谷子TCP转录因子家族成员鉴定与生物信息学分析

[目的]鉴定谷子TCP转录因子家族成员,并进行生物信息学及组织表达特性分析,为探究谷子TCP转录因子在植物生长发育、激素信号途径和生物胁迫中的生物学功能提供理论依据.[方法]通过HMMER构建隐马尔可夫模型,在谷子蛋白数据库中搜索含有TCP特征性结构域的TCP蛋白,对其理化性质、保守基序和系统发育进化进行分析,并对其基因结构、启动子顺式作用元件及组织表达特性进行分析.[结果]从谷子蛋白数据库中共鉴定出23个TCP转录因子(编号SiTCP1~SiTCP23),氨基酸数量为95~451个,分子量为9743.9~46502.6 Da,理论等电点(pI)为4.2682~11.8710,其编码基因在9条染色体上呈不均匀方式分布.23个谷子TCP蛋白被分为3个亚族,其中GroupⅠ和GroupⅢ中各有10个TCP蛋白,GroupⅡ有3个TCP蛋白.谷子TCP蛋白保守基序的组成存在一定差异,但亲缘关系较近的蛋白具有相同的保守基序,部分谷子TCP蛋白含有特殊的基序;除SiTCP5、SiTCP20、SiTCP18和SiTCP22外,其余TCP蛋白均含有保守Motif 1和Motif 2.除SiTCP1、SiTCP6和SiTCP14基因仅包含1个内含子外,其余TCP基因均无内含子,且亲缘关系较近的基因具有相似结构.谷子TCP基因的启动子含有光应答元件、激素响应元件、应激响应元件及分生组织表达应答元件等.谷子TCP基因在不同组织中具有特异性,且大部分TCP基因在穗状花序和茎中高效表达.[结论]同亚族的谷子TCP转录因子家族成员具有相似的保守基序和基因结构,推测其在激素信号途径、应答非生物胁迫(干旱和低温)及生长发育中发挥重要作用.     

苹果Dof转录因子生物信息学及其表达分析

为了解苹果Dof转录因子家族的生物学信息与功能,利用苹果基因组GDDH13 v1.1检索及RNA-seq转录本重构找到51个Dof基因,并通过Pfam和SMART检测确认,进一步对这些Dof基因进行全面分析.结果表明,除MD07G1265700外,其他50个Dof蛋白均含有一个明显的Dof结构域,且有一个CX2CX21CX2C基序.这些Dof基因编码氨基酸数为163～523,相对分子质量为18210～55800,等电点为5.01～10.30,多数Dof成员定位于细胞核中,少数定位于叶绿体或线粒体中.组织特异表达显示多数Dof基因在营养器官中的表达量高于生殖器官,而MD01G1084700、MD07G1153300、MD08G1040100、MD15G1034500基因在未成熟的果肉中表达量最高.盐碱胁迫下,除MD05G1023800基因没有检测到表达外,其他Dof基因的表达均受盐碱胁迫影响,只是响应强度和时间有差异,基因表达显著上调的有7个,显著下调的有15个.该研究结果为进一步揭示苹果Dof转录因子生物功能奠定了理论基础.     

甜橙bHLH转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

bHLH转录因子家族是第2大转录因子家族,广泛存在于微生物、植物以及动物中。以甜橙为试验材料,通过全基因组数据库搜索鉴定,对bHLH基因进行了理化性质、系统发育、染色体分布、保守基序、蛋白互作生物信息学分析,探讨它们在不同组织的表达情况。结果表明：共鉴定出126个bHLH基因,其中112个不均匀的分布于9条染色体上,14个分布位置尚未确定;系统发育分析表明甜橙bHLH基因家族可分为16个亚家族,并且给定亚家族中的大多数基因具有相似的基因结构和保守基序。在甜橙中,多个bHLH基因相互作用共同调控其开花、光的形态发生和花色素苷合成等过程;大多数的CsbHLH基因在愈伤组织、叶、花和果实中均有表达。本研究为CsbHLH基因的功能研究奠定了基础,并有助于bHLH基因在其他植物物种中的功能研究。     

