核桃ARF基因家族的鉴定及生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)是一类在植物生长发育过程中起着关键作用的转录调控因子。基于核桃(Juglans reiga)基因组数据库，本研究利用生物信息学方法，在全基因组水平上利用HMMER 3.0和BLAST软件对核桃ARF基因家族成员进行鉴定，共鉴定到了30个核桃ARF基因，其编码蛋白的长度在596～1 124 aa之间，蛋白分子量介于65 447.51～125 471.08 Da之间，等电点在5.27～8.31之间，均定位于细胞核。系统进化树分析，将其分为4个亚组(ClassⅠ～ClassⅣ)，同一亚组成员通常表现出相似的基因结构和保守结构域。保守结构域分析显示，30个JrARF蛋白均具有保守的B3、Aux＿resp结构域，大部分蛋白含有Aux/IAA结构域。这些基因不均匀地分布于核桃的15个染色体上。启动子顺式作用元件表明，该家族成员与众多光响应元件及逆境响应、激素应答等响应元件相关。利用转录组数据分析了ARF家族成员在核桃雌雄花芽分化过程中的表达模式，结果表明JrARF1、JrARF5、JrARF17等在雌花芽形态分化始期(FB-2)...     

亚洲棉NF-YA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

NF-YA家族基因在植物生长发育过程中发挥重要作用,如调控种子发育和种子萌发,响应干旱和盐胁迫等。本研究利用生物信息学手段从亚洲棉全基因组鉴定NF-YA家族基因,并从理化性质、基因的内含子和外显子结构、氨基酸序列的功能结构域、系统进化发育特征、在染色体的分布和表达模式等方面分析了该家族基因的特征。结果表明:GaNF-YA包含15个成员,分布在9条染色体上,编码蛋白质长度为160～1 079个氨基酸,相对分子质量为17.92～120.30 kD,包含外显子4～6个,为碱性。亚洲棉NF-YA基因可分为三组,且三组NF-YA基因结构存在差异,保守基序分析其均含有A1和A2结构域。通过对启动子顺式作用元件和表达谱分析,推测GaNF-YA基因可能在棉花种子和纤维形成、种子萌发及环境胁迫等中具有重要作用。本研究为进一步解析亚洲棉NF-YA家族基因的功能提供理论依据。     

甘草生长素反应因子(ARF)基因家族的鉴定及表达分析

本研究旨在鉴定甘草ARF基因家族并分析其在非生物胁迫下的表达模式。以乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为研究对象,利用生物信息学方法对ARF基因家族进行鉴定,并对其蛋白质理化性质、保守结构域、基因结构、进化关系、顺式作用元件和表达模式分析。鉴定得到10个甘草ARF基因。其蛋白氨基酸序列长度在301~945 aa之间,分子量约为33.07~104.37kDa,等电点为5.93~8.50。亚细胞定位分析显示甘草ARF蛋白均位于细胞核。保守结构域分析显示GuARF蛋白大多包含B3、Auxin_resp和Aux/IAA结构域。基因结构发现外显子数量从6个到22个不等。在甘草ARF基因启动子区还存在5类不同的顺式调控元件。系统进化分析表明甘草ARF蛋白分为3类。转录组数据分析显示,10个GuARF基因在非生物胁迫下具有一定表达特异性。上述结果显示甘草ARF基因家族可能参与多种生物过程,这为进一步研究植物对非生物胁迫的生理和分子反应提供了有价值的信息。     

白芨转录因子基因BsWRKY14的克隆与分子特性分析

WRKY转录因子在调节植物生长发育、抵抗生物和非生物胁迫响应中发挥重要作用,分析WRKY家族成员的基因序列信息,为进一步研究基因功能提供前期研究基础。基于白芨转录组数据,对Bs WRKY14基因进行克隆;利用生物信息学方法对BsWRKY14蛋白的理化特征、保守结构域和亚细胞定位等特性进行分析,用DNAMAN和MEGA 6.0进行氨基酸多序列比对和进化关系分析。结果表明Bs WRKY14基因包含1个1 179 bp的开放阅读框,编码392个氨基酸,预测是定位在细胞核中的不稳定亲水性蛋白,无跨膜结构域,BsWRKY14蛋白包含一个WRKY基因保守结构域和一个C2H2锌指结构域,属于WRKY基因家族的第Ⅱ类成员;Bs WRKY14与铁皮石斛WRKY蛋白亲缘关系最近。白芨Bs WRKY14基因的克隆与分子特性分析为深入研究BsWRKY14基因在调节白芨生长发育和逆境胁迫响应中的作用提供数据支持。     

