兰花eIF5A基因家族鉴定与生物信息学分析

为了系统分析兰花真核翻译起始因子5A(Eukaryotic translation initiation factor 5A,eIF5A)基因家族在兰花中如何发挥作用,利用兰花基因组数据库,通过生物信息学的方法,鉴定兰花eIF5A基因家族的基因结构、编码蛋白和磷酸化位点预测,通过序列比对进行进化分析。结果表明,兰花eIF5A基因家族含有eIF5A1和eIF5A2两个基因,分别含有5个和6个外显子。MEME保守基序分析显示,兰花eIF5A1和eIF5A2蛋白均含有1个保守的DNA结合寡核苷酸结合结构域(PF01287)。磷酸化位点预测分析表明兰花eIF5A1和eIF5A2蛋白均含有大量的潜在磷酸化位点。以上结果将为今后揭示兰花eIF5A1和eIF5A2蛋白的功能提供重要的线索。     

谷子GH5基因家族全基因组鉴定和表达分析

糖苷水解酶5(GH5)属于最大的糖苷水解酶家族,在细胞壁合成与降解过程中发挥重要作用。为解读谷子GH5基因家族特性,通过生物信息学方法对谷子进行全基因组扫描,鉴定并分析谷子GH5家族成员。结果表明,谷子具有18个GH5基因(命名为SiGH5-1~SiGH5-18),不均匀分布在8条染色体上。SiGH5蛋白具有保守结构域,叠合比对发现不同物种GH5蛋白结构高度保守。多物种系统发育树分析表明,GH5蛋白具有种属特异性特点。基因结构分析发现,同一分支的GH5蛋白具有相似的基序分布,GH5成员具有外显子改组现象。表达谱分析发现,谷子GH5家族基因属诱导型表达,其中,SiGH5-8、SiGH5-17在谷子各器官和非生物胁迫过程中均具有较高表达量。启动子分析鉴定到大量激素类响应元件,暗示GH5家族成员通过响应植物内源激素发挥调控作用。     

谷子组蛋白H3基因家族的鉴定与分析

组蛋白（Histone）是构成染色质的基本结构蛋白,其中组蛋白H3的氨基酸序列十分保守,并且其在维持染色质结构稳定性、调控植物生长发育以及应对环境变化方面具有重要作用。为探究谷子组蛋白H3基因家族成员的结构和功能,为谷子组蛋白H3的生物学功能研究奠定理论基础,研究从xiaomi和豫谷1号(YG1)基因组中分别鉴定出15个组蛋白H3基因,并依次命名为SiH3.1～SiH3.15;进而利用生物信息学技术比较并分析SiH3在染色体上的分布情况、系统进化关系、基因结构、保守基序、保守结构域、启动子顺式作用元件、亚细胞定位及组织表达情况。结果表明,除xiaomi中的SiH3.2和SiH3.13、YG1中的SiH3.10.1和SiH3.11.1外,其他基因在染色体的位置均一一对应。进化关系结果显示,SiH3分属4类,其中,xiaomi的4个类别中依次有6、1、6、2个基因,YG1依次有4、2、7、2个基因;2个品种亚组内基因间结构、保守基序、结构域相似,亚细胞定位均在细胞核;启动子顺式作用元件主要与植物生长发育调控、逆境响应相关。表达模式结果显示,同属于H3.3亚组的SiH3.7和SiH3.15在...     

