玉米PLDs基因家族生物信息学分析

磷脂酶D(PLD)为植物中重要的一种水解酶,PLD在逆境下不仅参与细胞膜的老化过程和种子萌发的过程,还作为一个信号物质响应脱落酸的形成。为了进一步明确玉米PLDs基因家族的功能,通过对玉米PLDs基因家族基本信息的预测,结构域的预测,染色体定位,基因结构的分析,蛋白系统进化树分析以及盐碱胁迫下的ZmPLDs进行转录组分析,共鉴定出ZmPLDs15个,分布在α、β、ε、ζ四个亚家族中,且预测基因主要功能为响应逆境信号和ABA诱导的气孔开闭过程。通过对ZmPLDs生物信息学分析进一步明确了ZmPLDs基因家族的生物学功能。     

玉米LEC1基因家族的鉴定与生物信息学分析

LEC基因家族包含LEC1和LEC2,参与植物的生长发育及储藏物质的积累。LEC1（Leafy Cotyledon 1）是NF-YB9蛋白家族的成员,编码了CCAAT-box结合转录因子HAP3（Heme activated protein 3）亚单位。利用生物信息学方法,获得了16个玉米LEC1基因。分析发现,ZmLEC1蛋白大部分都是酸性的不稳定亲水蛋白,含有1个保守结构域CBFD_NFYB_HMF及10个保守基序。通过与拟南芥LEC1基因和水稻LEC1基因的聚类分析,将玉米LEC1基因家族分为4类:ClassⅠ、ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ。经RNA-seq等分析发现,玉米LEC1家族基因具有组织特异性,响应非生物胁迫。启动子分析发现,玉米LEC1基因启动子上含有响应激素和非生物胁迫的顺式作用元件。     

玉米泛素结合酶基因家族的生物信息学及表达分析

[目的]利用生物信息学分析玉米泛素结合酶(E2)基因家族的理化性质和功能,并研究低磷处理下泛素E2基因在玉米幼苗不同组织部位的表达情况,为深入研究泛素E2基因响应低磷胁迫的分子机制提供理论参考.[方法]以MEGA 6.0邻接法(NJ)构建拟南芥、水稻和玉米E2基因家族成员的系统发育进化树,利用生物信息学方法对75个玉米E2基因进行序列分析及理化性质预测.对玉米幼苗进行低磷处理,分别在0、1、6和24 h时采集其根部和叶片样品,并分别通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其E2亚家族XVIII成员基因即ZmUBC17、ZmUBC18、ZmUBC48、ZmUBC57和ZmUBC58在玉米幼苗不同组织中的表达情况.[结果]拟南芥、水稻和玉米的E2基因可划分为18个亚家族,各亚家族间基因功能和进化关系较相近,但含有的E2基因数量差异明显,以亚家族VI的成员最多,亚家族X、XII和XV的成员数最少,均为3个,各亚家族中均分别含拟南芥、水稻和玉米E2基因各1个.玉米E2基因的编码区序列(CDS)长度为402~2616 bp,编码133~871个氨基酸,外显子数目数量存在明显差异,以4~6个居多,最少为1个,最多为12个.86.8%的玉米E2蛋白为不稳定蛋白.玉米E2亚家族XVIII成员中,ZmUBC18、ZmUBC48、ZmUBC57和ZmUBC58蛋白UBC结构域序列具有高度相似性,但与ZmUBC17存在明显差异,且这4个基因在玉米根和叶中均有表达,基因表达模式相似,整体上在低磷处理6 h时的表达量最高;低磷处理下ZmUBC17基因在根中不同时间点的表达量变幅较小,但在叶0~24 h时的表达量呈逐渐升高的变化趋势,尤其是24 h时表达量达最高,表明ZmUBC17基因的响应部位是叶片.[结论]玉米泛素E2蛋白可能参与调控对磷元素的吸收,尤其是ZmUBC17基因具有组织表达特异性,在叶片中大量表达,推测ZmUBC17基因通过调控玉米对磷元素吸收和转运间接影响光合作用效率.     

