高温胁迫条件下大菱鲆肾脏转录组研究

为探索大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐高温的分子机制,筛选耐高温相关基因,采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq-2500)分别对5个不同高温处理组的大菱鲆肾脏组织开展转录组测序,进行生物信息学分析,包括GO(基因功能注释)、SSR(简单重复序列)分析等。结果显示,通过组装得到Unigenes总数目为68525,长度范围为201~23456 bp,平均长度为1124 bp,N50长度为2316 bp。将Unigenes分别在Nr、Swissprot、KEGG、KOG、GO数据库进行序列比对及功能注释,共注释25498条,其中,Nr数据库注释到的Unigenes最多;按GO功能分类,共分为细胞组分、分子功能及生物学过程3类,包括56个功能组,其中,大量Unigenes与细胞进程、代谢过程、催化活性、生物调节、应激反应相关。将Unigenes进行pathway注释,归属于218条代谢通路,分为5类KEGG途径：代谢途径、遗传信息处理、细胞过程、环境信息和生物系统。进行转录因子分析,共检测到65类转录因子,其中,C2H2锌指蛋白家族的基因数目最多。通过对不同温度胁迫下基因表达谱结果进行分析,不同温度组之间存在着显著差异,在不同温度胁迫组中,20℃组与28℃组存在差异最大,差异基因达到4734个,其中,上调基因3386个,下调基因1348个。本研究建立了大菱鲆热应激肾脏转录组数据库,为大菱鲆高温胁迫分子机理研究提供了参考数据。     

绵羊ANO5基因的生物信息学分析

作为Anoctamin蛋白家族的第五个成员,ANO5基因主要在绵羊肌肉再生、肌母细胞融合和肌细胞膜修复中发挥作用。为探究ANO5基因在绵羊体内的功能,本研究利用生物信息学软件分析了绵羊ANO5基因及其编码产物的结构与功能。结果显示:绵羊ANO5基因含有一个最大长度为3 351 bp的开放阅读框,推测其编码1116个氨基酸残基。该基因编码蛋白的分子式为C5897H9014N1546O1668S42,分子质量为129 602.32 Da,理论等电点为7.24,估计半衰期为30 h,不稳定指数为49.71,脂肪族氨基酸指数为79.43。绵羊ANO5蛋白位于质膜的可能性最大(56.5%),不含信号肽,具有8段跨膜区,属于不稳定亲水性跨膜蛋白。二级结构以无规卷曲(68.43%)为主,三级结构主要由无规卷曲缠绕折叠形成。     

小麦TaNIP4-1基因的克隆及生物信息学分析

水通道蛋白不仅控制着水分和一些小分子溶质的跨膜运输,也是植物体应对非生物胁迫的重要组成部分。为了进一步研究小麦水通道蛋白的功能,本研究以NCBI和Ensemble Plant数据库中查找出的已报道的小麦水通道蛋白基因序列为模板,针对其保守区设计了19对引物,应用PCR的方法从5个小麦品种中克隆出19个基因片段。通过比对鉴定到一个此前未曾报道的新基因,并对其进行生物信息学分析,将其命名为TaNIP4-1。理化特性分析表明,该基因位于3A染色体短臂,基因全长1 315bp,CDS序列长度864bp,含有3个外显子和2个内含子,编码含有288个氨基酸的多肽,含有保守的沙漏模型,有6个跨膜区和2个保守的NPA基序。亚细胞定位预测结果表明该基因位于质膜上。该基因启动子序列含有与逆境响应相关的顺式调控元件,而对7日龄的麦苗进行干旱和盐胁迫处理后,其qRT-PCR结果显示,干旱和盐处理5h后,TaNIP4-1基因在小麦叶片中的表达量明显上调;盐处理7d后,TaNIP4-1基因在小麦根部的表达量显著上调。由此可见,TaNIP4-1基因参与了小麦应对逆境的过程。     

