甘薯基因组NBS-LRR类抗病家族基因挖掘与分析

NBS-LRR类基因家族是植物抗病R基因(Resistance gene)数量最多的一类,具有NBS (Nucleotide-binding site)和LRR (Leucine-leucine-repeat)结构域。甘薯(Ipomoea batatas)栽培种基因组已完成测序,但尚未注释,本研究对甘薯基因组序列进行外显子预测,得到甘薯染色体组全基因组蛋白序列,在此基础上进一步对NBS-LRR家族基因鉴定和分析表明,甘薯基因组中含有379个NBS-LRR家族基因,占全基因组基因总数的0.212%,其中N型亚家族120个,NL型103个, CNL型133个, TNL型22个, PN型1个。所有染色体上均有NBS-LRR家族基因分布,但数量明显不同,其中有60.9%的NBS-LRR基因序列呈簇状分布。NBS-LRR基因序列有15个保守结构域,在N端较为保守。研究结果为甘薯进一步开展NBS-LRR家族基因的功能研究和抗性育种提供了参考。     

葡萄NBS-LRR基因家族的鉴定与表达分析

为了克隆葡萄中NBS-LRR基因家族成员,并对其功能进行鉴定。以‘黑比诺’葡萄试管苗为试验材料,采用RT-PCR克隆葡萄NBS-LRR基因家族并进行生物信息学分析,结合芯片表达数据及RT-qPCR技术分析了该家族基因在非生物胁迫下的表达情况。结果表明,从葡萄中克隆得到41个NBS-LRR成员,对其编码的蛋白分析表明,分子量在56 362.76～177 974.27 Da之间,等电点(pI)介于5.31～9.54,有11个成员分布在未知染色体上,其他成员分别定位在8条染色体上;二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。RT-qPCR结果显示,VvNBS-LRR08在50μmol/L JA和400 mmol/L NaCl处理24 h后表达水平达到对照的760倍以上,VvNBS-LRR03和VvNBS-LRR28在400 mmol/L NaCl处理后表达水平分别为对照的3.5和1.3倍,10%PEG处理后VvNBS-LRR03和对照无显著差异,而VvNBS-LRR28表达水平下调显著;VvNBS-LRR05和VvNBS-LRR40在10%PEG处理24 h表达水平分别为对照的1.3和3.6倍,Vv...     

陆地棉GRF基因家族的鉴定和生物信息学分析

为了揭示陆地棉生长调控因子(growth-regulating factors, GRF)家族的功能,本研究利用全基因组信息在陆地棉基因组中鉴定了 33个GRF蛋白,并对这些家族成员进行了保守结构域分析、蛋白的基本理化性质分析、进化分析、基因的结构分析、染色体定位、保守基序分析和组织表达模式分析。研究表明,陆地棉GRF均含有QLQ和WRC 2个保守结构域,系统进化分为4个亚家族,基因定位在19条染色体上,基因上有2~19个蛋白编码区域,大多数的基因在柱头、子房和20 d的种子中高量表达。本研究弄清了棉花GRF家族的基本信息,为进一步研究棉花GRF家族成员的功能提供了理论指导。     

椰子DNMT家族基因的鉴定和生物信息学分析

DNA甲基化(DNA methylation)能引起染色质结构、DNA结构和稳定性等的改变,影响基因的时空表达。DNA甲基转移酶(DNA methyltrans ferase, DNMT)负责催化完成DNA的甲基化。本研究通过比对已有的椰子基因组数据,找到CnDNMT家族基因,删除不含DNA＿methylase结构域的蛋白,共鉴定4个具有DNA甲基转移酶保守结构域的DNMT基因,分别命名为CnDNMT1～CnDNMT4。采用生物信息学的方法,对基因结构、表达量、蛋白保守结构域、启动子序列等进行了分析。结果表明：这4个基因为DNA甲基转移酶家族中的2个亚家族：CMT和DRM。氨基酸序列分析表明,椰子CnDNMT家族蛋白均为酸性蛋白,且亚细胞定位预测定位在细胞核中。motif搜索结果表明CnDNMT蛋白家族含有5个椰子CnDNMT基因家族含有5个保守元件,5个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量基本一致,CnDNMT2基因在胚乳中表达量很高,这说明CnDNMT2可能在椰子胚乳发育过程中起重要作用。     

石榴YABBY基因家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是种子植物特有的转录因子,该家族具有N-末端锌指结构域和C-末端螺旋-环-螺旋保守结构域;在植物的生长发育,特别是叶片的生长、果实的发育、花器官的形成和植物次生代谢物质的代谢中起重要作用.本研究从石榴基因组中鉴定到6个YABBY基因,并将其划分为5个亚族.不同器官和品种的表达分析表明:PgYABBY基...     