玉米大斑病菌Velvet基因家族生物信息学分析

采用生物信息学方法对玉米大斑病菌Velvet基因家族成员进行序列鉴定,并从理化性质、保守结构域、二级及三级结构以及功能域等方面进行预测和分析。结果表明,该家族各成员无信号肽结构。玉米大斑病菌Velvet家族基因与其他植物病原真菌Velvet家族基因具有较高同源性。该家族成员具有典型的Velvet超家族保守结构域。二级结构分析结果显示,该家族各成员蛋白质的结构元件均主要由无规则卷曲构成。家族成员可能通过可逆磷酸化在植物病原真菌的次生代谢中发挥作用。上述结果为进一步研究Velvet基因家族在植物病原真菌次生代谢中的作用打下了基础。     

玉米谷胱甘肽过氧化物酶生物信息学分析

谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)是生物体内重要的活性氧自由基清除剂,它能够清除生物体内的过氧化氢和脂质过氧化物,阻断活性氧自由基对机体的进一步损伤,保证生物体能正常进行生命活动。以玉米谷胱甘肽过氧化物酶基因家族的11个成员为研究对象,对其编码的蛋白质的结构和功能进行分析,包括等电点、分子量、亲水性值、二级结构和亚细胞定位等,并建立了分子系统进化树。结果发现,玉米谷胱甘肽过氧化物酶基因家族的11个成员的等电点和相对分子量存在差异,而二级结构存在相似特征,其中,二级结构包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。以上分析为全面解析玉米谷胱甘肽过氧化物酶的功能奠定了基础,并可为植物抵御氧化胁迫研究提供理论依据。     

玉米TCP家族基因生物信息学鉴定与分析

TCP家族是一类与植物器官三维形态发育或细胞周期调控相关的转录因子。本研究通过SeqHunter2软件,在玉米基因组范围内进行TCP家族基因的搜索和鉴定。共鉴定了7个玉米TCP家族基因,并根据进化树拓扑结构将其分为两大类:ClassⅠ和ClassⅡ。通过玉米、拟南芥和水稻TCP家族的进化分析推测,玉米发生了特有的TCP家族基因扩增事件,这些物种分化后进化出的基因可能参与了玉米特有的生命活动或与玉米特有的生物特征相关。玉米7个TCP转录因子的保守基序在组成上存在差异,但均含有TCP家族中最保守的两个基序。     

桃NAC基因家族生物信息学分析

NAC基因家族是最大的植物特有的转录因子家族之一,因在植物发育和逆境应答过程中起着多样的作用而被广泛关注。为进一步进行桃NAC家族基因鉴定、功能分析等研究提供基础信息,采用生物信息学方法预测了桃NAC基因家族成员数目、在基因组骨架上分布、表达模式、假定蛋白质结构和亚族分类。预测结果显示桃NAC基因家族包含115个假定NAC蛋白质,被分为17个亚族,且与拟南芥中NAC家族基因具有一定的相似性;1个NAC基因分布在11号骨架上,其余分布在1～8号基因组骨架上;对一级结构的分析结果显示桃NAC家族蛋白质分子量和氨基酸数目成正相关,绝大多数是亲水氨基酸,各亚族间等电点没有规律;115个蛋白质的二级结构全部以无规则卷曲为主要构成元件,且它们的三级结构大部分相似。在果皮中表达的NAC家族基因数最多,达到75%;在花芽中表达的NAC家族基因数较少,为1%。     

玉米JAZ基因家族的生物信息学分析

基于已发布的玉米全基因组数据,利用系列生物信息学分析软件对玉米JAZ基因家族进行了氨基酸组成及其理化性质、蛋白质亲疏水性、磷酸化位点、二级结构元件和含量、跨膜结构域、信号肽、蛋白质亚细胞定位、功能结构域预测和分析。结果表明,玉米JAZ蛋白的氨基酸残基数目介于110～426个,相对分子质量介于11 834.49～30 494.24,理论等电点介于4.89～10.18,玉米JAZ蛋白的主要氨基酸为丙氨酸、脯氨酸、精氨酸等。稳定性预测结果表明,玉米JAZ蛋白均为非稳定性蛋白质;信号肽和跨膜结构域预测结果显示,这些蛋白质均为非分泌蛋白质,不具有信号肽,且没有明显的跨膜结构域。JAZ蛋白二级结构元件主要为不规则卷曲、α-螺旋和延伸链。亚细胞定位预测结果显示,JAZ蛋白质主要定位于细胞核;结构域预测结果表明,JAZ蛋白均含有JAZ蛋白家族典型的TIFY和CCT-2功能结构域。研究结果可为玉米JAZ基因功能研究和玉米性状定向改良奠定理论基础。     

