黄瓜MLO型基因家族成员的鉴定及生物信息学分析

MLO型基因是植物中特异的一类基因,研究发现大麦、拟南芥、番茄等植物的抗白粉病基因都是编码MLO型抗病蛋白.目前对黄瓜全基因组MLO基因家族的分析还缺乏相关报道.本研究通过黄瓜基因组数据库共鉴定出14个MLO型抗病基因家族成员.系统发育关系分析这些基因可以分为5类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V);推测这些基因在木本植物和草本植物分化之前就已经出现.染色体定位发现,这些抗病基因分布在黄瓜大多数染色体上,仅7号染色体没有分布,且分布不均衡,较为分散.研究结果为揭示MLO型基因家族成员的功能奠定了基础,也为开发与白粉病相关的功能性分子标记提供了基因资源.     

小桐子CDPK及相关激酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

基于小桐子基因组数据库,在全基因组水平对小桐子CDPK及相关激酶基因家族进行鉴定,并对其系统进化、基因结构、保守结构域、染色体定位以及器官与低温胁迫表达进行分析,为深入开展小桐子CDPK及相关激酶基因的功能鉴定及其在小桐子遗传改良中的应用提供依据。利用CDPK结构域的隐马尔可夫模型对小桐子蛋白质数据库进行相似性检索,经过Pfam与CDD在线工具的验证获得小桐子CDPK及相关激酶基因家族成员。利用不同的工具对CDPK及相关激酶基因进行生物信息学对比分析。通过小桐子器官与低温表达谱数据进行CDPK及相关激酶基因的表达分析。小桐子基因组中共检索到17个CDPK基因、5个CRK基因、2个PPCK基因、4个PEPRK基因以及1个CCaMK基因,各基因家族成员的基因长度、蛋白质等电点及亚细胞定位等理化参数具有家族特异性。序列比对与系统进化分析显示,5个基因家族都单独聚类,而CDPK与PEPRK基因家族又分别聚类为4个与2个亚族,且鉴定到小桐子CDPK家族成员的N-端可变区、激酶结构区、自抑区及EF-hand调控区4个保守结构域以及其他激酶成员的激酶结构域。同时,分别有21个与24个CDPK及相关激酶可能发生N-豆蔻酰化与N-十六烷酰化的修饰。染色体定位表明,小桐子CDPK及相关激酶基因不均匀地分布于10条染色体上,且存在JcCDPK7/JcCDPK9串联复制现象。转录组表达分析表明,29个CDPK及相关激酶基因中,有24个基因在叶片、根及种子中都有表达,而JcCDPK3、JcCDPK11、JcCRK3及JcCCaMK属于低温诱导高表达基因,与小桐子的抗冷性直接相关。     

油菜miR169基因家族的生物信息学分析及靶基因预测

为了解油菜miR169基因家族,采用生物信息学的方法对油菜miR169基因家族成员的染色体位置、分子进化、前体序列的保守性、启动子和靶基因进行了分析。结果表明:油菜miR169基因家族成员分布在9条染色体上;系统进化分析表明,这些基因共分成2个组;其前体序列在形成成熟miRNA的位置高度保守;油菜miR169基因家族上游启动子主要元件有13个,数量最多的是胚乳表达元件、厌氧胁迫元件、热响应元件和MBS;油菜miR169基因家族的靶基因一共有16个,大部分属于NF-YA基因家族。该结果为进一步研究油菜miR169基因家族的功能奠定了基础。     

