谷子bHLH转录因子家族基因鉴定及生物信息学分析

碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族是动植物及微生物中最大的转录家族之一,参与植物生长发育、代谢调控以及应答逆境胁迫.本研究对谷子进行全基因组搜寻,获得bHLH基因家族并研究其理化性质、系统发育、染色体分布、保守结构域以及表达模式.结果表明,从谷子转录组数据库中共鉴定出151个bHLH基因(命名为SibHLH1～...     

植物Dof转录因子的结构特点及功能研究进展

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物中特有的转录因子,其N-末端具含保守锌指结构的Dof结构域,能够识别AAAG序列;Dof转录因子能够发挥多种功能,主要是由于其具有多变的C-末端,它是Dof蛋白的特异转录调控结构域。在植物中,Dof转录因子的功能主要与维管发育、叶片极性、保卫细胞特异基因的调控、碳氮代谢、种子发育和萌发、光响应及光周期调控的开花和花粉发育、次生代谢物合成、防御反应、生长素响应等生理过程有关。将这些进程归纳为组织分化、种子发育和代谢调节三个方面,通过对植物Dof转录因子的结构特点及功能进行分析,为Dof转录因子的深入研究提供参考。     

大豆中3个Dof转录因子的生物信息学及表达分析

植物Dof转录因子在植物应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。为探明Dof转录因子参与大豆对非生物胁迫的响应,对大豆中3个Dof转录因子(GmDof2.1、GmDof3.1和GmDof4.6)的基因序列进行生物信息学分析。3个Dof基因分别位于不同染色体上,它们所编码的蛋白序列长度为212～305个氨基酸残基,均具有1个保守的Dof结构域。3个Dof蛋白主要定位于细胞核中且含有不同数量的磷酸化位点。启动子序列分析表明,GmDof2.1启动子序列中含有3种与逆境和激素响应相关的元件(ARE、DRE1和MBS),GmDof3.1启动子序列中含有6种与逆境和激素响应相关的元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、TGACG-motif、W-box和WUN-motif),GmDof4.6启动子序列中含有7种与逆境和激素响应相关的元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、GARE-motif、MBS、TGACG-motif和WUN-motif)。实时荧光定量PCR结果显示,3个Dof基因均可不同程度的响应高盐、干旱、低温和高温胁迫。GmDof2.1和GmDof3.1在大豆根中的表达量最高,GmDof4.6在大豆茎中的表达量最高。由此推测3个Dof转录因子可能在大豆应对非生物胁迫过程中发挥转录调控作用。     

菜心Dof基因克隆、生物信息学分析及表达分析

Dof (DNA binding with one finger)是植物特有的转录因子,在调控植物生长发育和代谢过程中发挥着重要作用。为明确Dof具体的生物学功能,本研究以‘油绿501’菜心为材料,采用同源克隆法获得了Dof全长序列,并对其编码蛋白结构、基因表达模式及其互作蛋白的调控网络进行分析。结果表明：菜心BcDof3;1基因全长624 bp,编码207个氨基酸,其N-端含有保守的Dof锌指结构。系统进化树分析表明,BcDof3;1与白菜BrDof3;1和拟南芥AtDof2的同源关系较近。RT-qPCR结果表明,BcDof3;1在菜心根、茎、叶、花和种子中均有表达,尤其在叶和花中的表达水平最高;其表达水平受氮调控。互作蛋白网络分析表明,BcDof3;1可能通过中性转化酶、淀粉酶、酰胺酶等调控碳氮代谢。研究结果为深入研究Dof在菜心生长发育和碳氮代谢中提供了理论参考。     

玉米Dof转录因子的全基因组鉴定和表达模式分析

为了研究玉米中Dof转录因子家族功能,本研究利用生物信息方法,在全基因组水平对玉米Dof转录因子进行鉴定,并对其理化性质、系统进化、保守结构域、共线性和表达模式进行了系统分析。结果表明,共有46个玉米Dof转录因子被鉴定到,它们不均等分布在9条染色体上。多序列比对发现所有的ZmDof均具有1个保守的C2-C2单锌指结构域。系统进化分析将Dof分为4个亚组,其中亚组I和III是最大的亚组,均包含有30个水稻、拟南芥、玉米Dof转录因子。共线性分析发现ZmDof与二穗短柄草、水稻、高粱Dof基因分别组成了22、37、37对共线性基因对,说明它们具有很好的基因共线性关系。表达模式分析发现所有的ZmDof基因表现特异性表达,说明它们在植物生长发育阶段发挥着重要作用。本研究结果为进一步分析玉米Dof转录因子家族的功能提供了重要依据。     

