本氏烟DnaJ-like蛋白在芜菁花叶病毒侵染过程中的作用

热休克蛋白40(HSP40)因其蛋白家族含有保守的J结构域又被称为DnaJ蛋白,其同源蛋白被称为DnaJ-like蛋白。研究表明,DnaJ蛋白家族响应了多种病毒的侵染,但发挥作用的方式各不相同。芜菁花叶病毒(TuMV)是一类重要的蔬菜病毒,给蔬菜生产造成严重经济损失。DnaJ-like蛋白是否响应TuMV侵染,是否在TuMV侵染过程中发挥作用目前尚不清楚。本实验在本氏烟中克隆了分属DnaJ蛋白A类亚家族和B类亚家族的16条基因;qRT-PCR分析表明,DnaJ-like蛋白家族基因在TuMV侵染后表达上调。分别沉默2个亚家族的典型基因NbJ1和NbJ5后,TuMV在沉默植株上的病毒积累量显著较少。结果表明,DnaJ-like蛋白可能在TuMV侵染过程中发挥作用,这为深入了解TuMV的致病机制提供了新思路。     

黄瓜DnaJ基因家族鉴定及对高温胁迫的表达响应

[目的]本文旨在研究黄瓜热激蛋白DnaJ(CsDnaJ)的家族基因鉴定,并分析其在高温胁迫环境下的响应模式。[方法]利用生物信息学软件及黄瓜的全基因组测序数据库、公共数据库对CsDnaJ进行基因家族成员、染色体位置、蛋白特性、结构特征、进化及复制模式和组织表达特性分析,同时通过实时定量PCR技术分析其在高温胁迫环境下的响应模式。[结果]黄瓜CsDnaJ基因家族共存在81个成员基因,其中Chr 3含DnaJ基因最多,为16个,Chr 4、Chr 7最少,均为9个;CsDnaJ基因所编码的蛋白序列长度为113～2 551 aa,且至少含有1个完整的J结构域核心区序列;亚细胞位置预测显示大部分蛋白定位于细胞核及叶绿体中。基因结构显示CsDnaJ基因均含有1～22个外显子。通过进化分析发现CsDnaJ蛋白可明显区分为9个亚簇,每个亚簇均存在拟南芥同源蛋白。共线性分析发现,CsDnaJ基因家族共存在17个共线基因,组成10对复制基因对,其中存在5对片段重复事件,3对串联重复事件,2对随机重复事件。组织表达特异性结果显示CsDnaJ基因在叶、茎、子房中的表达量略高于其在雄花、雌花、根及卷须中的表达量。荧光定量PCR结果显示,高温环境(昼/夜温度为42℃/35℃)可以诱导CsDnaJ基因的高表达,从而参与植物响应高温环境胁迫进程。[结论]黄瓜CsDnaJ基因家族核心结构域高度保守,在黄瓜响应高温胁迫中发挥重要作用。     

水稻CIPK基因家族的鉴定及OsCIPK5受稻瘟病菌诱导的qRT-PCR分析

【目的】植物通过启动一系列信号传导过程来应对外部环境,这些过程通常涉及多种蛋白激酶,包括钙调神经磷酸酶B样蛋白互作激酶(calcineurin B-like protein-interacting protein kinases, CIPKs)。为更加清晰全面地了解水稻CIPK基因家族,本研究根据最新的基因组测序数据对水稻基因组中的CIPKs进行了鉴定。【方法】通过探讨拟南芥和水稻中CIPKs蛋白家族的结构特点,结合生物信息学和qRT-PCR技术系统分析水稻中CIPKs家族蛋白的结构。结合转录组数据,比较了粳稻云引受稻瘟病菌诱导后的表达情况。【结果】根据最新的水稻基因组数据,鉴定出31个水稻OsCIPK基因。系统发育树分析结果表明,31个OsCIPK基因可分为5个亚家族,这些亚家族具有不同的外显子-内含子和UTR的结构特点。从广谱抗稻瘟病品种粳稻云引受稻瘟病菌诱导的基因表达谱的趋势聚类中筛选出了OsCIPK5基因并对其进行了表达分析,结果表明,云引中OsCIPK5基因受稻瘟病菌的诱导表达。【结论】内含子缺失和片段重复在水稻OsCIPK基因家族的扩展中起到重要作用,同时OsCIPK5受到稻瘟病菌的诱导表达。     

