杜仲U-box基因家族鉴定及分析

植物U-box蛋白是编码含有U-box结构域的基因家族,其编码蛋白大多是泛素系统中特异性识别底物的泛素连接酶E 3,在植物的生长发育、生物及非生物胁迫中起着广泛的调控作用。目前对杜仲的U-box基因了解较少,本研究通过生物信息学和荧光定量PCR技术,对杜仲U-box基因进行鉴定和表达分析。结果表明,杜仲基因组中含有40个U-box基因,根据蛋白结构域将其分为7类,并分析了基因家族成员的基因结构、系统发育、保守结构域和基序等。此外,U-box-Arm结构家族成员的基因表达分析发现,该家族成员的表达具有一定的组织特异性。     

蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿ARFs类转录因子的鉴定和特征分析

生长素应答因子(Auxin responsive factors)是植物内传导生长素信号、调控生长素响应的功能基因的表达过程中,起中心作用的重要转录因子,参与植物生长发育的各个方面的调控,包括组织分化、器官发生、顶端优势和根生成、趋向性等。我们利用豆科植物的模式作物,蒺藜苜蓿已有的全基因组序列数据,应用生物信息学的手段,对蒺藜苜蓿全基因组和天蓝苜蓿叶片转录组ARFs基因家族进行系统的分析和基因功能预测。共鉴定出34个完整的蒺藜苜蓿ARFs基因,其中27个基因有基因芯片的表达证据。天蓝苜蓿鉴定出11个完整的ARFs基因。染色体定位分析发现在蒺藜苜蓿第5染色体上聚集了6个基因结构和氨基酸序列均非常相似的ARFs。系统进化分析表明这6个基因在拟南芥中没有同源基因。拟南芥的部分ARFs在苜蓿中也没有同源基因。应用基因芯片数据进行基因表达分析表明蒺藜苜蓿的ARFs在不同器官特异性的表达。部分蒺藜苜蓿ARFs成员响应盐胁迫和菌根真菌侵染。Medtr8g100050不仅响应盐胁迫上调表达,菌根真菌侵染后也上调表达。     

雷蒙德氏棉Plant U-box(GrPUBs)基因家族生物信息学分析

PUBs蛋白调控了作物的生长发育及响应非生物胁迫和生物胁迫的过程。为探讨棉花中U-box类型泛素连接酶家族,本研究利用生物信息学方法分析了二倍体雷蒙德氏棉中PUBs的数目、进化、基因结构、结构域分布及基因表达模式。结果表明,雷蒙德氏棉中有93个Gr PUBs基因家族成员,基因长度为1 101~11 191 bp。亚细胞定位预测结果表明,Gr PUBs编码产物大部分定位在细胞质和细胞核中,少数定位在胞外基质线粒体中。根据除U-box以外所含结构域将该家族成员分为7类,分别含有UFD2结构域、ARM结构域、激酶结构域、只含U-box、WD-40、TPR以及异构酶结构域。Gr PUBs基因家族染色体定位显示,基因在13条染色体上均有分布,但分布不均匀。在第5条染色体最多,有11条基因序列,第4、第12和Scaffold染色体上的基因最少,仅有2条。基因结构分析表明,基因内含子的数目变化较大,在0~17之间,且具有相似结构的基因,其编码蛋白聚为一类。基因表达模式分析发现。几乎1/3的基因在花中优势表达,个别基因在开花后10 d、20 d、30 d和40 d的种子中表达量高于在叶和花中的表达,如Gorai.006G251300。本试验为深入研究U-box类型泛素连接酶在棉花生长发育及抗逆的机理提供了理论指导。     

番茄生长素响应因子基因家族的鉴定和生物信息学分析

ARFs (auxin response factors)是植物生长素信号感知和信号传导途径非常关键的转录因子,在植物发育、生物、非生物胁迫和生长趋向性的响应等方面起到极端重要的作用。对番茄全基因组ARFs基因家族成员进行筛选、鉴定和生物信息学分析,具有极其重要的意义。番茄基因组中共有22个ARFs基因。9个番茄ARFs基因由600～700个氨基酸编码,是番茄ARFs基因大小比较集中的区间。72.7%(16/22)的番茄ARFs基因等电点小于7,在pH 5.39～6.84的区间内。绝大多数番茄ARFs基因结构较为复杂,有数十个内含子。不过有一个番茄ARFs进化分枝,内含子较少。番茄和拟南芥ARFs全部基因的系统进化分析表明,番茄缺少拟南芥1号染色体上7个ARFs基因组成的一个进化分枝。番茄ARFs基因表达表现出显著的组织特异性和随发育阶段的变化。     

