梨树CDPK基因家族进化和表达分析

钙依赖蛋白激酶(CDPK或CPK)在植物生长和发育、逆境信号刺激及其对病原物的防御反应过程中发挥着非常重要的作用。本研究利用梨树全基因组数据,采用生物信息学的方法,在全基因组水平上对梨树CDPK基因家族进行系谱进化关系、基因结构、共线性关系及表达情况等分析。结果表明,梨树基因组中共存在31个CDPK基因,命名为PbCDPK1~PbCDPK31。系谱分析结果表明,这些CDPK基因归属于4个亚家族。共线性分析检测到12对CDKP基因间存在显著的共线性关系,其中10对由最近一次发生的全基因组复制事件形成。非同义/同义置换率的比率(dN/dS)说明CDPK基因在功能上进化得非常保守。荧光定量PCR结果发现,5个梨树CDPK基因对干旱逆境有响应。试验结果可为进一步开展梨树CDPK基因家族的功能鉴定和分子进化机制的研究提供参考。     

黄瓜DnaJ基因家族鉴定及对高温胁迫的表达响应

[目的]本文旨在研究黄瓜热激蛋白DnaJ(CsDnaJ)的家族基因鉴定,并分析其在高温胁迫环境下的响应模式.[方法]利用生物信息学软件及黄瓜的全基因组测序数据库、公共数据库对CsDnaJ进行基因家族成员、染色体位置、蛋白特性、结构特征、进化及复制模式和组织表达特性分析,同时通过实时定量PCR技术分析其在高温胁迫环境下的...     

禽6型副粘病毒JL-127株的分离与鉴定及其毒力基因序列分析

[目的]研究禽6型副粘病毒生物学特性.[方法]从来自吉林省自然保护区的野鸭拭子中分离出1株禽6型副粘病毒（Avian paramyxovirus type 6,APMV6）,进行了形态学、血清学、生物学和病毒分子生物学鉴定,测定该病毒全基因组序列,并对F和HN毒力基因进行进化分析.[结果]成功分离鉴定出1株APMV6,命名为JL-127,基因组全长为16 236 nt,毒力基因进化结果表明,JL-127株与TW及FE株遗传关系较近,与HK株遗传关系较远.[结论]首次对我国野鸭源APMV6分离株进行全基因组测序,并对其进行遗传进化分析.     

菜豆CACTA转座元件注释、标记开发及其在品种鉴定中的应用

[目的]本文旨在对菜豆(Phaseolus vulgaris)基因组中CACTA转座元件进行鉴定,分析其序列特征、插入位点特征、进化关系、基因结构和功能基因并进行标记开发,为CACTA转座元件功能研究和应用奠定基础.[方法]基于菜豆的全基因组数据,采用生物信息学方法进行序列鉴定和分析;基于所鉴定的CACTA转座元件插入...     

黄瓜丝氨酸羧肽酶类蛋白家族鉴定及表达分析

[目的]丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidase like,SCPL)蛋白属于SC羧肽酶中的S10家族,在植物生长发育以及逆境反应中发挥重要功能.基于全基因组水平系统鉴定黄瓜SCPL基因家族,并通过分析它们的组织、非生物及生物逆境胁迫表达模式,为深入阐明黄瓜SCPL基因的功能提供理论依据.[方法]运用生物信息学的方法,首次在黄瓜中对丝氨酸羧肽酶类蛋白家族进行了鉴定和全基因组分析.利用HMMER软件和BLAST搜索黄瓜蛋白数据库,并将鉴定出来的成员导入PFAM和SMART等数据库验证是否含有SCPL特征结构域(PF00450).利用ProtParam、MEGA、MEME、GSDS和TBtools等软件对黄瓜SCPL基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析.[结果]黄瓜基因组含有27个SCPL基因(CsaSCPL1～CsaSCPL27),它们在7条染色体上的分布并不均匀.理化性质分析结果表明大多数CsaSCPL蛋白是酸性的亲水蛋白,这可能和它们发挥水解酶的功能密切相关.系统进化树分析显示拟南芥和黄瓜SCPL家族成员在系统发育上可以分为3个亚类,分别为SCPL-I、SCPL-II、SCPL-III.基因结构分析结果表明大多数CsaSCPL基因具有3～13个内含子,而且亲缘关系接近的CsaSCPL成员的保守基序分布和基因结构也非常相似.利用转录组测序数据分析了CsaSCPL基因的组织和胁迫表达谱.结果表明CsaSCPL基因的表达具有明显的组织特异性,一些基因的表达量在盐和白粉病胁迫下发生了明显的变化.[结论]研究一共鉴定了27个黄瓜CsaSCPL基因家族成员,其中一些成员可能在不同的非生物及生物逆境胁迫过程中发挥功能,这将为进一步揭示黄瓜SCPL家族基因的功能及后续培育抗逆黄瓜品种提供坚实的基础.     

