龙眼HDAC家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】研究龙眼HDAC家族的进化特性及其在体胚发生过程及不同激素处理下的表达模式。【方法】对龙眼HDAC(DlHDAC)家族成员进行全基因组鉴定及生物信息学分析,结合转录组数据分析DlHDAC家族在龙眼非胚性及胚性培养物及不同组织器官中的表达情况,采用qRT-PCR检测龙眼体胚发生过程及不同激素处理下DlHDAC家族的表达模式。【结果】DlHDAC家族可分为RPD3/HDA1、HD2和SIR2亚家族,均为亲水性蛋白质,亚细胞定位显示主要分布于细胞核中。RPD3/HDA1亚家族含有HDAC结构域,HD2亚家族含有C2H2型锌指和Nucleoplasmin结构域,SIR2亚家族含有SIR2结构域。RPD3/HDA1和SIR2亚家族蛋白结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,HD2亚家族以无规则卷曲为主。DlHDAC启动子序列中包含众多光响应、激素应答、胁迫响应及与植物生长相关作用元件;转录组数据显示DlHDAC家族大部分成员在ICpEC和GE阶段高表达;且在龙眼果实,种子及根中高表达。qPCR分析显示,DlHDA6、DlSRT1-1、DlHDT1和DlHDT3在GE阶段上调表达;在脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、赤霉素(GA3)和水杨酸(SA)处理下DlHDA8、DlHDA9、lSRT1-1、DlSRT2、DlHDT1和DlHDT3均被不同程度地诱导表达。【结论】DlHDAC在进化过程中保守性与特异性并存,可能参与龙眼果实、种子及根的生长发育过程,并通过响应ABA、SA和GA3的表达来调控龙眼体胚发生。     

龙眼DRB家族全基因组鉴定及其表达分析

为了解龙眼中双链RNA结合蛋白家族(DRB)的潜在功能,采用生物信息学方法鉴定龙眼DRB基因家族成员,并分析其在龙眼体胚发生早期、不同组织部位和外源脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯处理下的表达模式。结果显示:龙眼DRB家族的8个成员分布在5个亚组中,并且都具有2～3个双链RNA结合结构域,内含子数1～7;龙眼DRB家族含有6种motif;启动子中含有大量光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件;龙眼DRB家族成员在体胚发生的各个阶段、各器官中均有表达,但表达量差异较大;外源脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯处理显著抑制龙眼DRB家族成员的表达。本研究结果表明,龙眼DRB家族成员高度保守,该家族成员可能参与龙眼体胚及各器官各阶段的生长发育过程,且参与脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯响应过程。     

柑橘属SAUR基因家族的全基因组鉴定及表达分析

分析SAUR(Small auxin up-regulated RNA)基因家族在不同柑橘基因组中的数量、连锁群分布、基因结构、系统进化、基因表达模式等,从香橼、柚、莽山野橘和克里曼丁橘等基因组中分别鉴定到69、62、58和70个SAUR基因。SAUR在基因组上分布不均,呈现明显的串联重复现象,基因家族成员的差异可能是由于串联重复和染色体大片段复制引起。大多数柑橘SAUR基因不含内含子,含有SAUR特有的4个保守motif。系统进化树分析显示,来源于拟南芥、水稻、番茄、马铃薯和柑橘的629个SAUR基因分为9组,每一组都含有5个物种的家族成员,并且同一个物种的SAUR基因具有较近的遗传距离。顺式元件分析表明,CclSAUR基因家族成员的上游序列含有光响应、转录因子结合、激素响应、伤害响应、低温响应、玉米素代谢和类黄酮生物合成相关的元件。q RT-PCR分析结果显示,大多数CclSAUR都能响应外源IAA和低温处理。     