番茄WRKY转录因子in silico鉴定及表达分析

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,对植物的生长发育具有重要调控作用。本研究利用番茄全基因组测序结果鉴定了WRKY基因,分析了其系统发育关系,内含子-外显子结构,染色体上的分布及其表达方式。研究表明:番茄中存在81个WRKY转录因子,分为三类(Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ),第Ⅰ和Ⅱ类分别细分为2和5个亚类,这些基因不均匀分布在番茄的11条染色体上;基因结构分析表明番茄WRKY转录因子进化过程中可能发生内含子的缺失/获得事件;不同芯片表达分析表明WRKY基因不仅参与了番茄根、子叶和真叶等不同组织类型的生长发育,而且还参与了一些生物胁迫(盐)和非生物胁迫(真菌激活子)的反应。     

番茄GeBP转录因子家族的鉴定及其进化和表达分析

利用生物信息学方法,在番茄全基因组范围内筛选出10个Ge BP基因,并从基因的分子量、等电点、与拟南芥同源基因的系统发育关系、基因结构、染色体的位置分布、番茄不同组织和果实不同发育时期基因的表达谱等方面进行该基因家族特征分析。通过系统发育关系和序列相似性将拟南芥和番茄Ge BP基因家族26个基因分为4类,分别有10个、7个、5个和4个基因。通过分析番茄Ge BP家族成员染色体分布,发现这些基因分布于4条染色体上。番茄2号和7号染色体上分别分布有4个Ge BP,1号和5号染色体上各分布1个基因。该家族成员基因结构相对简单,仅有2个成员含有内含子。通过对Ge BP转录因子家族的基因表达分析发现,不同基因的在番茄不同组织和果实发育阶段的表达具有特异性。该研究为进一步研究Ge BP在番茄发育中的角色奠定了理论基础。     

甜菜应答盐胁迫PUB基因的生物信息学分析

旨在为研究甜菜U-box型E3泛素连接酶提供理论基础。以甜菜T710-Mu品系为试验材料,前期通过转录组数据获得在盐胁迫下差异表达的甜菜PUB基因(plant U-box gene),利用生物信息学的方法对这些PUB基因进行分析,主要包括理化性质分析、染色体定位分析、基因序列分析、结构域分析、家族分类分析以及互作蛋白预测。结果显示甜菜PUB基因在甜菜9条染色体上均有定位,并且包含PUB蛋白具有的多个保守结构域,如U-box,Pkinase、Pkinase-Tyr、Usp、Arm以及KAP结构域,以拟南芥U-box家族分类为依据发现甜菜U-box多位于ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ中,甜菜PUB蛋白可作为E3泛素连接酶与多种功能蛋白相互作用,实现泛素化修饰。植物PUB蛋白具有E3泛素连接酶活性,在植物生长发育过程以及抵抗环境压力中起到重要作用。     

干旱胁迫下丛枝菌根真菌对水稻生长的影响

通过控制水稻的水分供给模拟干旱胁迫,对比接种丛枝菌根真菌和未接种的水稻在营养生长方面的差异,探究干旱胁迫下丛枝菌根真菌对水稻生长的影响。结果发现,在干旱胁迫下,接种过丛枝菌根真菌的水稻植株的根长、侧根数、叶片数和生物量都显著高于未接种过的水稻植株,丛枝菌根真菌提高了水稻在营养生长期的耐旱能力。     

不同肥力水平下接种丛枝菌根（AM）对翅果油树幼苗生长的影响

为了探讨菌根侵染率与根际营养状况的关系,该文研究在不同肥态、肥力水平下,接种和不接种丛枝菌根真菌的翅果油树实生苗幼苗的形态、生物量以及菌根侵染率等指标。结果表明：丛枝菌根真菌能增加苗木对难溶性P肥过磷酸钙[Ca(H2PO4)2.H2O] （有效成分(P2O5)含量0.04 g.kg-1土）和可溶性P肥磷酸氢二钾(K2HPO4) （有效成分(P2O5)含量0.02 g.kg-1土）的吸收和利用,对苗木有良好的促生效果。但随着可溶性P浓度增加,丛枝菌根对苗木生物量的积累却有抑制作用;丛枝菌根同样促进苗木对硝态N肥硝酸钾(KNO3)（有效成分(NO3-)含量0.06 g.kg-1土）和铵态N肥硫酸铵[(NH4)2SO4]（有效成分(NH4+)含量0.06 g.kg-1土）,对苗木都有良好的促生效果;可见根际营养状况是决定菌根侵染率的重要因素之一。     