大麦DUF668家族基因鉴定及表达分析

DUF668家族基因对植物逆境胁迫响应有重要作用。为探讨大麦DUF668家族基因的结构及表达模式，采用生物信息学的方法对大麦DUF668基因结构、蛋白结构、系统进化树、共线性及表达模式进行了分析。结果显示，供试大麦中共鉴定出9个DUF668基因，分布在5条染色体上。系统发育进化树将9个DUF668基因分为三个亚组，第Ⅰ亚组包括HvDUF668-01、HvDUF668-02和HvDUF668-09，内含子数量较多，均有11个内含子；第Ⅲ亚组包括HvDUF668-04、HvDUF668-05、HvDUF668-07和HvDUF668-08，内含子数0~3个，其中HvDUF668-04与HvDUF668-05没有内含子；第Ⅱ亚组包括HvDUF668-03和HvDUF668-06，内含子数量（9和7）介于第Ⅰ亚组和第Ⅲ亚组之间。蛋白保守基序分析表明，9个蛋白均含有DUF668保守结构域的特征序列及DUF3475保守结构域的特征序列（HvDUF668-06除外）；第Ⅰ亚组蛋白的Motif数量（8~10个）比第Ⅱ、Ⅲ亚组（4~6个）多，且包含第Ⅱ、Ⅲ亚组中的所有Motif。表达谱分析表明，不同DUF668基因在不同组织和发育时期的表达量存在差异，HvDUF668-09在颖果中的表达量随着颖果的发育而升高，而HvDUF668-01和HvDUF668-02则相反；HvDUF668-01和HvDUF668-02在花序中的表达量随着花序的发育而升高。qRT-PCR结果显示，受黄矮病病毒侵染大麦幼苗与未受侵染幼苗相比，HvDUF668-04、HvDUF668-05和HvDUF668-08表达量提高了100~180倍。     

东方蜜蜂微孢子虫染色体结构维持(SMC)蛋白的分子特性与系统进化分析

目的 解析东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae染色体结构维持(Structural maintenance of chromosome，SMC)蛋白的分子特性，鉴定东方蜜蜂微孢子虫和其他物种的SMC的保守基序和结构域，并进行系统进化分析，旨在丰富东方蜜蜂微孢子虫SMC的基本信息，为功能研究的深入开展提供依据。方法 使用Expasy网站的相关软件预测和分析SMC的理化性质、信号肽、磷酸化位点、二级结构和三级结构，利用MEME软件鉴定东方蜜蜂微孢子虫和其他物种SMC的保守基序，采用TBtools软件鉴定东方蜜蜂微孢子虫和其他物种SMC的结构域，通过Mega 11.0软件采用邻接法构建东方蜜蜂微孢子虫和其他物种的SMC系统进化树。结果 东方蜜蜂微孢子虫SMC包含1 102个氨基酸，分子式为C₅₇₈₇H₉₄₁₈N₁₅₂₆O₁₇₇₁S₄₁，相对分子质量约130 020，脂溶系数为93.49，等电点为8.28，平均亲水系数为−0.740，亲水氨基酸多于疏水氨基酸，不含典型信号肽；包含50个丝氨酸磷酸化位点、26个酪氨酸磷酸化位点及28个苏氨酸磷酸化位点；包含787个α−螺旋、106条β−折叠、49个β−转角及160个无规则卷曲；可同时定位于细胞核、细胞质和线粒体。在东方蜜蜂微孢子虫、海伦脑炎微孢子虫Encephalitozoon hellem、麦格水蚤汉氏孢虫Hamiltosporidium magnivora、颗粒病微孢子虫Nosema granulosis、康氏泰罗汉孢虫Thelohania contejeani、菲尼斯毕罗酵母Piromyces finnis、指间毛廯菌Trichophyton interdigitale、紫色毛廯菌Trichophyton violaceum、发廯菌Trichophyton tonsurans和黑曲霉Aspergillus melleus 的SMC中预测到相同的9个保守基序；东方蜜蜂微孢子虫和上述其他9个物种的SMC中均含有1个SMC_N结构域和1个SMC_hinge结构域。进一步分析发现，东方蜜蜂微孢子虫与菲尼斯毕罗酵母的SMC序列相似性最高(61.96%)，与康氏泰罗汉孢虫的SMC序列相似性最低(34.73%)；东方蜜蜂微孢子虫与颗粒病微孢子虫的SMC聚为一支，置信度达到99%，进化距离最近。结论 本研究明确了东方蜜蜂微孢子虫SMC的分子特性，丰富了SMC的基本信息，并揭示SMC在东方蜜蜂微孢子虫和其他微孢子虫中具有较高的保守性，为功能研究的深入开展提供了依据。     

主要禾谷类作物DGAT基因家族比较分析

二酰甘油酰基转移酶（DGAT）是三酰甘油合成的限速酶，在植物油脂合成中发挥重要作用。为明确禾谷类作物DGAT基因家族的表达特征，利用已知DGAT成员序列对主要禾谷类作物进行全基因组扫描，分析其亚型差异及表达特点。结果表明，DGAT蛋白具有高脂肪、碱性和不稳定性。系统发育树中DGAT成员聚类为4个亚族，不同亚族成员间平行进化。DGAT基因结构具有组内保守性和组间多样性，基序存在多种类型，不同亚型成员具有特异的结构域组成。DGAT上游序列中，存在植株发育和胁迫响应等多种类型顺式作用元件，说明DGAT广泛参与不同生物学过程。转录组分析结果显示，DGAT广泛存在于不同组织中。在遭遇干旱和低温等不同非生物胁迫时，DGAT受到不同程度诱导，具有时空表达差异性。本研究可为禾谷类作物DGAT基因家族成员功能研究奠定基础。     

