棉花FLA基因家族的全基因组鉴定及Gh FLA05在棉纤维发育中的功能分析

【背景】伴随着棉纺织工艺水平的提升和人们对高品质纺织品的追求，提升棉花纤维品质日益重要。类成束阿拉伯半乳糖蛋白（fasciclin-like arabinogalactan proteins,FLAs）在棉纤维起始发育、次生壁合成等过程中可能具有重要作用。【目的】通过对棉花FLA基因家族进行全面鉴定与分析，研究该家族成员的共性特征及特异性表达模式，为FLA在棉纤维发育中的功能研究提供参考。【方法】根据棉花全基因组数据，使用HMMER 3.0对棉花FLA基因家族成员进行鉴定，并通过Pfam、Smart等软件进一步确认。使用ExPASy、TMHMM分析蛋白理化性质及跨膜结构域，应用MEGA、MCScanX、GSDS、MEME、TBtools、Jalview等工具进行进化树构建、染色体定位、共线性分析和蛋白保守结构域序列比对等。通过转录组数据分析陆地棉FLA基因在不同组织中的表达情况。利用实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR）检测GhFLAs在不同纤维品质材料的胚珠及不同发育时期纤维中的表...     

大豆HMGR基因家族的鉴定与表达分析

[目的]3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是大豆皂苷合成途径的关键酶之一。从全基因组水平鉴定大豆HMGR基因家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究和利用大豆HMGR基因家族生物学功能奠定基础。[方法]根据Pfam数据库中HMGR基因的保守结构域(编号PF00368),利用HMMER3.0、PFAM和SMART软件鉴定大豆基因组中的HMGR基因。采用ProtParam等软件对其基因和蛋白序列进行生物信息学分析。利用qRT-PCR方法分析GmHMGR基因在苗期根、茎、叶等不同组织中和籽粒不同发育时期的表达情况。[结果]大豆基因组中鉴定得到8个GmHMGR基因,分布于8条染色体上,编码80～608个氨基酸,相对分子质量介于8.23～64.96kD,理论等电点变化为4.89～8.24,二级结构中α螺旋和无规则卷曲所占比重较大,具有保守的基因结构和蛋白功能域。qRT-PCR分析表明,相比于其它GmHMGR基因,GmHMGR6在苗期根、茎、叶中高度表达,籽粒发育过程中GmHMGR3基因在开花后40d表达水平最高,开花后70d大豆的成熟籽粒中GmHMGR6的表达丰度最高。[结论]大豆基因组中含有8个HMGR基因,具有保守的功能结构域和基因结构。GmHMGR基因家族在苗期根、茎、叶及不同发育时期籽粒中具有多样化的组织表达模式和时空表达特征。     

黄瓜DIR家族基因的全基因组鉴定及其表达分析

【目的】基于黄瓜基因组信息和转录组测序大数据,利用生物信息学手段,对黄瓜中DIR基因家族进行鉴定,并分析其在不同组织器官和胁迫响应过程中的表达模式,为后续深入研究黄瓜DIR基因的生物学功能奠定重要基础。【方法】基于已报道的DIR基因HMM模型文件,利用HMMER软件包的hmmsearch程序从黄瓜蛋白数据库中筛选出可能的DIR基因ID,并利用在线工具Pfam和SMART进行验证,最终确定黄瓜DIR家族基因。利用ExPASy、TBtools、GSDS、MEME、MEGA、MCScanX和Circos等工具分析黄瓜DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、基因结构、系统进化树和共线性。基于黄瓜在不同组织和胁迫响应下的转录组测序大数据,利用黄瓜V3版本基因组信息进行转录组分析,检索黄瓜DIR基因在不同转录组测序分析中的表达情况,利用TBtools软件绘制表达热图,分析黄瓜DIR基因在不同组织和胁迫响应过程中的表达模式。【结果】在黄瓜中鉴定到23个DIR家族基因,分布于7条染色体上,编码氨基酸个数在78—684,分子量8.70—73.82 kD;系统进化分析将黄瓜DIR基因家族划分为3个亚族,...     

