柳树AP2/ERF基因家族全基因组鉴定和表达分析

APETALA2/ethylene-responsive factor(AP2/ERF)转录因子在调控植物的生长和发育、应生物胁迫和非生物胁迫等方面扮演着至关重要的角色.该文对簸箕柳基因组中AP2/ERF基因进行查找,分析了该基因家族的保守结构域、基因结构、启动子区域顺式作用元件、基因在染色体上的分布及其在干旱胁迫下的差异表达.分析结果发现,簸箕柳中共含有208个AP2/ERF基因.根据系统发育树聚类分析的结果,这些基因可分为AP2,RAV,ERF和Soloist 4个亚类;基因结构分析表明,AP2和Soloist基因内含子较多,而多数ERF和所有RAV基因都无内含子;对启动子区域顺式作用元件分析,发现簸箕柳AP2/ERF家族基因启动子区域富含响应非生物胁迫的相关元件;对基因在染色体上分布分析表明,簸箕柳AP2/ERF基因在不同染色体上分布不均匀,其中42个基因的扩张与串联复制有关.利用蒿柳杂交子代的干旱胁迫和对照样品的转录组序列进行了差异表达分析,发现了5个AP2/ERF基因在干旱胁迫下显著上调表达.分析结果为深入研究柳树AP2/ERF基因家族的功能提供了重要参考.     

白桦BpAMT基因家族鉴定及表达模式分析

目的 鉴定白桦AMT基因家族成员,分析AMT基因的表达模式。 方法 本研究利用生物信息学方法鉴定了该家族成员并通过实时荧光定量技术分析其基因表达模式。 结果 从白桦基因组中鉴定了9个AMT家族成员,并将其分为AMT1和AMT2两个亚家族,分别命名为BpAMT1.1～1.4和BpAMT2.1～2.5;BpAMTs氨基酸残基数为384～522个,等电点为4.61～8.16,均定位于质膜与细胞器膜上;BpAMT基因不均匀的分布在5条染色体上,且成员间存在串联重复现象。BpAMT基因的表达具有组织部位特异性,呈现叶>根>茎趋势;同时发现,硝酸钾、氯化铵、茉莉酸甲酯、赤霉素、脱落酸、氯化镉、干旱、4 ℃和日变化等均可以影响BpAMT基因表达,且不同处理下家族成员的响应程度存在差异。 结论 从白桦中鉴定9个BpAMT基因,聚类为两个亚家族,在调节氮素吸收转运、响应激素信号及非生物胁迫中发挥不同的作用,该研究结果为深入解析BpAMT基因在白桦生长发育和抵抗逆境中的功能奠定基础。     

沙棘UGT基因家族的全基因组鉴定与表达分析

目的 本研究通过系统检测沙棘UGT基因家族成员,探讨其结构特征及潜在功能,为解析沙棘类黄酮糖苷生物合成机制及其积累模式奠定基础。 方法 利用BLASTP和hmmsearch搜索沙棘基因组,并通过Pfam、CDD和SMART数据库验证保守结构域。使用Prot-Param、MUSCLE、MAGA7.0、MEME、MCScanX等工具分析蛋白理化性质、系统发育、蛋白基序和基因结构及基因复制事件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析沙棘UGT基因在果实发育过程中的表达模式。 结果 本研究从沙棘基因组中鉴定出89个沙棘UGT基因,全部包含UGT基因家族保守结构域PSPG box。通过分析发现：沙棘UGT蛋白长度为266～533 氨基酸,平均分子量50.00 KDa,平均等电点5.89。根据系统发育关系,可将89个沙棘UGT分为16个组,其中,A组包含最多的沙棘UGT基因家族成员。除7号染色体外,UGT基因共分布在11条沙棘染色体上。研究发现,串联重复是导致沙棘UGT基因家族扩张的主要复制事件。转录组分析和实时荧光定量PCR表明,大部分基因具有广泛的果实发育阶段特异性表达。 结论 本研究提供了沙棘UGT基因家族的完整信息,为进一步研究沙棘基因家族成员的生物学功能提供了数据参考和理论依据。     

望春玉兰WRKY基因家族生物信息学分析

WRKY超级转录因子基因家族,参与植物生长、发育、非生物胁迫以及次生代谢产物的调节.该文鉴定了药用植物望春玉兰全基因组WRKY基因,并采用生物信息学方法,分析了该基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化、保守结构域、顺式作用元件,以及在不同组织中的表达模式.在望春玉兰全基因组中共鉴定56个WRKY基因;根据进化...     