水稻dirigent基因家族生物信息学分析

摘　要：利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent (OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片段与基因的复制特征表明,OsDIR基因可能起源于共同的祖先(基因)。     

拟南芥SBP基因家族生物信息学分析

SBP基因家族是植物体中特异性存在的一类重要转录因子,主要功能是调控生物生长以及细胞分化。此次研究采用生物信息学的方法,对拟南芥SBP蛋白序列进行系统进化分析,并为其构建了系统发育树。由试验结果可以得出,拟南芥SBP基因家族共包括30个成员,分布在4条染色体上,其分布比较集中,分成三大亚族。拟南芥SBP蛋白具有的生物功能是控制生物生长以及细胞分化,调节基因表达以及谷胱甘肽的分解代谢过程,在Cu²⁺跨膜转运中也有一定作用。另外,有许多的蛋白序列还具有分子功能——调控转录因子活性。该研究所得结果均为拟南芥SBP转录因子的进一步功能分析提出了重要研究依据。     

玉米bZIP转录因子的生物信息学分析

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP)转录因子家族是真核生物中分布最为广泛、结构极其保守的家族之一,能够参与多种生物学过程,但有些bZIP转录因子的功能还未知。研究采用生物信息学方法,对一个玉米bZIP转录因子的理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明:该玉米转录因子是一种不稳定的亲水、酸性蛋白,无信号肽序列,无跨膜结构域,亚细胞定位在细胞核上,主要参与信号转导。本研究结果为进一步研究该转录因子功能奠定了基础。     

苹果SBP基因家族生物信息学分析

首先利用生物信息学方法对苹果42条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了苹果与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示着42条蛋白序列与拟南芥16条SBP蛋白序列一起被分成了7个亚族,拟南芥与苹果SBP基因间具有较高的保守性。基因组定位结果显示42条SBP基因分布在12条染色体上。研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列疏水性存在一定的差异;二级结构预测分析发现,42条氨基酸序列以随机卷曲和α-螺旋为主要组成部分,而且42条氨基酸序列三维结构相似。     

番茄CKX基因家族生物信息学分析

植物细胞内的细胞分裂素受到细胞分裂素脱氢酶/氧化酶(Cytokinin oxidase/dehydrogenase,CKX)的调节,来维持植物体内细胞分裂素动态平衡。为探究番茄基因组中CKX基因(SlCKX)家族成员的信息,本研究通过现代生物信息学分析,对番茄中CKX基因家族进行鉴定和分析。结果表明,在番茄全基因组中鉴定出9个CKX基因家族成员,蛋白长度在453~553氨基酸之间,编码蛋白分子量在51660.72~52493.64kDa之间,为亲水性蛋白;番茄CKX基因分在4个亚族内,并且SlCKX家族成员中含有3~5的内含子以及4~6外显子;9个番茄CKX家族基因不均匀的分布在5条染色体上,番茄CKX基因家族包含11种顺式作用元件,其中分布最广的为脱落酸响应元件。该研究将为番茄CKX基因家族的功能和应用研究提供一定的理论依据。     

葡萄GRAS基因家族生物信息学分析

为研究葡萄中GRAS基因家族的特征,本文首先利用生物信息学方法对葡萄91条GRAS蛋白序列的系统发生和GRAS基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的GRAS基因家族之间的联系。结果显示这91条蛋白序列与拟南芥35个GRAS基因蛋白序列一起分成了8个亚族,说明拟南芥与葡萄GRAS基因间具有较高的保守性。基因组定位结果发现91条GRAS基因分布在17条染色体上。研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,91条氨基酸序列以α-螺旋和随机卷曲为主要组成部分,且91条氨基酸序列三维结构相似。     

