枣LAC基因家族的鉴定与表达分析

对枣LAC基因家族成员进行鉴定,并进行生物信息学和表达模式分析,为进一步研究枣LAC基因家族成员的功能提供参考依据。从枣(Ziziphus jujuba Mill.)基因组中鉴定得到36个ZjLAC基因,编码439～621个氨基酸,分子量大小在49.09～69.86 kD之间,等电点为4.97～9.77,大多数为亲水性蛋白。亚细胞定位预测发现,47.22%的ZjLAC蛋白位于细胞外。ZjLAC基因家族成员不均匀地分布在枣的9条染色体上,其中定位到Chr.11上的成员最多有8个。系统发育分析将ZjLAC基因家族成员分成6组(Ⅰ～Ⅵ)。对枣LAC基因表达模式分析结果表明,8个成员在"壶瓶枣"果实发育过程中表达量较高,结合系统发育分析,推测这些基因可能在枣逆境胁迫和类黄酮代谢过程中发挥着重要作用。本研究为ZjLAC家族基因的功能研究奠定了理论基础。     

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。     

番茄(Solanum lycopersicum)SlGLR基因家族的生物信息学分析

本研究通过对番茄高质量全基因组序列同源搜索分析,找到番茄中共有13个SlGLRs家族成员。并利用生物信息学方法详细分析了该家族所有成员的基因结构、蛋白结构域、进化关系。结果显示:番茄SlGLR家族的13个成员均含有5～7个外显子,各个成员都包含IPR001828、IPR001320和IPR001638这三个结构域,整个家族可分为三个亚家族,且Sl GLRⅡ亚家族各成员,除了SlGLR2.6以外均成簇分布在6号染色体上。不同激素处理下的表达分析显示该家族不同成员对不同激素处理的响应不同;组织表达分析表明SlGLR3.2在番茄的果实中特异高表达,暗示其在果实发育中可能起着重要作用。为了进一步分析其功能,我们对SlGLR3.2的理化性质、亲水性/疏水性、跨膜区、亚细胞定位、蛋白二级结构进行了详细分析。结果表明SlGLR3.2为亲水性膜蛋白,含有三个跨膜区,二级结构主要由α-螺旋、延伸链、β-转角、无规则卷曲组成。本研究将为进一步研究番茄SlGLRs基因家族的功能提供参考依据。     

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。     

黄瓜SUN家族的鉴定及其对逆境的响应

黄瓜(Cucumis sativus L.)是中国主要蔬菜作物之一,具有很高的经济价值。植物特有的IQ67结构域蛋白(SUN)家族成员是钙传感器的下游靶标,能够参与植物发育和基础防御反应。本研究通过黄瓜基因组新组装版本(v3.0),对黄瓜SUN基因家族成员进行了全基因组的鉴定和分析。结果表明,黄瓜SUN基因家族包含29个成员,编码的蛋白均含有保守的IQ67结构域。黄瓜SUN家族成员基因启动子区域含有多个响应激素和胁迫反应的顺式作用元件,通过分析公共已发表的转录组数据,本研究发现SUN家族基因可能在黄瓜果实生长发育及生物和非生物胁迫中起重要作用。研究结果为进一步了解SUN家族基因的功能提供了一定基础。     

甜瓜ACS基因家族表达与相关基因的定点编辑分析

果实软化是甜瓜果实储藏和保鲜的瓶颈,乙烯与果实软化密切相关,而ACS基因是合成乙烯的关键限速酶。本研究在果实呼吸跃变型‘T4’和非呼吸跃变型‘T5’品种中,分析了11个甜瓜ACS基因家族成员的表达模式,获得了果实发育不同阶段差异ACS基因,并对其进行了CRISPR/Cas9遗传转化。结果表明,甜瓜ACS基因家族成员在受试甜瓜品种中具有不同的组织表达模式,在发育的果实中,CmACS1、CmACS2和CmACS5主要在果实成熟和软化过程中高表达;CmACS3、CmACS7、CmACS13、CmACS14和CmACS15表达量低;CmACS5在果实成熟期40 d高表达;CmACS10在两个品种果实发育过程中变化趋势相同;CmACS12在两个品种果实发育过程中变化趋势相反;CmACS2在‘T4’整个果实发育期高表达。结合软肉甜瓜‘老汉瓜’和硬肉甜瓜‘皇后’在果实发育过程中的定量分析表明,不同呼吸跃变类型甜瓜在果实成熟过程中ACS的作用基因和基因表达量均差异显著。此外,通过构建以CmACS1、CmACS2、CmACS5为靶标基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体,采用子房注射法转化甜瓜,其中C...     