蓖麻NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

NAC蛋白是植物特有的转录因子大家族,作用于植物生长发育和逆境胁迫响应,本研究基于蓖麻全基因组数据,利用生物信息学分析方法对蓖麻NAC转录因子家族成员、系统发育、编码蛋白的结构和理化性质进行分析。蓖麻NAC转录因子家族包括91个成员,分为14个亚族,其中蓖麻NAC转录因子Ⅻ亚族和Ⅻ亚族为蓖麻特有NAC蛋白;基因结构分析显示内含子数量为2~5个,Ⅻ亚族中12个成员缺少内含子;蛋白结构域分析显示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个亚族蛋白质序列5个结构域(Motif)保守性较强,motif 2几乎存在所有蓖麻NAC蛋白中;与拟南芥105个NAC成员构建系统发育进化树,蓖麻58个NAC蛋白分别聚类到38个OGs,NAC转录因子的40个OGs中蓖麻缺少OG3b和OG7f;理化性质和结构分析显示蓖麻NAC蛋白质绝大多数是亲水氨基酸,二级结构以无规则卷曲为主,三级结构大部分相似。蓖麻具有很强的抗逆境胁迫能力,本研究为蓖麻耐性相关的NAC转录因子调控机理研究提供了科学依据。     

蓖麻GRF转录因子家族生物信息学鉴定及表达分析

GRF是植物特有的转录因子,主要参与调控植物生长发育过程.本研究利用生物信息方法对蓖麻GRF (RcGRF)基因进行全基因组鉴定,并对其理化性质、基因结构、保守结构域、系统发育、组织表达分析以及外源赤霉素(GA)和多效唑(PAC)处理两个蓖麻品种(高杆'滇蓖2号'和矮杆'滇蓖5号')后顶端嫩茎转录组测序分析.结果 表明,蓖麻共有9个GRF转录因子,蛋白长度233～617 aa,等电点(pI)为6.34～9.48,每个成员含有2～4个内含子,每个RcGRF的蛋白结构域均包括一个由39～43个氨基酸组成的WRC保守结构域和一个由34个氨基酸组成QLQ保守结构域.系统发育分析表明蓖麻与拟南芥GRF的亲缘关系比水稻更近.不同组织表达结果表明多数RcGRF基因在发育的胚乳及萌发的种子中高表达,而RcGRF2在叶片、雄花和萌发的种子中都不表达.GA和PAC处理转录组测序结果显示GA处理DB2 RcGRF1、DB2 Rc GRF17下调表达,GA处理DB5 RcGRF1、DB5 RcGRF4下调表达,PAC处理DB2 RcGRF4、DB2 RcGRF6上调表达、RcGRF9下调表达,表明RcGRF1、RcGRF4、RcGRF7、RcGRF9可能通过赤霉素途径调节植物株型.本研究为蓖麻GRF基因对生长发育调控机理研究奠定分子基础,为调控蓖麻株高相关基因的研究提供科学依据.     

谷子SBP转录因子的鉴定与表达分析

为明确谷子SBP基因家族成员、系统发育以及生物学功能,本研究通过构建隐马尔可夫模型和本地数据库,在谷子全基因组数据库中扫描含有SBP结构域的SBP基因家族成员,并进一步对染色体定位、系统进化、基因结构、保守基序和组织表达模式进行分析。从谷子全基因组数据库中共鉴定到20个SBP成员,以不均匀方式分布在9条染色体上;系统进化树分为GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ、GroupⅣ、GroupⅤ、GroupⅥ6个亚族;亲缘关系较近的基因具有相似的结构和保守基序,谷子SBP蛋白都含有保守motif 1和motif 2,大部分谷子SBP基因的内含子个数在1～4之间;谷子SBP基因在不同组织中的表达模式具有特异性,具有相同表达模式的基因聚类在一起。本研究初步明确了谷子SBP转录因子的分类、进化关系、结构特点以及组织表达模式。研究结果为进一步研究谷子SBP转录因子的系统发育以及生物学功能提供了理论基础,同时也为培育优良谷子种质资源提供科学依据。     