花生TCP家族基因鉴定及其在侧枝发育中的表达分析

TCP(Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating cell factors)转录因子作为植物特有的一类转录因子,参与植物生长发育的多个重要进程。本研究利用生物信息学方法对花生TCP基因家族成员进行鉴定,结合花生侧枝转录组数据进行表达分析。结果表明：在四倍体花生AABB、二倍体AA和BB基因组中分别鉴定获得30个AhTCPs、11个AduTCPs和10个AipTCPs,定位到14、6和5条染色体上;与拟南芥AtTCPs蛋白聚类分析发现,花生TCP蛋白可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ（CYC/TB1和CIN）2个亚类;AhTCPs基因中含有1～6个数量不等的外显子和5个不同的motif;蛋白质长度为131～658个氨基酸,分子量为9.94～72.66 kD;大部分成员定位在细胞核上;家族基因启动子顺式作用元件分析发现,在AA、BB、AABB基因组分别获得77、75和94种顺式作用元件。转录组结果分析表明,24个AhTCPs在侧枝发育过程中存在不同程度的表达,大多数AhTCPs基因在2个品种（‘冀花5号’和‘M130’）6个时期中高表达。以上...     

辣椒CUL家族基因的鉴定与表达分析

CUL家族成员在植物体内发挥着重要作用,但关于辣椒CUL基因家族的全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析报道较少。本研究对辣椒CUL基因家族进行了全基因组鉴定和表达分析。结果表明,共有12个CaCUL家族基因被系统鉴定,编码序列(CDS)全长为777～2 952 bp,非均匀地分布在6条染色体上,系统进化树将CUL基因分为4个亚家族。保守结构域分析结果表明,所有CUL蛋白均含有Cullin结构域,除此之外,有8个成员含有Cullin-Nedd8结构域,CaCUL1.6蛋白含有NB-ARC结构域。亚细胞定位预测发现CaCUL均定位于细胞质、细胞核。CaCUL基因的启动子中有多种与激素和胁迫响应等相关的顺式作用元件。基因表达模式分析结果表明,在不同生长阶段的不同组织中CUL参与了辣椒植株的生长和发育;在非生物胁迫中,大部分CUL基因都具有应激反应。本研究为进一步解析CaCUL家族基因在辣椒生长发育和非生物胁迫应答中的作用机理奠定了基础。     

红花CDPK基因家族的鉴定及表达分析

钙依赖性蛋白激酶(CDPK)是植物细胞内Ca²⁺信号识别及转导的重要媒介，在植物的生长发育以及逆境响应过程中起着重要的作用。本研究通过多种生物信息学的方法和手段，对鉴定出来的30个CDPK基因进行分析鉴定，结果显示30个CtCDPK基因所编码的氨基酸分子量为47 781.96～93 251.66 ku,等电点为5.09～9.27;基因结构预测结果表明，所有CtCDPK基因均含有6～13个外显子；染色体定位结果表明，30个CtCDPK基因分别定位在10条染色体上，其中8号染色体上最多，有5个，2号、4号染色体上没有；系统发育树分析结果显示将其分为6个亚家族；表达分析结果表明CtCDPK基因在不同组织、不同发育阶段中表达模式有所差异。     

大麦TIFY基因家族成员鉴定及表达分析

【目的】对大麦TIFY基因家族成员进行鉴定及表达分析,为进一步探究TIFY基因家族在大麦生长发育与胁迫响应中的作用机理打下基础。【方法】基于TIFY家族蛋白的保守域特征,利用HMMER从大麦中鉴定TIFY基因家族成员,利用采用生物信息学软件对其理化性质、保守基序、特征结构域、顺式作用元件、基因结构、系统进化及表达模式进行预测分析。【结果】从大麦中鉴定出15个HvTIFYs基因（HvTIFY1～HvTIFY15）,分布于5条染色体上,且大多数基因在染色体上成簇分布。15个HvTIFYs蛋白均具有TIFY家族蛋白的特征结构域（TIFY）,根据所含保守结构域的不同,可分为ZML（4个）和JAZ亚族（11个）,且亲水性蛋白（14个）和偏碱性蛋白（11个）居多,但均定位于细胞核;二级结构相似度较高,均由α-螺旋、β-转角和无规则卷曲组成,除HvTIFY7蛋白外,其余蛋白二级结构所占比排序:无规则卷曲>α-螺旋>β-转角。HvTIFYs基因结构存在明显差异,其中,JAZ亚族11个基因的内含子数为0~6; ZML亚族4个基因的内含子数为6～7个,系统发育进化树上相邻分支的基因具有较相似的基因结构。HvTIFYs基因启动子区域富含光、激素和胁迫等顺式作用元件,种类及分布均呈多样性。5个物种的79条TIFY蛋白分为4个组,恰好与TIFY家族的4个亚族对应,其中,ZML、TIFY和JAZ亚族包含单、双子叶植物的TIFY蛋白,而PPD亚族仅含有双子叶植物的TIFY蛋白。15个HvTIFYs基因在不同组织器官中的表达量存在明显差异,其中HvTIFY1、HvTIFY2和HvTIFY8基因在8个组织中的表达量均较高,HvTIFY10和HvTIFY15基因表达量中等,HvTIFY6基因表达量较低; HvTIFY11基因不表达。15个基因在根的不同组织中对盐胁迫的敏感程度不同。【结论】从大麦中鉴定出的15个HvTIFYs基因存在一定的功能分化,具有明显的组织和时空特异性,推测其在大麦逆境响应和激素调节中具有重要调控作用。     

