拟南芥基因组NBS-LRR类基因家族的生物信息学分析

【研究目的】本研究对拟南芥（Arabidopsis thaliana）中含有核苷酸结合位点（Nucleotide binding site,NBS）和富含亮氨酸的重复序列（Leucine-rich repeat,LRR）类基因进行了分析。【方法】利用TAIR、Pfam网站,数据库和Chromosome Map Tool、MEGA 3.0、ClustalX软件,分析确定NBS-LRR基因及其类型、染色体物理分布、系统发育学关系。【结果】在拟南芥全基因组中共有204 个NBS-LRR 类基因,大多位于1号和5号染色体上,其中71.6%的NBS-LRR 类基因分布在基因簇内。对NBS-LRR 类基因家族进行了氨基酸多序列比对和系统进化树分析,NBS-LRR 类基因家族可分为四个亚家族。另外,NBS-LRR基因在进化过程中存在较多的复制现象。     

拟南芥和水稻CesA基因家族的生物信息学分析

以拟南芥和水稻21个纤维素合成酶基因(CesA)为研究对象,对其基因结构、保守结构域、蛋白质跨膜结构、亚细胞定位、基因表达等进行综合分析。结果显示,Ces A基因长度在3.5~6.5 kb,有7~13个内含子(OsCesA10除外)。Ces A基因编码的蛋白质保守性较强,含有该基因家族的保守结构域Ring finger(OsCesA10、OsCesA11除外)和Cellulose synthase。水稻和拟南芥的CesA蛋白跨膜螺旋数量为6个或8个(OsCesA10除外)。蛋白质亚细胞定位结果表明,21条Ces A蛋白全部定位在质膜上。大部分At Ces A基因在植株的幼根、幼叶和愈伤组织中均有表达,而大部分OsCesA基因仅在幼根或幼叶中表达。     

番茄、拟南芥和葡萄中同型半胱氨酸S-甲基转移酶基因家族功能研究

同型半胱氨酸S-甲基转移酶（homocysteine S-methyltransferase,HMT）普遍存在于被子植物中,在植物合成甲硫氨酸过程中起着重要作用,其在拟南芥中的功能已有所研究,但该家族在其他植物中的功能尚不清楚。本文通过同源比对,获取番茄、拟南芥和葡萄中共8个HMT家族基因的信息,通过系统进化树分析,发现8个HMT蛋白形成2个分支;利用蛋白motif分析、蛋白结构域分析、基因外显子内含子结构分析,发现HMT蛋白在进化上较为保守。通过对拟南芥在非生物胁迫条件下HMT家族基因的表达水平进行分析,发现多个AtHMT基因对非生物胁迫尤其是冷胁迫、盐胁迫、干旱胁迫产生应答,表明HMT家族基因在非生物胁迫应答中的调控作用。另外,通过对番茄各组织在发育的各个阶段中HMT基因进行表达量分析,发现HMT基因可能在番茄种子发育、开花、果实成熟方面发挥作用。综上,本文对番茄、拟南芥和葡萄中HMT基因家族的生物信息学分析及基因表达数据进行了挖掘,对深入研究HMT基因在番茄、拟南芥和葡萄中的作用具有重要意义。     

柑橘Ptcor8基因相关功能的生物信息学分析

应用生物信息方法,对柑橘Ptcor8基因的理化性质、跨膜区域、疏水性/亲水性、二级结构、结构功能域、功能分类和同源性进行分析.结果表明:Ptcor8隶属于植物WCOR413冷诱导蛋白家族,具有1个621bp的潜在编码区,编码206个氨基酸残基;功能预测结果显示,Ptcor8编码蛋白质的相对分子质量为2.28×106,等...     

番茄LeNHX3基因的生物信息学分析

应用生物信息学的方法和工具对番茄LeNHX3蛋白质的理化性质、跨膜区域、疏水性/亲水性、二级结构、结构功能域、功能分类和同源性进行了分析,结果表明,番茄LeNHX3蛋白为疏水性稳定蛋白,包含一个高度保守的具有氨氯吡嗪咪结合位点的LFFIYLLPPI结构功能域,相对分子量为59.4 kD,等电点为8.54.可能存在10个跨膜区域,蛋白质二级结构中的主要构成元件是α-螺旋和不规则卷曲;蛋白质同源性分析后.发现番茄LeNHX3蛋白和紫高杯花、矮牵牛花2种植物的Na~+/H~+反转运蛋白高度同源,序列相似性为90%.     