辣椒Trihelix转录因子家族的生物信息学分析

Trihelix转录因子在调控植物生长发育以及响应逆境胁迫等多方面发挥着重要作用,属于一个小家族。通过系统地阐述辣椒Trihelix转录因子家族成员特征和进化关系,进一步为研究辣椒Trihelix转录因子的生物学功能提供理论基础。本研究在辣椒基因组范围内,通过HMMER 3.0软件鉴定Trihelix基因家族成员,应用CDD验证其蛋白的功能结构域;采用MEGA5.2软件进行系统进化树分析;利用MEME和Map Inspect工具对其蛋白序列进行基序和染色体定位分析。利用功能已知的拟南芥Trihelix蛋白家族为参考序列,系统分析鉴定了28个辣椒Trihelix家族基因,并将其分为GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4 5个亚族。基因定位表明,辣椒Trihelix家族成员不均匀的分布在12条染色体上,其中7号和11号染色体上没有辣椒Trihelix成员的分布。保守元件显示辣椒Trihelix基因家族成员部分是高度保守的,各个家族均具有特殊的结构域。辣椒Trihelix基因家族大部分成员结构是保守的,保守基序与聚类分析具有高度的一致性,有可能参与调控辣椒生长发育及逆境胁迫等多种过程。     

基于转录组数据挖掘桑树bHLH转录因子家族

bHLH转录因子在植物生长发育调节、生物/非生物胁迫应答以及次生代谢过程中发挥着重要的调控作用,但有关桑树bHLH转录因子的报道还相对较少,这不利于开展相关方面的探索。本研究通过生物信息学技术鉴定到54个桑树bHLH转录因子,并对其保守序列、基因结构、蛋白进化和组织表达进行了分析。结果表明,桑树bHLH转录因子含有2个保守功能域,位于N端的碱性区域和C端的HLH区域。N端的碱性区域由12个氨基酸残基组成,其中第9位和第10位上的精氨酸具有较强的保守性;C端的HLH区域由45个氨基酸组成,第20和50位上的亮氨酸高度保守,可能与二聚体的形成有关。在基因结构方面,大部分转录因子均含有内含子结构,相位类型有23种,以0和0-0型为主,各有10个基因。从蛋白家族系统进化上看,桑树bHLH蛋白与同源性较近的拟南芥序列交错排布,被划分在4个大的进化组中。多数基因在桑树的根、皮、冬芽、雄花和叶片中均有表达,5个基因具有明显的组织特异性,但表达量较低。本研究为进一步开展桑树bHLH转录因子的功能研究提供了理论依据。     

基于RNA-Seq的蒙古冰草bHLH转录因子家族分析

为挖掘蒙古冰草(Agropyron mongolicum)干旱胁迫响应的bHLH基因,本研究在转录组测序数据的基础上,利用生物信息学方法对蒙古冰草bHLH基因进行理化性质、亚细胞定位、保守域及基序、系统发育进化分析,同时对不同干旱处理条件下的bHLH基因进行表达分析。结果表明：筛选得到23个具有完整bHLH保守结构的蒙古冰草转录因子,蛋白大小在87～699 aa之间;分子量在0.98～7.56 kD之间;脂肪族指数和理论等电点分别在54.33～96.96和4.76～9.68之间。23个蒙古冰草bHLH转录因子亚细胞定位预测全部在细胞核中;bHLH基因含2个保守结构域,碱性区含有高度保守序列Glu9、Arg-10、Arg-12、Arg13,螺旋区内Arg-23和Arg-41高度保守。进化树分为两大类：第一类为DN18916＿c0＿g1、DN23825＿c0＿g1、DN20889＿c1＿g1、DN21712＿c0＿g1、DN25383＿c0＿g4;另一类为DN16122＿c0＿g3、DN27532＿c1＿g3、DN27156＿c1＿g2、DN211-64＿c0＿g1、DN22283＿c0＿...     