粗山羊草Dof转录因子家族基因的鉴定与分析

Dof(DNA-binding one zinc finger)基因家族是植物特有的一类包含高度保守的C_2-C_2锌指结构域的转录因子,其在植物种子发育与萌发、光、激素以及逆境响应中起到重要调控作用。本研究基于已公布的粗山羊草基因组数据,采用生物信息学方法鉴定了粗山羊草Dof基因,并对其结构、保守结构域、染色体定位、系统进化树和表达谱进行了详细的分析。结果表明:粗山羊草Dof转录因子家族包含10个基因,它们均含有完整的C_2-C_2锌指保守结构域;每个基因含有1~3个内含子,AetDof家族蛋白共包含11个保守的模体;该家族基因除7号染色体外,在其余染色体上均有分布;与拟南芥Dof蛋白构建系统发育树发现,该家族基因可被分为3个亚族;转录组数据分析显示,粗山羊草Dof基因的表达具有组织特异性,其中3个转录因子(AetDof1,AetDof7,AetDof10)在种子中特异性强表达。本研究结果为深入解析粗山羊草Dof基因的功能提供了参考依据。     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

独行菜GRAS转录因子家族分析及LaSCL18基因克隆与冷相关性研究

以耐受低温萌发停滞期的种子为实验组,以低温萌发停滞期的种子为对照组,对独行菜(Lepidium apetalum Willd.)种子转录组进行了高通量测序。基于测序数据库资源,本研究对独行菜GRAS类转录因子进行了分析,除去冗余,发现独行菜种子共有GRAS家族270个成员。其中138个成员相对于低温萌发停滞组,在耐受低温萌发的独行菜种子中上调表达,128个下调表达,4个表达水平无差异。进一步选择了一个极显著上调表达的GRAS基因片段,通过Blastn同源序列比对分析表明,该基因片段与拟南芥GRAS基因家族SCL18全长基因一致性最高,达到96%,故本研究将其命名为La SCL18(Gen Bank登录号KY466159)。结合同源序列克隆法、采用RT-PCR技术克隆获得该GRAS基因c DNA序列,全长1 633 bp,编码一个完整的开放阅读框。生物信息学分析表明,该c DNA序列编码435个氨基酸、具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域、亲水性较高、是一个水溶性较好的球状蛋白。编码蛋白分子质量139.883 k D、理论等电点为4.97、不具有跨膜区和DNA结合位点,表明其在调控相关基因转录时可能不直接与DNA序列结合,而是与其它转录因子相互作用后发挥功能。实时荧光定量PCR分析表明,独行菜幼苗在低温胁迫处理后La SCL18基因表达量迅速显著升高,初步推测La SCL18基因表达与独行菜幼苗耐受低温有关。     

油菜超氧化物歧化酶基因家族生物信息学分析

超氧化物歧化酶(SOD)是重要的抗氧酶,在生物体内广泛存在。以油菜基因数据库为搜索平台,通过对油菜超氧化物歧化酶基因家族进行生物信息学分析。结果表明:油菜SOD基因家族主要含有32个基因,蛋白质的氨基酸序列长度86 aa^386 aa之间。BanSODs基因具有相对保守的结构,即包含SOD DNA结构域;HMA DNA结构域;Mn/N DNA结构域;Mn/C DNA结构域,SOD蛋白结构中含有7个α螺旋和4个β折叠结构域。进化树分析表明油菜SOD蛋白序列与谷子、小立碗藓蛋白序列具有相对较高的同源性。该研究结果可以为进一步了解油菜SOD基因家族和玉米抗氧化机制提供一定参考。     