葡萄GRF基因家族的生物信息学分析

GRF (Growth-regulating factor)基因家族是一种广泛分布于种子植物的转录因子,在调节植物的生长、发育中发挥重要的作用。本研究从葡萄基因组鉴定出8个VvGRF基因,命名为VvGRF1～VvGRF8。采用生物信息学的方法,系统地对葡萄Vv GRF家族的蛋白理化性质、进化关系、保守基序及在不同发育时期的差异性表达进行预测和分析。结果表明,VvGRF基因内含子与外显子数量差异较小,在所有预测蛋白的N端含有两个典型的保守结构域QLQ与WRC;系统进化分析将GRF家族成员分为6组,其中葡萄与甜瓜的亲缘关系较拟南芥、番茄两种双子叶植物近;顺式作用元件表明,调控分生组织、胚、种子发育及生长素、赤霉素等信号传导和逆境胁迫响应元件,在VvGRFs启动子序列中大量存在;基因特异性表达分析显示,多数GRF基因在葡萄发育的花后2周、10周时期的表达丰富度高,在接近成熟时期的表达丰富度较低,表明GRF在葡萄生长、转色早期起着重要的作用,参与组织、器官的生长调节。本研究为进一步探究葡萄GRF基因家族的结构及生长发育时期的功能调节提供了参考依据。     

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%。     

白菜SAUR基因家族的生物信息学分析

旨在为今后开展白菜SAUR基因家族的功能奠定基础。本研究利用生物信息学的方法对白菜生长素早期应答基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族的保守基序、氨基酸等电点、分子进化以及表达模式等基本性质进行了分析。结果表明,白菜143个SAUR蛋白质中,有111个蛋白质偏碱性,31个偏酸性,有一个成中性;从对该基因家族构建的进化树中可以看出它分化出2个大的亚家族,其中一个亚家族还处在不断分化中;此外,找到61个SAUR基因的EST表达证据,且基因表达部位比较丰富。通过研究分析表明本研究可以得出结论基因重复是白菜SAUR基因家族的一大特点,143个基因中含有51个同源对。     

小麦和水稻auxin基因家族的生物信息学比较分析

根据测序获得的1条260 bp cDNA片段,通过预测发现其包含小麦植物生长素(AUXIN)基因的部分编码序列,通过电子延伸、设计引物,从小麦Mardler/7*百农3217的cDNA中扩增获得一条608 bp的cDNA片段,该基因序列数据库(GenBank)登录号为AY902381(基因)和(蛋白).编码202个氨基酸,预计蛋白的分子量为23.0 kDa,等电点为9.93.利用已经分离的小麦生长素(AUXIN)基因的保守序列为检索序列,对小麦和水稻中的AUXIN基因家族成员进行分析,利用这些基因编码蛋白序列构建系统发生树,查找在GenBank的EST数据库中查找这些基因的ESTs表达序列,分析了这些基因在细胞中的定位情况和蛋白结构的相似性,根据已知相似基因的功能,分析该基因有进一步深入研究的必要.     

拟南芥基因组 NBS-LRR类基因家族的生物信息学分析

【研究目的】对拟南芥（Arabidopsis thaliana）中含有核苷酸结合位点（Nucleotide binding site,NBS）和富含亮氨酸的重复序列（Leucine—rich repeat,ERR）类基因进行了分析。【方法】利用TAIR、Pfam网站,数据库和Chromosome Map Tool、MEGA3．0、ClustalX软件,分析确定NBS-LRR基因及其类型、染色体物理分布、系统发育学关系。【结果】在拟南芥全基因组中共有204个NBS—LRR类基因,大多位于1号和5号染色体上,其中71．6％的NBS—LRR类基因分布在基因簇内。对NBS—LRR类基因家族进行了氨基酸多序列比对和系统进化树分析,NBS-LRR类基因家族可分为四个亚家族。另外,NBS—LRR基因在进化过程中存在较多的复制现象。     

玉米TPP家族基因生物信息学及表达分析

TPP是合成海藻糖的关键酶,广泛存在于各种植株中,可通过影响海藻糖的合成参与调控植株的抗逆体系.分析玉米中TPP家族基因的性质和进化有利于进一步为玉米在逆境中的产量品质提高的研究奠定基础.本研究利用拟南芥的9个TPP家族基因,结合BLAST、Pfam、ExPASy、 MEGA 6.0、MEME、TBtools等软件和网...     