芥菜TCP转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】对芥菜基因组中TCP转录因子家族基因成员进行鉴定和序列分析,并分析TCP家族基因在茎发育时期的表达水平,为研究芥菜TCP基因功能和茎膨大机理提供基因源和理论依据。【方法】从芸薹属基因组数据库下载芥菜基因组数据,结合转录组数据,对芥菜TCP转录因子家族成员进行鉴定,并利用生物信息学方法对该家族成员进行理化性质、亚细胞定位、系统发育关系、基因结构、染色体定位及茎不同发育时期基因表达谱等方面的分析。【结果】芥菜TCP家族共有53个成员;系统进化树分析可分为两个大的亚组;TCP基因大都位于细胞核上,但理化性质差异很大;大部分基因没有内含子,基因结构保守性较高;在染色体上分布不均;表达模式分析显示TCP家族基因可能在芥菜茎膨大中起重要作用。【结论】鉴定了53个芥菜TCP家族基因成员,并发现PCF亚组成员在芥菜茎发育时期特异性表达,可能在芥菜茎的生长发育过程中起重要作用,该研究为芥菜及其他植物中TCP家族的鉴定和功能研究提供了理论基础。     

苹果bZIP转录因子家族生物信息学分析及其在休眠芽中的表达

【目的】鉴定苹果（Malus×domestica Borkh.）基因组上的bZIP基因（MdbZIP）,为研究苹果bZIP转录因子提供相关信息以及在芽休眠过程中的调控作用提供理论参考。【方法】通过Pfam下载bZIP隐马尔科夫模型bZIP_1（PF00170）与bZIP_2（PF07716）,利用HMMER 3.0鉴定苹果bZIP基因。使用Clustal Omega、MEGA6.0、MapInspect、DNAMAN 6.0和MEME4.10.2等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用Microarray分析与qRT-PCR技术检测苹果bZIP基因在不同处理下及其在高需冷量品种与低需冷量品种中的表达情况。【结果】鉴定得到120个苹果bZIP基因,与拟南芥的系统进化树分析将苹果bZIP分为10个亚家族（A-I和S）。染色体定位分析显示,109个苹果bZIP不均匀分布于17条染色体上,其中,11个基因无匹配的染色体定位。8号染色体上分布最多（13个）,1号染色体分布最少（1个）,一些染色体区域基因密度较高。基因结构分析表明,MdbZIP基因家族外显子数量0-23个,其中23个基因无内含子,分布于F亚家族（4）与S亚家族（19）,基因结构进化高度保守。保守元件分析表明,MdbZIP基因家族包含30个保守元件：元件1为bZIP保守结构域;在D亚家族发现的元件10与G亚家族发现的14为已知元件,另外多数元件功能未知。通过Microarray分析显示,多个MdbZIP均可能与芽休眠的解除相关。qRT-PCR结果显示在不同品种中A亚家族8个MdbZIP均呈现出ABA诱导表达,而D亚家族中随着冷处理时间延长,在需冷量不同的品种中出现多种表达模式。【结论】苹果bZIP基因家族结构高度保守,在ABA与冷处理下呈现不同表达模式,可能参与调控苹果芽休眠进程。     

白羽扇豆WRKY转录因子家族鉴定及生物信息学分析

WRKY转录因子家族在植物生命活动中具有重要作用。利用生物信息学方法分析白羽扇豆基因组数据,对LaWRKY转录因子家族成员进行鉴定及染色体定位,同时分析其蛋白理化性质、系统发育进化关系、保守基序分布、保守结构域位置、基因结构及启动子-顺式作用元件等,并从系统发育进化的同源性、启动子-顺式作用元件等多角度对LaWRKY转录因子功能进行预测。结果表明,在白羽扇豆中共鉴定到106个LaWRKY转录因子家族成员,各成员不均匀地分布在24条染色体上,但18号染色体上无分布;106个成员聚类为3个亚族（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）,各亚族成员的保守基序分布相似,对应的保守结构域、基因结构特征也表现一定的规律性,多角度预测到LaWRKY转录因子与植物激素、环境变化等方面有关联。本研究为深入解析LaWRKY转录因子对白羽扇豆生命活动的调控作用提供理论参考。     