植物分枝性状遗传机理的研究进展

对与植物分枝性状相关的四大基因家族(GRAS基因家族、TCP基因家族、NCEDs基因家族和F-box基因家族)的作用机理进行了综述。     

水稻新型MT 基因的鉴定及其基因家族分子特征分析

[目的]探讨水稻MT基因家族各成员在基因结构上的差异及相互间的进化关系。[方法]从经重金属处理的水稻幼苗中分离到3个新的植物MT,对其进行RT-PcR和Northem杂交分析以及水稻和拟南芥MT基因家族的序列比对和进化分析。[结果]RT-PCR和Northern杂交分析表明,水稻中3个MT基因的表达均受重金属的诱导,在幼苗根部进行特异性表达。由水稻和拟南芥biT基因家族的序列比对提出植物MT的新分类方式。水稻I类OsMT基因家族的所有10个成员,定位到6条染色体上。同一类型的OsMT有高度的氨基酸序列保守性,相似的Cys排列方式。新发现的3个OsMT家族在单子叶植物水稻中独有,属4型MT。[结论]水稻和拟南芥biT基因家族进化分析显示,植物MT至少发生在种子植物出现前,而4型MT可能发生于单子叶植物和双子叶植物分离后。     

植物和小麦SnRK2基因家族的研究进展

干旱、高盐、极端温度等逆境因子是限制作物产量和品质提高的重要因素.挖掘和利用逆境应答基因资源是改良其抗逆性的前提和基础,对于研究植物抗逆机制具有重要意义.蔗糖非发酵相关蛋白激酶家族2（Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2）是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物的抗逆境生理过程中扮演了重要角色.为了促进小麦SnRK2基因家族的研究,该文对SnRK2基因的结构、抗逆功能、互作蛋白,以及小麦SnRK2基因家族的研究现状进行了阐述.     

毛竹IDD基因家族启动子分析

IDD基因家族编码一种混合型的转录因子,多数参与植物的生长发育.真核基因的表达受多种因素的调控,其中启动子在转录水平上的调节作用至关重要.本研究截取毛竹IDD家族8个基因(Ph IDD1-2,Ph IDD4-8和Ph ID1)起始密码子前2 000 bp序列,顺式作用元件分析显示,这些基因启动子中均存在TATA框和CAAT框,除此之外,上游调控区域还存在光响应元件、激素响应元件、逆境胁迫元件以及其他响应元件,其中有些元件是某个基因所特有的,表现出该基因家族各基因独特的表达模式,也表明该家族基因的功能分化,参与植物发育的各个阶段.     

水稻镉积累相关基因家族研究进展

重金属镉会给人体健康带来很大的危害,降低水稻籽粒中的重金属镉含量成为了很多学者研究的内容。通过对水稻镉积累相关基因家族的概述及近些年的研究进展进行分析,希望能从中得到新的研究思路与方向。     

高粱GRF基因家族鉴定及在非生物胁迫下的表达分析

生长调控因子（growth regulation factor,GRF）是植物中特有的一类转录因子,在植物激素调控、生长发育以及胁迫应答等多个领域扮演重要角色。对高粱GRF基因家族成员进行筛选鉴定,得到8个家族基因,分析了这些基因的理化性质、保守蛋白序列、基因功能及其共线性,分析了这些基因在非生物胁迫下转录组表达差异。结果表明,GRF基因家族结构较为保守,启动子元件含有干旱、低温、茉莉酸等响应元件,推测该家族基因参与生物及非生物胁迫应答响应。通过盐胁迫和烯效唑处理下的转录组数据分析,得到一个与耐盐相关的基因（SORBI_3002G297800）和一个与激素相关的基因（SORBI_3006G203400）,为进一步探究这些基因在高粱应对非生物胁迫中的作用提供了重要参考。     

大豆SBP基因家族的序列特征、表达及进化分析

SBP基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,由多个成员组成,主要参与植物生长、发育以及多种生理生化过程.试验在大豆基因组中鉴定49个SBP基因,被命名为GmSBP1~49.基于生物信息学手段,对大豆该基因家族49个成员的基因结构、染色体定位、蛋白保守序列、亚细胞定位、表达情况及进化关系进行分析.序列分析表明,SBP基因家族成员分散于不同染色体上,不同基因具有不同个数的外显子,其数目变异范围为1~14;该家族蛋白含有5个保守基序,尽管与SBP结构域有所重叠,但它们能形成6种不同的组织模式,这说明该基因家族序列变异较为复杂.表达分析结果显示,除GmSBP2和GmSBP11等6个基因没有相应的EST外,其余基因都有转录活性;在具有转录活性的基因中,只有GmSBP46显示出组成型表达模式,剩余基因表现出不同程度的组织特异性表达模式.拟南芥、水稻和大豆SBP蛋白的进化树揭示该家族具有8个类群,其中E类群只包括大豆SBP基因,其他类群中大豆SBP基因数目也是最多,这充分说明大豆SBP基因家族起源与进化的复杂性.研究为大豆SBP基因功能研究提供线索     

