辣椒HD-Zip基因家族鉴定、系统进化及表达分析

【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、...     

红皮柳扩展蛋白基因家族的全基因组鉴定与分析

扩展蛋白作为一种细胞壁松弛蛋白,参与了植物的生长发育和抗性过程,在植物基因组中具有不可或缺的作用.本研究依据已经测序的红皮柳基因组数据,鉴定了34个扩展蛋白基因,隶属于4个不同的亚家族,分布在14条染色体上.蛋白理化特征分析发现,多数扩展蛋白表现偏碱性,脂溶指数较高,蛋白结构稳定性较好.亚家族内的成员序列保守性更强,氨...     

锥栗β-淀粉酶基因家族的全基因组鉴定与分析

β-淀粉酶(BAM)家族是催化植物淀粉转化为麦芽糖的重要酶,在调控植物生长发育和非生物胁迫耐受过程中有重要作用.为了解锥栗ChBAM基因家族的结构和表达特征,对ChBAM进行了全基因组鉴定和进化分析,并研究了ChBAM在不同组织、果实发育和种子萌发期间的表达模式.结果表明,鉴定出9个ChBAM基因,均具有典型的Glyc...     

番茄Dicer-like蛋白基因家族生物信息学与表达分析

Dicer-like蛋白(DCLs)是RNA沉默机制中的重要参与者,通过miRNA进行基因调控和植物的抗病毒保护,并且还与其他生物和非生物胁迫有关。研究番茄中DCLs的蛋白质基本功能以及SlDCLs对环境的响应,可以为DCLs参与抗逆途径及其在逆境中的作用提供理论依据。为深入了解番茄中RNase Ⅲ核酸内切酶Dicer-like蛋白基因家族的特征,利用生物信息学的方法对番茄DCL蛋白基因家族成员进行染色体定位,分析蛋白质基本理化性质、系统发育进化、启动子顺式作用元件、蛋白质结构域等。并通过qRT-PCR方法检测基因在组织中的表达模式和对激素、低温、盐、干旱等胁迫的响应。结果表明:番茄DCL基因有7个,分为4个家族;主要蛋白结构域有5个,启动子区域有响应各类激素、光信号、干旱等逆境的顺式作用元件,包括SlDCL1启动子区域的响应低温作用元件,SlDCL2a的SA、ABA响应元件,SlDCL2b的光响应元件,SlDCL2c的ABA,Me-JA响应元件,SlDCL2d的赤霉素响应元件,SlDCL3的Me-JA、SA响应元件,SlDCL4的干旱响应元件。结果表明:DCL家族基因在不同组织中具有...     

甘薯MAPK基因家族的鉴定及生物信息学分析

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应在植物生长发育以及生物和非生物胁迫反应中发挥着重要作用。为探明甘薯基因组中MAPK基因结构特征,利用生物信息学方法筛选鉴定出了18个二倍体甘薯(Ipomoea trifida) MAPK基因家族成员,并分析其基因位置、基因结构、所编码的蛋白质理化性质、保守基序、系统进化和蛋白质互作关系。结果表明:甘薯18个MAPK基因不均匀分布在9条染色体上,所编码的氨基酸数量为365～629,均为亲水蛋白,并且大部分属于酸性蛋白和不稳定蛋白。亚细胞定位预测结果表明,仅有ItfMAPK7、ItfMAPK9和ItfMAPK15三个蛋白位于细胞质中,其余均位于细胞核内。系统进化分析将18个基因分成4个亚组,相同组内成员具有相似的基因结构、外显子数量及motif数量,但亚组之间存在明显的差异,并且发现甘薯的MAPK基因家族成员与拟南芥的亲缘关系最近。进一步分析各个亚组所包含基因的外显子和内含子结构,发现不同的亚组之间ItfMAPK基因的结构存在显著的差异,但亚组之间却十分相似。蛋白质互作分析发现甘薯MAPK基因家族成员既存在组内的两两互作关系,也存在亚组之间的互作关系。...     