龙眼GDSL酯酶/脂肪酶基因的全基因组鉴定及表达分析

基于第三代龙眼基因组数据库及其转录组数据库,通过生物信息学分析对龙眼GDSL酯酶/脂肪酶家族进行全基因组鉴定。结果显示龙眼GDSL(Dl GDSL)家族共有118个成员,分为15个亚家族,亚细胞定位显示主要分布于细胞外基质中。染色体位置及共线性基因分析表明,118个Dl GDSL基因中有111个定位在15条龙眼染色体上,包括13对共线性基因。基因结构和蛋白质保守基序分析表明该家族的外显子在2～12之间,且motif2和motif3是Dl GDSL家族中尤为重要的保守基序。启动子顺式作用元件分析表明,启动子序列中包含众多光响应、激素应答、无氧诱导、胁迫响应和昼夜节律等响应元件,且大部分成员都含有茉莉酸甲酯(Me JA)、脱落酸(ABA)、生长素(IAA)和赤霉素(GA)等激素应答作用元件。FPKM值分析发现从胚性愈伤组织到球形胚阶段有26个差异表达的基因,提示Dl GDSL家族部分成员可能在龙眼体胚形态建成中发挥重要作用。q RT-PCR分析表明,在外源ABA和Me JA处理下龙眼胚性愈伤组织中,Dl GDSL家族部分成员可能与ABA、Me JA等激素信号转导相关。     

香蕉Aux/IAA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

对香蕉Aux/IAA基因家族进行了全基因组鉴定,获得分布于除1号染色体外的10条染色体上的44个家族成员,其CDS长度为378～1 062 bp,其中10个存在选择性剪切体。它们编码的蛋白包含125～353个氨基酸,均为不含信号肽的亲水蛋白。序列分析结果表明:该基因家族成员多为5个外显子和4个内含子的基因结构,编码蛋白多具有4个典型的保守基序。亚细胞定位预测结果显示,Aux/IAA成员多定位于细胞核、细胞质和叶绿体,定位情况与保守结构域有一定相关性。MaIAA31是该家族中唯一预测有跨膜区域且亚细胞观察定位在胞外的成员。进化树分析结果显示,香蕉Aux/IAA可分为2大类8个亚组。顺式作用元件分析结果显示该家族成员启动子包含激素、光、非生物以及生物胁迫响应相关元件。通过分析部分成员在不同激素和逆境处理下的表达情况发现:MaIAA基因的表达受多因素调控,其中MaIAA27变化显著,MaIAA15响应干旱和盐胁迫,MaIAA25在热、低温和机械损伤胁迫下显著上调,暗示它们在香蕉响应这些逆境的过程中发挥作用。     

苹果全基因组CRF家族成员鉴定及在不定根发育过程中的表达分析

通过生物信息学分析,从‘金冠’苹果基因组鉴定得到了11个细胞分裂素响应因子（CRF）基因。根据基因在染色体上的位置,将其依次命名为MdCRF1 ~ MdCRF11,并对其进行理化特性、基因结构、系统进化和启动子元件分析。MdCRF编码的蛋白在137 ~ 435 aa之间,等电点在4.26 ~ 9.68之间。基因结构分析发现,MdCRF1有2个外显子1个内含子,MdCRF11有3个外显子2个内含子,其余基因都只含有外显子,没有内含子;保守基序列分析发现,MdCRF蛋白的保守基序数量在5 ~ 9。通过系统进化分析将家族成员分为G1、G2和G3共3个亚组,每个亚组内成员数量相对均匀。组织特异性表达分析发现11个基因在不同杂交种苹果和不同器官中的表达量存在明显差异。以苹果砧木‘T337’为材料,qPCR验证了MdCRF家族基因大部分在根、茎、愈伤组织中高表达,同时也响应生根处理表达量发生显著下调。对11个MdCRF蛋白之间的网络调控关系进行了研究,分析预测了相关基因间的潜在联系。结合分析可知,其中MdCRF8、MdCRF10和MdCRF11可能参与调控苹果砧木不定根发育。     