茶树CsIQD基因家族的鉴定和表达模式分析

IQD蛋白家族是一类钙调素结合靶蛋白,在植物的生物防御和发育调节中都发挥着重要的作用.为探明茶树中CsIQD基因家族的基本特征,揭示CsIQD基因在茶树中的表达模式,本研究基于茶树基因组数据,利用生物信息学软件对茶树CsIQD家族成员的基因结构、进化关系、保守域及染色体定位等进行分析,并通过Xia等的茶树转录组数据明确...     

几个棉花纤维突变体及纤维发育相关基因的初步分析

用4个陆地棉纤维突变体、1个亚洲棉纤维突变体及其对应的正常型品种作为研究材料,对纤维发育相关基因结构差异比较。根据GenBank公布的基因序列设计基因特异引物,分别在突变体与正常型棉花品种的基因组DNA中进行PCR扩增。经凝胶电泳检测发现：部分纤维发育相关基因在突变体与正常型材料之间存在显著的结构差异。用脱水诱导蛋白RD22基因、葡聚糖酶基因和肌动蛋白基因为模板设计引物,并将扩增的片段克隆测序,经Blast比对后发现克隆的3条序列与设计引物所用的基因序列同源性均在95%以上。该研究结果可为纤维发育相关基因的分子生物学研究提供依据。     

甜橙TIFY基因家族的鉴定及其在成花诱导中的表达分析

为了挖掘甜橙（Citrus sinensis）TIFY基因的功能,本研究从全基因组水平对甜橙TIFY基因家族进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR检测其在不同甜橙品种花芽和叶片中的表达特异性。结果显示,甜橙全基因组共含有13个CsTIFY基因,其蛋白质大小为120～373 aa;这些基因分布于甜橙8条染色体上,均具有保守的TIFY结构域;系统发育分析将所有的CsTIFY蛋白聚类成8个亚族,位于同一亚族的 CsTIFYs含有相似的基因结构和保守基序;转录组数据分析结果表明,不同组织中 CsTIFYs的表达量存在差异,其中 CsTIFY1、 CsTIFY5、 CsTIFY6、 CsTIFY8、 CsTIFY10和 CsTIFY11在甜橙花和叶片中的表达量均较高。qRT-PCR检测结果表明, CsTIFYs在成花时间不同的两甜橙品种花芽和叶片中的相对表达水平均出现上调趋势,且采样各时期下早花品种‘赣南早’两组织中 CsTIFYs的表达量均高于对照品种‘纽荷尔’,暗示 CsTIFYs与甜橙花器发育和成花转变密切相关。研究结果为深入了解 CsTIFYs在甜橙成花诱导中的功能提供理论参考。     