欧李Dof基因家族鉴定及非生物胁迫表达分析

【目的】探究欧李Dof(DNA-binding with one zinc finger)锌指蛋白在非生物胁迫条件下的功能,为ChDof基因的研究与利用奠定基础。【方法】基于欧李全基因组和转录组数据对Dof基因家族进行鉴定,并利用实时定量PCR分析Dof基因在非生物胁迫下的表达情况。【结果】欧李共有23个Dof基因家族成员,其编码区CDS序列长度为226～515 bp,相对分子质量为24 227.52～55 368.21,理论等电点为4.78～9.36,且其在欧李的8条染色体上都有分布。在构建欧李和拟南芥的系统进化树中发现,欧李共分为9个亚组,同一亚族成员中的基因结构和蛋白保守基序均具有较高的相似性,且欧李Dof基因家族成员主要分布在D1亚组中。在对其亚细胞定位时发现,绝大多数ChDof基因主要分布于细胞核中。对欧李Dof家族成员启动子区域顺式调控元件的预测结果表明,其启动子区存在着至少1个激素调节及逆境胁迫反应元件。qRT-PCR分析结果表明,绝大多数的ChDof基因在盐、高温和低温胁迫下的表达量均上调,而ChDof11、ChDof12、ChDof17基因在盐、渗透（PEG）、高温和...     

杜仲EuREF1基因表达水平与橡胶积累的关系

[目的 ]为了探明EuREF1与胶分子量和含胶率的关系,深入探究杜仲胶合成机制。[方法 ]在杜仲新枝和叶片生长较快的4月中旬到6月中旬,利用RT-PCR技术分析杜仲EuREF1基因在雌雄株叶片和茎皮中的表达水平,以索氏提取法和GPC/SEC分别检测叶片和树皮中橡胶的含量和分子量。[结果 ]在4月至6月期间,雌雄株叶片、茎皮EuREF1表达水平分别与这些器官中胶含量及胶分子量呈显著或极显著正相关(R=0.898 2～0.988 0)。在雌株叶片、茎皮、果皮和雄株叶片、茎皮中,分子量在1.0×10⁶～5.0×10⁶ Da所占比例最多,即长度在1.5×10⁴～7.4×10⁴个异戊二烯单体的橡胶最多。[结论 ]结果推测EuREF1基因产物与杜仲胶积累程度有紧密的关系,可能在橡胶链的延伸中发挥重要作用。     

毛果杨PLD基因家族全基因组水平鉴定及其盐胁迫下的表达分析

[目的]对木本模式植物毛果杨PLD基因家族的进化中的选择压力、启动子中顺式作用元件、组织表达特性以及盐胁迫下表达模式进行分析,为挖掘PtrPLD在非生物胁迫中作用提供参考.[方法]利用拟南芥PLD基因家族蛋白序列比对得到毛果杨基因组同源基因,再经过保守结构域鉴定后确定PtrPLD基因;利用软件ClustalW和MEGA...     