黄瓜丝氨酸羧肽酶类蛋白家族鉴定及表达分析

[目的]丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidase like,SCPL)蛋白属于SC羧肽酶中的S10家族,在植物生长发育以及逆境反应中发挥重要功能.基于全基因组水平系统鉴定黄瓜SCPL基因家族,并通过分析它们的组织、非生物及生物逆境胁迫表达模式,为深入阐明黄瓜SCPL基因的功能提供理论依据.[方法]运用生物信息学的方法,首次在黄瓜中对丝氨酸羧肽酶类蛋白家族进行了鉴定和全基因组分析.利用HMMER软件和BLAST搜索黄瓜蛋白数据库,并将鉴定出来的成员导入PFAM和SMART等数据库验证是否含有SCPL特征结构域(PF00450).利用ProtParam、MEGA、MEME、GSDS和TBtools等软件对黄瓜SCPL基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析.[结果]黄瓜基因组含有27个SCPL基因(CsaSCPL1～CsaSCPL27),它们在7条染色体上的分布并不均匀.理化性质分析结果表明大多数CsaSCPL蛋白是酸性的亲水蛋白,这可能和它们发挥水解酶的功能密切相关.系统进化树分析显示拟南芥和黄瓜SCPL家族成员在系统发育上可以分为3个亚类,分别为SCPL-I、SCPL-II、SCPL-III.基因结构分析结果表明大多数CsaSCPL基因具有3～13个内含子,而且亲缘关系接近的CsaSCPL成员的保守基序分布和基因结构也非常相似.利用转录组测序数据分析了CsaSCPL基因的组织和胁迫表达谱.结果表明CsaSCPL基因的表达具有明显的组织特异性,一些基因的表达量在盐和白粉病胁迫下发生了明显的变化.[结论]研究一共鉴定了27个黄瓜CsaSCPL基因家族成员,其中一些成员可能在不同的非生物及生物逆境胁迫过程中发挥功能,这将为进一步揭示黄瓜SCPL家族基因的功能及后续培育抗逆黄瓜品种提供坚实的基础.     

芹菜TCP基因家族全基因组鉴定、进化分析和表达研究

[目的]鉴定芹菜基因组中TCP转录因子基因家族成员,为开展芹菜TCP基因功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]基于芹菜全基因组数据,对TCP家族成员进行了鉴定,系统分析了该家族成员的理化性质、基因结构、蛋白功能域、染色体分布、系统进化和转录表达丰度等,并采用qRT-PCR验证TCP参与了高温胁迫的应答.[结果]芹菜中...     