牡丹TCP家族基因的鉴定与生物信息学分析

TCP(Teosinte branched1/Cincinnata/proliferating cell factor)家族基因是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育的过程中具有重要的调控作用。本研究从牡丹转录组数据中鉴定出18个TCP基因,分子量在18978.32~51789.56 Da之间,等电点在5.81~9.45之间,TCP家族成员亚细胞定位预测均在细胞核中。牡丹TCP结构域中保守氨基酸的分类与拟南芥相似,系统发育分析结果表明,牡丹TCP蛋白分为两大类,ClassⅠ包含10个TCP成员,ClassⅡ包含8个TCP成员。MEME分析结果显示,在牡丹TCP蛋白中发现了15个保守结构域,其中motif 1为TCP结构域,在所有TCP成员中都存在。同时,对牡丹TCP基因在芽、叶、花瓣、花斑、雄蕊、雌蕊和种子7个组织中的转录水平进行了分析。本研究对牡丹TCP家族基因进行了系统的分析,为进一步开展牡丹功能基因研究及分子育种提供了科学依据。     

樱桃bHLH转录因子家族基因鉴定及表达分析

低温被认为是诱导‘短柄樱桃’花芽休眠解除的关键因子,而花芽如何响应低温并完成积累仍不清楚。植物bHLH转录因子可以响应低温而调控植物生长发育和非生物胁迫过程。研究小组在‘短柄樱桃’花芽转录组文库中发现了30个具有完整开放阅读框的bHLH类转录因子,但其结构特征和低温诱导表达模式仍不清楚。为此,本研究采用生物信息学方法对30个bHLH转录因子的基因结构和氨基酸序列进行分析,发现编码基因的开放阅读框在594~2 190 bp之间,可编码197~729个氨基酸序列。氨基酸保守基序分析发现25个出现频率高于50%的保守位点,属于bHLH典型结构域序列特征。利用保守域序列构建系统进化树,加入氨基酸序列相似度较高的30个桃bHLH家族成员及26个拟南芥bHLH家族成员,樱桃bHLH转录因子被分为9个亚族,其中第Ⅲ组成员最多,主要涉及ABA的信号转导途径及逆境响应。实时定量表达分析发现,所有基因表达均呈先上升后下降趋势,只是幅度不同,最高点均出现在低温处理192 h,说明30个bHLH转录因子均受低温诱导表达,可能参与低温诱导花芽休眠解除分子调控,但其调控机制还需进一步研究。本研究为探明中国樱桃bHLH转录因子功能提供理论依据。     

浅黄根须腹菌磷酸盐转运蛋白基因克隆及表达分析

研究以油松(Pinus tabulaeformis)的优良外生菌根真菌-浅黄根须腹菌(Rhizopogon luteolus)菌丝体为对象,采用简并PCR和末端克隆技术分离了其磷酸盐转运蛋白基因(RlPT),所分离的RlPT cDNA全长序列2017 bp,包含一个1 653 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码550个氨基酸;基因组DNA长度约为2 324 bp,包含11外显子和10个内含子,保守结构域搜索显示属于MFS超基因家族。结果表明:蛋白序列的系统进化树显示与浅黄根须腹菌(Rhizopogon luteolus)的磷酸盐转运蛋白的亲缘关系最近。qPCR分析显示在磷饥饿时,该基因表达显著提高。     

辣椒Trihelix转录因子家族的生物信息学分析

Trihelix转录因子在调控植物生长发育以及响应逆境胁迫等多方面发挥着重要作用,属于一个小家族。通过系统地阐述辣椒Trihelix转录因子家族成员特征和进化关系,进一步为研究辣椒Trihelix转录因子的生物学功能提供理论基础。本研究在辣椒基因组范围内,通过HMMER 3.0软件鉴定Trihelix基因家族成员,应用CDD验证其蛋白的功能结构域;采用MEGA5.2软件进行系统进化树分析;利用MEME和Map Inspect工具对其蛋白序列进行基序和染色体定位分析。利用功能已知的拟南芥Trihelix蛋白家族为参考序列,系统分析鉴定了28个辣椒Trihelix家族基因,并将其分为GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4 5个亚族。基因定位表明,辣椒Trihelix家族成员不均匀的分布在12条染色体上,其中7号和11号染色体上没有辣椒Trihelix成员的分布。保守元件显示辣椒Trihelix基因家族成员部分是高度保守的,各个家族均具有特殊的结构域。辣椒Trihelix基因家族大部分成员结构是保守的,保守基序与聚类分析具有高度的一致性,有可能参与调控辣椒生长发育及逆境胁迫等多种过程。     

