茶树PPR基因家族全基因组鉴定及白化相关基因表达分析

三角状五肽（PPR）蛋白作为一类靶向定位于半自主细胞器的序列特异性RNA结合蛋白,在植物的生长发育过程中具有重要的作用。本研究基于茶树基因组数据,利用生物信息学方法对茶树CsPPR基因家族进行系统鉴定,并对其蛋白质理化性质、结构域保守性、亚细胞定位、基因结构、染色体定位与分布等进行了分析。结果表明,在茶树基因组数据中共鉴定到858个CsPPR基因,分属于P和PLS两个亚家族;结构域分析表明各个结构域在茶树中比较保守;亚细胞定位结果显示超过一半的CsPPR蛋白定位于叶绿体;基因结构分析表明茶树CsPPR基因家族中共有31%的CsPPR基因不具有内含子结构,并且家族成员在进化过程中发生过多次基因复制事件。另外,为探究茶树CsPPR基因家族在调控茶树白化相关基因表达过程中的作用,对正常叶色品种舒茶早和安吉黄茶等5个白化茶树品种进行转录组测序,共筛选到24个差异共表达CsPPR基因,并利用实时荧光定量PCR技术对其在不同品种和不同组织中的表达模式进行了分析,结果显示大多数CsPPR基因在新梢、成熟叶和茎中高表达,但在花和根中痕量表达。本研究结果可为茶树CsPPR家族成员的基因克隆和功能研究提供参考。     

油棕C2H2基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

C2H2型锌指蛋白是最常见的锌指蛋白之一，广泛存在于真核生物中，在植物的生长发育、盐、低温、干旱胁迫等非生物胁迫响应中扮演重要作用。本研究以拟南芥C2H2氨基酸序列作为探针，在油棕基因组数据库中进行本地BLASTP比对和保守结构域预测分析，筛选出油棕C2H2型锌指蛋白家族成员，利用生物信息学手段对基因家族成员的理化性质、进化关系、染色体位置、基因结构、保守基序和启动子顺式元件进行分析，并利用转录组数据和荧光定量PCR方法分析EgC2H2基因家族成员在低温胁迫下的表达情况。结果显示：从油棕基因组中共鉴定出73个C2H2型锌指蛋白家族成员，EgC2H2家族成员氨基酸的数目为128～556个，分子量为14176.73～58983.30Da，等电点为4.99～9.62，不稳定系数为38.84～86.01，亲水性为–1.154～-0.226，亚细胞定位显示C2H2基因家族所有成员均定位于细胞核；系统进化树分析显示EgC2H2家族成员可以分为4个亚家族，EgC2H2家族成员多数归类于第Ⅰ亚家族和第Ⅱ亚家族，且同一亚家族成员的结构域具有较高的一致性；染色体定位结果显示，EgC2H2家族成员不均匀地分...     

甘蓝型油菜BnNAC转录因子鉴定与非生物胁迫响应分析

为了明确油菜NAC家族转录因子在非生物胁迫响应中的功能，通过油菜全基因组鉴定获得了379个Bn⁃ NAC转录因子家族成员，系统进化分析将其分为17个亚族。启动子作用元件分析显示BnNAC家族成员广泛参与 光响应、干旱胁迫响应、低温胁迫响应、生物钟调控等进程，同时参与ABA、茉莉酸甲酯、赤霉素、生长素、水杨酸等 激素信号途径。不同胁迫条件下基因表达分析发现，BnNAC家族基因受温度、盐、渗透等胁迫及ABA诱导调控。过 表达BnNAC253 基因使拟南芥对盐胁迫、渗透胁迫和ABA处理更为敏感。     

茶树WOX基因家族的鉴定和表达模式分析

WOX转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起着重要的调控作用。文章基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定出29个WOX基因,并对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析了它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫处理中的转录组数据。结果表明,29个CsWOX(茶树WOX)基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树WOX基因分为4类;基因结构和保守基序分析发现相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;基因表达分析显示,CsWOX基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,且部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的Cs?WOX基因在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫处理下存在差异表达,说明CsWOX基因广泛参与茶树生长发育并在响应非生物胁迫中发挥重要作用。该结果将为进一步研究WOX基因在调控茶树生长发育和非生物胁迫响应中的作用提供一些有价值的信息,为茶树WOX基因的功能研究与利用提供科学依据。     

