绿豆类甜蛋白家族鉴定与生物信息学分析

为了解全基因组水平上绿豆类甜蛋白家族基本生物学特征,通过生物信息学手段,鉴定绿豆类甜蛋白家族成员,并对基因和蛋白结构及染色体定位进行了分析,为进一步克隆绿豆类甜蛋白基因以及探讨其抗真菌活性奠定基础。结果表明:共鉴定出34个绿豆类甜蛋白家族成员,基因主要有4种结构类型,分布在除4号和9号染色体外的其余9条染色体中。该家族蛋白功能主要构成细胞结构组分和参与细胞生物学进程。系统发育分析显示,绿豆类甜蛋白家族归属10个聚类组,其中成员较多的聚类组6和聚类组7中的基因主要来自11号染色体,其中7个基因簇中的基因存在紧密连锁现象,属于旁系同源基因,可能发生了染色体内复制。密码子使用性分析显示,绿豆TLP家族基因偏好A或T作为第三位密码子,但密码子使用总体偏性不强,多数属于低表达基因,多数基因进化受碱基突变和正向选择压力的双重影响。     

枣类甜蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

【目的】从枣全基因组中鉴定类甜蛋白(thaumatin like protein,TLP)基因,为枣TLP基因的功能研究与利用提供参考。【方法】通过生物信息学方法从枣基因组数据库中鉴定TLP基因家族成员,并对基因结构、进化、启动子区顺式作用元件和密码子使用性等进行分析。【结果】共鉴定到34个枣TLP基因,位于9条染色体上,分为4种结构类型,基因结构相对较简单;系统发育进化分析归为9个聚类组,其中聚类组5和聚类组6中的成员最多;基因启动子区发现多个与增强基因表达、激素响应和胁迫响应相关的元件;基因密码子使用偏性弱,基因进化主要受碱基突变的影响。【结论】枣基因组中含有34个TLP基因家族成员,数量相对偏少;在植物生长、果实发育和抵御胁迫过程中发挥作用;进化过程中主要受突变选择压力影响。该研究为TLP基因家族的功能分析和遗传育种应用提供了参考和借鉴。     

荔枝类甜蛋白基因的克隆与表达分析

以‘妃子笑’荔枝（Litchi chinenesis）为试材,通过PCR方法克隆了荔枝类甜蛋白基因LcTLP（登录号JF682821）的cDNA全长和完整开放阅读框（ORF）对应的gDNA序列。序列分析表明：该基因无内含子,cDNA序列含有一个672 bp的ORF,编码223个氨基酸残基序列。荧光定量PCR结果表明：LcTLP在花中表达量最高,其次是果皮,在果肉中表达量最低;在果实发育过程中,果皮中LcTLP表达量先上升后下降,采后果皮中的表达量高于采前,炭疽菌侵染诱导LcTLP的表达,失水和低温能抑制LcTLP的表达。     

南瓜HSP70蛋白家族的鉴定和生物信息学分析

热激蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)是植物应对逆境胁迫产生的一类特定的应激蛋白。以南瓜基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对南瓜HSP70基因家族进行鉴定分析,并对蛋白特征、基因结构、保守结构域和启动子序列进行研究。结果表明:南瓜基因组数据库中含有10个HSP70,编码的蛋白序列长度为572~843个氨基酸,HSP70蛋白含有6~8个保守结构域,可分为4个亚家族。基因结构分析表明HSP70具有0~8个内含子。启动子元件分析显示HSP70的启动子含有多个信号元件,说明HSP70可能参与多种功能的调控。研究结果为下一步研究HSP70家族蛋白的功能奠定基础。     

胡萝卜14-3-3基因家族的鉴定与分析

以胡萝卜为试材,采用分子生物学和生物信息学方法对胡萝卜14-3-3基因家族各成员进行鉴定,研究分析其理化特性、基因结构、保守结构域、复制事件、系统进化及顺式作用元件,以期为进一步研究胡萝卜14-3-3蛋白的功能提供参考依据。结果表明：胡萝卜中共鉴定到11个14-3-3基因,不均匀分布在6条染色体上,含有3～7个外显子,其中1对基因发生片段复制事件;编码的蛋白序列长度为236～264 aa,分子量为26.64～30.14 kD,等电点为4.65～5.33,具有7个Motif,全部为酸性非分泌型蛋白,定位在细胞核。系统进化分析显示,胡萝卜14-3-3蛋白分为ε类(3个)与非ε(8个)类2个亚族。此外,顺式作用元件分析结果表明,胡萝卜14-3-3基因含有大量激素与逆境胁迫相关元件。     

甘蓝ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。以公布的甘蓝基因组数据库为基础,采用生物信息学方法鉴定出29个ARF基因,命名为BoARFs,研究分析了其基因结构、染色体分布、蛋白质保守结构域、系统进化树及表达模式,以期为甘蓝ARF基因家族功能的深入研究提供参考依据。结果表明:BoARF家族基因结构相对复杂,含有2~14个外显子;在染色体上呈不均匀分布,除BoARF29基因未定位到染色体上外,其它基因均定位在不同的染色体上;所有BoARF蛋白均具有保守的B3结构域和Auxin_resp结构域,但只有21个BoARF蛋白包含1~2个AUX/IAA结构域;转录组数据表达模式分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。     