谷子蔗糖合成酶基因家族鉴定及生物信息学分析

蔗糖合成酶(sucrose synthase,SuS)是蔗糖代谢的关键酶,在植物的代谢反应中起重要作用。以谷子基因组数据库为平台,借用生物信息学手段对谷子SiSuS基因家族进行挖掘和分析。结果表明,谷子的SiSuS基因家族包括9个基因,它们不均匀地分布在5条染色体上。该家族氨基酸序列长度为809~1 088 aa,外显子数目为10~16个,大多数蛋白质为弱酸性。谷子SiSuS的氨基酸序列具有9个保守基序;进化树分析结果表明,谷子、水稻、高粱SiSuS蛋白聚在一起。     

谷子抗旱相关蛋白激酶基因家族鉴定及表达分析

[目的]蛋白激酶是一类催化蛋白质磷酸化反应的酶,普遍存在于植物体中,参与调控植物生长发育和抗逆等多种生理反应。本文旨在探究谷子响应干旱胁迫与蛋白激酶之间的关系,为谷子抗旱品种的培育提供参考。[方法]运用生物信息学方法,分析了谷子蛋白激酶基因家族的35个抗旱相关蛋白激酶基因的系统进化关系、基因结构、保守基序、保守结构域、启动子顺式元件以及在干旱处理下和不同组织中基因表达水平。[结果]这35个谷子抗旱相关蛋白激酶基因分布于8条染色体上,被分为4个亚家族;多数亲缘关系较近的基因,其外显子-内含子结构、保守基序、保守结构域也较为相似,它们可能具有功能上的相似性;启动子元件分析发现,多数基因启动子区含有ABA响应元件(ABRE)和干旱诱导响应元件(MBS);组织特异性表达发现,SiPK20和SiPK25基因表现出显著的组织特异性表达模式,SiPK20在叶中表达量较高,SiPK25在根中表达量较高;干旱诱导基因表达分析显示,在抗旱品种勾勾母鸡咀中,干旱处理后SiPK1和SiPK4基因表达量显著上升,并且SiPK1、SiPK4启动子区域都含有较多的MBS元件,说明SiPK1和SiPK4极有可能参与谷子干旱胁迫响应,并且SiPK4在根中表达量较高。[结论]SiPK4可能通过调控谷子根部发育参与根部对干旱胁迫的应答反应,可作为抗旱相关的候选基因。     

谷子WAK基因家族全基因组鉴定及表达分析

细胞壁关联蛋白激酶（Wall-associated kinases,WAKs）是一类独特的类受体蛋白激酶（Receptor like ki?nases,RLKs）,在寄主植物抗病反应中起着关键作用。为分析谷子WAK基因家族的特征及潜在功能,基于已研究发表的拟南芥、水稻WAK蛋白序列,通过同源序列比对的方法对xiaomi全基因组进行WAK基因家族鉴定,借助TBtools、MEGA等软件对谷子WAK基因理化性质、基因定位、系统进化、保守结构域、顺式作用元件进行分析。结果表明,共鉴定到谷子WAK家族成员41个,在谷子1～9号染色体上均有分布,编码590～1 131个氨基酸;蛋白质分子质量为65.62～123.36 ku,等电点为5.18～8.49;Si3g36660、Si7g23280、Si8g19780的蛋白表现为疏水性,其他蛋白均为亲水性;亚细胞定位预测结果显示,28个基因定位于质膜,6个基因定位于叶绿体,其他基因分别定位于高尔基体、液泡、内质网、细胞外基质。系统发育分析结果显示,谷子、拟南芥和水稻的WAK基因家族可分为5类,其中,Si1g24650与Os01g26174、Si1g123...     

谷子NRT2基因家族的鉴定及生物信息学分析

硝态氮是旱地植物吸收氮素的主要形式,其吸收与硝酸盐转运蛋白2(NRT2)有重要的关系。谷子作为耐贫瘠作物,对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。研究以谷子xiaomi为参考基因组,利用生物信息学方法鉴定了谷子NRT2基因家族成员,并分析其基因结构、理化性质、二级结构、启动子区顺式作用元件和表达谱。结果表明,在谷子全基因组水平上共鉴定到8个NRT2基因,其分布在1号(6个NRT2)和5号(2个NRT2)染色体上,均由α-螺旋、β-折叠、直链延伸和无规卷曲组成,其中,有6个NRT2基因的启动子区均具有数个植物激素和逆境应答元件。亚细胞定位结果表明,8个NRT2基因均在质膜上行使功能。基因表达模式分析结果显示,Si5g20720主要在叶片和茎秆中表达,Si5g29250主要在根系和茎秆中表达,而其他谷子NRT2基因在整个生长发育过程中表达量都很低或没有表达;在低氮胁迫下,Si5g29250基因的表达量显著上调。生物信息学分析结果表明,Si5g29250可能在参与谷子硝酸盐吸收转运的过程中发挥重要作用。该研究结果可为进一步分析谷子吸收和转运硝酸盐的关键NRT2家族基因的克隆及功能研究提供一定的参考...     