小桐子CDPK及相关激酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

基于小桐子基因组数据库,在全基因组水平对小桐子CDPK及相关激酶基因家族进行鉴定,并对其系统进化、基因结构、保守结构域、染色体定位以及器官与低温胁迫表达进行分析,为深入开展小桐子CDPK及相关激酶基因的功能鉴定及其在小桐子遗传改良中的应用提供依据。利用CDPK结构域的隐马尔可夫模型对小桐子蛋白质数据库进行相似性检索,经过Pfam与CDD在线工具的验证获得小桐子CDPK及相关激酶基因家族成员。利用不同的工具对CDPK及相关激酶基因进行生物信息学对比分析。通过小桐子器官与低温表达谱数据进行CDPK及相关激酶基因的表达分析。小桐子基因组中共检索到17个CDPK基因、5个CRK基因、2个PPCK基因、4个PEPRK基因以及1个CCaMK基因,各基因家族成员的基因长度、蛋白质等电点及亚细胞定位等理化参数具有家族特异性。序列比对与系统进化分析显示,5个基因家族都单独聚类,而CDPK与PEPRK基因家族又分别聚类为4个与2个亚族,且鉴定到小桐子CDPK家族成员的N-端可变区、激酶结构区、自抑区及EF-hand调控区4个保守结构域以及其他激酶成员的激酶结构域。同时,分别有21个与24个CDPK及相关激酶可能发生N-豆蔻酰化与N-十六烷酰化的修饰。染色体定位表明,小桐子CDPK及相关激酶基因不均匀地分布于10条染色体上,且存在JcCDPK7/JcCDPK9串联复制现象。转录组表达分析表明,29个CDPK及相关激酶基因中,有24个基因在叶片、根及种子中都有表达,而JcCDPK3、JcCDPK11、JcCRK3及JcCCaMK属于低温诱导高表达基因,与小桐子的抗冷性直接相关。     

梨CDPK基因家族全基因组序列鉴定分析

CDPK是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶,在介导植物生育信号和逆境信号转导中具有重要作用。为揭示CDPK基因在梨生长发育与抗逆防御机制中的作用,本研究通过生物信息学手段,结合梨基因组注释信息,鉴定梨基因组中CDPK家族基因成员,利用MEGA6.0程序进行多序列比对、分类并构建系统进化树;利用per1程序以及GSDS工具进行基因结构与保守性分析,为植物CDPK基因功能分析与利用提供依据。结果表明,本研究成功鉴定出26个CDPK家族成员,根据系统发育树分析,所有Pb CDPK被分为4类;基因结构预测结果表明,大多数Pb CDPK均含有6~7个内含子;且预测的Pb CDPK氨基酸序列绝大多数含4个EF-hand功能域;为了深入分析梨与其他物种的同源进化关系,构建了梨与拟南芥、水稻的CDPK基因系统进化树,进化树聚类分析结果将所有的CDPK蛋白分为四类。综上所述,目前已初步获得26个梨CDPK基因,为在基因组范围内研究CDPK基因在梨生长发育与逆境响应中的功能奠定了基础。     

梨Shaker基因家族的鉴定及其响应低钾和盐胁迫的表达分析

[目的]Shaker基因家族在植物应对低钾环境胁迫和盐胁迫过程中发挥重要作用.杜梨是我国梨生产中应用较广的砧木,鉴定梨Shaker基因家族并研究其在杜梨低钾和盐胁迫下的响应,为提高杜梨耐低钾和盐胁迫提供理论依据.[方法]结合已公布的梨全基因组及拟南芥基因组相关数据,鉴定梨Shaker基因家族成员并分析其进化特征,通过R...     

黄瓜MATE家族基因鉴定及其响应根结线虫和白粉病菌侵染表达分析

【目的】多药与毒性化合物排出转运蛋白（multidrug and toxic compound extrusion,MATE）是一类次级转运蛋白,可以转运离子、激素、多种抗生素与药物等次生代谢产物。通过全基因组分析的方法,已在很多植物中对MATE家族基因进行了系统鉴定,但是在黄瓜中MATE基因的大规模分析还未报道。【方法】基于黄瓜基因组数据,利用生物信息学方法,通过HMMER、PFAM和SMART软件对黄瓜MATE家族基因进行鉴定。采用MEGA、GSDS、PlantCARE、ProtParam和MEME等软件分析黄瓜MATE家族基因的进化关系、基因结构和启动子中含有的顺式作用元件、以及编码蛋白的理化性质和保守基序等。基于已发表的各种转录组数据,分析了MATE家族基因在不同组织中的表达模式,以及响应根结线虫和白粉病菌侵染的表达情况。【结果】在黄瓜全基因组中鉴定得到47个黄瓜MATE基因（CsMATE1-CsMATE47）,其不均等地分布在7条染色体上。进化发育分析可将黄瓜MATE成员划分为4组（Group A～Group D）。由蛋白保守基序和基因结构分析可知,同一个组的很多成员有相似的...     