铁皮石斛phytocyanin基因家族全基因组分析

[目的]探讨Phytocyanins(PCs)在铁皮石斛发育过程和逆境胁迫环境下的潜在功能。[方法]利用拟南芥和水稻phytocyanin基因家族蛋白序列(At PCs和Os PCs),采用本地化软件BLASTP对铁皮石斛全基因组数据库进行搜索,并采用SMART和pfam数据库验证质体蓝素样结构域,获得铁皮石斛phytocyanin基因家族编码序列(Do PCs);利用Signal P4.1、Big-PI Plant Predictor、Net NGlyc1.0 Server等在线软件对Do PC家族序列的结构特点进行分析;利用软件Clustal W和MEGA对Do PC基因进行氨基酸序列的比对和系统进化分析;利用转录组数据绘制heatmap图对Do PCs基因在与美孢胶膜菌共生萌发的种子中的表达情况进行分析。[结果]显示:铁皮石斛全基因组中共预测到包含PCLD结构域的38个Do PCs,可分属4个亚家族,2个Cys残基在Do PCs家族中高度保守;19条Do PCs蛋白序列含有4个完整的保守铜结合配体(His、Cys、His、Gln/Met),有32条Do PCs骨架中含有N-端信号肽,22条Do PCs含有糖基磷脂酰肌醇锚定位点,有27条Do PCs含N-糖基化位点;16个Do PCs基因在与美孢胶膜菌共生萌发的种子中检测到表达,其中,Do UCL2,4和Do ENODL14基因表达量最高,7个基因在共生萌发的种子中明显上调表达,只有Do ENODL6基因明显下调表达。[结论]在全基因组范围内分析铁皮石斛Do PC家族蛋白结构特点,可以为探究兰科植物与微生物共生的相互作用及进一步研究兰科菌根形成的分子机制提供数据基础。     

我国杜仲良种和杜仲植物新品种的整理与分析

通过国家林业和草原局等网站检索截止日期为2020年6月30日的杜仲Eucommia ulmoides良种及植物新品种,分析杜仲良种类型分布、审定时间分布、用途分布、审定更新以及杜仲植物新品种概况.结果表明,杜仲良种共有30个,包括国审良种14个和省审良种16个;2002年审定的陕西省秦仲系列'秦仲1号'～'秦仲4号'是...     

杜仲蒸腾强度和气孔行为的初步研究

对太行山低山丘陵区 4a生人工杜仲林叶片的蒸腾强度和气孔导度进行测定和分析 ,结果表明 :(1)在晴朗和晴 -多云天气日 ,叶片蒸腾强度日变化呈双峰型 ,在阴天天气日 ,则呈单峰型 ;(2 )气孔导度的日变化趋势与蒸腾强度基本一致 ;(3)蒸腾强度与光量子密度、饱和水汽压差、水面蒸发等气象因子之间 ,具有较好的相关关系 ;(4)鉴于水面蒸发的测定比较方便、简单 ,因此 ,利用日水面蒸发测定值和叶面积指数去估算杜仲蒸腾耗水量 ,将具有一定的可行性     

果园化栽培模式杜仲雄花、果实和叶片产量的调查分析

正杜仲(Eucommia ulmoides Oliv)属杜仲科(Eucommiaceae),本科仅1属1种,是仅存于我国的第三纪孑遗植物,名贵经济树种,国家二级保护树种[1,-2]。杜仲叶、雄花、果皮和杜仲皮都含有多种具有独特的医疗保健功能的活性物质[2-3]。例如     

两种兰科植物CaM及CML基因家族全基因组分析

[目的]探讨Ca M和CML基因家族在兰科植物不同组织和与菌根真菌建立共生关系过程中的潜在功能。[方法]依据已发表的拟南芥Ca M和CML基因家族蛋白序列,利用生物信息学方法对小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛全基因组进行搜索,通过多种生物软件或在线工具对Ca M和CML基因家族蛋白序列进行筛选及确定、蛋白结构分析、系统进化分析及结构域预测;利用转录组数据绘制heatmap图,对小兰屿蝴蝶兰不同组织(花、叶、茎、根)及石斛种子与美胞胶膜菌共生条件下Ca M和CML基因家族的表达情况进行分析。[结果]在小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛全基因组中均预测到4个Ca M蛋白和54个CML蛋白;小兰屿蝴蝶兰Ca M及CML家族基因中39个基因没有内含子,19个基因具有内含子;铁皮石斛Ca M及CML基因家族中有41个基因没有内含子,17个基因具有内含子;系统进化分析将小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛Ca M和CML蛋白家族各分为10个亚家族;小兰屿蝴蝶兰中9个基因在叶中的表达相对于花、茎、根为上调表达,2个基因在叶中的表达相对于花、茎、根却为下调表达; 3个基因在花中的表达相对于叶、茎、根为上调表达; 3个基因在花和叶中的表达相对于茎和根为上调表达;铁皮石斛中4个基因在与美胞胶膜菌共生萌发文库中的表达相对于非共生文库为上调表达; 4个基因在共生萌发文库中的表达相对于非共生文库为下调表达。[结论]Ca M及CML家族基因在兰科植物不同组织具有重要作用,且参与铁皮石斛种子与美孢胶膜菌共生萌发的生物学调控过程。     