草莓果实发育关键基因的表达活性比较

草莓果实发育关键基因在草莓果实发育和成熟过程中具有重要作用,同时在分子育种与遗传改良方面也具有重要意义。本研究运用罗氏UPL通用探针检测技术对草莓基因FaNCED1,FaPG,FaEXP5和FaDFR在不同器官及果实的不同发育时期的表达状况进行了定量分析。结果显示,FaPG,FaEXP5均在果实发育后期表达量显著提高,并且FaPG具有显著的果实特异性表达;4个基因在果实发育的各个时期都有表达,但表达模式不同。在果实发育的每个时期,FaDFR与其他基因相比均呈现较高的表达水平。本研究为草莓果实发育关键基因的开发与利用提供了数据参考。     

烟草NtNCED基因的鉴定分析

脱落酸(abscisic acid,ABA)是植物生长、发育所需的重要植物激素,ABA在植物应对干旱、盐、病原菌等胁迫过程中也起到重要作用。烟草是一种重要的经济作物,尤其对于边远地区更为重要。目前国内外极端气候多发,在烟叶生产中,面临着干旱的影响,NCED基因家族是ABA合成路径上的关键基因。本研究在基因组范围内鉴定了栽培烟草的18个Nt NCED基因。基于系统进化相似性及保守结构域,将18个栽培烟草Nt NCED蛋白分为4组,组Ⅰ含有9个成员,组Ⅱ含有5个成员,组Ⅲ含有3个成员,组Ⅳ含有2个成员。本研究还获得了Nt NCED基因在基因组染色体上的分布情况,分析了Nt NCED基因家族成员进化关系、基因结构及结构域。本研究的结果将为进一步研究栽培烟草中Nt NCED家族的功能提供有价值的分析基础。     

冬枣COBRA基因家族全基因组鉴定及表达分析

COBRA作为一类GPI锚定蛋白,主要作用于细胞伸长与纤维素沉积。本研究在"冬枣"全基因组中成功地鉴定到10个冬枣COBRA相似基因(ZjCOBL),并对该基因家族成员进行生物信息学分析,还研究了各成员在‘冬枣’7个不同组织中的表达模式。所有潜在的COBRA相似蛋白都具有CCVS保守结构域,其中8个相似蛋白具有N端信号肽序列,big-PI程序预测出7个蛋白为潜在的GPI锚定蛋白。根据基因结构和系统演化分析等依据,冬枣中的COBRA相似蛋白可以分为两个亚家族(SFs),其中SFⅠ亚家族氨基酸相似性为43.3%到79.9%,SFⅡ亚家族为58.3%到67.9%。10个ZjCOBL基因分别位于枣树12条染色体中的5条染色体和一段scaffold上。Real-time RT-PCR试验表明,所有ZjCOBL基因在冬枣各个器官和不同生长时期均有表达。其中,ZjCOBL7与番茄上的Sl COBRA-like为直系同源基因,具有相似的表达模式,推测ZjCOBL7可能与枣果实的质地和成熟软化相关。     

亚洲棉NF-YA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

NF-YA家族基因在植物生长发育过程中发挥重要作用,如调控种子发育和种子萌发,响应干旱和盐胁迫等。本研究利用生物信息学手段从亚洲棉全基因组鉴定NF-YA家族基因,并从理化性质、基因的内含子和外显子结构、氨基酸序列的功能结构域、系统进化发育特征、在染色体的分布和表达模式等方面分析了该家族基因的特征。结果表明:GaNF-YA包含15个成员,分布在9条染色体上,编码蛋白质长度为160～1 079个氨基酸,相对分子质量为17.92～120.30 kD,包含外显子4～6个,为碱性。亚洲棉NF-YA基因可分为三组,且三组NF-YA基因结构存在差异,保守基序分析其均含有A1和A2结构域。通过对启动子顺式作用元件和表达谱分析,推测GaNF-YA基因可能在棉花种子和纤维形成、种子萌发及环境胁迫等中具有重要作用。本研究为进一步解析亚洲棉NF-YA家族基因的功能提供理论依据。     