ADT基因家族的鉴定及PbADT1在梨果实中的功能分析

[目的]本文旨在对前酪氨酸脱水酶(ADT)基因家族进行鉴定,分析其进化过程、基因结构、保守功能域、共线性关系和表达特性,并对梨ADT在石细胞形成过程中的功能进行初步验证.[方法]基于已公布的20个物种全基因组数据,采用BLASTp和Hmmer结合的方法进行成员鉴定,通过多种生物信息学手段分析序列.利用转录组数据和RT-...     

陆地棉PHYB基因生物信息学分析

[目的]对陆地棉PHYB基因有一个全面的认识和生物信息学分析.[方法]在陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库中共鉴定获得2个PHYB基因,这2个基因分别分布在A10和D10亚基因组.利用生物信息学方法对这两个基因进行初步分析.[结果]棉花的PHYB具有其他植物PHYB相同的基序和结构域,不管是数目还是分部位置都比较一致;不同植物的PHYB氨基酸序列同源性比对及构建的进化树都显示棉花的PHYB同可可的在同源性和进化关系上都是最高的,同水稻、玉米等单子叶植物的同源性及进化关系较低;基因结构的比对结果同样显示植物PHYB基因在进化上比较保守;棉花PHYB存在几十个可能磷酸化的位点,这些位点的磷酸化作用可能影响光敏色素的功能及其介导的信号通路.[结论]该研究结果为陆地棉PHYB基因的克隆和功能研究提供了理论基础.     

黄瓜R2R3-MYB亚家族鉴定及生物信息学分析

【目的】深入研究黄瓜Cucumis sativus R2R3-MYB亚家族成员的相关功能。【方法】利用生物信息学手段分析黄瓜全基因组,鉴定R2R3-MYB亚家族成员,对其系统进化关系、蛋白理化性质、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白质互作进行分析。【结果】黄瓜全基因组中含99个具有典型结构域的R2R3-MYB转录因子,蛋白序列含195～552个氨基酸,有保守基序及氨基酸位点;基因在染色体上分布不均匀;大部分亚家族成员蛋白质的不稳定指数大于40,属于不稳定蛋白。顺式作用调控元件分析发现：大部分基因启动子区所含元件与激素调节、MYB结合位点、胁迫密切相关。【结论】通过黄瓜全基因组鉴定,获得黄瓜基因组99个R2R3-MYB家族成员,分为30个亚组,映射于7条染色体上,该家族成员的上游启动子区含逆境相关作用元件。图7表1参36     

苹果钙依赖型蛋白激酶基因家族的进化研究

在全基因组水平挖掘了26个苹果的CDPK基因,并通过基因结构和结构域组织的比较得到各成员之间的异同点,再通过蛋白质三级结构的分析,获得了苹果CDPK在重要的关键位点的突变,而这可能引起结构的自抑制和激活的重大差别。结合多个物种CDPK的挖掘,并与苹果CDPK各成员建立的系统发育树进行分析,得到了苹果26个CDPK的起源和21次扩增历史。借助于苹果CDPK表达的EST数据了解了苹果CDPK的初步表达情况,这些完善的苹果CDPK成员间复杂的进化历史对于开展后续验证成员间彼此的功能联系以及基因的利用奠定了基础。     

大蒜全基因组WOX基因家族鉴定及密码子使用偏性分析

[目的]在大蒜(Allium sativum)全基因组中鉴定WOX基因家族,并进行密码子使用偏性分析,为进一步研究大蒜WOX基因家族的功能提供重要依据.[方法]利用生物信息学方法,鉴定分析大蒜WOX基因家族及其密码子使用偏性.基于GEO测序(RNA-seq)数据,分析大蒜WOX基因家族在大蒜鳞茎不同发育时期及其他组织中...     

