苹果POD家族基因的鉴定与MdPOD15的功能分析

为探究苹果过氧化物酶（POD）基因家族成员在苹果逆境下的作用，利用已报道的拟南芥POD基因，通过多序列比对鉴定出51个苹果POD(MdPOD)家族成员，并分析其在逆境条件下的表达规律。结果表明51个家族成员分布于13条染色体上，其编码95～1 443个氨基酸，蛋白分子量为10.18～161.02 kD，等电点为4.36～9.90。分析表明该基因家族可分为6个亚族，外显子数介于1～40。选择压分析表明20个基因在进化过程中受到纯化选择作用。亚细胞定位发现MdPOD15主要存在于细胞膜、细胞质、细胞核和叶绿体中。基因芯片表达图谱显示大部分MdPOD在花、叶和果实中表达量较高。实时荧光定量PCR表明，ABA处理2 h大部分基因的表达量上调，之后出现下降，PEG处理12 h后51个MdPOD基因表达量达到峰值，而用NaCl处理时MdPOD的表达量到24h时达到峰值。烟草叶片瞬时表达MdPOD15发现，其在细胞膜、细胞质和细胞核中表达，且苹果愈伤组织中MdPOD15的超表达可缓和非生物胁迫对细胞的损伤程度，由此可知MdPOD在不同非生物胁迫下的不同时间段可能发挥不同的作用。     

石榴低温响应因子CBF基因家族鉴定及其表达分析

CBF（C-repeat binding factor）是AP2家族的一类转录激活因子，在植物响应低温胁迫和提高植物耐寒性方面具有重要作用。虽然多个石榴品种的基因组已经发布，但仍缺乏对其CBF基因家族的全面研究。为全面分析石榴（Punica granatum L.）CBF基因家族分子生物学特性，本文对鉴定到的PgCBFs成员进行了生物信息和表达分析。结果表明，石榴全基因组中有7个CBF基因家族成员，蛋白序列中除包含AP2结构域外，还具有CBF特征序列PKKPAGRxKFxETRHP和DSAWR；7个成员集中分布在染色体1和4上，编码蛋白质氨基酸长度为201~267 aa，分子质量为21.69~29.81 ku；进化分析显示PgCBFs基因家族成员分布在Group Ⅱ~Ⅳ 亚组中，与水稻CBF成员组成的Group Ⅰ存在明显区分；除 PgCBF2、 PgCBF4、 PgCBF5基因结构中含有1~2个内含子外，其余与其他物种类似，属内含子缺失型；编码的蛋白序列均含有保守基序Motif 1~7；蛋白二级结构主要为不规则卷曲和α-螺旋，三级结构较为相似。PgCBFs基因家族扩增主要来源于串联重复，并与拟南芥、苹果、桃分别存在2对、5对和4对共线性关系；GO注释显示PgCBFs多与转录调控、低温胁迫或激素诱导相关；启动子区含有多种顺势作用元件，主要为胁迫刺激、激素诱导和光响应元件；基因表达分析发现除 PgCBF6外，其余成员在根中高度表达，在低温胁迫处理下PgCBF在根和韧皮部表达量显著上调，其中 PgCBF7能够快速响应并持续应答低温诱导。结合进化树、共线性、启动子以及表达分析，推测 PgCBF7可能与石榴幼苗低温胁迫调控相关。本研究可为深入研究石榴CBF基因家族生物学功能提供理论基础。     

棉花查尔酮异构酶基因家族的鉴定及表达分析

为研究陆地棉查尔酮异构酶CHI（chalcone isomerase）在彩色棉纤维发育及响应胁迫中的作用，对陆地棉基因组中GhCHI基因家族进行鉴定，开展蛋白理化性质、结构域、启动子顺式作用元件、蛋白质高级结构、系统进化分析，利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析其表达特征。结果显示，从陆地棉基因组中鉴定获得12个GhCHI基因家族成员，可分为2个亚家族，具有典型的查尔酮超家族结构域，编码201~452个氨基酸，主要为亲水性蛋白，二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主。GhCHI基因启动子顺式作用元件类型主要包含光反应元件、激素响应元件及参与类黄酮生物合成调控的元件等。表达分析结果显示GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3、GhCHI4与纤维发育密切相关，尤其在彩色棉纤维发育后期的色素沉积着色时期表达水平较高；这4个基因在叶、花托、雌蕊中也具有较高的表达水平；GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3在热胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下均受到显著的诱导表达。GhCHI1―GhCHI4蛋白互作分析结果显示，它们可能和参与类黄酮合成的2-氧代戊二酸3-双加氧酶和类黄酮3''-单加氧酶等蛋白质存在相互作用。结果表明，GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3和GhCHI4基因在彩色棉的纤维发育和胁迫应答中发挥重要作用。     