秋茄(Kandelia candel L.)响应重金属胁迫的数字基因表达谱

基于高通量测序的数字基因表达谱(DGE)技术,对重金属污水胁迫处理组和对照组秋茄材料进行转录组测序分析。结果表明,重金属污水胁迫处理样品与对照样品相比,共筛选出的3 097个差异表达基因,其中2 202个表达上调,895个表达下调。GO功能显著性富集分析出38个GO分类条目,大量与生长发育,代谢调控,环境刺激响应相关的基因表现为富集。进一步的KEGG代谢途径分析表明,差异表达基因主要与糖类、核酸、蛋白质和脂质等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程有关。转录因子分析发现b HLH,MYB,NAC和WRKY在重金属胁迫中发挥重要作用。此外,重金属胁迫还促进萜类、黄酮类化合物生物合成的关键酶基因(牻牛儿基焦磷酸合酶(Unigene0029352)、黄酮醇合成酶(Unigene0010384))的表达,进而促进秋茄有效成分的积累;显著诱导细胞分裂素相关基因type-b响应调节子ARR2(Unigene0033740)的表达、抑制油菜素内酯的信号转导组分基因BSK(Unigene0008986)的表达,进而提高秋茄对重金属胁迫的适应能力。实验选取了5个与环境刺激响应密切相关的基因,通过qRT-PCR验证了它们在重金属污水胁迫处理下的表达差异,结果与数字基因表达谱分析的结果较为一致,证实了差异表达基因数据的有效性。说明在重金属胁迫处理下,秋茄通过调节基因表达提高自身对污染胁迫的耐受能力。     

植物重金属耐受分子机理的研究进展

重金属污染对我国经济发展、人身健康造成重大负面影响,已经成为当今研究热点.综述了近年来植物对重金属耐受分子机理的研究进展,从植物对重金属的吸收、转运及隔离在液泡中等过程的发生的多种相关蛋白的应答.通过基因工程方法调控这些蛋白编码基因表达,来提高植物对重金属耐受性,降低重金属对植物的毒害.     

番茄植物络合素合酶基因全长cDNA的克隆及其表达特点

为从分子水平上揭示PCS基因在番茄重金属螯合解毒过程中的作用机制,该研究以番茄(Lycopersi-con esculentum Mill.)品种苏红2003幼苗cDNA为模板,根据NCBI上登录的其他植物的植物络合素合酶基因保守区设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术,克隆番茄植物络合素合酶基因cDNA全长,进一步利用半定量RT-PCR,探讨不同重金属处理后该基因在番茄不同器官中的表达情况。结果显示:番茄植物络合素合酶基因(LePCS1)的cDNA序列长度为1 878 bp,5′非编码区长113 bp,3′非编码区长256 bp。推导该基因编码503个氨基酸组成的蛋白,其相对分子质量为55 600,等电点6.66。NCBI蛋白质比对结果显示:LePCS1由2个典型的植物络合素亚家族结构域组成,并具有19个可与金属离子结合的半胱氨酸(Cys)残基位点,其中包括4个相邻的Cys-Cys元件(90~91位、350~351位、368~369位和416~417位氨基酸)和11个单一Cys残基(56位、109位、113位、138位、144位、231位、332位、393位、396位、424位和489位氨基酸)。进化...     