谷子超氧化物歧化酶基因家族生物信息学分析

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）是重要的抗氧化酶,在生物体内广泛存在。以谷子基因数据库为搜索平台,利用生物信息学方法对谷子超氧化物歧化酶基因家族进行全基因组扫描和生物信息学分析。结果表明：谷子SOD基因家族包含8个基因,不均匀的分布在6条染色体上,8个基因的外显子数量为1~9个,蛋白质的氨基酸序列长度在56~334 aa之间。谷子中的8个SOD蛋白,有5个具有Cu-SOD基序,3个具有Mn-SOD基序。进化树分析表明,谷子SOD蛋白与水稻、高粱SOD蛋白序列具有较高的同源性。该研究结果可以为进一步了解谷子SOD基因家族和谷子抗氧化机制提供一定参考。     

谷子CDPK基因家族全基因组序列鉴定及进化分析

钙依赖蛋白激酶(CDPK)是一类主要的钙信号感受器,对钙信号的感知和解码起重要调控作用.为揭示CDPK在谷子生长发育和抗逆防御机制中的作用,该研究利用生物信息学的方法,从谷子基因组中鉴定出28个SiCPKs基因,对这些家族成员的基因结构、系统进化、染色体定位、基因复制及其所编码蛋白的理化性质进行系统生物信息学分析.结果表明,该研究鉴定出的28个SiCPKs基因所编码的氨基酸长度为51.82～68.32 kD,等电点为4.97～9.01,氨基酸序列绝大多数含有4个EF-Hand功能域且高度保守;基因结构预测结果表明,大多数SiCPK基因均含有6～8个外显子,染色体定位结果表明,28个SiCPKs基因分别定位在8条染色体上,其中9号染色体上最多(6个),4号染色体上没有;为了进一步分析谷子和其他物种的同源进化关系,构建了谷子与拟南芥、水稻、莱茵衣藻、小立碗藓的CDPK进化树,发现莱茵衣藻与小立碗藓单独聚类,谷子与水稻的亲缘关系比拟南芥近;共线性分析表明,谷子与水稻基因间存在串联重复和片段重复,它们是谷子CDPK家族成员扩张的主要动力.综上所述,谷子28个CDPK基因在进化上分为4个亚家族,基因结构的复杂程度与进化树聚类存在联系,串联复制是基因家族成员扩增的进化途径之一.     

谷子NBS-LRR类基因家族全基因组鉴定及表达分析

对谷子NBS-LRR类家族成员进行鉴定,并对其染色体分布、基因结构、保守基序、系统进化及表达水平进行分析,为NBS-LRR类家族基因在谷子抗病分子育种中的应用奠定基础。结果表明,共获得NBS-LRR类家族基因411个,其中含CN(CC-NBS)结构的基因376个,含CNL(CC-NBS-LRR)结构的基因33个,含TIR(Toll interleukin-1 receptor)结构的基因1个,仅含NBS结构的基因1个。多数NBS-LRR类家族基因定位在8号染色体。在谷子中NBS结构域存在4段保守序列,且该家族在系统进化中被分为3类,基因结构多样,保守基序Motif1结构最保守。有23个谷子NBS-LRR类基因与狗尾草存在共线性,21个与水稻存在共线性,仅1个与拟南芥存在共线性,其中Seita.8G088500和Seita.8G088400被鉴定为水稻抗稻瘟病的高度同源基因。谷子与水稻、拟南芥的共线性基因的Ka/Ks值均小于1;与狗尾草的共线性基因中,Seita.6G014500、Seita.6G023500的Ka/Ks值均大于1。表达谱分析表明,在谷子根和穗中高表达的NBS-LRR类基因数目较多,叶次之,幼芽中最少,表明该家族基因可能在根及穗抗病过程中发挥重要作用。     