桃WOX基因家族的鉴定及分析

WOX基因家族是植物特有转录因子，具有调控植物的生长发育、植物的胚胎发育、激素信号转导、抗逆代谢等作用。本研究利用桃全基因组数据，首次对桃全基因组中的WOX基因家族进行鉴定和生物学分析。结果表明：桃WOX基因家族共有67个成员，8条染色体上都有分布，不同成员的氨基酸数、分子量和等电点差异较大，大部分WOX蛋白富含酸性氨基酸且稳定性较差，所有WOX成员都为亲水性蛋白；桃WOX蛋白二级结构均由α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲四部分组成；桃WOX基因家族97%的成员都定位于细胞核中；系统进化树将桃WOX基因家族分为3个组，只有第Ⅰ组包含40个PpWOX蛋白和15个拟南芥WOX蛋白，其他两组都没有拟南芥的WOX蛋白；桃WOX基因结构中都含有外显子和内含子结构，但是数量差异较大；保守基序分析表明，共有10个保守基序(motif 1～motif 10)且所有WOX成员都含有motif 1，同一分支中motif的数目和种类更为相似而不同分支间有其特异的motif，与系统进化树分析具有一致性。该研究结果将为进一步分析WOX基因家族各个成员在桃的生长发育和抗逆胁迫等方面的应用提供一定的基础数据和参...     

大蒜NAC基因家族的鉴定与低温表达分析

为挖掘大蒜NAC转录因子家族成员，研究其在低温胁迫下的表达特性，基于大蒜转录组的测序结果，对低温胁迫下大蒜NAC转录因子家族的响应进行分析。结果表明，共鉴定出49个大蒜NAC基因，根据系统发育特征将其分为10个亚族。大蒜NAC蛋白的序列长度为81～619 aa，分子量9 293.66～70 229.04 Da，且均为亲水蛋白。保守结构域分析发现，大部分NAC蛋白在N端具有保守性，其中18个NAC蛋白在N端均有motif 3、motif4、motif1、motif2、motif5保守域。从中随机挑选6个蛋白（AsNAC001、AsNAC010、AsNAC013、AsNAC014、AsNAC017、AsNAC047）对其进行蛋白二级及三级结构的预测，发现无规则卷曲是构成大蒜NAC蛋白的重要组成部分，其次是α-螺旋和延长链，且这6个NAC蛋白具有高度的相似性。实时荧光定量分析发现，检测的6个NAC基因中有4个（AsNAC001、AsNAC010、AsNAC013、AsNAC014）在低温胁迫12和24 h时显著上调表达；2个（AsNAC017、AsNAC047）在低温胁迫4 h时显著下调表达...     

甘蔗割手密种NAC转录因子ATAF亚家族鉴定及栽培品种ScNAC2基因的功能分析

NAC (NAM, ATAF和CUC)是陆生植物特有的转录因子家族,包含18个亚家族,其中ATAF亚家族成员广泛参与生物和非生物胁迫应答过程。本研究基于甘蔗割手密种基因组数据和栽培品种ROC22的cDNA文库,首先,通过比较基因组学方法,对ATAF亚家族成员进行鉴定、蛋白多序列比对、系统进化分析及启动子区域顺式作用元件预测;其次,从甘蔗栽培品种克隆获得割手密种ATAF亚家族成员SsNAC2的同源基因ScNAC2,在生物信息学分析基础上,采用qRT-PCR技术分析该基因的组织特异性表达模式,及其在不同外源胁迫下的表达特性;最后,对ScNAC2基因的编码蛋白进行亚细胞定位和转录激活活性试验。结果表明,一共鉴定到6个ATAF亚家族成员,开放读阅读框在889～1017bp之间,相对分子量介于32.067～35.819kD之间,理论等电点分布在5.09～8.92之间,所有成员的编码蛋白被预测均定位于细胞核上。这些基因的Ka/Ks比值均小于1,表明纯化选择在进化过程中起重要作用。蛋白的氨基酸序列比对显示,ATAF亚家族成员都含NAM保守结构域(由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ亚结构域组成)。系统进化分析揭示,...     

猕猴桃多胺氧化酶基因家族的鉴定及表达分析

通过鉴定猕猴桃多胺氧化酶（PAO）基因家族成员，分析其在猕猴桃果实生长发育、成熟及储藏过程中的表达变化，发掘与猕猴桃果实成熟、软化相关的重要候选基因，为调控猕猴桃鲜果的发育及采后保鲜提供参考。以拟南芥AtPAO、水稻OsPAO蛋白序列作为参考序列，利用BLAST程序分别从中华猕猴桃、毛花猕猴桃、软枣猕猴桃基因组或转录组中筛选和鉴定PAO家族成员；利用Compute pI/Mw分析蛋白质分子质量、理论等电点，利用SignalP-4.1、TMHMM-2.0预测信号肽和跨膜区，利用WoLF PSORT进行亚细胞定位预测；利用MEGA 6构建系统发育进化树，利用MEME进行保守基序分析，利用TBtools分析PAO基因的共线性关系；基于转录组数据和荧光定量PCR技术，分析PAO基因的组织表达情况及其在猕猴桃果实生长发育、成熟及储藏过程中的表达变化。结果表明，中华猕猴桃、毛花猕猴桃、软枣猕猴桃中各存在4、4、5个PAO基因，分别是AcPAO1—4、AePAO1—4、AaPAO1—5。AcPAO、AePAO位于中华猕猴桃、毛花猕猴桃的8条染色体上，基因长度为1 722～9 837 bp。AcPAO...     

