使用频率最高的密码子是CUG,最优密码子为AUC和AGG。该家族基因GC3值分布较分散(0.48~0.98),有62.5%的基因ENC值小于35;GC12与GC3的相关性较强,大多数ENC值频数处于0.03~0.11的范围内,实际ENC值与预期ENC值相近,证明大麦HD-Zip家族基因密码子偏好性较弱,且在进化过程中主要受突变压力的影响。聚类分析表明,基于相对同义密码子使用度的HD-Zip基因聚类与物种进化关系没有必然相关性。对大麦HD-Zip家族代表基因HD-Zip IV 5进行最适受体分析发现,大肠杆菌更适合作为其异源表达受体,遗传转化模式植物中水稻更适合作为该基因的表达受体。本研究为大麦HD-Zip转录因子家族进一步功能研究奠定基础。     

调控萼脊兰类黄酮生物合成的MYB转录因子挖掘分析

本研究通过生物信息学方法,挖掘萼脊兰中可能调控类黄酮生物合成的MYB转录因子。从萼脊兰转录组数据库中筛选MYB转录因子,获得MYB的完整ORF,并对其蛋白理化性质、基序、功能注释、系统进化、表达特性等进行分析,并预测其功能。结果表明：在萼脊兰转录组水平上共鉴定出27个具有完整阅读框的MYB转录因子基因,萼脊兰MYB转录因子TRINITY_DN38485_c0_g4和TRINITY_DN38485_c0_g1基因均在花朵和叶片中表达上调,再根据与蝴蝶兰的系统进化关系与功能分析,预测这2个转录因子可能通过黄酮途径完成类黄酮生物合成。因此,MYB转录因子的研究对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要意义,转录因子的应用是类黄酮生物合成基因工程中的新途径。     

小麦抗逆相关转录因子DREB密码子偏好性特征分析

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子在植物抵抗干旱、高盐、低温等非生物逆境中发挥着重要作用。为探究普通小麦抗逆相关转录因子DREB密码子的偏好性特征,本研究运用CodonW、CHIPS和CUSP软件程序分析了小麦DREB基因的密码子使用特性,并与13种植物的DREB密码子偏性进行比较。结果表明,小麦DREB基因主要偏好以GC结尾的密码子;根据RSCU值,确定小麦DREB基因的高频密码子有14个;不同作物间DREB基因的密码子选用偏好性存在一定差异;基于DREB编码序列的聚类分析比基于密码子使用偏性聚类分析更能准确地反映物种间的亲缘关系;属于真核生物的酵母菌比属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为DREB基因表达的异源受体。小麦DREB与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小,拟南芥可能比烟草和番茄更适合作为该基因转基因研究的理想受体。小麦DREB密码子偏性分析为该基因的异源表达及分子遗传研究提供了一定的理论依据。     

茶树儿茶素合成相关MYB转录因子生物信息学分析

从茶树（Camellia sinensis）转录组数据库中获得6个与儿茶素合成相关的MYB转录因子,对其进行蛋白理化性质与结构功能预测、核定位信号和蛋白保守结构域分析,通过同源分析构建系统发育树。结果表明,与儿茶素合成相关的6个MYB蛋白都属于亲水性的非分泌蛋白,定位在叶绿体、线粒体和细胞核上,其空间结构主要是α-螺旋和β-转角;保守结构域的分析发现除了comp159173_c0基因,其余5个都属于SANT超家族基因成员。系统进化树显示6个MYB蛋白形成4个分支,显示出各自间较远的亲缘关系。差异表达分析的结果进一步证实了6个MYB转录因子与儿茶素合成代谢的相关性。     

菠萝叶绿体基因组密码子偏好性分析

叶绿体基因组密码子偏好性影响基因的表达效率,对于叶绿体基因工程应用及物种遗传改良具有重要的科学意义.为了明确菠萝叶绿体基因组密码子偏好性的使用特征及主要影响因素,本研究以菠萝叶绿体基因组为研究对象,利用生物信息学软件分析其密码子的使用模式和偏好性.密码子偏好性相关参数分析显示:(1)菠萝叶绿体基因密码子的GC含量平均值...     