番茄褐斑病病原菌鉴定及生物学特性研究

对河南新乡市牧野菜区保护地发生的番茄褐斑病进行了病原菌的分离、鉴定及致病性测定。结果表明，该病的病原为长蠕孢菌（Helminthosporium carposaprum），菌丝生长的最适宜培养基为PSA培养基，最适温度范围为20～25℃，最适pH值7～9，光照对该菌的生长几乎没有影响；产孢量在25℃，pH值7，查彼培养基上达到最大；分生孢子萌发的最适温度为20～25℃，最适pH值为9，相对湿度86％～100％，致死温度为55℃。     

5种桉属植物的miRNA生物信息学预测

[目的]识别桉树miRNA基因和寻找与桉树木质形成相关的miRNA,为进一步开展桉树遗传品质改良工作奠定理论基础。[方法]将mirBase数据库中所有植物的3 228条miRNA序列提交到psRobot网站进行茎环结构预测,应用blast-2.2.27＋软件与rfam数据库和pfam数据库比对后去除非miRNA序列,并应用bioedit软件分析miRNA序列及前体序列的碱基组成特点。[结果]共计预测到26条miRNA前体序列和19条不同的成熟miRNA序列,并发现桉树miRNA序列在碱基偏倚现象,5’端第1碱基尿嘧啶出现的频率高达52.6%,而在第19碱基胞嘧啶出现频率为61.1%。靶基因预测发现3个与木质形成相关的miRNA。[结论]应用生物信息学方法首次在桉树中预测到了19条成熟miRNA序列,并识别到了3个与木质形成相关的miRNA。     

植物蔗糖转运基因家族功能分化的生物信息学分析

［目的］用生物信息学方法分析植物蔗糖转运基因家族的功能分化,并明确具有正选择作用的点突变在植物蔗糖转运基因进化过程中的作用。［方法］在基因组水平上对植物的蔗糖转运基因进行鉴别和分类,并利用DIVERGE和PAML软件分别进行功能分化和正选择替代分析。［结果］经基因组检测,发现蔗糖转运基因家族除在单细胞藻类植物中不存在外,在其他植物中均普遍存在;系统发育分析将植物中蔗糖转运基因分成了5个亚群,并发现亚群间存在Ⅰ型功能分化现象;此外,在3个亚群内检测出了显著的正选择效应。［结论］植物蔗糖转运基因家族在长期进化过程中形成了亚群间的功能分化,同时,具有正选择作用的点突变在该基因家族进化过程中起到重要作用。     

杜仲miR172基因家族的生物信息学分析与功能预测

为了解杜仲miR172家族成员的进化特征及其在杜仲生长发育过程中的作用.从杜仲小RNA高通量测序结果(登录号:SRP216820)及已发表文献中获取杜仲miR172家族前体和成熟体序列,进行序列比对、WebLogo保守性分析、系统发育树构建、前体茎环结构预测、启动子结构分析、靶基因预测及功能预测.结果表明,杜仲miR1...     

盐分胁迫下番茄盐分离子和重金属的分布特征

采用盆栽试验方法研究了不同盐分含量处理下番茄不同器官盐分离子(Na+、K+、Ca2+)和重金属离子(Cd2+、Pb2+、Cr2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+)的分布特征,探讨盐分离子对番茄不同器官吸收重金属离子的影响机制,为重金属污染盐渍土壤的农业可利用性评价提供科学依据。结果表明,番茄根、茎、叶和果实Na+含量均随盐分含量增加而增加;番茄根K+含量随盐分含量增加小幅上升,茎K+含量则显著下降,叶K+含量无显著变化;番茄各器官Ca2+含量随盐分含量增加无明显变化。番茄根Cd、Pb、Cr、Zn和Cu含量以及番茄茎、叶Cd含量均随盐分含量增加而增加;番茄根Ni含量、番茄茎叶Pb、Cr、Ni、Zn和Cu含量以及番茄果实各重金属含量受盐分含量变化影响不大。因此,土壤盐分含量的增加对番茄根部吸收重金属(Ni除外)有促进作用。     