小菜蛾清道夫受体基因家族鉴定与生物信息学分析

【目的】小 菜蛾（Plutella xylostella）对化学杀虫性抗药性逐年上升，使 RNAi （RNA interference）农药广受关注。小菜蛾清道夫受体 （Scavenger receptor, SR）在细胞免疫中表现出吞噬和清除病原体的能力，使其成为 RNAi 农药的备选靶标基因。为确定小菜蛾 SR 基因相关靶标，鉴定分析了小菜蛾 SR 基因家族成员信息。【方法】基于全基因组数据，对小菜蛾 SR 基因家族的理化性质、跨膜结构、系统发育进化、蛋白质二三级结构预测、蛋白保守基序、磷酸化位点预测等内容进行分析。【结果】 小菜蛾 SR 基因家族有 12 个 CD36 蛋白序列，具有相似的理化性质和功能结构，均含有多个亲水性和疏水性区域及 2 个跨膜螺旋区，蛋白质二、三级结构的主要特征为无规则卷曲，磷酸化位点中丝氨酸含量最高。小菜蛾与家蚕（Bombyx mori）、冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）、黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）、烟草天蛾（Manduca sexta）、赤拟谷盗（Tribolium castaneum）等 6 个物种共包含 117 条 CD36 蛋白序列，这些序列在进化树上分成 5 个分支，具有相似结构的基因聚为同一支，进化保守性强。小菜蛾 CD36px4、CD36px5 具有更复杂的三级结构，且 motif19、motif20 两个基序只存在 于 CD36px4，推测其在物种进化中发挥某些特异功能，CD36px4 磷酸化位点数量多达 143 个，可能与凋亡细胞的吞噬和清除功能表达有关。【结论】鉴定分析到 12 个小菜蛾 SR 蛋白均为跨膜型蛋白，且含有丰富的磷酸化位点，预测其可参与细胞内外物质传输、信号传递及能量代谢等机体活动，具有介导细胞凋亡、吞噬和清除凋亡细胞的功能，可作为 RNAi 农药的备选靶标，为小菜蛾 RNAi 农药靶标的筛选提供重要依据。     

千穗谷TALE转录因子家族的生物信息学分析

TALE转录因子广泛存在于植物中，对植物的生长发育和对外界环境的响应发挥着重要作用。本研究在千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)基因组中共鉴定出11个TALE基因。系统发育分析将千穗谷TALE家族蛋白分为BELL和KNOX两个亚家族，同一亚家族中的AhTALEs基因具有相似的基因结构，编码蛋白也具有类似的结构域。蛋白二级结构和三级结构分析都表明AhTALEs蛋白由螺旋-角-螺旋的结构构成。此外，对千穗谷与其他物种的TALE基因共线性关系、组织表达特性和AhTALEs基因启动子区的顺式作用元件分析发现，不同AhTALEs亚家族在各组织中的表达模式不同，并且发现启动子区包含大量非生物胁迫和激素响应元件，这为AhTALE家族的进化分析提供了依据。qRT-PCR分析发现AhTALEs基因在低温和干旱胁迫下的表达水平有不同程度的变化，表明AhTALEs基因能够响应低温和干旱胁迫应答。本研究为开展千穗谷中TALE转录因子在非生物胁迫中的生物学功能研究提供了重要参考。     

美洲狼尾草HXK基因家族鉴定及表达

己糖激酶(Hexokinase, HXK)是糖酵解途径中的关键酶，在细胞信号传导和糖感知过程起重要作用。探究美洲狼尾草HXK家族基因的详细特征及功能，解析其在该物种生长发育各个环节中的调控作用，本研究基于美洲狼尾草全基因组数据对美洲狼尾草的己糖激酶基因家族展开分析，共鉴定出12个美洲狼尾草PMhxk基因，同时通过系统进化分析将其分为4个亚组。蛋白质基序分析表明PMhxk家族具有两个较为保守的motif片段，顺式作用元件分析表明PMhxk成员的启动子、增强子等调控区域有大量的胁迫响应与植物激素响应元件。PMhxk基因家族的表达分析表明，美洲狼尾草的HXK基因集中表达于抽穗期的穗组织中，部分PMhxk成员在干旱胁迫和盐胁迫中出现表达上调，且干旱胁迫更为明显。综上，本研究鉴定了美洲狼尾草HXK基因家族成员，并通过全面的转录组数据发现该家族成员具有显著的组织特异性和逆境表达差异性，为深入探讨HXK家族基因的功能提供了有价值的信息。