巨桉HEX基因家族的生物信息学分析

己糖激酶(hexokinase,HEX)是催化己糖磷酸化生成6-磷酸己糖的酶,是植物呼吸代谢的过程中的关键酶,在植物糖信号的感受与转导过程中发挥重要作用,亦对植物纤维素生物合成至关重要。为研究桉树HEX基因在纤维素生物合成过程中的生物学功能,本研究从巨桉(Eucalyptus grandis)中筛选出10个HEX基因家族成员(EgrHEX1~EgrHEX10),利用生物信息学方法对其基因特征与表达模式进行综合分析。结果显示,EgrHEX基因分布在5条染色体之上,亚细胞定位均在细胞质膜上。EgrHEX基因家族的各个基因的结构存在明显的差异,外显子数量为7~15个。EgrHEX编码的蛋白质由α-螺旋、延伸链、无规卷曲、β-转角组成。进化分析结果表明,EgrHEX蛋白同与毛果杨HEX蛋白的进化关系接近。10个EgrHEX基因在巨桉未成熟木质部、成熟叶片、韧皮部、茎尖、木质部以及幼叶组织中均检测到了表达,但表达模式存在差异。本研究为进一步深入探索巨桉HEX基因家族的生物学功能提供理论依据。     

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。     

椰子GPAT基因家族的鉴定及生物信息学分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)是催化TAG生物合成第一步反应的关键限速酶,决定了约三分之一的植物油的脂肪酸组成,直接影响植物油的营养和经济价值。椰子脂肪酸积累以中链脂肪酸为主,其椰子油用途广泛,供不应求。椰子独特的脂肪酸积累路径,成为研究的重要方向。为了解脂肪酸积累路径上关键基因GPAT在椰子脂质合成中的作用,本研究利用拟南芥GPAT基因家族序列,在椰子基因组中进行同源序列比对和Pfam结构域筛选,最终鉴定出14条椰子CnGPAT基因家族序列(CnGPAT1～CnGPAT14)。对其进行生物信息学分析,结果表明,CnGPAT基因分为3个亚家族,分别包含1、1、12个家族成员。亚族ⅠCnGPAT6定位于质体,在叶片中有大量表达,预测其参与叶绿体膜脂合成;亚族ⅡCnGPAT11定位于内质网,在胚乳中大量表达,预测其参与椰子胚乳TAG合成;亚族Ⅲ中各成员在不同组织中均有表达,其中CnGPAT4在胚愈伤组织中表达量最高,预测参与椰子组织损伤补位修复。根据蛋白理化性质与结构域预测结果,CnGPAT酶多为碱性亲水蛋白,均具有酰基转移酶活性结构域,部分CnGPAT还具有磷酸酶活性结构域。这些结...     

梨YUCCA基因家族的鉴定与生物信息学分析

YUCCA基因编码黄素单加氧酶,是IAA生物合成主要限速酶基因之一,在植物生长发育中起着重要调控作用。本研究对白梨全基因组数据库进行筛选鉴定,获得梨YUCCA基因家族基因14个,这些基因非均等地分布在8条染色体上。生物信息学分析发现,梨YUCCA基因长度相差较大,含有2或3个内含子;基因具有10个保守基序,其中黄素嘌呤二核苷酸结合位点和还原型辅酶Ⅱ结合位点为基因家族所共有。基因家族亲缘关系分析显示,梨YUCCA基因家族可以分为2个类群,与苹果YUCCA基因亲缘关系较近。亚细胞定位和结构分析显示,梨YUCCA基因均定位在细胞质中,受多种激素所诱导,多数成员具有相似的三级结构。本研究的开展为梨YUCCA基因功能解析提供了参考。