石榴TCP基因家族的生物信息学与表达分析

TCP是植物特有转录因子家族之一,参与植物的叶发育、花发育、分枝发育、芽的休眠、果实的成熟及花色苷的生物合成等生长发育过程。本研究以石榴基因组数据和转录组数据为材料,分析了石榴TCP基因家族成员的理化性质、系统进化关系、保守结构域、基因结构和表达情况。结果表明,石榴基因组有22个TCP基因,TCP蛋白氨基酸长度在221～644 aa之间,蛋白分子量为23.23～70.76 ku。石榴TCP基因可分为ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CYC/TB1和CIN)两大类。大多数PgTCP基因无内含子。CIN亚族成员PgTCP1、PgTCP3、PgTCP4、PgTCP5含有miR319调控位点。PgTCP1和PgTCP3在叶片中表达量高,PgTCP1和PgTCP14在花中表达量高。PgTCP22在果皮发育中表达量降低,PgTCP2和PgTCP5在外种皮发育中表达量降低。该研究结果可为石榴TCP家族基因功能研究,探索TCP调控石榴果实发育及品质形成提供参考,为石榴的分子育种提供科学依据。     

苹果NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC转录因子是植物特有的且具有多种生物功能的一类重要转录因子,该家族转录因子广泛参与植物生长发育以及器官建成、逆境胁迫应答等反应.首先利用生物信息学方法对苹果256条NAC蛋白序列的系统发生和NAC基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构和三级结构进行预测和分析,同时还分析了苹果与拟南芥NAC转录因子家族之间的联系.结果显示苹果256条蛋白序列与拟南芥94条NAC蛋白序列一起被分成了 23个亚族,拟南芥与苹果MC基因间具有较高的保守性.基因组定位结果显示苹果256条MAC基因分布在17条染色体上.研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列疏水性存在一定的差异;二级结构预测分析发现,256条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,且256条氨基酸序列三维结构相似.本试验结果将为苹果NAC转录因子家族的进一步功能分析提供重要研究基础.     

苹果果实HD-ZipⅠ转录因子亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子在调控苹果果实成熟衰老过程中起到至关重要的作用。利用生物信息学方法从苹果基因组数据库筛选出22个HD-ZipⅠ转录因子家族成员并进行分类。通过对不同组织基因表达特异性分析,筛选出6个在成熟果实中表达的基因,进一步分析其在果实成熟贮藏过程中的表达差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,在‘富士’果实采后贮藏过程中,有3个家族成员的表达与乙烯存在不同程度的联系,其中MdHZ 6在果实常温贮藏中的表达与内源乙烯含量变化有较高的相关性,且均在35d达到峰值;MdHZ 15和MdHZ 17在内源乙烯高峰之前有显著上调,预测三者与苹果的成熟衰老相关。     

苹果MADS-box转录因子的生物信息学及其在不同组织中的表达

【目的】分析已知苹果（Malus×domestica）MADS-box基因基本信息,研究其在不同组织中表达情况。【方法】利用NCBI数据库查询并获得苹果MADS-box基因,采用CLC Combined Workbench version 6、WebLogo 3、MEGA4.1、MapInspect和MEME等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术研究MdMADS基因在不同组织中的表达情况。【结果】共得到26个苹果MADS-box基因。MADS-box结构域分析显示,氨基酸10（I）、16-19（RQVT）、22-23（KR）、29-31（KKA）、33（E）、37-39（LCD）、42（V）和48（S）是保守不变的。保守元件分析表明,苹果MADS-box基因包含4个保守元件：元件1、3为MADS盒;元件2、4为K盒。所有苹果MADS-box蛋白都包含有MADS盒（除MdMADS9）和K盒。进化树分析结果显示,苹果MADS基因共分为5个亚组。MdMADS1、3、4、6、7、8、11、18属于SEP亚组;MdMADS2、5、12属于AP1亚组;MdMADS10、14、15、19、22和MdAGL属于AG亚组;MdMADS16、17、21、MdSOC1、MdSOC1a和MdSOC1c属于SOC1亚组;MdMADS13、23和MdPI属于AP3亚组;MdMADS20属于SVP亚组。染色体定位分析显示,MdMADS在8号染色体上分布最多,共有4个;其次是染色体2、14和17,均分布3个;染色体1、5、6、7、11和16均分布1个;染色体3、4、12和15则没有分布。RT-PCR结果分析显示,SEP和AGL亚组表达模式较为一致,主要在花和果实中表达;AP1亚组除在花和果实中表达外,在其它组织器官中也有表达。【结论】苹果MADS-box基因结构高度保守,多数成员参与调控花和果实发育过程。     