艾纳香MYB转录因子家族生物信息学分析

MYB转录因子是植物中庞大的转录因子家族之一,在植物体内有着广泛的生物学功能。基于艾纳香全长转录组数据库,利用DNAMAN 6.0、MEGA 5.05软件以及ProtParam、WebLogo和SOPMA在线网站分析艾纳香MYB转录因子家族蛋白的分类、理化性质、氨基酸序列高级结构、保守结构域、系统进化等。结果表明,挖掘到127个BbMYB基因,预测47条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为1R-BbMYB和R2R3-MYB 2个亚类,其中R2-BbMYB与R3-BbMYB基序中都含有3个保守的色氨酸,而R1-BbMYB基序只有2个保守的色氨酸;艾纳香MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-BbMYB3、R2R3-BbMYB4与1R-BbMYB15蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树发现,艾纳香MYB家族在进化上包括2个大类,6个亚类,通过艾纳香与拟南芥MYB蛋白序列相邻或是进化关系近可以预测艾纳香MYB基因功能,为进一步对艾纳香MYB家族基因研究及其功能鉴定提供科学依据。     

苋菜AtPAL基因密码子偏好性分析

[目的]对苋菜AtPAL基因密码子的偏好性进行分析。[方法]利用codonW、MEGA、Origin、Excel、SPSS等软件及CUSP在线程序,分析了苋菜AtPAL基因密码子使用偏好性,并与菠菜、甜菜、一品红等14个不同物种PAL基因密码子偏好性以及大肠杆菌、酵母菌等5种模式生物基因组密码子偏好性进行对比分析,同时基于不同物种PAL基因密码子偏好性及基因编码区进行聚类分析。[结果]苋菜AtPAL基因表达水平和密码子偏好性均较弱,更偏好使用A/T碱基以及以A/T结尾的密码子;聚类分析结果显示,单双子叶植物分别聚成一类,且亲缘关系近的物种往往聚成同一小类,但基于PAL基因编码区的聚类结果更接近传统意义上的物种分类;中性分析、ENc与GC3s关联性分析、奇偶偏好(PR2)分析的结果均显示,突变压力是影响PAL基因密码子使用偏好性的主要因素,同时也受自然选择压力等其他一些因素的影响;与模式生物基因组密码子偏好性对比的结果显示,拟南芥比较适合作为苋菜AtPAL基因的遗传转化受体,酵母真核表达系统比大肠杆菌原核表达系统更适合作为苋菜PAL基因的异源表达载体。[结论]为苋菜AtPAL基因进行异源表达时,选择合适受体及表达系统提供了理论基础,并为苋菜AtPAL基因密码子的优化提供了依据。     

美味猕猴桃过氧化物酶基因 AdPOD27 的密码子偏好特征分析

为了解美味猕猴桃过氧化物酶基因 AdPOD27 的密码子偏好特征,本研究采用 CodonW1.4.2、SPSS19.0、MEGA5.2 和 EMBOSS 等软件分析 AdPOD27 的密码子偏好性参数,同时对单子叶植物和双子叶植物间 POD27 的密码子使用规律进行比较。结果表明,AdPOD27 有效密码子数（ENc）、密码子 G 和 C 含量（GC）、密码子第 3 位 G 或 C 的含量（GC3s）分别50.65、0.443 和 0.429,意示着 AdPOD27 密码子偏好性较弱但偏好使用含有较多 A 和 T 并以 A 或 T 结尾的密码子;单子叶植物和双子叶植物平均 ENc 值分别为 36.93 和 52.25,单子叶植物 POD27密码子偏好性普遍强于双子叶植物;聚类分析结果表明,物种间具有严格的密码子偏好性规律。此外,AdPOD27与猕猴桃基因组密码子使用频率存在一定差异。本研究结果为进一步开展 AdPOD27 基因功能和分子进化研究提供了科学依据。     

大豆花叶病毒CP基因密码子使用偏性分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)外壳蛋白(coat protein,CP)是SMV基因组的结构蛋白,在SMV侵染大豆的过程中发挥着重要的作用。运用CUSP和Codon W等软件分析了大豆花叶病毒外壳蛋白的密码子的偏性,并与SMV基因组的密码子偏性进行了比较。结果表明,SMV CP偏好于以A/T结尾的密码子;与SMV基因组密码子偏性相比,发现只有8种氨基酸密码子偏性完全一致。ENC与GC3的相关性分析结果显示,CP的密码子使用偏好性受碱基组成等多种因素共同影响。聚类分析显示基于基因CDS序列的聚类结果与基于密码子偏性参数相对密码子使用度(RSCU)的聚类结果基本一致。通过分析CP密码子使用特性,为进一步研究其功能奠定基础。     