辣椒GRAS家族全基因组鉴定与表达分析

基于辣椒全基因组数据信息,利用生物信息学方法对CaGRAS基因家族进行了系统鉴定和进化分析,并通过Real-time PCR方法检测了CaGRAS家族组织表达模式和对PEG6000、盐胁迫的应答。结果表明:在辣椒中存在54个CaGRAS基因,除11号染色体外其余染色体均有分布,外显子数1~3,等电点4.97~9.13;系统进化分析显示CaGRAS基因可分为8个进化群;CaGRAS基因具有不同的表达模式,在根、茎、叶片和茎尖中优势表达的基因分别有34、8、3和8个;多数CaGRAS基因能响应PEG6000和盐胁迫,其中CaGRAS11、CaGRAS30、CaGRAS40、CaGRAS44和CaGRAS50受到PEG6000和盐胁迫的强烈诱导。本研究为深入解析CaGRAS家族基因的功能奠定了一定基础。     

甜瓜Dof家族全基因组鉴定与表达分析

基于甜瓜全基因组数据信息,利用生物信息学方法对甜瓜Dof家族基因进行了全面鉴定和系统发育分析,并通过Real-time PCR方法检测了CmDof家族成员对模拟干旱(PEG6000)、盐和低温胁迫的应答。结果表明:在甜瓜中存在34个Dof基因,除1、5和7号染色体外其余染色体均有分布,发生11次染色体片段重复事件和2次串联重复事件,外显子数在1～3之间,其蛋白质等电点在4.95～9.59之间;蛋白序列系统发育分析显示CmDof蛋白可分为9个进化亚群;组织表达模式分析发现该家族基因具有一定的时空表达特异性;多数CmDof基因对PEG6000、盐和低温胁迫有响应,其中CmDof3/CmDof5/CmDof10/CmDof17、CmDof3/CmDof5/CmDof10和CmDof3/CmDof5/CmDof32分别响应PEG6000、盐和低温胁迫。     

香石竹WRKY家族全基因组鉴定及其表达分析

以拟南芥WRKY蛋白序列及保守结构域种子文件(PF03106)检索香石竹(Dianthus caryophyllus L.)基因组数据库,共鉴定出香石竹WRKY家族基因DcaWRKY 53个,分别编码161～747个氨基酸,蛋白质平均分子量在18.27～82.58 kD之间,等电点在5.07～10.25之间,内含子数1～5。系统发育分析显示,DcaWRKY可分为3组,其中groupⅡ又可进一步分为5个亚组。DcaWRKY结构域具有高度保守性,皆为WRKYGQK七肽结构域,偶有变型。DcaWRKY20的N端WRKYGQK七肽结构域出现缺失,形成了WRK的缺失变型;DcaWRKY39的C端WRKYGQK七肽结构域中的K突变成了N,形成了WRNYGQK七肽结构域;DcaWRKY48为WRKYGKK七肽结构域。DcaWRKY蛋白序列中至少存在10个保守基序,同源关系较近的成员具有相似的保守基序。启动子区的顺式作用元件分析显示DcaWRKY启动子区含有大量与光信号、植物激素、胁迫和分生组织等相关的功能域。转录组数据分析结果显示,有20个DcaWRKY在不定根形成过程中表现出不同程度地上调或下调,...     

葡萄MADS-box转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

从葡萄基因组中共鉴定出54个MADS-box基因,其中Type-Ⅰ型10个,Type-Ⅱ型44个,分布于15条染色体中,编码的蛋白质序列为62～596个氨基酸,外显子数1～16个。启动子区含有大量光信号、植物激素、胁迫和分生组织等相关功能域。根据实时荧光定量RT-PCR的结果发现,SEP、FUL、FLC、SVP、SOC1和ANR1亚类基因随叶片生长表达水平逐步升高,在成熟叶中最高,衰老叶片中下降;果实第1次膨大期和果实转色期是SEP、SOC1和ANR1亚类基因的两个表达高峰期;单氰胺处理诱导SVP、AGL15、SOC1、AP3/PI、AGL12和FLC亚类基因在休眠过程中表达量持续上升,在休眠解除过程表达量下降。     

