铁皮石斛酸性蔗糖转化酶基因家族鉴定及低温下表达分析

为了探究DcAI家族基因的生物学特性及其在逆境响应中的潜在功能,基于已公布的铁皮石斛基因组数据,对铁皮石斛DcAI基因家族进行鉴定和生物信息学分析,并用RNA-Seq(转录组测序)技术分析其在低温胁迫下的表达模式。结果表明,DcAI基因家族共有4个成员,其中液泡蔗糖转化酶编码基因和细胞壁蔗糖转化酶编码基因各2个,在数量上与其他物种间的差异较大,存在基因丢失现象。DcAIs具有相似的内含子/外显子结构,且不均匀地分布在染色体上,其蛋白质结构高度保守,具有酸性蔗糖转化酶特有的氨基酸保守基序。DcAIs启动子含有多种顺式作用元件,涉及光响应、胁迫响应、激素响应、发育调节等多种生理生化过程;DcAIs在铁皮石斛不同组织中的表达丰度不同,具有明显的组织表达特异性;DcAIs在低温胁迫下呈现不同的表达模式,以同工酶形式在不同组织中对低温胁迫采取不同的响应机制,推测DcAIs可能通过调节自身基因的表达以提高细胞内可溶性多糖含量,从而增强铁皮石斛对低温的耐受能力。研究结果可为DcAIs基因的利用及铁皮石斛优良种质的分子遗传改良提供参考借鉴。     

铁皮石斛糖苷水解酶GH3基因家族鉴定及表达模式分析

利用生物信息学方法对铁皮石斛GH3基因家族成员进行筛选、鉴定,对其基因结构、蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化、蛋白质二级结构及跨膜预测、基序及染色体定位进行分析,同时分析GH3基因家族在不同组织以及低磷与正常磷水平下的表达模式。在铁皮石斛全基因组中筛选得到13个GH3家族基因,其中一个基因存在可变剪切,表达为14个GH3蛋白。GH3基因家族蛋白可分为3个亚家族,各亚家族中不同基因相对保守;各成员均含有内含子与外显子,内含子相位在0～2,13个基因分布在8染色体上。GH3基因家族在铁皮石斛的8个组织中均有表达,其中白根和花蕾表达量高,茎和唇瓣低,推测GH3基因家族可能参与铁皮石斛根系生长以及开花现蕾。低磷与正常磷水平表达结果表明,低磷水平下叶中基因LOC110110392、LOC110100144表达上调,根中基因LOC110095762、LOC110107269表达上调。该研究对铁皮石斛糖苷水解酶GH3基因家族成员生物信息学、在不同组织以及正常磷与低磷条件下的表达水平进行研究分析,筛选响应低磷信号的糖苷水解酶基因,为后期研究糖苷水解酶参与低磷条件下铁皮石斛多糖代谢调节机制提供研究基础...     

棉花与拟南芥纤维素合成酶基因家族的生物信息学比较

为给克隆到的棉花纤维素合成酶CesA基因的功能分析提供参考,采用生物信息学、基因保守结构域搜索、聚类分析和电子拼接技术,分析了拟南芥和棉花纤维素合成酶在基因组上的分布,预测了从棉花中克隆到的纤维素合成酶CesA基因的功能.结果表明:棉花中克隆的纤维素合成酶基因与拟南芥纤维素合成酶基因参与纤维素、多糖生物合成的纤维素合成酶基因亲缘关系较近,推测克隆的基因可能参与纤维素合成或参与多糖的生物合成过程,该基因的具体功能有待进一步深入研究.     

铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族鉴定及生物信息学分析

[目的]鉴定铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并进行生物信息学分析,为深入研究该家族在铁皮石斛热应激响应中的调控机制提供理论参考.[方法]以拟南芥和水稻Hsf蛋白氨基酸序列为参考序列,在铁皮石斛蛋白数据中搜索其同源蛋白序列,利用SMART和Pfam数据库鉴定出其Hsf基因家族成员.利用生物信息学方法对铁皮石斛Hsf基因家族组成、基因结构、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白结构域和进化关系等进行分析.[结果]共鉴定获得23个铁皮石斛Hsf基因家族成员,编码氨基酸数量为132~514个,平均343个,多数属于酸性蛋白和亲水性蛋白,可分为HsfA、HsfB和HsfC组,其中HsfA组成员13个、HsfB组成员9个、HsfC组成员1个.除DoHsfA3仅包含motif 1和motif 2外,其他HsfA组蛋白均含有motif 1~motif 5,HsfB和HsfC组蛋白均缺少motif 5.铁皮石斛Hsf蛋白缺少A9、B3、B5和C1亚类成员,与同属于单子叶兰科植物的小兰屿蝴蝶兰Hsf蛋白亲缘关系最近.HsfA组成员包含完整的HSF功能域和卷曲螺旋(CC)功能域,HsfB和HsfC组成员缺少或含不完整的CC功能域.DoHsfA1A蛋白具有保守的丝氨酸—苯丙氨酸—缬氨酸—精氨酸—谷氨酰胺序列.铁皮石斛Hsf基因启动子区含有大量激素响应、胁迫响应和生长相关元件.[结论]铁皮石斛Hsf基因家族成员进化较保守,其生物学功能存在明显物种特异性,进化关系较复杂,推测其在不同的非生物胁迫和植物激素信号途径中发挥潜在"节点"作用.     

植物纤维素合成酶基因和纤维素的生物合成

目的系统鉴定和分析小麦纤维素合成酶(CesA)基因家族成员,为进一步阐明小麦CesA基因家族的生物学功能奠定理论基础。方法利用生物信息学方法在小麦全基因组上系统鉴定小麦CesA (TaCesA)基因家族的成员。对小麦CesA基因的系统发育、染色体位置和转录组进行分析。预测TaCesAs基因结构、保守基序、顺式元件、蛋白质特征和亚细胞定位,并对小麦及其亚基因组供体中CesAs同源基因进行比对。结果共鉴定出21个TaCesA基因,分为3组(a、b和c)。基因结构分析发现TaCesA含有多个内含子,但部分基因非翻译区(UTR)结构存在缺失。TaCesA基因与其亚基因组供体关系保守。TaCesAs的上游包含45个与生物胁迫/非生物胁迫、生长发育和植物激素相关的元件,预示这些基因可能参与响应小麦的生物学功能。表达谱结果显示：TaCesA基因在缺磷、高温、低温、干旱、条锈病、白粉病和赤霉病等逆境胁迫中均有响应。结论小麦CesA基因具有保守的基因结构和蛋白结构,且在小麦抵御非生物和生物胁迫中起着重要作用。     

铁皮石斛转录组微卫星序列统计分析

为揭示铁皮石斛全基因组SSRs序列分布规律,采用微卫星序列搜索和统计软件MSDB v2.4对铁皮石斛全基因组中完整型微卫星序列及其特征进行生物信息学分析。结果表明:铁皮石斛微卫星序列总数量为215 661个位点,微卫星序列长度为4.07 Mb,占全基因组总长度的比率为0.44%,其总丰度为213.84个·Mb^-1,总密度为4 031.927 bp·Mb^-1。铁皮石斛全基因组SSRs各重复类型中,单核苷酸SSRs序列出现频率最高(47.49%),其次是二核苷酸SSRs序列>三核苷酸SSRs序列>四核苷酸SSRs序列>五核苷酸SSRs序列>六核苷酸SSRs序列,微卫星重复类型中,富含A和T,而富含G和C碱基的微卫星出现频率较少。研究结果可为后续铁皮石斛遗传多样性的研究及SSR引物筛选提供依据。     