甘蔗MYB转录因子基因ScMYB52-1的克隆及表达特性分析

MYB转录因子家族成员广泛参与植物的各种生物学过程,在调控植物适应非生物逆境过程中起关键作用。为分离甘蔗（Saccharum spp.）逆境响应MYB基因并研究其功能,本文应用3°RACE的方法,从甘蔗品种ROC22中克隆到一个R2R3-MYB转录因子基因,命名为ScMYB52-1。生物信息学分析表明,该基因cDNA序列长度为1072 bp,开放阅读框（ORF）长度为696 bp,5°非翻译区长54 bp,3°非翻译区长322 bp。该ORF编码231个氨基酸,推导蛋白的分子量为26.65 kDa,含有2个串联的MYB结构域。ScMYB52-1推导蛋白与模式植物拟南芥中的MYB家族蛋白的进化树聚类分析结果表明,ScMYB52-1蛋白与AtMYB52和AtMYB54的亲缘关系较近;进一步的多序列比对分析结果表明,上述三者蛋白质N端的MYB结构域序列高度一致,且三者的预测蛋白质三级结构类似,表明它们可能具有类似的功能。实时荧光定量PCR结果显示,ScMYB52-1在甘蔗组培苗的根中对PEG处理总体上不敏感,在叶中仅在3 h时短暂上调;ScMYB52-1在叶中受外源ABA和NaCl胁迫的诱导,在处理0.5 h均迅速上调表达,表达量分别为对照的3.35倍和2.75倍,并在处理期维持高于对照的水平;在根中受外源ABA和NaCl胁迫的抑制,在处理0.5 h时就开始下调表达,在处理24 h时表达量分别下调为对照的12%和40%,并在处理周期内总体上维持低于对照的水平。亚细胞定位分析表明,ScMYB52-1-GFP重组蛋白定位在烟草叶肉细胞的细胞核中。酵母双杂交自激活活性鉴定结果表明,ScMYB52-1蛋白无自激活活性。以上结果表明ScMYB52-1参与了甘蔗对高盐胁迫的应答,并可能受ABA信号通路的调控,在叶和根中存在差异的调控机制。本研究结果为进一步理解该基因在甘蔗非生物逆境适应过程中的功能及分子调控机制提供了初步的信息。     

椰子CnRADIALIS-like转录因子的克隆与表达分析

本研究依据前期已经完成的4个品种椰子外果皮转录组测序数据结果,筛选获得在4个品种椰子外果皮中表达水平显著差异的MYB类基因CnRADIALIS-like。从椰子（Cocos nucifera L.）外果皮中克隆获得CnRADIALIS-like,序列分析显示,CnRADIALIS-like基因的开放阅读框（ORF）长288 bp,编码95个氨基酸。结构域分析显示,CnRADIALIS-like含有1个典型的SANT/MYB结构域,属于MYB转录因子家族中的I-box-binding-MYB型。多序列比对发现,CnRADIALIS-like氨基酸序列与油棕MYB-RADIALIS（RAD）氨基酸序列相似度最高。理化性质、亲/疏水性和无序化分析显示,CnRADIALIS-like转录因子是亲水性蛋白且偏碱性,存在无序化区域。信号肽和跨膜结构域分析表明,其不存在信号肽和跨膜结构域。空间结构分析显示,CnRADIALIS-like有典型的α-螺旋结构。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）显示,CnRADIALIS-like基因在4个品种椰子外果皮中的表达量存在显著差异,在红矮椰子中表达量最高,红矮椰子不同组织中在外果皮表达量最高。该基因的表达在红矮椰果从幼果至成熟果的3个发育阶段依次降低,套袋条件下表达量低于正常光照条件下,表明该基因可能与光形态下细胞发育及代谢产物合成存在相关作用。通过对该基因的生物信息功能进行分析,为深入研究其功能及作用机制提供参考,同时以期为深入剖析椰子的外果皮颜色形成机制提供重要的理论依据。     