大戟科植物MVK基因家族的全基因组鉴定与分析

基于已公布的基因组和EST数据,对蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树4种大戟科植物的MVK基因家族进行系统鉴定,并在此基础上分析其基因结构与进化关系。结果表明,这4种植物均含有2个MVK基因,所有基因均含有4个内含子。同源分析表明,MVK广泛存在于各种古细菌、真细菌和真核生物中,显示出较早的起源;虽然MVK在大多数基因组已测序的物种中主要以单拷贝的形式存在,但在所研究的4种大戟科植物中均出现了基因加倍现象,这与玉米和杨树类似。基因表达谱分析显示,在蓖麻的叶片、花、II/III期胚乳、V/VI期胚乳和种子等组织中,RcMVK1的表达丰度总体高于RcMVK2;虽然2个基因表达丰度最高的组织均为II/III期胚乳,但丰度最低的组织却分别为种子和叶片。     

小黑杨LBD基因家族全基因组鉴定及耐盐性分析

[目的]LBD基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育调控和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。目前有关杨树LBD基因家族的研究报道很少,为了更加深入且全面研究LBD基因家族,本研究对杨树LBD家族基因进行鉴定与分析。[方法]本研究利用生物信息学方法以及转录组测序对该家族成员的基因结构、保守结构域、染色体分布、基因重复事件、启动子顺式作用元件、盐胁迫下基因的表达模式进行分析。[结果]本研究在杨树中共鉴定出58个LBD基因,这些基因均匀分布在16条染色体和2个支架上。并发现杨树LBD家族基因之间的重复事件多达19对,其中片段重复16对,串联重复3对,且重复基因对的Ka/Ks值均小于1,推测这些基因可能受到纯化选择。通过分析杨树与其他5个物种之间LBD基因的同源进化关系,发现与单子叶植物相比,LBD与双子叶植物具有更强的同源关系。通过分析其启动子,发现大量与激素、非生物胁迫和生长发育相关的顺式作用元件。通过RNA-Seq和RT-qPCR分析盐胁迫下LBD家族基因的表达模式,发现随机挑选8个基因能够受到盐胁迫的诱导,猜测这些基因有可能在盐胁迫中发挥重要的作用。[结论]本研究对杨树LBD家...     

茶树CsIQD基因家族的鉴定和表达模式分析

IQD蛋白家族是一类钙调素结合靶蛋白,在植物的生物防御和发育调节中都发挥着重要的作用.为探明茶树中CsIQD基因家族的基本特征,揭示CsIQD基因在茶树中的表达模式,本研究基于茶树基因组数据,利用生物信息学软件对茶树CsIQD家族成员的基因结构、进化关系、保守域及染色体定位等进行分析,并通过Xia等的茶树转录组数据明确...     

马铃薯St PEBP基因家族成员鉴定及其在块茎中的表达分析

马铃薯作为世界上主要的粮食作物之一,其营养价值高,抗逆性强,在全球各地广泛种植。磷脂酰乙醇胺结合蛋白（Phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP）家族成员StSP6A和StSP5G在块茎形成中起着重要作用,但其他StPEBP家族基因成员在块茎形成中的作用尚未解析。研究利用拟南芥PEBP基因家族蛋白序列在马铃薯全基因组内进行Blastp比对,并对马铃薯StPEBP基因家族的保守基序、基因结构、顺式作用元件、染色体位置、共线性关系以及该家族在不同组织中特别是块茎发育中的表达模式进行分析。马铃薯StPEBP基因家族成员共有10个基因,该家族大部分成员含有4个外显子和3个内含子以及保守基序motif 5。系统进化分析表明StPEBP家族基因分为4个亚家族。顺式作用元件预测发现StPEBP家族基因含有大量光响应、激素响应和防御及应激反应元件。染色体定位分析发现StPEBP家族基因定位在6条染色体上,共线性分析检测到马铃薯中2对StPEBP基因间为重复基因。非同义/同义置换率的比率说明马铃薯StPEBP基因家族受到了纯化选择。qRT-PCR结果表明...     

苹果AAAP基因家族的鉴定与分析

为了对苹果MdAAAP基因家族的功能进行深入研究,本研究利用生物信息学方法对苹果MdAAAP基因家族进行鉴定,并对其家族成员的生物学信息进行分析。结果表明,在苹果中共鉴定到95个MdAAAP基因家族成员,编码氨基酸在89～569,分子量大小在10.37～62.78 kD,不稳定系数为10.92～76.66,等电点为4.79～9.55,脂肪族氨基酸指数为78.73～142.90,亲水性为-0.426～1.255。亚细胞定位预测结果表明93个MdAAAP蛋白定位在细胞内膜。MdAAAP基因不均匀地分布在18条染色体上。系统进化树分析将MdAAAP基因家族分成8组(AAP, LHT, GAT, ProT, AUX, ANT, ATLa和ATLb),本研究初步了解了苹果MdAAAP基因家族成员的特征和功能,为后期在苹果中该基因的功能研究在分子水平上提供了理论支撑。