花生KNOX基因家族的全基因组鉴定及组织表达分析

为研究花生KNOX基因家族在生长发育以及非生物胁迫响应中的功能，本研究采用生物信息学手段在栽培种花生基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定，并对其理化性质、基因结构、蛋白质保守结构域、系统进化、启动子顺式作用元件以及组织与逆境下的表达模式进行分析。结果显示：花生基因组中共有26个KNOX基因家族成员，分布在17条染色体上，绝大多数编码酸性蛋白，均为亲水性蛋白，并全部定位于细胞核。系统发育分析可将花生KNOX家族分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族，并进一步分为4个亚组。启动子分析发现一些与生长发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用调控元件。全生育期组织表达分析结果显示，ClassⅠ类基因表达组织特异性明显，主要在花、营养茎尖、生殖茎尖、果针等组织中高表达；ClassⅡ类基因时空表达更广泛。在7种非生物胁迫处理下，部分基因表达量变化较大，其中5个基因响应特定胁迫，RT-qPCR验证了2个特异性响应PEG胁迫的基因。本研究为进一步探究花生KNOX基因在生长发育、逆境响应中的功能奠定了基础。     

荔枝铝激活苹果酸转运蛋白基因家族的鉴定及表达分析

【 目 的】 挖 掘 参 与 荔 枝 生 长 发 育 的 铝 激 活 苹 果 酸 转 运 蛋 白（Al-activated malate transporter，ALMT）基因家族成员，探究其生物学功能。【方法】基于荔枝基因组数据库，借助 META SEARCH 工具和NCBI 的 CDD 数据库鉴定荔枝ALMTs成员，利用生物信息学方法系统分析LcALMT基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位预测、系统发育、基因结构、保守基序、染色体定位、启动子顺式作用元件、蛋白结构和表达模式等，通过 qPCR 方法分析荔枝 LcALMTs 的表达情况。【结果】荔枝 LcALMT 基因家族有 16 个成员，CDS 长度为118~803 bp，等电点在 5.16~9.07 之间。亚细胞定位预测显示，LcALMTs 均定位于质膜上，根据系统进化树将该家族划分为 5 个亚族。荔枝 LcALMTs 外显子数目在 3~10 个，有 4 个 LcALMTs 基因均不含非编码区。染色体定位分析发现，LcALMTs 只定位在荔枝 15 条染色体中的 6 条上，且主要定位在 13 号染色体上。保守基序分析发现，荔枝 ALMT 家族成员含有 ALMT 和 ALMT superfamily 两个结构域。顺式作用元件中，光响应元件占比最多，其次是激素响应元件。表达模式分析发现，荔枝 LcALMTs 在各个组织中的表达存在较大差异，其中 LcALMT5 和LcALMT15 在各个组织中均有表达且表达量较高，qPCR 结果表明 LcALMT5 的表达水平与转录组结果较为一致。【结论】16 个荔枝 ALMTs 具有保守的基因结构和蛋白结构域，组织表达存在差异。     

枣R2R3-MYB亚家族基因鉴定及其在果实发育中的表达分析

[目的]MYB作为植物中最大的基因家族之一,在植物生长、果实发育等方面具有重要作用.本研究拟鉴定枣R2R3-MYB亚家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究该类基因在枣生长发育尤其是果实发育中的功能提供参考.[方法]以拟南芥R2R3-MYB亚家族成员为探针,利用BLAST和HMMER方法,在枣全基因组数据库...     

陆地棉TCP家族基因鉴定及组织表达分析

【目的】鉴定、分析陆地棉TCP家族基因,为进一步研究TCP基因在棉花植株内的生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过Pfam网站获取TCP家族HMM模型文件,使用HMMER网站鉴定陆地棉TCP基因,CottonFGD网站获取陆地棉TCP基因组蛋白序列。利用MapInspect进行染色体定位、MEGA 7.0进行多序列比对聚类分析、MEME网站motif预测、TBtools软件鉴定基因结构以及陆地棉TCP基因组织特异性表达分析。【结果】共鉴定出63个陆地棉TCP基因,其中39个Class I亚族,24个ClassⅡ亚族;ClassⅡ亚族中包括17个CIN亚类,7个CYC/TB1亚类。染色体定位发现该63个TCP基因在陆地棉22条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有33个基因、D组上分布有30个基因。所有TCP蛋白均包含TCP结构域。TCP基因外显子、内含子结构及长度在同一亚家族内具有相似性。TCP家族基因中有12个基因在陆地棉纤维中优势表达,32个基因在花器官中优势表达,16个基因在营养器官：根、茎和叶中优势表达。【结论】获得了与陆地棉生长发...     