番茄LBD基因家族的全基因组序列鉴定及其进化和表达分析

【目的】从番茄全基因组中鉴定LBD基因,并进行基因进化、基因结构、染色体定位以及组织表达和诱导表达分析,为番茄LBD基因的功能研究与利用奠定基础。【方法】利用番茄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定番茄LBD家族成员;采用MEGA5软件进行系统进化树分析;通过perl程序、MapDRAW及GSDS工具进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的番茄芯片数据进行组织表达谱和基因表达响应分析。【结果】系统分析鉴定了 46 个番茄LBD 家族基因,根据基因结构及系统进化分析将其分成class I与class II两类,细分为5个亚家族（Ia、Ib、Ic、Id与II）。基因定位表明,12 条染色体中的 10 条均有LBD 基因,该基因家族的分布具有广泛性。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,LBD 家族基因具有不同的组织表达模式,在各个发育时期均有LBD 基因的表达。基因响应分析发现,不同LBD基因响应不同的外界信号。【结论】通过全基因组分析,番茄LBD家族基因包括 46 个成员,在进化上分为两大类,5 个亚家族,分布于 10 条染色体上,组织表达模式及基因响应具有多样性。这些信息为番茄LBD基因家族的功能分析奠定了基础。     

番茄NAC家族基因的鉴定及其功能预测

利用生物信息学方法对番茄NAC转录因子家族成员、序列、保守区、分子量、等电点等基本信息进行分析,结果显示,番茄NAC家族包含101个蛋白质,分为12亚族(I~XII)。功能预测显示,20个NAC基因可能与植物抗逆相关,8个NAC基因可能与植物所参与的渗透胁迫和衰老有关,24个NAC基因可能与发育相关。该研究为番茄NAC转录因子家族基因功能分析提供信息基础,从而对番茄品种的改良提供候选基因。     

小果野蕉microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

通过基于表达序列标签（EST）、基因组勘测序列（GSS）和高通量测序基因组序列（HTGS）的同源序列比对搜索,以及一系列的标准筛选,最终预测到属于8个家族的10条小果野蕉miRNAs。在线软件psRNATarget预测到24对miRNAs与靶基因的互作,这些靶基因主要参与小果野蕉的新陈代谢、生长发育以及胁迫响应等过程。     

外源GSNO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及光合特性的影响

【目的】研究NaCl胁迫下外源GSNO(NO供体)对番茄幼苗生长的调节作用。【方法】以中蔬4号番茄为材料,通过对100 mmol/L NaCl胁迫下番茄幼苗分别喷施0.1 mmol/L GSNO(NO供体)(NG处理)、0.05 mmol/L cPTIO(NO清除剂)(NP处理)、0.1 mmol/L GSNO+0.05 mmol/L cPTIO (NGP处理),研究外源GSNO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及其盐适应性的调控作用。【结果】NaCl胁迫下施用GSNO的番茄幼苗生长情况明显好转,叶绿素含量和最大光化学效率(Fv/Fm)提高,Rubisco初始活性和总活性提高,卡尔文循环相关酶Rubisco活化酶(RCA)、磷酸甘油酸激酶(PGK)、磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)和果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)的活性提高。【结论】外源GSNO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长不良和光合作用降低有缓解作用。     

利用双向电泳技术分离盐胁迫下番茄叶片蛋白

采用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对耐盐性不同的野生番茄品种盐处理后进行蛋白质组分析。2种野生番茄(秘鲁番茄、潘那利番茄)双向电泳后,幼苗长至两叶一心时,用150 mmol·L-1 NaCl胁迫,14 d后用TCA丙酮法提取叶片总蛋白。经裂解、水化、等电聚焦、平衡、SDS-PAGE电泳和考马斯亮蓝胶体染色等一系列步骤后,番茄叶片总蛋白以蛋白点的形式呈现在凝胶图上。经ImageMaster 2D platinum软件分析,匹配率均达90%以上,图像分辨率也超过800个蛋白斑点。结合软件分析和肉眼观察,秘鲁番茄、潘那利番茄分别有16、15个蛋白被发现为上调蛋白,11、18个为下调蛋白。     