大麦HvCPP转录因子家族的全基因组鉴定与分析

CPP(Cystiene-rich polycomb-like protein)转录因子是植物中一类较小的基因家族,在植物生长发育、激素信号转导和逆境胁迫响应中发挥调控作用.本研究通过对大麦基因组的系统分析,鉴定出7个HvCPP转录因子成员,且蛋白序列均包含2个典型的CXC结构域.系统进化分析表明大麦HvCPP分为2个...     

藜麦NLP转录因子家族的鉴定及表达分析

NLP转录因子是植物特有的一类转录因子家族,在植物氮素吸收、转运和同化过程中发挥重要作用.为了解NLP基因在藜麦中的全基因组特征和表达模式,利用生物信息学方法在藜麦基因组中鉴定出9个藜麦NLP基因家族成员,并对其理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白保守结构域、保守基序、系统进化以及在不同氮素水平处理下的表达模式进行了分...     

高山杜鹃转录组测序及MYB转录因子家族分析

MYB转录因子是植物中最大的一类转录因子家族,参与调控植物的生长发育、次生代谢、逆境胁迫等生物学过程.目前,关于高山杜鹃MYB转录因子的研究尚未见报道.本研究利用SMRT高通量测序技术对高山杜鹃品种'富丽金陵'进行转录组测序,得到了15.37 Gb数据,通过去冗余获得75002条转录本序列.其中,71155、33653...     

谷子WRKY转录因子对白发病菌胁迫的响应

谷子白发病是谷子生产上的重要病害,可严重影响谷子的产量和品质。WRKY转录因子广泛参与植物的抗病,生长发育等多种生理过程。为了探究谷子WRKY转录因子对白发病菌胁迫的响应,进而发掘谷子特有的抗病基因并为以后的抗病研究提供参考,本研究以感病品种‘晋谷21’为试材,基于前期对转录组测序的基础上,筛选出8个与谷子白发病相关的WRKY转录因子基因,然后通过生物信息学技术,对这8个WRKY转录因子基因特征,基因序列及所在染色体位置,基因组结构模式启动子序列元件,与白发病菌相关的调控元件以及表达模式等进行了分析。研究发现,8个WRKY转录因子基因中5个基因分布在5号染色体上,在受白发病菌胁迫后其表达水平存在显著差异。启动子顺式元件分析的组成和分布也存在较大差异,8个基因的蛋白大小是202~440个氨基酸,系统进化树分析表明,基因Seita.8G123100,Seita.5G261700的亲缘关系较近,并且受侵染后的表达水平均高于正常水平。发现8个基因中5个基因在受到病原菌侵染时其表达水平高于其正常状态下的基因表达水平,可以作为谷子抗病的重要候选基因。本研究结果为后续筛选谷子抗病基因及谷子抗病机制的研究奠定了一定的理论基础。     

谷子TCP基因家族成员序列特征及表达模式分析

为深入解析谷子TCP基因家族的功能,通过生物信息学方法对谷子TCP转录因子家族基因成员序列特征、基因结构、染色体定位、系统进化关系及表达模式进行分析。结果表明:除第8染色体之外,从谷子基因组上其余8条染色体中共鉴定出26个TCP家族成员,并根据其在染色体的顺序和位置先后进行命名,其中分布在第3和第5染色体上的TCP家族成员数量最多,高达5个。不同家族成员其编码的氨基酸残基数目具有明显差异,范围为95 aa^451 aa。其中SiTCP21基因编码氨基酸残基数目最少为95个氨基酸;而SiTCP15最多为451个氨基酸残基。26个TCP家族成员的蛋白结构中均含有bHLH保守结构域。基因表达分析结果表明,31%的成员在穗中的表达量明显高于其他组织,因此推测该基因家族可能对谷子穗部生长发育的调控起关键作用。本研究对深入研究Si TCPs家族基因的功能奠定了基础,也为谷子生长发育的调控机制提供了新的思路。     