短短芽孢杆菌TetR基因家族的鉴定及表达模式分析

采用生物信息学方法从生防菌短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)X23全基因组水平鉴定出13个TetR家族基因，将其命名为BbTetR1、…、BbTetR13，对其基本性质、基因结构和高级结构进行分析。结果表明：短短芽孢杆菌TetR家族成员在进化上具有保守性，基因序列长度为477~681 bp，编码的蛋白由168~226 个氨基酸组成，相对分子质量为1.9×104~2.57×104，等电点为4.84~7.77；其基因家族成员可划分为3个亚族，亚族Ⅰ包含5个成员，亚族Ⅱ、亚族Ⅲ各包含4个成员；所有BbTetR蛋白均含有大量α–螺旋，且这些蛋白的空间结构呈现多样化；转录组分析结果表明，不同的BbTetR在短短芽孢杆菌不同生长时期的表达模式和表达量差异显著，BbTetR1、BbTetR5、BbTetR8和BbTetR10在短短芽孢杆菌不同生长阶段均有较高表达，推测其可能发挥更重要的调控作用。     

水稻OsRIP基因家族的全基因组鉴定及其表达分析

水稻(Oryza sativa)中RIP基因家族编码典型的E3泛素连接酶，在生长发育、逆境响应过程中发挥重要作用。利用水稻基因组数据，采用生物信息学方法鉴定了水稻中的RIP基因家族成员，鉴定到6个RIP家族基因，命名为OsRIP1～6，其编码区长度在906～1086 bp之间，分布在5条染色体上，内含子数量为2～3个。水稻中RIP基因被分为3个亚家族，每个亚家族的内含子数量、基因结构、motif基本一致。蛋白结构域分析结果表明，在水稻中，RIP家族的所有成员均含有SINA和RING结构域。共线性分析显示，水稻与玉米存在最多的共线对，与拟南芥不存在共线对。对启动子顺式作用元件分析发现，RIP基因启动子区有多个非生物胁迫响应元件、光响应元件及激素响应元件。另外，还分析RIP基因家族在不同组织器官、不同发育时期及昼夜节律的表达模式，结果表明在根、茎及花器官中表达水平较高；OsRIP6在播种后83 d表达水平最高，而其他成员在播种后48～69 d的表达处于较高水平；昼夜表达的分析结果显示，在光照后10 h该基因家族成员的表达水平较高。在ABA、JA激素和干旱胁迫、盐胁迫处理下，OsRIP1～5...     

转录组荔枝Dof基因家族的鉴定及其表达

单锌指DNA结合蛋白(DNA binding with one finger,Dof)是植物中特有的一类转录因子,在植物生长发育与非生物胁迫响应中发挥非常重要的作用.利用妃子笑荔枝果实发育RNA-seq数据库,采用生物信息学分析方法,对荔枝Dof(LcDof)基因家族的基本理化特性,亚细胞定位,蛋白质保守结构域,进化关...     

谷子OFP基因家族的鉴定及表达分析

谷子是我国重要的粮饲作物,具有抗旱耐贫瘠的特点,OFP家族是植物特有的一类调节植物生长和发育的转录因子,参与调控植物的抗逆性。为了探索谷子OFP家族基因的特征和功能,通过基因定位、基因结构分析、motif预测、进化分析与顺式作用元件分析及亚细胞定位预测来解析谷子OFP家族基因的特征,分析谷子与拟南芥和水稻基因组中的OFP家族基因的共线性、选择压力,最后分析谷子OFP家族基因的表达模式。结果表明,共筛选到谷子OFP家族基因34个,分布在8条染色体上;进化分析发现,谷子OFP家族基因可以分为3个亚类;motif预测中共鉴定到8个motif基序;顺式作用元件分析发现,与干旱响应相关的OFP基因共22个;与拟南芥的5个基因、水稻的31个基因存在共线性;18个OFP家族基因被预测定位到细胞核内;谷子OFP家族基因在穗中表达量最多,干旱胁迫下的OFP基因大多表现下调,具有时空特异性。OFP家族基因Seita.2G184300、Seita.7G093000、Seita.3G008900的表达差异可能是造成豫谷1号和安-04抗旱性差异较大的原因之一。结果可为谷子OFP家族基因的功能研究提供基础。