玉米eIF5A基因克隆及生物信息学分析

真核翻译起始因子eIF5A与植物的生长发育及抗逆生长密切相关。以玉米弯孢菌抗性自交系Mo17和感性自交系黄早四为试验材料,克隆得到eIF5A基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明:在Mo17和黄早四中分离的eIF5A基因均包含480bp的ORF,编码160个氨基酸,分子量分别为17.50和17.48KD,等电点均为5.61。通过对氨基酸序列的分析发现,eIF5A基因编码的蛋白质为非跨膜稳定的亲水性蛋白,存在15个磷酸化位点,与高粱的相似度最高,并且该蛋白的保守结构域属PLN103107超级家族。     

谷子膜结合脂肪酸脱氢酶基因家族的鉴定及进化分析

以谷子基因组数据库为平台,借用生物信息学手段,对谷子膜结合脂肪酸脱氢酶(FAD)基因家族进行全基因水平上的鉴定及进化分析。结果表明,谷子中含有9个膜结合FAD成员,通过与拟南芥和水稻的膜结合FAD成员一起构建进化树,将其划分成4个亚家族,并发现第一类脱氢酶亚家族的基因在谷子中发生了缺失。此外,谷子膜结合FAD中各个亚家族的基因结构表现出一定的保守性,并且这种保守与其进化关系高度吻合;谷子中仅发现1对膜结合FAD复制基因SiFAD3.1/SiFAD3.2,且该次基因复制事件属于片段复制。研究结果可为谷子膜结合FAD家族的鉴定及分子进化研究提供重要的理论依据。     

谷子HSP70基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

热激蛋白70(Heat shock protein 70,HSP70)是一类结构保守的分子伴侣类型应激蛋白,在调控动植物新陈代谢和信号传导方面发挥重要作用。本研究以谷子基因组数据库为基础,利用生物信息学方法鉴定了谷子HSP70基因家族成员,并对其序列的保守性、保守基序分布、内含子-外显子结构、在染色体上的分布以及系统发育关系进行了分析。结果表明,谷子HSP70家族是一个至少包含25个成员的多基因家族,基因编码区介于295~851个氨基酸之间;家族成员共有10类保守基序,长度分布于17~50个氨基酸之间;结构分析表明,各成员的内含子数目位于0~8之间,约一半的成员含有3’和5’非编码区;各成员不均匀地分布于第1,2,3,4,5,6,7和9号染色体上;系统发育关系揭示其成员之间具有较高的遗传多样性。该研究不仅有助于为了解该基因家族的进化起源提供参考,而且可为进一步分析该家族成员的功能奠定基础。     

谷子HSP90基因家族鉴定及干旱胁迫下表达分析

热激蛋白90(heat shock proteins 90,HSP90)是广泛存在于植物中的一种高度保守的细胞伴侣蛋白家族,参与调节和维持各种蛋白质的构象,在植物的生物和非生物胁迫应激反应中起着重要作用.为探讨谷子HSP90基因家族(SiHSP90s)在干旱胁迫下的潜在抗旱功能,对SiHSP90s进行鉴定,并分析其在干...     