闽楠中WRKY家族成员鉴定及缺磷胁迫下表达分析

【目的】在闽楠全基因组范围内鉴定WRKY家族成员,分析基因和蛋白序列结构特点及在闽楠幼苗缺磷胁迫下的表达特征,筛选响应缺磷逆境的WRKY基因,为进一步研究它们在楠木磷饥饿响应分子途径中的功能以及耐低磷胁迫分子辅助育种提供参考。【方法】利用WRKY蛋白序列的隐马尔科夫模型(pfam03106),经hmmsearch在闽楠蛋白数据库中检索,筛选WRKY基因。对获得的PbWRKYs利用Protaram、GSDS2.0、MEGA、Batch CD-Search、TBtools和ClustalX等软件进行基因结构、定位分析,蛋白理化性质、序列特征分析以及进化树构建。提取3年生闽楠植株的根、韧皮部和形成层、木质部和叶的RNA,进行转录组测序,分析PbWRKYs在不同组织中的表达特点。对半年生闽楠植株进行缺磷水培处理,60天后,分别取缺磷处理和对照的叶和根进行磷含量测定和转录组测序,分析磷缺乏条件下PbWRKYs表达特征,并对差异表达基因进行qPCR验证。【结果】鉴定到68个WRKY基因,命名为PbWRKY1-68,在各染色体上均有分布,第3号染色体上数量最多,内含子数目在1～28个之间,蛋白分子质...     

桑树MLX56基因家族特性、克隆及表达分析

【目的】桑树乳胶蛋白基因在抗虫防御过程中起着重要的作用。从桑树基因组数据库中鉴定桑树MLX56基因家族,并进行基因进化、基因结构及基因的表达分析,为桑树MLX56基因的功能研究及利用奠定基础。【方法】利用桑树基因组数据库,采用生物信息学方法,分析桑树MLX56基因家族结构及进化关系,并对MLX56基因家族成员进行鉴定;利用MEGA4.1软件进行系统进化树分析;通过半定量RT-PCR技术研究MLX56基因在桑树不同种及不同组织之间的表达水平,构建原核表达载体p ET-28a-MLX56-6,并将其转入大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导融合蛋白表达,分别收集不同诱导时间段的菌液,SDS-PAGE检测融合蛋白的表达情况。将高效表达时段的菌液进行超声破碎,SDS-PAGE检测目的蛋白的可溶性;利用Western Blot印迹验证目的蛋白的表达。并研究该基因对大肠杆菌生长速率的影响。【结果】利用桑树基因组数据库,鉴定6个MLX56家族基因,该家族基因含有2个几丁质结合域,且都含有信号肽,属于分泌蛋白。此外还克隆到1个新的MLX56基因,命名为MLX56-7(Gen Bank登录号为KJ496133)。系统进化树显示桑树MLX56基因与西洋接骨木类橡胶蛋白同源性最高,同源性达66%,与茶树几丁质酶、葡萄几丁质酶同源性较低,同源性分别为49%和48%。半定量RT-PCR分析表明,MLX56-1,MLX56-2,MLX56-4,MLX56-5,MLX56-6和MLX56-7在桑树不同种中均有表达,组织表达特异性分析表明MLX56-2,MLX56-4,MLX56-5,MLX56-6和MLX56-7基因在广东桑‘桂优62号’各个组织中都有表达,MLX56-1基因仅在叶柄及茎中表达,MLX56-3基因在桑树不同种及广东桑‘桂优62号’各个组织中都没有检测到表达。原核表达结果表明,MLX56-6蛋白在终浓度为0.5 mmol·L-1的IPTG诱导下成功表达;融合蛋白的可溶性检测表明该蛋白主要以包涵体的形式存在;Western Blot印迹检测也证实大肠杆菌BL21(DE3)中表达了1个分子量为56 k Da的蛋白。但在诱导表达过程中,大肠杆菌BL21(DE3)生长速率受到MLX56-6基因的抑制。【结论】MLX56基因家族在桑树进化过程中发生了基因的重复,且在结构上出现了分化。根据MLX56基因家族的蛋白及结构特征,该基因家族可能属于具有凝集素活性的几丁质酶。MLX56基因在桑树不同种及不同组织中的表达存在差异,暗示这些基因在桑树不同种及不同组织中的功能存在一定差异。     