大白菜LOG基因家族的鉴定与生物信息学分析

LOG基因编码5′-核糖单磷酸水解酶,将细胞分裂素的前体物质直接转化成具有生理活性的细胞分裂素,在细胞分裂素合成途径中具有重要作用。为深入研究大白菜LOG基因家族的功能,利用生物信息学方法对大白菜基因组中LOG基因家族成员进行了鉴定,并对其基因组信息、蛋白质生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化等方面进行了研究。结果表明:在大白菜基因组中共鉴定出17个LOG基因,可以聚类到7个分支A~G中;LOG基因在大白菜10条染色体上呈现不均匀分布,在第2和4号染色体上分布相对较多;对大白菜LOG蛋白氨基酸序列进行了多重比对,比对结果表明LOG蛋白的氨基酸中均具有一致序列为MHxRKAxMx(5)FxALPGGYGTxxEE的LOG蛋白特异的LDC motif;通过MEME软件对大白菜LOG蛋白motif的预测发现了8个比较保守的motif。研究结果为大白菜LOG基因功能的研究奠定了基础。     

苹果锚蛋白基因ANK家族生物信息学鉴定分析

 利用生物信息学方法对苹果ANK基因家族成员及分类鉴定,同时对其染色体定位、系统进化关系及芯片表达特性进行了分析。苹果MdANK家族包含351个基因,根据蛋白结构域差异分为16个类别,ANK-M类型最为庞大,有143个ANK蛋白;苹果的17条染色体均有ANK家族基因分布,其中第2条染色体上分布最多,有36个ANK基因。MdANK编码的蛋白在72 ~ 2 429个氨基酸范围内,等电点在4.30 ~ 11.13之间。芯片分析发现,在苹果果实成熟时期及砧木接穗互作过程中,多数MdANK基因的表达都有不同程度变化。     

马缨杜鹃ARF转录因子家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

以马缨杜鹃(Rhododendron delavayi)基因组数据为基础,以拟南芥ARF(AtARF)序列为参考,利用Blast比对程序,在马缨杜鹃基因组数据库中鉴定了15个ARF基因,命名为RdARF。使用生物信息学的方法对基因的结构、理化性质、系统进化关系以及表达模式进行了分析,以期为马缨杜鹃ARF基因的克隆及深入研究提供参考。结果表明:15个RdARF蛋白均含有保守的B3结构域和Auxin-resp结构域,部分蛋白含有Aux/IAA结构域,共有10个保守基序,均含有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点,均含有内含子和外显子结构,与23个AtARF蛋白一起可以分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb和Ⅲ5个亚家族,15个RdARF基因在干旱胁迫前后具有4种不同的表达模式。     

‘黄冠’梨类甜蛋白编码基因PbPR5的克隆及其表达特性分析

【目的】分离和克隆类甜蛋白基因Pb PR5,了解其在‘黄冠’梨不同组织、不同发育阶段以及受到非生物胁迫和植物生长调节剂处理时的表达情况。【方法】以‘黄冠’梨(Pyrus bretschneideri‘Huangguan’)组培苗为试验材料,从水杨酸(salicylic acid,SA)处理的c DNA文库中克隆获得该基因全编码区序列,命名为Pb PR5,对其进行生物信息学分析,并研究该基因在盐、聚乙二醇(EG6000)、SA和乙烯(ETH)处理后的表达情况;以12 a生‘黄冠’梨的叶片和果实为材料,探究该基因在叶片和果实不同发育阶段的表达模式。【结果】Pb PR5的c DNA序列长度为741 bp,编码224个氨基酸残基;该基因的基因组DNA序列长度为813 bp,包含1个内含子。生物信息学分析表明,Pb PR5蛋白与其他植物PR5基因编码的氨基酸序列相似性较高。实时荧光定量PCR分析表明:Pb PR5基因在‘黄冠’梨组培苗的根,茎,叶中均能表达,其中根部的表达量高于茎和叶;盐和干旱胁迫诱导了该基因表达,根和茎中的表达高峰均出现在处理后6 h,叶在盐胁迫后24 h和干旱后12 h出现表达高峰;SA和乙烯也诱导了该基因在叶片中的表达。在不同发育阶段的叶片中,老叶表达量最高,成熟叶次之,幼叶中不表达;在不同发育阶段的果实中,成熟果实中表达量最高,幼果期和膨大期果实表达量较低。【结论】Pb PR5基因在‘黄冠’梨各组织中非组成型表达,并且在‘黄冠’梨抵御生物和非生物胁迫过程中可能具有重要的生物学功能。     