枣WRKY转录因子家族的生物信息学分析

明确枣WRKY转录因子家族生物学特征,为深入研究枣WRKY家族基因的功能提供科学依据。通过DNAMAN6、MEGA5、Mapdarw和MEME Suite 4.12.0等软件对枣WRKY转录因子的数目、基因分类、染色体定位、系统进化关系和保守基序进行了分析。结果表明:枣中包含92个WRKY基因,根据WRKY结构域数量及其锌指结构的特征可将其分为GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ,GroupⅡ又可分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe 5个亚组。枣12条假染色体上除了第7条染色体上没有查到枣WRKY基因分布外,其它11条染色体都有WRKY基因分布,其中第11条染色体上分布最多,有10个WRKY基因,第2条、第5条和第8条染色体分布最少,仅有2个WRKY基因。枣Ⅲ、Ⅱd和Ⅱe处在同一分支,Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc在同一分支。枣WRKY转录因子在同一类或亚类中含有相同的保守Motif,Motif最长为50,最短为21。枣WRKY转录因子蛋白在67~758个氨基酸范围之间,平均氨基酸个数为384,等电点为4.130 8~10.221 1不等。本研究对进一步探究枣WRKY基因的功能、进化以及分子育种具有重要的现实意义。     

葡萄bZIP转录因子家族分析及对糖和ABA信号的响应

本研究探讨了VvbZIPs基因在葡萄果实生长发育过程中响应糖和脱落酸(ABA)信号通路的作用。首先利用葡萄的全基因组数据库以及各种生物信息学软件对VvbZIPs基因的进化关系、染色体位置以及保守结构域进行了分析,结果表明,葡萄bZIP转录因子共含有16个motifs元件,不同家族成员的结构域所含的氨基酸位点、数量均不一致,且其蛋白质序列相对保守;其次,通过RNA-seq分析了VvbZIPs基因在葡萄果实不同发育时期的表达水平,大多数VvbZIPs在葡萄果实开花后第30天(DAY30)表达量较高,在DAY70和DAY90表达量较低;最后通过实时荧光定量PCR测定了不同糖和ABA处理条件下葡萄愈伤组织悬浮细胞中VvbZIPs的表达,结果表明,VvbZIPs对ABA和糖(蔗糖,葡萄糖和果糖)的处理存在着不同程度的响应,其中VvbZIP4对葡萄糖最敏感,VvbZIP47对蔗糖最敏感,VvbZIP11对果糖最敏感。本研究为预测VvbZIPs在葡萄果实响应糖和ABA信号的分子调控途径提供了理论基础。     

枣GATA转录因子家族生物信息学分析

为了深入研究枣GATA转录因子家族的基因功能以及为枣的分子育种提供科学依据。本研究利用NCBI、TAIR、Planttfdb、HMMER、Pfam、SMART、MEME、GSDS、Plant Care、STRING在线网站以及DNAMAN6、Map Inspect和MEGA5软件,对枣GATA转录因子的个数、理化特征、染色体定位、系统进化树、保守基序、基因结构和蛋白功能联系预测进行了分析。结果表明:枣含有28个GATA转录因子,根据结构域的不同分为四个亚族:GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ和GroupⅣ。其中GroupⅢ和GroupⅣ处在进化树的同一分支。另外,枣12条假染色体上共鉴定到7条染色体分布有枣GATA基因(22条),其中第6条、第8条、第9条和第10条染色体分布最多(4个),第12条分布最少(1个)。同一亚类里枣GATA转录因子含有相同的保守基序,基因结构也比较相似。本研究对于进一步认识枣GATA单个基因的功能以及基因之间的功能、基因进化和分子育种具有重要的意义。     