观赏羽衣甘蓝BoMYB114基因编码区的克隆及序列分析

花青素是羽衣甘蓝叶片呈紫色、红色及粉色的重要色素,R2R3-MYB类蛋白被认为是调控植物花青素生物合成的转录因子。本研究以羽衣甘蓝叶片为试材,采用同源克隆的方法克隆BoMYB114转录因子基因的编码区序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明:BoMYB114基因编码区长度为753 bp,其包含1个完整的开放阅读框ORF,可编码250个氨基酸,预测蛋白的分子量为28.5 kD,等电点(pI)为9.08。BoMYB114蛋白不存在信号肽,很可能定位在细胞核中。BoMYB114蛋白含有2个MYB保守结构域,二级结构以无规则卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角为主。进化树分析表明,羽衣甘蓝的BoMYB114蛋白与甘蓝型油菜MYB114蛋白序列的一致性最高。羽衣甘蓝BoMYB114基因的克隆与序列特征分析对于进一步研究该基因结构和功能及植物花青素合成代谢途径具有重要意义。     

番茄WRKY基因家族的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对番茄WRKY转录因子家族成员、理化性质、基因分类、染色体定位、系统进化关系和结构域序列保守性进行了预测。从番茄WRKY转录因子家族分类及进化结果显示,番茄Sl WRKY家族包含81个成员,按其WRKY结构域及锌指结构分为3族,第二族按其氨基酸顺序又可以分为5个亚族。染色体定位结果显示,除番茄的11号染色体没有WRKY转录因子,其他染色体上均有分布。基因结构分析表明,仅Sl WRKY19、Sl WRKY20家族成员不含内含子,其他成员都含有2~5个内含子。保守域分析表明,番茄WRKY结构域是高度保守的,仅有10个WRKYGQK发生了变异,占WRKY家族的10%。     

苦瓜McWRKY16基因克隆及表达分析

WRKY转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在各种生物和非生物胁迫响应及多种生长发育过程中发挥着关键作用。用PCR技术克隆McWRKY16基因并进行生物信息学分析,通过实时荧光定量PCR技术分析McWRKY16基因在白粉病菌胁迫下的表达方式。序列分析表明,McWRKY16基因开放阅读框1 007 bp,编码295个氨基酸,其编码蛋白分子量约为32 371.45 kD,理论等电点pl为8.92;蛋白序列中α-螺旋、β-转角、无规则卷曲、延伸链分别占32.2%、1.69%、55.25%、10.85%;McWRKY16蛋白不含信号肽序列,属非跨膜蛋白,预测其亚细胞定位于细胞核;启动子预测结果表明,该基因含有多个响应光照及与生长发育、激素以及胁迫反应相关的顺式调控元件;序列对比与系统进化树分析结果显示,蛋白序列中该基因蛋白序列中包含2个WRKY保守结构域,锌指结构为C2H2型,属于典型的WRKY基因家族中的Ⅱ类;McWRKY16氨基酸序列与拟南芥的AtWRKY18(NP＿567882.1, Arabidopsis thaliana)同源性高达97%,表明McWRKY16蛋白氨基酸序列具有高...     