桑树HD-Zip I亚家族基因的鉴定及表达分析

目的 研究桑树中HD-Zip I亚家族成员的进化及结构等特点,明确该家族基因的器官特异性表达模式,阐明ABA及淹水、盐和脱水处理对桑树HD-Zip I基因表达水平的影响。 方法 通过桑树基因组数据库鉴定桑树HD-Zip I基因,并进行生物信息学分析;利用桑树与拟南芥HD-Zip I蛋白的序列比对结果,构建系统进化树;利用桑树RNA-seq数据分析桑树HD-Zip I基因的组织/器官特异性表达谱;利用qRT-PCR分析桑树HD-Zip I基因在激素及非生物胁迫处理下的表达模式。 结果 共鉴定出14个桑树HD-Zip I基因,根据进化关系可进一步将其分为6个分枝,各分枝内的成员具有相似的基因结构及保守基序。RNA-seq数据分析发现,MnHD-Zip 2和MnHD-Zip 6在根、枝条、冬芽、雄花和叶片中均呈现高水平表达。激素处理后的基因表达分析发现,MnHD-Zip 8、MnHD-Zip 9、MnHD-Zip 11、MnHD-Zip 12和MnHD-Zip 13受到ABA不同程度的上调诱导,桑树其余HD-Zip I基因的表达水平均受到ABA不同程度的抑制。非生物胁迫处理表达分析发现,桑树HD-Zip I亚家族基因均受到3种非生物胁迫不同程度的诱导表达。 结论 桑树β分枝成员受到盐和脱水胁迫的显著诱导表达,且在各种器官中也有较广泛的高表达,因此,推测这些基因在桑树生长发育及逆境胁迫中均发挥着重要的调控作用。此外,MnHD-Zip 8和MnHD-Zip 12受到了盐、淹水及脱水胁迫的显著诱导,由此推测它们在桑树逆境胁迫响应中具有潜在重要功能。     

曼地亚红豆杉NAC基因家族鉴定及表达分析

目的 筛选红豆杉NAC转录因子家族中影响根系形成的关键基因,探索红豆杉根系生长发育分子机理。 方法 利用曼地亚红豆杉全长转录组数据,通过生物信息学方法鉴定NAC 转录因子,并对筛选出的NAC 转录因子进行蛋白结构及基因组织表达谱等分析。 结果 共鉴定出 44个NAC 转录因子,其在N端均具有典型的保守NAC结构域,分别聚类到拟南芥的7个亚家族中,蛋白三级结构较为相似,且成员大多含有5个保守亚结构域。组织表达谱显示TmNAC15、16、18、21、22、29、39、40、41和44在根中表达水平高于茎和叶。 结论 从曼地亚红豆杉中共鉴定出44个NAC 转录因子,其结构较为保守,且聚类为7个亚家族,其中成员TmNAC21、22、39、40和44极有可能参与红豆杉根系生长发育。     