水稻LEA_2家族的鉴定与表达谱分析

为探索水稻LEA_2家族成员的特点,通过生物信息学分析从水稻基因组中鉴定出60个LEA_2家族成员,它们不均匀分布于12条染色体。蛋白序列分析结果显示,LEA_2家族蛋白的分子质量为16.24～49.14 ku,等电点4.7～11.7,有42个蛋白倾向于疏水;系统进化树分析显示,LEA_2家族可以分成5个组,同一组的蛋白成员包含的保守基序类型基本相同;基因结构分析表明LEA_2基因包含少量的内含子或者不含内含子;启动子分析表明水稻LEA_2基因启动子包含大量与逆境胁迫响应、激素信号传导及生长发育有关的作用元件。根据表达谱分层聚类分析及荧光定量PCR实验发现水稻LEA_2家族基因间共表达现象明显,同时发现OsLEA2-2和OsLEA2-26基因均受干旱胁迫上调表达60倍以上。     

丹参DnaJ基因的鉴定及胁迫响应分析

[目的]DnaJ蛋白在植物适应环境的过程中起着重要作用,本文旨在研究丹参DnaJ基因的进化关系和生物学功能,进一步了解丹参的抗逆性和次生代谢途径调控.[方法]对丹参DnaJ基因进行鉴定以及综合分析,包括外显子-内含子结构、保守结构域、顺式调节元件、系统发育关系和共表达谱.[结果]鉴定出67个丹参DnaJ基因,按顺序命名...     

高温干旱胁迫下水稻花器官中敏感基因的筛选

以水稻品种N22为材料,通过数据库检索和文献挖掘,筛选出47个在高温胁迫和高温干旱复合胁迫下在花药和授粉雌蕊中均差异表达的敏感基因,并对其进行表达模式分析和生物信息学分析.结果显示:47个敏感基因主要富集到HSP20、HSP70、四肽重复、ClpA/B、DnaJ、FKBP型肽脯氨酰顺反异构酶和EF–hand蛋白结构域,且绝大多数敏感基因在高温胁迫和高温干旱复合胁迫下的花药和授粉雌蕊中表达上调,有利于水稻花器官对抗胁迫诱导的胞内蛋白损伤;47个敏感基因主要参与了与胁迫相关的生物学过程和代谢途径,与类固醇激素受体的HSP90伴侣循环和蛋白质甲基化也有关.通过预测,获得13个敏感基因的28个上游miRNAs,其中osa–miR164、osa–miR156和osa–miR5162可能是水稻生殖期间逆境胁迫下对水稻育性、抽穗、衰老以及磷脂代谢中起关键作用的miRNAs.     

水稻磷脂酶PLD家族生物信息学分析

【目的】磷脂酶PLD(Phospholipase D)家族是水稻中一类重要的蛋白,它在植物的生长发育调控以及非生物胁迫应答中发挥着重要作用。本研究旨在了解水稻PLD家族的基本信息。【方法】采用生物信息学的方法,对该家族16个成员基因的结构、蛋白基序、时空表达模式以及激素诱导表达模式等进行了分析。【结果】水稻PLD家族基因的长度为2982～11 305 bp,含有3～21个外显子,同亚类基因的外显子数目一致;所有家族成员在蛋白序列上表现出较高的相似性,除OsPLDφ,OsPLDκ外的大部分成员含有3种相同类型的基序。提取RiceXPro数据库中的表达数据后发现,PLD基因在根、茎、叶、花药、子房等部位中的表达量相对较高,而在胚芽和胚乳等部位中的表达量较低;PLD基因对不同激素的响应行为呈现出丰富的多样性,它们受茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)诱导表达,受油菜素内酯(BR)和细胞分裂素(CTK)所抑制,而对赤霉素(GA)和生长素(IAA)不敏感。【结论】成员含有相同类型的基序,表明它们在功能上具有保守性和一致性;各成员在不同激素处理后表现出不同的应答方式,暗示水稻PLD成员在逆境响应中执行不同的功能。这些研究结果为进一步研究水稻PLD家族基因的生物学功能奠定了基础。     

干旱胁迫下花生转录组与小RNA测序及相关基因的表达

为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据，采用转录组测序和小RNA测序技术,对桂花37花生在15% PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析。结果表明：转录组测序发现有 13个显著持续上调的差异基因，其中7个为HSP分子伴侣家族基因，2个RING E3泛素连接酶，1个为谷胱甘肽-S-转移酶，1个柱头特异性STIG1样蛋白1，1个免疫球蛋白结合蛋白和1个 DnaJ同源B亚家族成员13；同时筛选出13个显著下调的差异基因；在小RNA测序数据中筛选到8个持续下调表达的miRNA，分别为ahy-mir156-3p、 ahy-miR159、ahy-miR167-5p、ahy-miR156a、ahy-miR156b-5p、novel_mir103、novel_mir83和novel_mir70, 持续下调表达的miRNA通过负调控方式参与花生干旱胁迫过程。     