辣椒全基因组TCP转录因子家族生物信息学分析

利用生物信息学方法对辣椒TCP转录因子家族成员、基因分类、基因结构、染色体定位、系统进化关系和结构域序列保守性进行了预测和分析。结果表明,辣椒TCP基因家族包含30个成员,Ca TCP蛋白含有95~550个氨基酸,等电点为6.30~10.91。进化树分析将其分为11个不同的亚族。辣椒TCP家族进化树以及基因结构的进一步分析,显示辣椒TCP家族可分为两大类,即Class I类和Class II类,而Class II类可分为两个不同的亚类,即CIN和CYC/TB1亚类。位于同一亚家族的大多数TCP基因具有相似的内含子和外显子结构。此外,染色体定位分析表明,辣椒TCP基因不均衡的分布于辣椒的10条染色体上,其中3号染色体上最多,有7个。     

苋菜WRKY13基因克隆与生物信息学分析

以苋菜试管苗为材料,利用实验室构建的苋菜转录组数据库,筛选出WRKY13基因cDNA序列,对其开放阅读框(ORF)进行克隆验证和生物信息学分析。结果表明,WRKY13基因ORF长度为675 bp,编码224个氨基酸。通过生物信息学预测,该蛋白属于疏水性蛋白,有44个氨基酸位点存在磷酸化修饰;是WRKY蛋白超级家族(WRKY superfamily)的一个成员,存在1个WRKY结合位点;其二级结构由无规则卷曲结构、β折叠组成和α螺旋;蛋白系统进化树分析表明苋菜WRKY13蛋白独立形成一个分支,但与拟南芥、芜菁、烟草、葡萄聚类到一起,说明WRKY13蛋白在生物进化过程中还是比较保守的。本研究获得了苋菜WRKY13基因完整ORF,这为将来深入研究苋菜WRKY13基因功能提供了科学依据,也为研究其调控甜菜红素代谢过程的影响提供参考。     

柳属ARF家族的鉴定及生物信息学分析

ARF是一类存在于植物中的转录因子。通过与生长素应答基因启动子结合的方式,广泛作用于植物的生长发育,然而,柳属中的ARF家族成员的研究还未见报道。本研究根据拟南芥、番茄、水稻、毛果杨、杞柳、旱柳的基因组数据库和ARF蛋白的保守结构域对ARF家族成员进行了鉴定,在旱柳中鉴定出68个ARFs家族的成员并在6个物种间进行了进化分析,将ARF家族分为7个亚族,7个亚族内基因都很保守。对旱柳的68个ARF基因家族成员进一步进行保守域、基因结构、染色体定位等分析发现,旱柳ARF家族成员大部分具有B3、Auxin＿resp两个结构域,从基因结构的角度来看,不同亚族彼此间差异很大,但各亚族内外显子保守性较高。编码ARF的68个基因被定位到了32个染色体上,在两个亚基因组上分布情况相似。进一步利用转录组数据对ARF家族成员在旱柳初生生长过程中的表达模式分析发现,SmARF12B、SmARF27等基因对于速生性状具有正调控的作用。而SmARF26、SmARF1B等基因表达可能对速生性存在一定负调控作用。本研究首次对柳属ARF家族进行生物信息学鉴定,并分析了其与速生性的关系,为深入研究旱柳中ARF蛋白家族的...     

蓖麻基因组Mlo基因家族成员的鉴定及其序列特征分析

Mlo基因家族是一类重要的植物抗病基因,而蓖麻基因组Mlo成员的鉴定和分析为进一步培育蓖麻抗病品种奠定基础。本研究通过系统地分析蓖麻基因组数据,从中共鉴定出16个Mlo成员,其中15个具有完整的ORF,1个序列缺失。对15个具有完整ORF的蓖麻Mlo基因进行结构分析发现,它们在序列长度上差异较大,但其编码蛋白均具有一个保守的Mlo结构域和6~7次跨膜结构,主要定位在细胞膜上。对蓖麻Mlo基因与其他物种的Mlo基因进行聚类关系分析,结果显示,可将蓖麻Mlo基因家族分为7类(Ⅰ~Ⅶ),其中第Ⅶ类只包含2个蓖麻Mlo基因(RcMlo8和RcMlo9),这可能是蓖麻中特有的一类Mlo;蓖麻RcMlo3、RcMlo2、RcMlo6和RcMlo12与已知的抗病Mlo基因分别聚在第Ⅳ和第Ⅴ类,这4个基因可能是蓖麻基因组中具有抗病功能的Mlo。本研究结果为进一步克隆蓖麻Mlo基因并研究其功能奠定了良好的基础。