茶树TCP家族的全基因组鉴定及其表达分析

以拟南芥TCP蛋白序列和TCP蛋白保守结构域种子文件(Pfam:03634)检索‘舒茶早’茶树(Camellia sinensis L.)基因组数据库,对茶树TCP基因(CsTCP)进行鉴定,共得到37个基因,分别编码150～607个氨基酸。蛋白质分子量介于16.8～67.6 kD,等电点介于5.10～10.52,内含子数为0～5,其中35个Cs TCP定位于细胞核,1个定位于叶绿体,1个在细胞核和叶绿体都有定位。系统发育分析显示,37个CsTCP中,21个属于PCF亚家族,11个属于CIN亚家族,5个属于CYC/TB1亚家族,表明Cs TCP家族成员间出现了功能分化。保守基序分析发现,Cs TCP蛋白序列中至少存在20个保守基序,同源关系较近的Cs TCP成员常具有相似的保守基序构成。亚细胞定位结果显示,Cs TCP32定位于细胞核,CsTCP24在细胞核和细胞质都有定位,表明CsTCP蛋白具有转录因子的核定位特征。启动子元件分析发现,Cs TCP基因启动子区富含干旱、盐、低温和病原菌侵染胁迫响应元件。基于转录组数据以及半定量和定量PCR分析结果显示,CsTCP基因家族成员在茶树不同组织和胁迫处理后存在差异表达。其中,CsTCP14主要在茎和花中表达,CsTCP32主要在芽和叶中表达;CsTCP19、CsTCP20、CsTCP12和CsTCP32分别在高盐、低温和MeJA处理后上调表达,CsTCP18和CsTCP30在低温和MeJA处理后下调表达。     

龙眼SKP1-like家族成员鉴定及体胚发生早期表达分析

为研究S-phase kinase-associated protein 1-like(SKP1-like)在龙眼中的分子特性以及其在体胚发生早期的表达模式,基于模式植物拟南芥SKP1-like的氨基酸序列,在龙眼基因组数据库中进行SKP1-like成员的鉴定。同时,通过生物信息学方法对其蛋白理化性质、系统进化特征、染色体定位、共线性与选择压力、基因结构、保守基序、蛋白结构、蛋白互作网络、启动子顺式元件进行分析,并结合龙眼转录组数据分析其在体胚发生早期的表达模式。研究结果表明:龙眼SKP1-like家族基因共有14个成员,分别将其命名为DlSKP1-1～DlSKP1-14。龙眼SKP1-like(DlSKP1)家族基因编码蛋白质的氨基酸数、分子量以及等电点分别为75～399 aa、8.29～45.34 kD、4.44～5.76,均不含信号肽,可能主要定位于叶绿体中。DlSKP1家族存在1对串联重复基因以及4对片段重复基因。蛋白互作结果提示,Dl SKP1家族成员可能与多种蛋白(尤其F-Box家族蛋白)存在互作关系。启动子顺式作用元件的结果表明,DlSKP1家族成员启动子含有较多脱落酸(...     

西瓜YABBY基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

以西瓜YABBY基因家族为研究对象，利用TBtools、MEGA、ITOL等软件对西瓜YABBY基因家族进行全基因组鉴定与生物信息学分析，包括对西瓜YABBY基因家族的全基因鉴定、染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析、系统进化树分析、启动子顺式作用元件分析和共线性分析，以期能够为西瓜YABBY基因的功能研究与分子机制提供参考依据。结果表明：西瓜YABBY基因家族共9个成员，分布于7条染色体上。西瓜YABBY基因编码蛋白质组成的氨基酸数量范围为169～242 aa,蛋白质分子量变化范围为19.07～26.91 kDa,蛋白质理论等电点PI的范围为7.53～9.69。西瓜YABBY基因家族分为3个类群，同一类群具有相同的外显子-内含子排列方式，且具有相似的蛋白保守基序排列。西瓜、拟南芥、水稻、番茄的YABBY基因家族被分为5个亚族，每个亚族均有西瓜YABBY基因成员分布。西瓜YABBY基因启动子区域含有激素应答、光响应、胁迫应答、转录因子结合位点等相关的多种顺式作用元件。西瓜YABBY基因家族共有3对基因存在串联重复和片段复制。     