高温胁迫下不同耐热性水稻品种的差异表达基因分析

以耐热水稻品种996和热敏感水稻品种4628为材料,提取2个水稻品种在40 ℃高温处理0、10、20、60 min和2 h的5～6期幼穗中的RNA进行微阵列分析。结果表明：高温胁迫下2个不同耐热性品种的差异表达基因显著富集在苯丙烷生物合成、热休克蛋白、四肽重复以及一些与非生物胁迫相关的过程;耐热型水稻品种996的差异表达基因还显著富集于细胞色素P450,而热敏感水稻品种4628的差异表达基因显著富集到五肽重复;对高温胁迫下具有品种特异性表达的基因进行分析,推测可能是细胞色素P450家族基因的差异表达提高了耐热水稻996的耐热能力,PPR基因的存在影响了热敏感水稻4628的抗逆性。     

水稻GSK基因家族的鉴定及其对多种激素和逆境应答的表达量分析

通过序列比对分析鉴定出9个GSK同源基因(命名为OsGSK1-9),它们分布在水稻的6条染色体上。聚类分析表明预测的OsGSK蛋白和其他植物中的GSK蛋白可被分为4个亚组。通过实时定量PCR进一步分析了OsGSK基因家族的基因在水稻各种组织和器官以及在多种逆境胁迫和植物激素处理条件下的表达量。结果表明:大多数OsGSK基因在水稻全生育期都有较高的表达量并且受多种激素(如脱落酸、生长素、油菜素内酯)和逆境(如干旱和盐胁迫)胁迫诱导表达,表明OsGSK基因家族在水稻发育和逆境适应过程中可能起重要作用。     

水稻dirigent基因家族生物信息学分析

摘　要：利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent (OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片段与基因的复制特征表明,OsDIR基因可能起源于共同的祖先(基因)。     

基因组水平上拟南芥和水稻mrs2基因家族的比较系统发生分析

mrs2（mitochondrial RNA splicing2）基因是植物线粒体中Ⅱ类内含子自我剪接缺陷的抑制基因，同时参与了植物中镁离子的运输。本研究利用已经分离的植物的mrs2基因，鉴别出MRS2结构域，同时对拟南芥和水稻中的mrs2基因家族的成员进行了鉴定；利用这些基因编码的蛋白质序列构建了系统发生树，并进行了序列保守性分析，最后查找了相关基因的EST表达信息。结果表明：①系统发生分析表明拟南芥和水稻的mrs2基因的结构在拟南芥和水稻分离之前已经形成，并在分离之后按照物种特异性的方式进行了扩张；②MEME分析表明植物的Mrs2蛋白质具有高度保守的基序，并且在蛋白质中的排列顺序也大致相似；③mrs2基因在拟南芥和水稻中的表达有差异，但在部分表达上仍保持了一致性。     

水稻与拟南芥全基因组丝氨酸羧肽酶类蛋白家族比较分析(英文)

    基于水稻与拟南芥全基因组序列,在基因组与蛋白质组水平上对这2种模式植物的丝氨酸羧肽酶 (SCPs)基因家族进行比较分析.利用隐马可夫模型(hidden Markov models,HMM),发现水稻与拟南芥中分别存在71个与54个丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidases like,SCPL)蛋白编码基因,它们广泛分布于基因组中各条染色体上,并且存在多个基因簇聚区.基因结构分析显示,拟南芥的SCPL基因存在广泛的交替剪接方式,而这种现象在水稻SCPL基因中却不常见.蛋白结构分析表明,所有SCPL家族成员均具有α/β水解酶折叠亚族与S10家族典型的保守结构域与二级结构特征.系统进化分析表明,这125个SCPL蛋白可以分成3大类,与水稻不同,大多数拟南芥SCPL (88.9%)可归属于双链羧肽酶Ⅰ或Ⅱ.     

水稻半纤维素支链合酶基因GT61家族的结构特征和组织表达分析

从生物信息学和基因表达的角度,鉴定OsGT61家族成员的结构特征和组织表达特性。结果表明,OsGT61家族含有25个成员,分为3个亚类。A、B和C亚类分别含有19、3和3个成员,其基因的外显子数介于1~7个。其蛋白质大小为49.1~73.8ku,pI为5.4~10.4。该家族蛋白质的C端motif较为保守。而且,它们含有Ser/Thr激酶的磷酸化位点分别为9~29个和3~13个,Tyr激酶的磷酸化位点小于7个。但是,该家族成员的糖基化位点相对较少,16个成员存在1~4个O-糖基化位点,3个蛋白存在1~2个N-糖基化位点。基因表达芯片聚类分析和半定量RT-PCR检测表明,OsGT61基因家族主要成员在不同组织中表达水平存在明显差异。这些结果暗示OsGT61家族基因在水稻不同组织中细胞壁半纤维素生物合成中发挥不同作用。     