灵武长枣嫁接和根蘖繁殖植株果实转录组差异分析

为解析嫁接繁殖和根蘖繁殖灵武长枣果实糖和酸转化差异,本研究以两种繁殖方式的成熟期果实为材料,利用高通量测序平台Illumina/Nova-Seq 2500进行了转录组测序,对转录组数据质量评估获得两样品的序列长度分别为24.48 Gb (嫁接)和28.64 Gb (根蘖),错误率为0.03%,GC含量44.11%～44.56%,Q30大于90.54%,转录组数据与冬枣基因组序列比对,所有的转录组Reads均分布于冬枣12条染色体上,基因定位的Reads数量嫁接繁殖比根蘖繁殖多;差异表达基因分析筛选到27个显著差异表达基因,其中9个显著上调,18个显著下调;GO富集分析表明15个差异基因显著富集到GO的三大功能类别分子功能、细胞组分、生物过程中;KEGG富集分析表明10个差异表达基因显著富集到12条代谢通路中,其中包括3个上调基因和7个下调基因;进一步筛选到调控糖及有机酸代谢关键差异基因BAM1、PCO和HAOX1在淀粉和蔗糖代谢、牛胆素和亚牛磺酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢中显著表达,并在糖和有机酸的相互转化中起着关键调控作用。本研究表明嫁接繁殖和根蘖繁殖灵武长枣果实在糖和有机酸代谢存在差异,为灵武长枣优质果品繁育提供理论基础。     

大豆SPL基因家族生物信息学分析

SQUAMOSA启动子结合蛋白样(SPL)转录因子广泛存在于植物中,主要参与植物生长、发育以及多种生理生化过程。为明确大豆SPL基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系等,采用生物信息学方法对大豆SPL家族基因进行分析。本研究从大豆基因组数据库中筛选得到43个SPL基因家族成员,系统发育树分析得到5个亚群。保守结构同源性分析发现,SPL基因家族都含有SBP-box的锌指结构和核定位信号。染色体定位发现除14号染色体没有SPL分布外,其他染色体均有不同数量的SPL基因分布。基因加倍、扩张分析表明,大豆SPL基因家族成员之间不存在串联重复,但是存在36对片段重复,表明部分大豆SPL基因可能是由基因重复产生;大豆与拟南芥SPL基因家族之间有29个基因之间存在共线性关系,表明大豆与拟南芥SPL基因家族之间具有较高同源性。本研究对SPL基因家族的进化分析,将有助于理解大豆SPL基因的结构、功能及进化关系,为深入研究大豆SPL基因的功能提供有利的理论依据。     

石榴GST基因家族全基因组鉴定及表达分析

谷胱甘肽硫-转移酶(glutathione-S-transferase, GST)是一类重要的多功能蛋白酶(EC 2.5.1.18),可参与解毒作用、抵御生物与非生物胁迫以及次级代谢物质运输。本研究以石榴(Punica granatum)为材料,在其全基因组中共鉴定到44个Pg GSTs基因家族成员。44个成员编码蛋白氨基酸长度为103～417 aa,分子量为11.87～47.42 kD,理论等电点在4.96～9.34,大部分成员定位于细胞质。进化分析显示,Pg GSTs可以划分为8个亚家族,石榴U型和F型亚家族成员居多数。其中43个基因家族成员均含有GST_N保守基序motif 1和motif 2。染色体定位与共线性分析显示,44个成员在8条染色体不均匀分布,存在10处串联重复,并与苹果MdGSTs具有更近的基因进化起源关系。上游2 kb区域顺式作用元件分析表明,该基因家族成员能够响应非生物胁迫、植物激素等刺激。转录组表达分析显示Pg GST有一定的组织表达特异性,其中PgGSTF3可能参与了成熟花和果实外种皮花青苷转运积累过程。本研究可为深入研究石榴GST基因家族生物学功能提供理论基础。     