马铃薯多酚氧化酶基因家族生物信息学及表达分析

通过搜索马铃薯全基因组,获得马铃薯多酚氧化酶(PPO)基因家族序列,并对其进行生物信息学及表达分析。结果显示:共获得12个马铃薯PPO基因,即StuPPO1、StuPPO2、StuPPO3、…、StuPPO12;除StuPPO9位于2号染色体外,其余11个基因串联于8号染色体的276kb范围内;对具有3个典型结构域(Tyrosinase、PPO1_DWL、PPO1_KFDV)的基因蛋白序列进行进一步分析,结果显示StuPPO1、StuPPO2、StuPPO3、StuPPO4、StuPPO6蛋白序列相似性大于80%,且大部分StuPPO蛋白位于叶绿体;启动子顺式作用元件分析显示,StuPPO1、StuPPO2、StuPPO3、StuPPO6、StuPPO8、StuPPO9具有MeJA响应元件,StuPPO1、StuPPO3、StuPPO4、StuPPO6、StuPPO7、StuPPO8、StuPPO9具有ABA响应元件,StuPPO2、StuPPO4、StuPPO8、StuPPO9具有IAA响应元件;少数PPO基因具有对SA、GA及低温等胁迫响应相关元件;基因表达分析结果表明,不同的PPO基因其表达模式有较大的差异,StuPPO1、StuPPO2、StuPPO3在马铃薯块茎、根、匍匐茎、茎、叶柄、顶部幼叶、中部叶片、底部老叶组织中均有表达,StuPPO4仅在块茎、根、匍匐茎、茎中表达,而StuPPO6、StuPPO7、StuPPO8、StuPPO9在8个部位都没有检测到表达。此外,同一基因在不同组织中的表达也有着较大的差异。     

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。     

番茄Dicer-like蛋白基因家族生物信息学与表达分析

Dicer-like蛋白(DCLs)是RNA沉默机制中的重要参与者,通过miRNA进行基因调控和植物的抗病毒保护,并且还与其他生物和非生物胁迫有关。研究番茄中DCLs的蛋白质基本功能以及SlDCLs对环境的响应,可以为DCLs参与抗逆途径及其在逆境中的作用提供理论依据。为深入了解番茄中RNase Ⅲ核酸内切酶Dicer-like蛋白基因家族的特征,利用生物信息学的方法对番茄DCL蛋白基因家族成员进行染色体定位,分析蛋白质基本理化性质、系统发育进化、启动子顺式作用元件、蛋白质结构域等。并通过qRT-PCR方法检测基因在组织中的表达模式和对激素、低温、盐、干旱等胁迫的响应。结果表明:番茄DCL基因有7个,分为4个家族;主要蛋白结构域有5个,启动子区域有响应各类激素、光信号、干旱等逆境的顺式作用元件,包括SlDCL1启动子区域的响应低温作用元件,SlDCL2a的SA、ABA响应元件,SlDCL2b的光响应元件,SlDCL2c的ABA,Me-JA响应元件,SlDCL2d的赤霉素响应元件,SlDCL3的Me-JA、SA响应元件,SlDCL4的干旱响应元件。结果表明:DCL家族基因在不同组织中具有...     

铁皮石斛的栽培技术

铁皮石斛是我国名贵的中药材,具有极高药用价值,也是兰科植物中观赏价值较高的四大名兰之一,是重要的切花和盆栽花卉。重要讲述铁皮石斛的栽培技术、田间管理以及病虫害防治,提高铁皮石斛的产量,增加铁皮石斛的种植收入。     

铁皮石斛SEP3基因的生物信息学分析及敲除载体的构建

SEP3(SEPALLATA3)基因是MADS-box家族中的一员,在花器官的形成和发育过程中具有重要作用.为了解SEP3基因在铁皮石斛(Dendrobium officinale)中的成花转变机理,从铁皮石斛转录组序列中获得一个SEP3基因序列,并命名为DoSEP3.预测其编码区长度为354 bp,预测编码117个氨基酸.DoSEP3蛋白相对分子质量13457.87 Da.其不稳定系数为60.53,亲水性的平均值为-0.121,是不稳定的亲水性蛋白,主要在内质网和细胞核中起作用.二级结构主要以α-螺旋为蛋白质最大量的结构元件,跨膜区分析推测DoSEP3蛋白质具有一个跨膜区.进一步的氨基酸比对显示,铁皮石斛DoSEP3蛋白与金钗石斛SEP3蛋白亲缘关系最近,可能具有类似的功能.基于生物信息学分析,利用CRISPR/cas9技术构建铁皮石斛基因敲除载体,并使用农杆菌介导法进行遗传转化,且已获得阳性原球茎,可为后续的SEP3基因表达研究奠定基础.     