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     

水稻腈水解酶蛋白家族的生物信息学分析

腈水解酶在植物的生命过程中起重要作用。本文对水稻中的腈水解酶进行了一系列的生物信息学分析,结果发现水稻中共有8个腈水解酶,他们都具有典型的碳氮水解酶结构域。通过ESTs搜索发现这些基因在水稻不同组织和不同胁迫条件下的的表达情况存在较大的差异。此外,对水稻的腈水解酶家族作了初步的进化分析。研究结果为进一步研究该类蛋白的分子和生物学功能奠定了良好基础。     

小麦全基因组中YABBY基因家族的筛选与特征分析

YABBY家族是植物特有的转录因子,在植物侧生器官极性建立和发育过程中起重要的调控作用。从全基因组水平鉴定小麦YABBY家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究小麦YABBY家族基因的功能奠定基础。根据已经报道的拟南芥和水稻YABBY基因,在小麦基因组数据库中执行本地BLAST程序鉴定小麦基因组中的YABBY基因,采用MEGA、GSDS、MEME和PlantCARE等软件进行生物信息学分析,并利用已公开的RNA-seq数据绘制不同发育时期和不同组织的表达谱。结果表明,在小麦基因组范围内鉴定得到18个YABBY基因家族成员,分成5个亚家族。Motif分析表明小麦YABBY蛋白均具有C2C2锌指结构域及YABBY结构域; Ta YABBY启动子区检测到与植物生长发育、激素诱导和逆境胁迫有关的顺式作用元件。RNA-Seq表达谱发现小麦YABBY基因具有明显的组织表达特异性。     

OsPPR9 encodes a DYW-type PPR protein that affects editing efficiency of multiple RNA editing sites and is essential for chloroplast development

Photosynthesis occurs mainly in chloroplasts, whose development is regulated by proteins encoded by nuclear genes.  Among them, pentapeptide repeat (PPR) proteins participate in organelle RNA editing.  Although there are more than 450 members of the PPR protein family in rice, only a few affect RNA editing in rice chloroplasts.  Gene editing technology has created new rice germplasm and mutants, which could be used for rice breeding and gene function study.  This study evaluated the functions of OsPPR9 in chloroplast RNA editing in rice.  The osppr9 mutants were obtained by CRISPR/Cas9, which showed yellowing leaves and a lethal phenotype, with suppressed expression of genes associated with chloroplast development and accumulation of photosynthetic-related proteins.  In addition, loss of OsPPR9 protein function reduces the editing efficiency of rps8-C182, rpoC2-C4106, rps14-C80, and ndhB-C611 RNA editing sites, which affects chloroplast growth and development in rice.  Our data showed that OsPPR9 is highly expressed in rice leaves and encodes a DYW-PPR protein localized in chloroplasts.  Besides, the OsPPR9 protein was shown to interact with OsMORF2 and OsMORF9.  Together, our findings provide insights into the role of the PPR protein in regulating chloroplast development in rice.      

Genome-wide identification and analysis of the regulation wheat DnaJ family genes following wheat yellow mosaic virus infection

The co-chaperone DnaJ plays an important role in protein folding and regulation of various physiological activities, and participates in several pathological processes. DnaJ has been extensively studied in many species including humans, drosophila, mushrooms, tomatoes, and Arabidopsis. However, few studies have examined the role of DnaJ in wheat (Triticum aestivum), and the interaction mechanism between TaDnaJs and plant viruses. Here, we identified 236 TaDnaJs and performed a comprehensive genome-wide analysis of conserved domains, gene structure and protein motifs, chromosomal positions and duplication relationships, and cis-acting elements. We grouped these TaDnaJs according to their domains, and randomly selected six genes from the groups for tissue-specific analysis, and expression profiles analysis under hormone stress, and 17 genes for plant virus infection stress. In qRT-PCR, we found that among the 17 TaDnaJ genes tested, 16 genes were up-regulated after wheat yellow mosaic virus (WYMV) infection, indicating that the TaDnaJ family is involved in plant defense response. Subsequent yeast two-hybrid assays verified the WYMV NIa, NIb and 7KD proteins interacted with TaDJC (TraesCS7A02G506000), which had the most significant changes in gene expression levels after WYMV infection. Insights into the molecular mechanisms of TaDnaJ-mediated stress tolerance and sensitivity could inform different strategies designed to improve crop resistance to abiotic and biotic stress. This study provides a basis for future investigation of the TaDnaJ family and plant defense mechanisms.