桃MRLK家族全基因组鉴定及蚜虫侵染后的表达分析

以Malectin(PF11721)、Malectin-like(PF12819)和Pkinase(PF07714)保守域全蛋白序列为种子序列,鉴定桃(Prunus persica)基因组中全部MRLK类受体激酶(Malectin receptor-like kinases)家族成员,并利用转录组测序分析桃绿蚜侵染不同时间MRLK在抗蚜和感蚜品系材料中的表达情况。利用生物信息学手段进行分析,共获得41个MRLK家族成员,这些基因分布在桃的8条染色体上。家族成员氨基酸数量介于391～1 035 aa,分子量44.05～115.09 kD,等电点5.38～9.16。分析系统进化树发现拟南芥、水稻和桃的MRLK家族分为5个亚组,其中桃MRLK家族成员分布在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ亚组上。亚细胞定位预测显示该家族成员全部定位在细胞膜上。顺式作用元件预测结果显示该家族成员启动子包含光、激素以及响应生物与非生物胁迫的作用元件。桃绿蚜侵染结果表明,桃MRLK家族中19个基因在5个桃材料中均未表达,15个基因在抗蚜品系‘P5868’与其他4个材料之间无差异表达。Pp MRLK2、Pp MRLK9、Pp MRLK22...     

辣椒PEBP基因家族的全基因组鉴定、比较进化与组织表达分析

植物磷脂酰乙醇胺结合蛋白(Phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP)分为MFT、FT和TFL1共3个亚家族,其中FT和TFL1亚家族蛋白构成了植物的成花激素—抗成花激素系统,调控开花时间和株形结构。基于辣椒(Capsicum annuum)全基因组数据,对辣椒PEBP基因家族进行鉴定,并对基因和蛋白结构、比较进化、共线性和组织表达特征等进行了分析。结果表明,辣椒基因组包含9个PEBP成员,并且9个基因均含有4个外显子和3个内含子,定位在6条染色体上,其编码蛋白质定位在细胞质和细胞核中。与番茄PEBP同源基因的比较进化分析表明,辣椒的PEBP基因受纯化选择,其中CaFT2和CaFT4在进化中较稳定,辣椒和番茄之间存在8对共线性基因。qRT-PCR分析表明CaPEBP基因在所检测的组织中明显差异表达,如CaMFT/CaTFL1-1在果实中高表达,CaFT1在叶片中相对表达量最高,Ca FT3在顶端分生组织和花中表达量最高,CaTFL1-4在根中特异表达。     

黄瓜RAV基因家族的全基因组分析

AP2/EREBP转录因子中的RAV基因家族在植物的发育过程中发挥着重要的调控作用。利用公布的黄瓜基因组数据库CuGI,发现黄瓜基因组中存在4个RAV基因,其蛋白序列均具有完整的AP2和B3结构域|对黄瓜、拟南芥、水稻和葡萄RAV蛋白进行多序列联配,结果表明该基因家族具有高度保守性|系统发生树结合基序分析发现,进化树亚族内各成员的基序组成相似|半定量RT-PCR结果显示,4个黄瓜RAV基因的表达广泛分布于各个组织。     