利用转录组测序分析茄子萼片刺相关差异基因

为了发掘茄子萼片刺形成的相关基因,为茄子萼片刺形成的机理和基因定位奠定基础,以萼片有刺和萼片无刺的2个自交系1607和1608为材料,构建了F2遗传分离群体,利用新一代高通量测序手段对双亲和2个混池的转录组进行了测序分析。通过转录组分析,共获得409 363 358个干净的高通量序列,其中比对到参考基因组的序列共有311 756 616个,比对效率均大于75. 00%。发掘24 310个新基因,其中获得注释信息的新基因总数为1 540个。对转录组测序获得的全部基因表达量进行了分析,在双亲中共得到2 438个差异表达基因,其中97个差异基因在2个混池中同时存在。通过对差异基因的注释分析,富集到了可能与茄子萼片刺形成的相关的候选基因3个:Sm CKX(Eggplant_newGene_1802)、Sm STS(Sme2. 5_09750. 1_g00002)和Sm FAR(Eggplant_newGene_4241)。Sm CKX是一个茄子细胞分裂素氧化酶/脱氢酶相关基因,与番茄的Solyc04g080820. 2和Solyc04g080810. 3,拟南芥的At CKX6具有同源性。Sm STS是茄子水苏糖合成酶相关的基因,与番茄的Solyc01g079300. 3基因和拟南芥的AT4G01970. 1基因同源性较高。Sm FAR是一个脂肪酰辅酶A还原酶相关基因,与番茄Solyc11g067180. 2基因(FARx相关基因)同源。以上同源基因参与了植物角质,小檗碱和蜡生物合成途径、细胞分裂素合成途径和水苏糖代谢途径,因此,茄子萼片刺的形成可能具有相同的代谢调控途径。     

番茄WRKY基因家族的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对番茄WRKY转录因子家族成员、理化性质、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。从番茄WRKY转录因子家族分类及进化结果显示,番茄Sl WRKY家族包含81个成员,按其WRKY结构域及锌指结构分为3族,第二族按其氨基酸顺序又可以分为5个亚族。染色体定位结果显示,除番茄的11号染色体没有WRKY转录因子,其他染色体上均有分布。基因结构分析表明,仅Sl WRKY19、Sl WRKY20家族成员不含内含子,其他成员都含有2~5个内含子。保守域分析表明,番茄WRKY结构域是高度保守的,仅有10个WRKYGQK发生了变异,占WRKY家族的10%。     

加工番茄耐盐突变体耐盐相关基因的转录组分析

为筛选鉴定番茄叶片响应盐胁迫应答基因,本研究通过甲基磺酸乙酯(methyl ethyl sulfonate, EMS)诱变处理加工番茄‘JW9’获得的16株耐盐突变植株。经单独收种后,利用(RNA sequencing, RNA-Sep)技术对获得的耐盐突变体加工番茄幼苗叶片进行转录组测序分析。提取样品总RNA进行转录组cDNA文库制备后进行Illumina HiSeq/MiSeq测序。对转录组测序结果进行分析共获得了102 Gb大约810 974 186个高质量的Clean阅读序列,Cufflinks软件重构转录本后得到38 190个已知转录本,1 647个未知转录本。在测序样本中共筛选出4 367个基因在样品间显著差异表达,其中上调表达基因2 606个,下调表达基因1 761个。经qRT-PCR检测表明,10个随机选择的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)表达量变化与转录组测序结果一致。通过GO和KEGG通路富集分析,从具有耐盐功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和ATPase酶合成相关的基因中,找到5个显著差异表达基因Solyc08g066270.1和Solyc03g083420.2以及Solyc10g018530.1、Solyc09g082890.1和Solyc02g014190.2可能为耐盐相关基因。本研究从耐盐突变体与原始亲本的差异表达基因中筛选出耐盐候选基因,为进一步鉴定和克隆出番茄的耐盐基因培育耐盐品种番茄提供理论参考。     