花生AhCLE基因家族鉴定及对土壤紧实和氮素复合胁迫响应分析

花生是我国重要的油料作物，其生长过程面临多种土壤环境逆境胁迫。CLE(CLAVATA3/Embryo Surrounding Region)多肽是目前研究最深入的植物多肽(多肽激素),具有类似传统植物激素的调节功能，广泛参与植物生长发育及抗逆过程。目前关于花生CLE(AhCLE)家族基因鉴定及抗逆功能的研究尚未见报导。本研究基于花生基因组注释信息，系统鉴定AhCLE家族成员并对其进行基因亚细胞定位、染色体定位、多序列比对、基因保守基序、基因结构及系统进化等分析；利用转录组信息结合实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)检测AhCLE基因家族各成员在花生不同组织部位及不同的土壤紧实及氮素胁迫条件下的表达情况。研究结果表明：AhCLE基因家族由9个成员组成，均含有12个氨基酸组成的CLE保守结构域序列；亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员均位于细胞外，为分泌型蛋白；启动子区顺式作用元件分析发现，该家族成员具有多个逆境胁迫及植物激素响应元件，表明AhCLE家族可能与多种植物激素协同参与调控植物逆境胁迫；聚类分析发现，该家族成员分布于4个不同的分支中，分别与拟南芥的AtCLE家族不同成员聚在一...     

茶树MADS-box转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

本研究基于茶树转录组数据库,以茶树龙井43为试验材料,通过RT-PCR方法从该茶树的cDNA中克隆得到1个CsMADS1基因。序列分析表明:茶树CsMADS1基因开放阅读框长度为657 bp,编码218个氨基酸,是典型的植物MADS-box家族转录因子。序列多重比对显示,该序列与多个相关物种的MADS-box序列一致性为65.65%,含有高度保守的MADS结构域和半保守的K结构域。氨基酸理化性质、亲疏水性、亚细胞定位预测、无序化分析,以及二级和三级结构分析显示,CsMADS1转录因子是亲水性蛋白,可能定位于细胞核中,无序化程度明显,以α-螺旋结构为主,并与人MEF2蛋白具有相似的三级结构。利用实时荧光定量PCR方法分析了茶树龙井43中CsMADS1基因在非生物胁迫下的表达。结果表明,茶树中CsMADS1基因对高温、低温、干旱和高盐等不同非生物胁迫有响应,且表达存在差异。     

茶树LOX基因家族的鉴定及其在白茶萎凋过程的表达分析

脂肪族类化合物是植物芳香物质的重要组成部分,对白茶香气的形成具有重要作用。利用生物信息学方法,在染色体级别的茶树基因组数据库中,对LOX基因家族进行鉴定,从中获得12个茶树LOX基因家族成员,命名为CsLOX1~CsLOX12。12个茶树LOX基因序列,主要定位于细胞质或叶绿体中,其编码蛋白具有相同的特征结构域及保守基序。系统进化树分析表明LOX基因家族分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,CsLOX2、CsLOX3、CsLOX4、CsLOX7为9-LOX亚型,其余为13-LOX亚型;基因结构分析表明CsLOX1含有8个外显子,其余均含有9个外显子;不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在茶树嫩叶、成熟叶部位高表达;上游启动子区域分析发现大量与植物生长发育、光响应、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量PCR检测发现,CsLOX基因家族在干旱、低温及茉莉酸甲酯处理下均有不同程度的表达,在白茶不同萎凋时间处理下,CsLOX1、CsLOX3、CsLOX5、CsLOX7、CsLOX8、CsLOX9、CsLOX11和CsLOX12的表达量被诱导上调,4 h时表达量最高（最高上调27倍）。结果表明,CsLOX基因家族成员参与白茶加工萎凋过程脂肪族香气形成的调控,为探明白茶加工过程香气形成的分子机制奠定基础。     