梨Trihelix转录因子家族成员鉴定及表达分析

Trihelix转录因子可以和光应答相关的GT元件结合,因此又称GT转录因子。本研究从梨基因组中鉴定出16个Trihelix家族基因,依次命名为PbGT1～PbGT16,从同属于蔷薇科的草莓和桃基因组中分别鉴定出11和16个Trihelix家族基因。染色体定位与基因复制事件分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分别分布在12、6和8条染色体上,且梨Trihelix家族存在片段复制事件。种间系统进化树分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分为6个亚族,梨家族成员(PbGT)属于GT-2、Subfamily O和SIP1亚族。结合进化关系及qRT-PCR验证,筛选出PbGT15可能参与调控梨果实石细胞团木质化。     

西瓜NAC转录因子家族成员的鉴定及表达分析

<正>目的与意义:NAC基因家属在植物生长发育和逆境调控网络中发挥重要作用。但该基因家族在葫芦科作物中的功能研究较少。本研究基于西瓜全基因组序列信息,首次对西瓜NAC基因家族成员进行了全基因组搜索、比对和鉴定,并全面分析了其家族分类、序列结构以及时空表达状况。并对其在西瓜生长发育以及应对各种非生物胁迫的功     

龙眼miR172家族成员进化特性及其时空表达分析

【目的】研究龙眼miR172家族的进化特性及其在龙眼不同组织部位中的表达模式。【方法】采用生物信息学分析及实时荧光定量PCR的方法,对龙眼miR172家族5条前体(pre-miR172)序列及1条成熟体序列进行分析,并预测其前体二级结构,构建系统发育进化树,预测靶基因及分析不同组织部位的定量表达情况。【结果】对龙眼miR172家族5条前体序列进行多序列比对,发现miR172家族两端相对保守,中间区域则形成各自的特异性区域。对miR172家族5条前体及1条成熟体进行多序列比对,发现6条序列间存在1个约20个碱基的保守区域,推测该区域可能为miR172家族成熟体所在区域。Mfold软件预测结果显示,pre-miR172家族成员均能形成典型的茎环二级结构,其最小折叠自由能为-35.80~-54.45 kal·mol-1,较为稳定。系统发育进化树结果显示,龙眼pre-miR172家族成员与甜橙、毛果杨等植物的miR172亲缘关系较近。靶基因预测结果显示,龙眼miR172a的靶基因包括AP2、蝶呤型钼辅因子(molybdopterin cofactor)、谷氨酰-t RNA(glutamyl-t RNA)、假定蛋白(hypothetical protein)等。实时荧光定量PCR结果显示,miR172家族各成员在龙眼不同组织部位中的表达模式总体相似,均在叶芽和生殖生长阶段中大量表达,在营养生长阶段及果实中表达量则较低,但dlo-miR172-scaffold4293特异地在叶片中高表达。【结论】龙眼miR172家族在进化过程中保守性与特异性并存,且可能参与了龙眼部分器官的形成及发育过程。     

龙眼褪黑素合成途径SNAT、ASMT和COMT家族基因鉴定及表达分析

基于第3代龙眼(Dimocarpus longan)基因组及转录组数据库，对褪黑素合成路径上可能的限速基因SNAT(serotonin N-acetyltransferase)、ASMT(N-acetylserotonin methyltransferase)和COMT(caffeic acid O-methyltransferase)进行基因家族成员鉴定，利用实时荧光定量PCR技术研究其在龙眼体胚早期的表达谱，并研究外源IAA、GA3、MeJA、SA和ABA对龙眼胚性愈伤组织中褪黑素含量的影响，以及褪黑素合成途径相关基因的表达模式。结果显示：龙眼SNAT(DlSNAT)、ASMT(DlASMT)和COMT(DlCOMT)基因家族分别含有2、18和7个成员，蛋白质结构域保守，相同家族的成员之间保守基序相差极小，DlASMT和DlCOMT家族成员高度相似。基于氨基酸序列进行系统进化树分析，龙眼、拟南芥、水稻、小麦、番茄、辣椒和卷柏的SNAT家族可分为3个亚组；ASMT和COMT家族具有高度同源性，共同建树并分为3个亚组。DlSNAT、DlASMT和DlCOMT家族成员的启动子中含有大量响...