丛枝菌根真菌和植物寄生线虫的相互作用

丛枝菌根是土壤里的一类真菌和植物根系形成的共生体。本文综述了丛枝菌根真菌和植物寄生线虫之间的相互作用,一般说来,丛枝菌根真菌可以抑制植物寄生线虫的发生,而植物寄生线虫也会反过来影响丛枝菌根的侵染和产孢;并指出了丛枝菌根真菌在不同接种时间、不同接种势、是否土著、以及土壤环境中的磷水平均会对植物寄生线虫产生不同影响。深入研究这些相互关系,有助于正确理解菌根抗线虫病的作用,从而为其用于生物防治提供理论依据。     

蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿MYB转录因子的筛选和特征分析

世界人口持续增加,各种气候灾害频发,这两个因素给农业生产造成越来越严重的威胁。鉴定植物抗逆相关基因,利用基因工程和分子育种技术提高农作物对非生物胁迫的抗性是解决这个问题的主要途径。MYB转录因子家族是植物中广泛存在、具有重要功能的一类转录因子,在植物各种生理过程中起中心的调节作用,如调控植物特有的次级代谢过程或细胞壁形态过程,以及对生物和非生物胁迫的抗性。本研究利用生物信息学方法对蒺藜苜蓿全基因组中的MYB基因家族进行筛选,对筛选出的完整MYB基因结构、染色体定位、系统发生、基因表达特征等进行分析,并与天蓝苜蓿转录组测序获得的MYB基因家族进行比较,旨在为苜蓿植物育种提供重要的理论依据。我们在蒺藜苜蓿的基因组中鉴定出219个MYB基因。这些基因不均匀地分布在蒺藜苜蓿的8条染色体上,5号染色体最多(45个)。以拟南芥的MYB基因为outgroup,我们构建了蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿与拟南芥的MYB基因系统发育图。利用已有的基因芯片表达数据,分析了蒺藜苜蓿MYB基因的表达特点,发现了一些响应盐胁迫、根腐病菌侵染和菌根真菌共生的MYB基因。本研究的研究结果有助于蒺藜苜蓿MYB基因家族的功能分析和挖掘的研究。     

单一及复合AM真菌初侵染对番茄苗的生理影响

为明确丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌侵染番茄初期的生理生化动态变化趋势,于温室盆栽条件下设接种AM真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)侵染(S)、接种复合菌种[幼套球囊霉(Glomus etunicatum)+摩西球囊霉(Glomus mosseae)+地表球囊霉(Glomus versiforme)](M)和不接种对照(CK)。结果表明,复合菌种处理的番茄根系菌根侵染率、根长、根鲜重、叶片可溶性蛋白含量、叶片POD活性、叶片SOD活性显著高于单一菌株,而叶绿素含量则低于后者。受G. m+ G. e+ G. v复合菌株侵染的M组侵染率在约1个月时间内始终高于受单菌株G. m侵染的S组,AM真菌侵染8天内侵染率增长速率最大,8~20天之间出现缓慢增长的平台期,28天时侵染率出现下降趋势。由此可知,AM真菌侵染番茄的效应是多方面的,单菌株与复合菌株侵染效应有明显差异。关于复合菌剂与单一菌剂侵染番茄动态变化差异的研究,可以为综合开发利用复合菌剂、了解AM真菌相互作用提供一定的理论基础。     

丛植菌根在尾矿废弃地生态恢复中的试验研究

矿产资源的大规模开发,导致大面积尾矿废弃地的产生,已引起严重的生态环境问题。通过模拟生物学试验探讨了丛枝菌根真菌在植物适应尾矿逆境和尾矿植被重建中的潜在作用。采用铁尾矿盆栽的方法对接种丛枝菌根真菌的大豆生长、菌根侵染率及尾矿养分变化进行了研究。试验结果表明,接种菌根的大豆侵染率较高,且大豆根系接种菌根的大豆根系氮、磷、钾含量高于对照（CK）,最高高出对照2倍以上,在接种不同含量的菌根真菌的试验中（10 g-25 g-50 g）,大豆的生长量和养分含量均呈现“低-高-低”的现象。通过试验,接种丛枝菌根真菌能够很好地促进大豆在铁尾矿中的生长,提高大豆对尾矿中营养物质的吸收,对尾矿生态复垦起到了积极作用。试验将菌根技术引入到铁尾矿库的生态恢复研究中,利用植物与丛枝菌根相互用,使植物能够更好地在铁尾矿中生长,为铁尾矿废弃地的生态恢复提出了新思路。     