小麦盐应答基因TaSR1的生物信息学鉴定及表达验证

为发掘小麦盐应答相关基因,利用Genevestigator在线生物信息学程序,分析了25个试验中118个样品的盐胁迫试验的转录组数据,筛选到2个盐应答候选基因。以中国春小麦为试验材料,将其三叶一心期幼苗根系置于200mmol·L~(-1)的NaCl溶液中,分别处理0、0.5、1、2、4和8h,分析候选基因的表达模式。结果表明,其中1个候选基因的表达模式与生物信息学分析结果相近,受盐胁迫诱导明显上调表达,命名为TaSR1。该基因编码区含有948个核苷酸,编码315个氨基酸。TaSR1蛋白含有KRTAP和PHA01732两个保守结构域,富含脯氨酸残基。     

辣椒 CaTPS8 基因克隆与表达分析

海藻糖-6-磷酸合酶（Trehalose-6-phosphate synthase, TPS）在植物非生物胁迫响应中起着重要的调控作用。以辣椒品种‘强丰101’为材料，对 CaTPS8 基因进行克隆和表达分析。结果表明，该基因CDS的完整开放阅读框为2 553 bp，编码850个氨基酸。生物信息学分析发现，CaTPS8蛋白的分子质量为96 ku，理论等电点为5.65，不稳定系数为48.09，推测为不稳定蛋白。蛋白结构预测显示CaTPS8蛋白包含Glyco_transf_20和 GT20_TPS两个保守结构域，属于亲水性蛋白，没有跨膜结构和信号肽序列。二级、三级结构预测表明该蛋白的结构主要为α-螺旋和无规则卷曲。系统进化关系分析表明， CaTPS8蛋白与马铃薯和番茄的同源性最高，其相似度分别为87.78%和86.92%，与高粱的同源序列相似度最低，为64.76%。实时荧光定量PCR分析表明， CaTPS8 基因在辣椒花中表达量最高。同时， CaTPS8 基因的表达受到低温的诱导，在处理 3 h时相对表达量最高，约为对照的25倍。此外，IAA、ABA、SA、GA₃和MeJA处理能够抑制 CaTPS8 基因的表达。研究结果为进一步阐明 CaTPS8 基因响应辣椒非生物胁迫的分子机理奠定基础。     

水稻溶血磷脂酸酰基转移酶基因(LPAT)家族生物信息学分析及在籽粒油脂合成中的作用

【目的】挖掘水稻溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidic acid acyltransferase,LPAT)基因家族成员信息，分析其生物信息学特征及在水稻籽粒油脂合成中的作用。【方法】通过生物信息学分析，对OsLPAT基因家族进行基因结构、系统进化树、组织表达谱以及激素和逆境表达谱等分析。利用比较代谢组和转录组学的方法，分析OsLPAT家族各成员在水稻籽粒油脂合成中的作用。【结果】水稻基因组中LPAT家族包含5个成员，分别命名为OsLPAT1～OsLPAT5。除OsLPAT1外，其他成员均含有4～6个外显子，且各成员均包含Acyltransferase Cterminus (PF01553)结构域；进化分析显示，LPAT基因在单子叶植物中较为保守；OsLPAT2的表达受多种逆境条件及激素诱导，OsLPAT3和OsLPAT5的表达受到脱落酸(Abscisic acid,ABA)的强烈诱导，而OsLPAT4则特异性地受到渗透胁迫的诱导；比较代谢组和转录组学分析显示，OsLPAT家族各成员分别在籽粒发育的不同阶段发挥功能，从而促进油脂(Triacylglycerol,TAG)...     

青海草原毛虫气味结合蛋白基因与生物信息学分析

青海草原毛虫(Gynaephora qinghaiensis)是危害青藏高原高寒草甸最重要的害虫之一。本研究通过第二代高通量测序技术对青海草原毛虫4龄幼虫、雌雄成虫进行转录组测序并进行基因功能注释，同时筛选获得其气味结合蛋白基因(GqinOBPs)并进行生物信息学分析。结果表明：转录本经过组装之后总计得到63 335条unigenes,在全部unigenes中筛选并鉴定出17个GqinOBPs基因，通过生物信息学分析发现这些气味结合蛋白为热稳定性蛋白，亚细胞定位主要在胞外，二三级结构主要由α螺旋和无规则卷曲组成，多序列比对显示GqinOBPs具有昆虫OBPs的半胱氨酸模式识别序列；系统分析表明，GqinOBPs基因与同是鳞翅目昆虫的桃蛀螟、小线角木蠹蛾和沙棘木蠹蛾亲缘关系较近。该研究首次公开并分析青海草原毛虫转录组数据，同时挖掘出其气味结合蛋白基因，为进一步研究青海草原毛虫的基因功能奠定基础。