柑橘GGP基因家族生物信息学分析

GDP-L-半乳糖磷酸化酶(GDP-L-galactose phosphorylase,GGP)是植物抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)生物合成的一个关键酶。本研究利用生物信息学分析技术从克里曼丁橘基因组数据库中鉴定到4个GGP基因序列,分别位于4条不同染色体上,均含有内含子,氨基酸个数为307~455个,蛋白质二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主。顺式作用元件预测柑橘GGP基因家族参与光、逆境胁迫和植物生长等响应。转录组数据显示,CsGGP2和CsGGP4是柑橘AsA生物合成起作用的家族成员,CsGGP2是主导成员,参与果皮早期发育;CsGGP4协同参与须根黄龙病胁迫。上述结果为进一步确定柑橘GGP家族基因的功能奠定基础。     

玉米NCED基因的序列特征及生物信息学分析

采用生物信息学的方法,对玉米基因组NCED基因进行序列特征及生物信息学分析。结果表明：玉米基因组中NCED基因只有1个拷贝,分布于玉米1号染色体的长臂上。玉米NCED基因全长2012bp,具有编码生成一个604个氨基酸的完整阅读框。进化树分析表明,玉米NCED基因编码蛋白与水稻（包括粳稻和籼稻）NCED蛋白亲缘关系最近,与大麦的亲缘关系次之,而与其他物种亲缘关系较远。     

葡萄等植物DFR基因家族生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶（Dihydroflavonol4-reductase,DFR）是花青素合成途径的关键酶之一,也是该途径的关键调控位点之一。该文以葡萄DFR家族为例,对多个物种DFR基因及编码蛋白在基因结构、编码氨基酸基本理化性质、疏水性、功能域、亚细胞定位和进化关系等方面进行了比较分析。为葡萄等富含花青素植物中花青素合成及调控研究提供基础资料。     

玉米β-甘露聚糖酶基因家族的生物信息学分析

[目的]鉴定出玉米基因组中的β-甘露聚糖酶基因(MAN),并分析其进化机制和表达模式。[方法]利用拟南芥MAN蛋白序列在玉米基因组数据库以及NCBI非冗余蛋白质数据库中比对搜索,获取玉米MAN家族全部成员;通过检索植物基因组复制数据库查找玉米MAN基因的片段复制事件;利用GSDS 2.0服务器分析基因外显子/内含子结构;采用MEGA7软件极大似然法构建系统发育树;利用芯片数据分析基因在不同组织器官中的表达模式。[结果]玉米基因组中含有6个MAN基因,分布于5条染色体上。没有玉米MAN基因起源于片段复制或串联重复事件。系统发育分析将植物MAN蛋白分为3个亚族(I～Ⅲ),说明其序列已发生分化。玉米MAN基因结构较为保守,蛋白质均含有甘露聚糖酶的核心基序。玉米MAN基因具有不同的表达模式,部分基因在发育叶片中表达量较高,部分基因在减数分裂期雄穗中表达量较高,而其余基因在胚芽鞘、初生根、授粉前果穗、花丝和发育种子中表达量较高。[结论]该研究结果为进一步研究玉米MAN基因功能奠定了基础。     

番茄OFP基因家族生物信息学分析

为了解番茄OFP基因家族的功能特征,通过生物信息学手段对番茄OFP基因家族成员进行全面的生物信息学分析,包括染色体定位、基因结构、蛋白质理化性质、二级结构、三维构象、启动子分析、亲缘关系及组织特异性分析.结果表明,番茄中的31个OFP基因在12条染色体上呈不均匀分布;除SlOFP6、SlOFP7、SlOFP12、SlO...     

玉米ZmHDR基因的分子克隆及生物信息学分析

为了解Zm HDR在玉米叶绿体发育过程中的作用机制及进化模式,利用RT-PCR方法克隆了玉米HDR基因,并对其进行了生物信息学分析.结果表明,ZmHDR基因在玉米基因组中以单拷贝形式存在,全长序列为3 188 bp,其中含有1 389 bp的开放阅读框,编码1个由462个氨基酸组成的蛋白;半定量PCR分析表明,该基因是一个组成型表达的基因;不同物种氨基酸序列比对结果显示,ZmHDR基因与高粱、水稻、黄花蒿、烟草、三叶胶、孜然芹、拟南芥、青色藻同源性比较高,暗示该基因在进化上具有高度的保守性.