水稻稻瘟病抗性基因在抗性育种中的研究进展

[目的]从水稻稻瘟病抗性的机理、抗性基因的定位、克隆以及抗性基因在育种中的应用,为水稻抗性基因的鉴定和抗性育种提供参考.[方法]汇总和对比分析国内外的相关文献,分析不同抗性基因在水稻抗稻瘟病中的应用研究进展.[结果]已有大约100个抗性基因被鉴定出和500个抗病基因相关的数量性状位点;在水稻基因组中被鉴定和定位的基因中...     

谷子CDPK基因家族全基因组序列鉴定及进化分析

钙依赖蛋白激酶(CDPK)是一类主要的钙信号感受器,对钙信号的感知和解码起重要调控作用.为揭示CDPK在谷子生长发育和抗逆防御机制中的作用,该研究利用生物信息学的方法,从谷子基因组中鉴定出28个SiCPKs基因,对这些家族成员的基因结构、系统进化、染色体定位、基因复制及其所编码蛋白的理化性质进行系统生物信息学分析.结果表明,该研究鉴定出的28个SiCPKs基因所编码的氨基酸长度为51.82～68.32 kD,等电点为4.97～9.01,氨基酸序列绝大多数含有4个EF-Hand功能域且高度保守;基因结构预测结果表明,大多数SiCPK基因均含有6～8个外显子,染色体定位结果表明,28个SiCPKs基因分别定位在8条染色体上,其中9号染色体上最多(6个),4号染色体上没有;为了进一步分析谷子和其他物种的同源进化关系,构建了谷子与拟南芥、水稻、莱茵衣藻、小立碗藓的CDPK进化树,发现莱茵衣藻与小立碗藓单独聚类,谷子与水稻的亲缘关系比拟南芥近;共线性分析表明,谷子与水稻基因间存在串联重复和片段重复,它们是谷子CDPK家族成员扩张的主要动力.综上所述,谷子28个CDPK基因在进化上分为4个亚家族,基因结构的复杂程度与进化树聚类存在联系,串联复制是基因家族成员扩增的进化途径之一.     

胡椒PnPAL基因家族全基因组鉴定及表达模式分析

[目的]胡椒瘟病是影响胡椒产量的第一大病害,胡椒苯丙氨酸解氨酶(PnPAL)基因是胡椒抗瘟病的关键基因.探明胡椒PnPAL基因家族的基本特征、进化关系及表达模式,以便于其功能研究.[方法]通过全基因组查找、鉴定得到14条胡椒PnPAL家族成员,分别命名为PnPAL1～PnPAL14,并对这14条序列进行生物信息学及表达...     

黄瓜CsGPX基因克隆与细菌性角斑病胁迫下的表达分析

[目的]克隆CsGPX基因并研究其与黄瓜抗病性的关系.[方法]采用RT-PCR技术克隆黄瓜CsGPX基因cDNA序列全长,并对其进行生物信息学分析;采用荧光定量PCR的方法分析CsGPX基因在细菌性角斑病侵染0～96 h下的表达情况.[结果]CsGPX基因cDNA序列全长914 bp,包含一个513 bp的开放阅读框,编码170个氨基酸,该基因编码蛋白的相对分子质量约为19.02 kD,理论等电点是8.66,为亲水性蛋白,不具有跨膜结构,不含信号肽序列.实时荧光定量PCR分析表明,CsGPX在黄瓜叶中有表达.在黄瓜细菌性角斑病菌侵染下,该基因在黄瓜叶中表达增高,明显受黄瓜细菌性角斑病菌的诱导.[结论]CsGPX基因的分子鉴定为进一步解析该基因在黄瓜抗病机制方面的作用提供重要依据.