甘蓝型油菜MYB28转录因子对根肿菌和水杨酸的响应特征

MYB转录因子参与植物的生长发育和逆境胁迫过程,在植物防御相关信号反应中起着重要的调控作用。 为了明确MYB28在油菜与根肿菌互作中的作用,对感病甘蓝型油菜中双11中MYB28家族基因在根肿菌接种以及 水杨酸处理后的表达模式进行了分析。不同组织表达模式分析显示,相比于根和叶,BnaMYB28 在茎和种子中的表 达水平更高;BnaMYB28 基因在根肿菌和外源水杨酸处理下均有不同程度的表达响应,外源水杨酸处理下Bna⁃ MYB28-1 和BnaMYB28-3 上调表达,BnaMYB28-2 表达则受抑制。根肿菌侵染后,BnaMYB28-1 在整个侵染期表达 量均显著上调,但在加入水杨酸后表达被显著抑制;BnaMYB28-3 表达量在接菌后7 d和28 d显著上调,在关键皮层 侵染期（接菌后14 d）表达量与对照组相比没有变化,但在施加水杨酸处理后表达量显著上调。综上,外源水杨酸能 正向调控BnaMYB28-1 和BnaMYB28-3 表达,BnaMYB28-3 可能通过水杨酸信号路径参与油菜与根肿菌的互作。     

甘蔗花青素转录因子基因ScRS克隆与基因枪转化研究

花青素不仅是天然色素,而且具有保健功能。花青素转录因子基因对于调控花青素的合成具有关键作用。本研究根据玉米花青素转录因子基因RS序列设计引物,利用同源克隆技术,得到甘蔗花青素转录因子基因ScRS的全长序列;在ScRS序列两端分别添加KpnⅠ、SalⅠ酶切位点,构建植物表达载体pCAMBIA1301-35SN-ScRS,包被微粒载体通过基因枪对甘蔗愈伤组织进行轰击,转化的愈伤组织明显呈紫红色;将紫红色愈伤组织分化培养获得再生甘蔗植株,经PCR检测,获得转ScRS基因阳性植株,初步证实利用克隆的基因转化甘蔗可以使愈伤组织显色。研究结果对于建立新型的遗传转化可视化示踪体系和培育高花青素甘蔗品种具有重要意义。     

甘蔗ShSUT4基因及其5＇侧翼序列的克隆与序列分析

以甘蔗品种FN28为材料,首次克隆甘蔗ShSUT4基因。测序结果表明,该基因约为4.8 kb,包含5个外显子和4个内含子,并包括完整的开放阅读框。该基因5＇侧翼序列长度约为1.8 kb。采用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具分析表明,该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box、CAAT-box等,还含有一些顺式作用元件如光响应元件、MYB结合位点、ABRE响应元件等,表明甘蔗ShSUT4基因的表达可能受光照、MYB和ABRE等的调控。     

木薯MYB转录因子MeMYB2特性及功能分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其部分成员在植物非生物胁迫响应过程中发挥着重要的调控作用。通过转录组数据分析,筛选到了多个木薯干旱胁迫相关的MYB类基因,本研究针对其中的1个MYB转录因子MeMYB2展开研究。MeMYB2蛋白N末端与AtMYB60蛋白的N末端氨基酸序列具有95%以上的相似度,但其C末端氨基酸序列与AtMYB60只有30%左右的相似度。编码该蛋白的基因在木薯成熟叶片中优势表达,并且其表达受干旱胁迫负调控。MeMYB2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显的转录自激活活性,其转录激活结构域在蛋白C末端247~267位点之间的20个氨基酸残基内。利用酵母双杂交系统从木薯cDNA文库中筛选到了8个与MeMYB2互作的蛋白,其中的2个蛋白与气孔运动和光合作用有关。MeMYB2-RNAi转基因木薯成熟叶片的失水率显著低于野生型木薯成熟叶片,说明MeMYB2转录因子负调控木薯叶片失水率,推测其可能具有调控气孔运动的功能。     

玉米waxy基因密码子偏好性分析

运用CHIPS、CUSP和CodonW程序对玉米waxy基因的密码子进行了分析,将分析结果与大肠杆菌、酵母基因组的密码子偏好性进行比较。结果表明,waxy基因对一些密码子的使用存在明显的偏好性,特别偏好于使用以G或C结尾的密码子,且玉米waxy基因与大肠杆菌、酵母的密码子偏爱性有较大差异,分析结果对玉米waxy基因在这两类表达系统中的表达具有一定指导意义。