基于转录组的油茶MADS-box转录因子的筛选及分析

MADS-box是植物中一类重要的转录因子,在植物生长发育和信号传导过程中发挥重要作用,特别是在显花植物的花器官分化、开花时间的调节等方面起到重要的调控作用。本研究基于油茶转录组数据,利用生物信息学方法筛选出20个MADS-box转录因子,并对其理化性质、保守结构域、亚细胞定位、二级结构等进行预测分析,同时构建和模式植物拟南芥MADS-box蛋白家族的系统进化树。依据保守结构域将20个CoMADS基因分为TypeⅠ型和TypeⅡ型(MIKC),所编码的蛋白序列长度为89～564 aa,理论等电点在5.75～10.28之间,大部分蛋白为碱性不稳定蛋白,并具有一定的亲水性,氨基酸组成以亮氨酸(Leu)含量最为丰富。所有蛋白均不含有信号肽和导肽,不具有跨膜结构,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,均定位于细胞核。聚类分析发现1个TypeⅠ型CoMADS蛋白聚类到拟南芥Mλ亚族,3个TypeⅠ型CoMADS聚类到型Mδ亚族;5个CoMADS蛋白单独聚类,没有归属到拟南芥MADS-box蛋白中;10个MIKC型CoMADS蛋白归属于拟南芥MIKCc型MADS-box蛋白的不同亚家族,其中SVP ...     

辣椒HD-Zip转录因子家族鉴定与生物信息学分析

从辣椒基因组数据库中鉴定HD-Zip转录因子,并对其进行生物信息学分析。对鉴定到的转录因子的基本理化性质、染色体定位、系统进化、保守基序和基因结构进行分析。共鉴定到45个辣椒HD-Zip转录因子;该家族成员均含有高度保守的HD-Zip结构域;45个HD-Zip基因以不均匀的方式分布在12条染色体上。根据拟南芥HD-Zip家族分类关系,在结合辣椒HD-Zip基因结构的特点分为GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ和GroupⅣ。辣椒HD-Zip转录因子在同一亚族中含有相同的保守基序和基因结构。本研究初步明确了辣椒HD-Zip转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究辣椒HD-Zip转录因子家族的系统发育以及生物学功能提供了依据,为辣椒的分子育种提供科学依据。     

辣椒WRKY转录因子的鉴别及进化分析

为了深入了解WRKY转录因子调节植物生长发育的过程,以辣椒全基因组和辣椒疫病转录组测序数据为材料,利用生物信息学方法分析辣椒WRKY转录因子的数目、种类、系统发生学和保守基序特征。结果表明,辣椒基因组中至少存在40个WRKY基因,包含1~2个WRKY保守结构域,根据WRKY结构域的数量及锌指结构的特征可将其分为Ⅰ、Ⅱ( a)、Ⅱ( b)、Ⅱ( c)、Ⅱ( d)、Ⅱ( e)和Ⅲ类/亚类。辣椒WRKY基因的保守motif共有3个,motif长度最长为50,最短为21,辣椒WRKY编码的蛋白为151~747个氨基酸,平均氨基酸数量为378.1个。该研究对辣椒WRKY基因功能的研究及进化具有重要的意义。     

杂交兰叶色相关转录因子生物信息学分析

转录因子在转录水平上调控基因表达,广泛参与植物生长发育、器官形态建成、逆境胁迫和激素信号应答。为进一步研究杂交兰(Hybrid Cymbidium)叶色相关NAC、MYB和bHLH转录因子,本研究利用生物信息学方法对杂交兰NAC、MYB和bHLH基因编码蛋白的理化性质、分布、蛋白结构、磷酸化位点及系统进化关系进行了分析。结果表明,NAC、MYB和bHLH家族基因编码的蛋白既有酸性蛋白也有碱性蛋白,所有蛋白均为亲水性蛋白;亚细胞定位均定位在细胞核;各转录因子家族蛋白具有较高的保守性;编码蛋白序列都包含丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点。本研究为杂交兰叶色相关NAC、MYB和bHLH基因家族的功能分析奠定基础。