谷子WRKY转录因子基因家族分析

[目的]谷子是抗旱研究的模式植物,谷子基因组测序的完成,为分离鉴定谷子抗旱基因提供了便利,WRKY基因参与植物非生物胁迫应答,在植物抗旱方面也发挥重要作用。为分离鉴定谷子WRKY类抗旱转录因子基因,从而为谷子抗旱机理研究和抗旱育种提供参考。[方法]采用生物信息学方法,对谷子转录因子SiWRKY基因家族进行了分离鉴定和表达分析。[结果]我们发现,谷子基因组中存在103个WRKY基因,分布在谷子的9条染色体上,根据在染色体上的位置命名为SiWRKY1-SiWRKY103。[结论]80%的谷子WRKY基因在干旱胁迫后上调表达,表明其参与谷子抗旱机制,为植物抗旱研究提供了候选基因。     

谷子NCED基因家族鉴定及其干旱胁迫响应表达模式分析

基于转录组数据分析并结合谷子基因组数据库鉴定出10个候选NCED基因,对它们的结构特点、理化性质、启动子元件功能等进行分析,并以抗旱(GG)和干旱敏感谷子品种(JF16)为材料,对PEG胁迫前后差异基因的表达特点进行分析。结果表明,谷子中编码NCED家族基因启动子中含较多与抗旱胁迫相关的功能元件;经PEG胁迫处理后,Seita. 2G035400在GG和JF16中表达量均上调,但上调幅度有所差异。该研究结果进一步加强了对植物NCED基因家族的了解,也为后续进行谷子抗旱机制和抗旱分子育种提供了理论借鉴依据。     

谷子KCS基因家族鉴定及其对干旱胁迫的响应

酮脂酰辅酶A合酶（β-ketoacyl-CoA synthase,KCS）是超长链脂肪酸合成过程中的限速酶,主要负责调控脂肪酸和蜡质的合成与积累。为了为谷子抗旱品种的选育提供新的线索,研究利用隐马尔可夫模型对谷子KSC基因家族进行鉴定,并利用生物信息学技术对谷子KCS基因家族进行系统分析与鉴定,并对其理化特征、进化关系、保守基序、基因结构、顺式调控元件、亚细胞定位、共线性进行分析和表达模式分析。结果表明,从谷子基因组中共鉴定到33个KCS基因;系统进化和共线性分析结果显示,谷子KCS基因与高粱、玉米进化关系更近;启动子区包含许多激素响应、逆境响应和生长发育相关元件,暗示KCS基因可能参与多个生物学过程;谷子KCS基因在穗部表达量最高,其次为叶片,早晚表达量均高于中午。此外,干旱胁迫下谷子Seita.9G470700和Seita.9G487500基因的表达量显著高于对照,表明这2个KCS基因在谷子干旱响应中发挥重要作用。     

真核细胞翻译起始因子5A(eIF5A)研究进展

真核细胞翻译起始因子5A(eIF5A)是真菌、动植物体内普遍存在的蛋白质翻译起始因子。研究发现其不仅仅在部分蛋白质翻译起始中发挥作用,还在人体癌症发生、促进动植物细胞增殖、细胞衰老和死亡以及一些植物环境胁迫应答等方面都有一定的调控作用。进一步研究真核细胞翻译起始因子5A(eIF5A)的功能,对其生产实践中应用具有非常重要的意义。     

葡萄MPT基因家族鉴定与表达分析

线粒体磷酸转运体(mitochondrial phosphate transporter, MPT)基因家族是位于线粒体内膜上的一种重要的功能蛋白,负责将重要代谢底物无机磷酸通过线粒体内膜从细胞质转移到线粒体基质中,在细胞维持正常功能中起到了关键的生理作用。本研究利用生物信息学工具,系统地分析了葡萄MPT基因家族成员的进化关系、基因结构、蛋白质理化性质和保守基序,以及组织特异性表达和同源基因的相关性。结果表明,葡萄全基因组中鉴定出64个MPT家族基因。根据系统发育树可以分为7组,分布于19条染色体上,其中两对基因存在串联复制现象。保守基序分析表明,所有MPT家族成员都含有保守的Mito_carr结构域。组织特异性表达表明,VvMPT基因在果皮、花、叶中高表达。同源基因分析表明,葡萄VvMPT基因家族可能在花器官发育、维持离子浓度中起到了重要作用。