植物抗逆性基因工程研究进展

近年来,由于DNA技术的发展,从基因等分子水平对植物抗逆性的研究已取得一定进展。本文对在植物受不同逆境胁迫（干旱、低温、盐渍、重金属、氧化、渗透胁迫）下的分子机制及植物抗逆性基因工程研究的进展进行综述。     

利用烟草的cDNA酵母表达文库筛选镉胁迫相关基因

为了鉴定烟草在重金属镉胁迫处理下的功能基因,构建烟草cDNA酵母表达文库,并利用镉敏感的突变株对文库进行初步筛选。首先将烟草幼苗进行重金属胁迫处理,然后取幼根提取总RNA并纯化mRNA,采用SMART技术反转录成双链cDNA,将cDNA与入门载体pDONR222的同源重组区连接,再转到酵母表达载体pDEST22上,构建了Gateway技术兼容的酵母cDNA表达文库。经检测,构建的cDNA酵母表达文库滴度为4.32×106 cfu/mL,库容量为0.86×107 cfu,平均插入片段长度大于1kb,文库质量较高。通过镉敏感酵母突变株Δycf1筛选烟草重金属镉胁迫相关基因,获得酵母单克隆70个。经分析可知,其涉及到谷胱甘肽转移酶、铜分子伴侣及甲硫蛋白等24个不同蛋白基因,初步鉴定为烟草应答重金属镉胁迫的候选基因。     

贝类镉胁迫功能基因研究进展

贝类对重金属有较强的富集能力和耐受力,说明在贝类体内具有重金属积累、贮存和解毒的特殊机制,可能存在复杂的功能基因应激表达调控网络。近年来,国内外关于贝类镉胁迫功能基因的研究逐渐增多,主要有抗氧化酶、金属硫蛋白和热休克蛋白等,但相较于其它物种鉴定得到的功能基因数量还是太少、功能研究不够系统和深入。随着人们对环境保护和食品安全的重视,伴随着生命科学新技术的不断涌现,相关功能基因的研究也必将不断加深,而这对于更好的认识并掌握细胞生命活动的运作机制、弄清贝类重金属胁迫应激表达通路及分子调控网络,以及准确评价和预测重金属对水环境的影响具有非常重要的意义。     

椰子保守microRNA 预测和特征分析

根据释放的椰子转录组序列和miRBase数据库中的microRNA（miRNA）序列信息,分析椰子中保守miRNA 及其相应靶基因的特征遥。根据miRBase数据库中植物miRNA序列,共预测了41个miRNA,分别属于22个miRNA家族。这些miRNA家族中13个家族在植物中非常保守,miRBase至少在19个物种中检测到,而miR902、miR2673和miR414这3个家族不保守,仅在1~2个物种中检测到。这些预测的miRNA的成熟序列长度大多为21个碱基（59.5%）,而前体序列的长度大多为50~100个碱基（61.9%）。分析miR396家族前体序列时发现,成熟miRNA和成熟miRNA*（成熟miRNA形成发卡结构互补的序列）序列很保守,但是中间的序列变异很大。此外,预测miRNA的靶基因发现保守的miRNA家族的靶基因为一些重要的转录因子家族,与植物的生长发育相关,而不太保守的miRNA家族的靶基因编码与表型控制相关的蛋白。     

基因组水平的寄生蜂基因家族扩张和收缩分析

寄生蜂在生物防治中得到广泛的利用。随着测序技术的进步,很多寄生蜂的基因组被测序。深入研究寄生蜂的基因家族进化,对揭示寄生蜂克服寄主免疫反应,从寄主血淋巴中获得营养的分子机制等具有重要作用。对9个寄生蜂基因组数据开展了全基因组水平的基因家族分析,包括4个茧蜂科物种、4个小蜂总科物种和1个尾蜂。分析结果表明,同一个科的寄生蜂,在基因家族的扩张和收缩方面既存在共性也存在较大的差异。对同时在3个以上（含3个）物种中扩张或收缩的基因家族进行了进一步的分析,表明细胞运动、营养物质合成相关的基因家族在寄生蜂中发生了收缩和丢失,而代谢和遗传物质合成等相关的基因家族发生了明显的扩增。     

稻田镉砷污染阻控原理与技术应用

我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。