油茶WRKY基因家族鉴定及逆境胁迫表达分析

【目的】WRKY转录因子在植物应对生物和非生物胁迫中起重要调控作用。油茶是我国南方丘陵地区重要的经济树种,常受各种逆境胁迫影响。深入挖掘油茶WRKY基因家族成员并探讨其应对逆境胁迫的表达调控模式具有重要意义。【方法】以油茶全基因组数据为参考,利用生物信息学方法,鉴定分析了CoWRKYs基因家族成员,并基于油茶逆境胁迫的相关转录组数据,明确CoWRKYs在低磷、干旱和低温等非生物胁迫下的表达模式,最后基于qRT-PCR方法解析CoWRKYs在不同逆境胁迫下的瞬时表达特征。【结果】CoWRKYs基因家族包含89个成员（CoWRKY1～CoWRKY89）。根据系统发育特征可将其分为3大类,I类、II类和III类的数量分别为20、55和14。保守基序分析表明,进化关系密切的CoWRKYs蛋白具有相同或相似的基序组成。CoWRKYs在低磷、干旱、低温等非生物胁迫下表达谱分析的结果显示,65个CoWRKYs呈现显著表达差异,其中17个CoWRKYs同时受三种非生物胁迫的调控,且大部分基因在逆境胁迫下表现为上调表达,推测这些CoWRKYs在油茶的非生物逆境胁迫中可能起正调控作用。qRT-PCR结果表...     

‘华仲12号’杜仲叶片黄酮类物质组成鉴定及含量分析

【目的】了解‘华仲12号’杜仲叶片中黄酮类物质的主要组成,比较分析其与‘华仲11号’杜仲叶片中黄酮类物质在组成和含量的差异情况,为‘华仲12号’杜仲叶片的定向利用研究奠定理论基础。【方法】采用UPLC-PDA-MS/MS法对‘华仲12号’杜仲和‘华仲11号’杜仲叶片提取液中黄酮类物质进行定性和定量检测,并对其组成和含量进行比较分析。【结果】从‘华仲12号’杜仲叶片中共检测到15种黄酮类物质,包括槲皮素糖苷类(10种)、山柰酚糖苷类(3种)和花色苷类(2种)。其中,槲皮素糖苷类的含量最高,为34.644 6 g·kg-1,其含量占检测到的黄酮类物质总含量的94.32%以上;其次为山柰酚糖苷类和花色苷类,其含量分别占检测到的黄酮类物质总含量的4.39%与1.29%。从‘华仲11号’杜仲叶中仅仅检测到槲皮素糖苷类(9种)和山柰酚糖苷类(3种)化合物,其含量分别占检测到的黄酮类物质总含量的88.51%与11.49%。‘华仲12号’杜仲叶中黄酮类物质的总含量为36.732 3 g·kg-1,约为‘华仲11号’杜仲叶中的8.88倍,且‘华仲12号’杜仲叶片中黄酮类物质各组分的含量均明显高于‘华仲1...     

毛竹NLP转录因子鉴定及其响应氮素的表达模式

目的 鉴定毛竹中NLP家族成员,为深入研究毛竹NLP分子调控机制奠定基础。 方法 采用生物信息学方法鉴定并系统分析毛竹NLP成员的分子特征,用实时荧光定量PCR (qPCR)技术检测毛竹NLP响应氮素的表达模式。 结果 毛竹中鉴定出10个NLP成员(PeNLP1～PeNLP10),其蛋白长度为714～963 aa,分子量为77.41～105.08 kDa,理论等电点介于5.36～6.25之间;亚细胞定位预测结果表明,除PeNLP9定位于叶绿体外,其余成员均定位于细胞核内。系统进化分析表明：PeNLPs分成3个组,各组成员分别为4、2、4个。PeNLPs均包含4个内含子,不同成员内含子的大小和位置存在一定的差异;PeNLPs内有共线性基因对6个,PeNLPs和OsNLPs之间有共线性基因对9个,且它们的Ka / Ks均小于1,说明其在进化上经历了纯化选择。组织特异性分析表明,有的PeNLPs呈组织特异性表达,有的则呈组成型表达。PeNLPs受到氮饥饿诱导表达,在1 h内PeNLP1的表达量显著上调,其它5个PeNLPs则显著下调(p < 0.01);对氮饥饿72 h后的毛竹进行复氮处理,在24 h内所有PeNLPs的表达量均显著或极显著上调(p < 0.05或p < 0.01)。 结论 毛竹中NLP家族有10个成员,各成员的分子特征和组织表达特异性存在一定的差异,PeNLPs的表达能够对氮饥饿作出快速响应,且在氮饥饿后复氮过程中显著上调表达,响应氮素的诱导。