基于转录组的荔枝ARF基因家族的鉴定及表达分析

生长素反应因子(Auxin Response Factors,ARFs)是调节生长素表达的转录因子响应基因,ARF基因在植物中大多由多基因家族组成。基于转录组数据,通过生物信息学方法对荔枝ARF基因进行鉴定,并分析其理化性质、亚细胞定位、保守基序、系统进化以及基因的表达模式。在荔枝中鉴定出21个ARF基因,其编码的蛋白质含有53~1 117个氨基酸,分子量约为6.112~123.872 ku,等电点为4.21~9.45。亚细胞定位预测结果显示21个ARF均定位于细胞核。Lc ARFs基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的B3 DNA结构域、ARF结构域和Aux/IAA结构域。进化树分析表明荔枝ARF蛋白分为5个亚家族。21个荔枝ARF基因在花穗发育过程中有明显不同的表达规律。该结果为进一步深入研究荔枝ARF基因家族的功能奠定了基础。     

玉米CaM基因家族鉴定及特性分析

利用玉米基因组等多种数据库搜索CaM家族基因,对玉米CaM基因家族进行筛选与鉴定,对家族成员的基因结构、等电点、分子量、亚细胞定位、蛋白保守域等蛋白基本特性进行分析。同时分析不同组织和干旱胁迫条件下该类基因的表达情况,进一步利用qRT-PCR技术检测5个具有代表性的CaM基因在干旱处理条件下的表达变化。结果显示,共获得14个CaM基因,根据3’-UTR序列构建的系统进化树显示可分为4个亚家族。根据蛋白质的氨基酸序列,可分为3种亚型。家族成员蛋白分子量大多数为16.8 kD左右,等电点介于4.10～4.30,该家族蛋白保守结构域由3～4个EF手型结构域组成,主要定位于细胞质和细胞核。Zmcal4、Zmcal5和Zmcal6基因在各组织中表达非常低,干旱会抑制家族大部分成员的表达,覆水处理后,Zmcal3-1、Zmcal3-2、Zmcal3-3、Zmcal3-4的表达可恢复到对照水平,推测这几个基因可能参与干旱胁迫反应。qRT-PCR结果表明,干旱会抑制CaM基因的表达,随着干旱处理时间的增加,CaM基因的表达量逐渐降低,与生信分析结果一致。     

大豆GAPDH家族基因生物信息学及其逆境组织表达分析

为探究大豆GAPDH家族基因应答非生物胁迫的机制,本研究采用同源分析、保守结构分析等方法对大豆GAPDH基因家族进行全基因组搜索,并对筛选出基因的系统发育关系、基因结构和保守基序、染色体分布、启动子区域的顺式作用元件进行分析,并研究了大豆GAPDH家族基因在不同组织中和非生物胁迫诱导后的表达模式.结果 显示:在全基因组水平共搜索出19个大豆GAPDH家族成员,不均匀地分布在10条染色体上;亚细胞定位预测表明16个大豆GAPDH家族成员分布在叶绿体、细胞质和线粒体中;系统发育进化树将其分为4个亚家族Sub Ⅰ、SubⅡ、SubⅢ、SubⅣ,且各个亚家族内基因的结构及保守基序具有高度保守性;基因启动子区域存在不同的与非生物胁迫响应和激素反应相关的顺式作用元件,推测其可能参与大豆非生物胁迫应答过程;大部分GAPDH基因在大豆不同组织中都有表达,并表现出明显的组织特异性;转录组分析发现分别有5和9个大豆GAPDH家族基因在干旱胁迫、盐胁迫下显著上调或者下调,其中GmGAPDH8和GmGAPDH9在干旱胁迫和盐胁迫下均显著上调表达.本研究对大豆GAPDH家族基因进行了系统分析,为进一步研究大豆的GAPDH家族基因在非生物胁迫应答过程中的调控作用提供理论基础.