森林草莓B-box基因家族全基因组序列鉴定与表达分析

植物B-box基因参与植物形态建成、花器官发育以及响应逆境胁迫过程中的多种生命活动的并具有重要作用,草莓是重要的经济果树作物,然而对草莓B-box家族了解较少。为了研究草莓B-box基因家族成员及其在花器官发育过程中的表达情况,本研究利用计算生物学的方法从全基因组水平鉴定森林草莓(Fragaria vesca)B-box基因家族成员,并对家族成员的蛋白质特征、基因组分布、内含子个数以及基因表达进行分析。结果表明,森林草莓中至少存在21个B-box基因家族成员,分布在6条染色体上,基因内含子个数1~5个。基于蛋白质模体组成与蛋白质序列的分析将整个家族分为五个亚家族。14个基因家族成员以5种表达模式参与雄蕊器官发育进程。研究结果表明:草莓B-box基因家族的5个亚家族经过模体复制和删除事件进化而来,并参与花器官发育过程。试验结果将为在草莓中进一步研究该基因家族成员功能提供参考。     

丛枝菌根真菌在蔬菜基质育苗上的应用研究

为探讨丛枝菌根真菌在蔬菜育苗上应用的可能性,以黄瓜和生菜为供试作物进行适用育苗基质的筛选,研究其对菌根真菌侵染和作物苗期生长的影响.以Glomus intraradics、Glomu mosseae、Glomus aggregetum、Glomus etunicatum为供试菌根真菌制剂,采用5种基质配方,分别是常规基...     

陆地棉TLP基因家族的全基因组鉴定及表达分析

【目的】类甜蛋白(Thaumatin-like proteins,TLP)参与多种植物病原真菌侵染后的防御反应。本研究通过在全基因组分析TLP基因,为深入探究其在介导棉花抗黄萎病通路中的分子机理提供基础。【方法】分别利用生物信息学方法和荧光定量聚合酶链式反应技术对陆地棉中的TLP基因进行全基因组鉴定和响应棉花黄萎病菌侵染表达分析。【结果】共鉴定出88个TLP基因;通过系统发育分析和序列特征分析可将棉花TLP家族分为10类。TLP基因家族外显子数量介于1～5之间,内含子介于0～4之间,同组成员具有相似的基因结构。大部分TLP含有5个保守的motif,具有相同的基序组织模式,均为Motif 5_4_2_3_1。染色体定位显示87个TLP基因定位于陆地棉20条染色体上,其中A亚组和D亚组各分布有42和45个,其在染色体上的分布存在串联重复现象。响应病原菌侵染表达分析显示,黄萎病菌侵染可以诱导6个候选基因的表达,不同抗性品种相对表达量达到峰值的时间不同,且耐病品种(GZ-1)上述基因表达量比感病品种(86-1)有增高的趋势。【结论】该研究结果有助于了解棉花TLP基因家族的进化与功能。     

雷蒙德氏棉和亚洲棉TCP基因家族的生物信息学分析

TCP基因家族是植物中特有的一类转录因子家族,涉及了植物的多种生长途径以及各种生理生化反应的信号传导。为了更好地了解TCP基因家族在雷蒙德氏棉和亚洲棉基因组中的数量和分布情况等,通过生物信息学方法,在雷蒙德氏棉(D5)和亚洲棉(A2)全基因组中分别鉴定出37个TCP基因家族成员,并对TCP家族成员进行基因结构、染色体定位、保守域、进化关系等分析。结果表明,雷蒙德氏棉和亚洲棉全基因组分别编码37个TCP转录因子成员。雷蒙德氏棉30个成员基因分布在10条染色体上,亚洲棉37个成员基因分布在13条染色体上;内含子/外显子结构分析表明,TCP基因结构较为简单,大部分不含内含子;功能结构域分析,发现所有TCP转录因子具有高度保守的TCP结构域;根据结构域差异和系统发育分析的结果,将TCP基因家族分成2个亚族,进一步划分为PCF、CIN、CYC/TB1三个亚类。以上结果为进一步研究棉花TCP基因家族各成员的功能奠定一定的理论基础。