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%。     

铁皮石斛人工授粉研究进展

该文概述了我国铁皮石斛人工授粉的研究进展,重点分析了人工授粉取得的一系列成果,为铁皮石斛规模化种植和种子组培快繁提供参考。     

铁皮石斛2个P型H~+-ATPase基因的克隆、表达及生物信息学分析

利用RACE进行铁皮石斛质膜PMA(plasma membrane H~+-ATPase)基因的全长克隆,采用生物信息学方法、DNASTAR 7.0和MEGA 7.0对其编码蛋白结构、序列和分子进化等进行分析,并借助实时荧光定量PCR技术检测基因表达模式。结果表明,从铁皮石斛叶片cDNA中分离到2个P型H~+-ATPase基因 DoPMA1和 DoPMA2(GenBank注册号KU160470和KU160471),各编码1条由973和951个氨基酸组成的肽链;2个基因编码蛋白均含有2个保守的P型ATPase结构域和5个H~+运输ATPase结合位点,不含信号肽,定位在质膜。2个蛋白与植物H~+-ATPases蛋白相似性大于72%,聚在拟南芥、水稻等植物H~+-ATPase分子进化树的Ⅴ和Ⅱ分支。实时荧光定量PCR分析表明, DoPMA1在根和茎中上调,分别为叶中的2.98、1.95倍, DoPMA2在根与叶中表达无显著差异,茎中下调为叶中的0.86倍。研究结果为进一步揭示 DoPMA1和 DoPMA2分子作用奠定基础。     

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)。     

铁皮石斛大棚栽培技术

总结了铁皮石斛大棚栽培技术,包括场地选择及大棚建设、栽植、田间管理、病虫害防治、采收等方面内容,以供铁皮石斛种植户参考。     

铁皮石斛组织培养研究进展

为建立铁皮石斛的快速繁殖体系,实现其利用与保护的可持续发展,从外植体、培养基、培养条件和品质鉴定等方面综述了近年来铁皮石斛组织培养的研究概况,并对铁皮石斛组织培养发展进行了展望。     

铁皮石斛林下种植技术

从林地选择、供水系统铺设、移植方法、肥水管理及病虫害防治等方面总结铁皮石斛林下种植技术。     

铁皮石斛热风干燥试验分析

[目的]探索不同于传统方法的新的石斛干燥方法。[方法]通过对铁皮石斛进行热风干燥试验,分析在温度、风速和铺排密度等因素变化的情况下,铁皮石斛外观品质和质量的变化情况,探讨各种因素水平对石斛干燥效果的影响。[结果]试验表明,各因素对铁皮石斛干燥效果的影响大小排序为:干燥温度→风速→铺料密度→加热时间→间歇时间,其中干燥温度为60℃,风速为0.5 m/s,铺排密度为8 kg/m2,间歇时间和加热时间分别为10 min和30 min的条件下,干燥得到的铁皮石斛外观品质最佳。[结论]研究对铁皮石斛干燥工艺的改进和优化具有参考意义,可用于指导生产石斛干品。     

芋淀粉合成酶基因家族的鉴定、生物信息学及表达分析

【目的】鉴定芋淀粉合成酶(CeSS)基因家族,并对其生物信息学及表达模式进行分析,为芋产量、品质和营养性状的遗传改良提供参考。【方法】使用HMMER 3.12b软件以SS基因家族典型保守结构域Glyco＿transf＿5为模型,鉴定芋基因组中SS基因家族信息,利用生物信息学软件分析其分子结构特征、系统发育关系及顺式作用元件,采用转录组和实时荧光定量PCR技术检测其在正常生长发育条件和干旱胁迫下的转录表达。【结果】在芋基因组中鉴定了6个SS基因(CeSS1、CeSS2、CeSS3-1、CeSS3-2、CeSS4和CeGBSS1)。6个预测的芋SS基因长度为4980～61 347 bp,对应的CDS长度为1275～2895 bp,编码蛋白的氨基酸残基数量为424～964个,分子质量为48 067.43～109 391.75 Da,理论等电点为5.18～6.11。系统进化分析显示6个芋SS蛋白分布在5个亚家族。基因结构分析显示,6个CeSS基因外显子数量为7～15个。在6个CeSS蛋白中鉴定出10个保守motif,其中7个获得注释。在保守结构域上,CeSS1、CeSS2、CeSS4和CeGB...