胡萝卜Daucus carota var. sativus Hoffm Deutschl 抗冻蛋白基因的克隆及测序

 以宁夏吴忠胡萝卜、陕西华县胡萝卜和陕西汉中胡萝卜3个地方品种为材料,用PCR (polymerase chain reaction) 的方法克隆了中国胡萝卜的抗冻蛋白基因(afp) , 测定了其核苷酸序列, 并和英国胡萝卜的afp序列进行了对比。在所测1004个核苷酸中, 两变种碱基不同者有36 个, 占3. 6%, 其中无义突变21 个, 有义突变15个。按有义突变计, 同源性为98. 5%。     

原生质体非对称融合获得胡萝卜( Daucus carota L. ) 种内胞质杂种

 用紫外线辐射处理胡萝卜雄蕊瓣化型不育材料7-0-8 ( 供体) 的原生质体, 与经15 mmol/ L 碘乙酰胺预处理的来源于可育材料66-3 的原生质体( 受体) 电融合, 获得了33 株再生植株。所有再生植株营养体形态特征与受体亲本一致, 染色体数目为18 条, 是二倍体。RAPD 分析表明, 所有再生植株核基因型与受体亲本一致; 线粒体特异性引物- STS4 引物PCR 扩增中, 所有再生植株均得到了与供体亲本一致的谱带, 而与受体亲本不同, 认为33 株再生植株均为胞质杂种。对4 株再生植株进行花期形态学鉴定, 全部为雄蕊瓣化型不育株, 进一步证实获得的为胞质杂种, 雄蕊瓣化型细胞质不育性已由7-0-8 供体转移到受体可育材料66-3 中。     

胡萝卜雄性不育系和保持系生理生化特性的比较分析

采用ELISA和分光光度法,测定了新黑田五寸胡萝卜雄性不育系及其保持系不同发育时期花蕾和叶片中IAA、GA3、ABA、Z+ZR、蛋白质、游离脯氨酸、MDA含量以及POD、CAT的活性,讨论分析了生理生化指标与胡萝卜雄性不育的关系。结果表明:花蕾中蛋白质含量不育系明显亏缺,中花蕾、大花蕾和叶片中游离脯氨酸含量不育系显著低于保持系;花蕾中POD、CAT活性和MDA含量不育系高于保持系;花蕾中IAA和ABA积累,Z+ZR和GA3亏缺是胡萝卜雄性不育的特征。中花蕾、大花蕾中IAA/GA3、IAA/ABA、IAA/(Z+ZR)、GA3/ABA、(Z+ZR)/ABA、(Z+ZR)/GA36个内源激素比值均表现为不育系高于保持系。     

黄瓜MADS-box基因家族生物信息学分析及CsMADS-box AGL62的克隆

分别以全雌系D1104-2-4、强雌系D1158♀-2、雌雄异花同株D0528-2为母本,与1个雌雄异花同株父本D0708-2杂交获得杂种一代,调查开花初期、根瓜期、盛果期3个时期雌性相关农艺性状,筛选出差异显著的组合进行转录组测序分析进而分析黄瓜杂交组合间MADS-box家族的差异基因。结果表明:以全雌系D1104-2-4为母本的杂种一代C15-114在雌花数、雌花节率上均具有超亲优势,3个杂交组合F1均具有早熟的中亲优势。转录组分析结果发现,以全雌系D1104-2-4为母本的杂种一代基因表达情况显著的偏向母本,挑选的37个黄瓜MADS-box家族基因只有6个与母本有表达差异,17个与父本有表达差异。生物信息学分析并命名了1个差异最显著的基因Cs MADS-box AGL62,该基因全长745 bp,编码187个氨基酸,编码的蛋白属于线粒体中不稳定的亲水性跨膜蛋白,NCBI比对结果表明该蛋白是1个转录因子,系统进化分析发现其与甜瓜中AGL62同源性最高,在黄瓜中该蛋白和其他黄瓜AGL62亚型属于同一分支并且属于I型。     

辣椒组蛋白去乙酰化基因家族分离鉴定及表达分析

组蛋白去乙酰化在基因表达调控方面扮演重要角色,在植物的生长发育、器官构建及逆境胁迫和激素信号应答中发挥重要作用。在基因组范围内,利用生物信息学方法对辣椒的组蛋白去乙酰化(HDAC)基因家族的各成员、分布及结构和功能等进行分析。预测结果显示辣椒HDAC家族包含14个蛋白质,分为3个亚族,其中RPD3/HDA1成员最多,为10个;HD2具有3个成员,SRT2仅有1个成员;其主要分布在8个染色体上,且进化分析结果表明辣椒HDAC基因成员与拟南芥家族具有相似分类。在辣椒HDAC结构域中包含18个重要的基序,同组中的HDAC成员蛋白序列的氨基酸保守结构域基本一致,且各亚族成员的氨基酸保守结构域组成特异,表明这些基序的存在对HDAC蛋白功能的执行是必需的。分析辣椒发育过程中HDAC各成员表达谱数据发现,Ca HDA1在果皮和胎座成熟过程中表达量逐渐升高,说明该基因可能参与了辣椒后期果实的发育过程。这将为辣椒HDAC家族基因的深入研究和功能解析提供实验参考依据。