‘GDDH13’和‘山定子’WRKY基因家族生物信息学比较及MdWRKY基因家族表达分析

WRKY基因家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育和抵御逆境胁迫中发挥重要作用。‘山定子’是中国重要的野生苹果属抗性种质资源,抗寒能力强。本研究通过生物信息学方法,较全面的比较了‘山定子’和栽培苹果‘GDDH13’两份材料中的WRKY基因家族信息,结果显示:‘GDDH13’中WRKY基因数量比‘山定子’多7个,多出的7个WRKY基因分布在GroupⅠ和GroupⅢ两个亚组中;通过比较发现‘山定子’和‘GDDH13’中的WRKY结构域和基因结构在相近亚组内非常保守;发现‘山定子’的WRKY基因家族有更多的成员启动子区含有低温和干旱响应元件,这可能与‘山定子’抗逆性强有关;通过基因染色体位置和苹果基因组范围内对MdWRKY基因进行的同线分析表明串联重复和部分重复,可能在苹果WRKY基因家族的扩张和进化中发挥了重要的作用;通过器官特异性表达模式和果实发育过程表达分析,鉴定到MdWRKY64和MdWRKY67可能与苹果果实成熟密切相关;通过不定根发育过程的表达分析,筛选到8个MdWRKY基因可能参与苹果不定根的形成。本研究为苹果WRKY基因的进化提供了一些数据,并为苹果WRKY基因的功能鉴定提供了参考,进一步为苹果的分子育种提供了帮助。     

马铃薯NCED基因家族全基因组鉴定与表达分析

脱落酸(ABA)在植物响应生物胁迫和非生物胁迫过程中具有重要调节作用。9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是ABA合成限速酶,位于ABA生物合成通路上游。为明确马铃薯NCED基因家族成员以及NCED基因表达特性,本研究在全基因组水平鉴定马铃薯NCED基因家族成员,并通过染色体定位、理化性质表征、系统发育树构建、基因结构分析以及启动子顺式作用元件鉴定对该基因家族成员进行系统研究。基于马铃薯参考基因组,共鉴定到10个马铃薯NCED基因,染色体定位分析显示这些基因分布在4条染色体上;基因理化性质分析表明,该基因家族蛋白分子量介于50～70 kD之间,等电点介于5.48～8.71之间;启动子序列分析显示该基因家族具有大量与多种植物激素相关的顺式作用元件;最后通过实时荧光定量PCR明确接种茄链格孢(Alternaria solani)后马铃薯NCED基因家族的表达模式。本研究为深入挖掘NCED基因家族在马铃薯与茄链格孢互作中的作用提供了理论基础。     

生菜WOX基因家族的鉴定与分析

WOX转录因子是植物特异性转录因子。已有研究表明,WOX家族成员在植物生长发育和非生物胁迫响应中起着重要作用,但在生菜(Lactuca sativa L.)中,WOX基因家族的生物学功能研究还很少。本研究在生菜中鉴定到14个可能的LsaWOX基因,分析了他们的基因结构、蛋白保守基序、三级结构、染色体定位和顺式作用元件等,并将其划分为三个主要分支(如远古支系,中间支系和WUS支系)。本研究对生菜中WOX家族成员进行了鉴定和初步分析,为进一步研究生菜中WOX基因家族的生物学功能提供理论依据。     

向日葵WRKY转录因子家族鉴定与生物信息学分析

WRKY转录因子家族参与了多种激素调节信号通路,在帮助植物响应外界不良环境中起着重要作用。本研究基于向日葵(Helianthus annuus)基因组数据库对向日葵进行了WRKY基因家族成员鉴定、进化关系分析、基因定位、基因结构和保守Motif分析、功能启动子元件和基因共线性分析。结果表明:向日葵中包含117个WRKY家族基因,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,其中Ⅱ类包含Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe五个亚家族。染色体定位显示HaWRKY基因在向日葵所有染色体上均有分布,第10号染色体上分布最多含有18个HaWRKY基因,2号和13号染色体分布最少仅有3个HaWRKY基因。向日葵WRKY转录因子蛋白在59～940个氨基酸之间,平均氨基酸个数为345个,等电点为5.01～10.19不等。基因结构分析表明除Ha WRKY52、HaWRKY82不含内含子,其他成员都含有1～9个不等的内含子。保守域分析表明有12个HaWRKY家族基因WRKYGQK发生了变异,占向日葵WRKY家族的10%。此外,启动子分析表明HaWRKY家族基因启动子区含有大量响应生物胁迫和非生物胁迫元件,共线性分析得到11对加倍复制基因。本研究结果有助于了解向日葵WRKY基因家族成员的情况,为向日葵WRKY基因家族成员进一步的功能分析提供基础。