香蕉miRNA及其靶基因的生物信息学预测

利用生物信息学方法预测香蕉中的miRNA,即通过将miRBase数据库中的已知植物的miRNA与香蕉EST和GSS数据库进行BLAST比对搜索,筛选出潜在的miRNA,最后得到16条香蕉miRNA,分属于9个miRNA家族,其中3条来源于EST数据库,13条来源于GSS数据库,并利用在线软件psRNATarget预测其靶基因,共得到168个靶基因,分别编码多种功能蛋白,参与各生物学过程。     

贯叶金丝桃过氧化氢酶基因的生物信息学分析

利用生物信息学软件分析了贯叶金丝桃过氧化氢酶基因编码蛋白的氨基酸组成、理论等电点、结构域、特征位点、二级结构等蛋白质性质。结果表明：贯叶金丝桃过氧化氢酶基因编码蛋白分子式为：C2580H3880N718O728S13,属于稳定蛋白;二级结构以无规则卷曲为主。     

植物咖啡碱合成酶的生物信息学分析

采用生物信息学分析方法对 GenBank 中来源于茶树、可可、山茶等植物咖啡碱合成酶的氨基酸序列进行比对分析,就等电点、亚细胞定位、信号肽、跨膜螺旋、保守性功能结构域及基序、二级结构与三级结构等重要参数进行预测与分析。结果表明,植物咖啡碱合成酶主要定位于胞质和胞核中,含有磷酸化、酰基化和糖基化修饰位点,基于基因序列与保守结构域可被分成3种类型,其中 I 型与 II 型酶蛋白均属全α型水溶性酶蛋白,III 型酶蛋白除二级结构富含无规卷曲构件,还极有可能存在信号肽序列,但3类酶蛋白均无跨膜螺旋,三级结构预测显示,I 型、II 型酶蛋白极为相似,由α螺旋和横向β-折叠片层组成,III 型则α螺旋位于横向两端,中间由纵向β-折叠片层连接。     

北京地区春季大棚番茄灰霉病发生规律分析及预测模型构建

为探索春季大棚番茄灰霉病的发生规律及预测模型的构建,采用定点观察的方法,开展灰霉病发生规律系统监测,并在系统监测基础上构建番茄灰霉病发病程度的预测模型。结果表明,灰霉病的发生大致可分为3个时期,即4月中下旬的快速增长期、5月下旬至6月中旬的稳定增长期和7月上旬以后的缓慢下降期。通过研究番茄灰霉病的发生发展以及温度﹑湿度情况,明确了番茄灰霉病与棚室温度及湿度等环境因子的关系,其与温度呈负相关,与相对湿度呈正相关,并建立了温室大棚中番茄灰霉病流行趋势与温度、湿度间关系的预测模型,该模型具有较高的准确性。     

马铃薯miR397的克隆及靶基因筛选

miR397广泛参与植物逆境胁迫响应。本研究从马铃薯叶片中分离出miR397的前体序列,克隆得到StmiR397基因,对潜在靶基因进行预测,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法对低温不同表现型材料进行表达模式分析。结果表明：马铃薯miR397前体序列为81 bp,能形成稳定的茎环结构,成熟序列位于5′端,上游调控区含有温度响应等多种逆境应答作用元件。低温处理下,StmiR397在耐低温材料DR-2叶中上调表达,根中表达无差异,而在低温敏感材料费乌瑞它叶中表达无差异,根中上调表达。通过对预测的10个靶基因进行表达模式分析,初步筛选出反向抑制靶基因氧化还原酶结构域蛋白、锌指家族蛋白和正向激活靶基因磷酸果糖激酶家族蛋白、生长素诱导的β-葡萄糖苷酶,为进一步研究StmiR397与靶基因的调控网络提供了一定参考。