基于转录组的洋葱bHLH转录因子家族鉴定与生物信息学分析

bHLH转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。本研究利用转录组数据对洋葱基因家族成员进行筛选和鉴定,并对家族成员进行理化性质、保守基序、亚细胞定位、系统发育和蛋白互作生物信息学分析,同时对bHLH基因家族在洋葱幼苗中的表达情况进行分析。结果表明,从洋葱转录组共鉴定到36个bHLH基因,预测编码蛋白质含有的氨基酸数量为127～610个,且均为亲水性蛋白,系统发育分析表明,洋葱bHLH基因家族分为12个亚族,同一亚族的大多数基因具有相似的保守基序,大多数bHLH基因在洋葱幼苗中表达,不同基因的表达量水平差异较大。本研究结果为进一步研究洋葱bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。     

水稻WRKY转录因子家族的生物信息学分析

[目的]对水稻WRKY转录因子家族成员进行生物信息学分析,为进一步研究水稻WRKY转录因子的功能提供依据。[方法]从NCBI网站下载水稻全基因组序列,利用CDD、Blast、MEME、MEGA、ProtParam等在线工具或本地软件筛选WRKY家族成员,对所得WRKY家族成员的理化性质、系统进化亲缘关系、保守元件等项目进行生物信息学分析。[结果]共从水稻基因组中鉴定筛选出65个WRKY家族成员,每一个成员中都具有WRKYGQK的保守元件,除此之外还有一个保守锌指结构的元件存在。利用MEGA对所得WRKY家族成员进行聚类发现,65个WRKY家族成员可以分为A、B、C、D、E 5类,其中A、B、C、D 4类的亲缘关系较近,可以聚为一类;而A类相对亲缘关系较远,认为A类成员可能是长期进化过程中被保留下来的较为原始的一类。[结论]该研究较系统地鉴定了水稻WRKY家族,为进一步研究水稻WRKY转录因子功能和互作关系提供参考。     

小麦Dof转录因子家族全基因组鉴定和表达分析

利用生物信息学方法对小麦Dof转录因子家族进行全基因组鉴定,并对其保守结构域、系统进化关系、共线性和表达模式进行分析,以期为小麦Dof转录因子的功能研究奠定基础。结果表明,在小麦基因组水平上共鉴定到86个Dof基因,它们在小麦染色体上不均等分布,A、B、D染色体组中分别含有30、29、27个Dof转录因子;小麦Dof转录因子可被分成A、B、C1、C2、C3、D1、D2七个亚组,其中亚组D1是最大的一个亚组,含有29个Dof转录因子;多序列比对结果显示,所有的Dof转录因子都包含有一个C-X_2-C-X_(21)-CX_2-C保守基序;共线性结果表明,有23个Dof基因组成了29对共线性基因对,暗示Dof基因在进化过程中发生了复制;表达模式分析表明,Dof基因在不同生长发育时期的组织和胁迫条件下均存在差异表达,说明Dof基因广泛参与小麦生长发育,且在响应生物和非生物胁迫中可能发挥重要作用。     

灵芝转录因子同源蛋白生物信息学分析及转录表达特性研究

[目的]本文旨在对灵芝中主要的转录因子家族同源蛋白进行筛选,分析其序列特性和乙酸处理下的转录水平变化,为深入研究灵芝的基因表达及产物代谢调控提供理论基础.[方法]运用生物信息学方法,分析灵芝蛋白数据库,将其与公共数据库中的19种真菌常见转录因子家族进行比较,从中筛选出灵芝转录因子家族同源蛋白.对bZIP转录因子家族进行...     

红树莓CPP转录因子家族的生物信息学及表达分析

为探索CPP转录因子家族在红树莓果实中的功能,本研究通过生物信息学技术与表达分析结合的方法,在‘海尔特兹’红树莓转录组数据库中检索到的CPP转录因子家族进行生物信息学分析、转录表达量分析和qRT-PCR表达分析。结果表明：红树莓CPP基因家族包括4个成员,相对分子质量在47 175.57～86 763.46 kD之间,等电点在5.83～9.20之间,为不稳定、亲水性的蛋白质,无信号肽,定位于细胞核,无跨膜结构,含有2个CXC保守结构域,结构主要由无规则卷曲构成,含有8～12个外显子,7～8个保守基序,与拟南芥的CPP基因亲缘关系较近,含有生长素、脱落酸、赤霉素、水杨酸、防御和应激、干旱诱导等顺式作用元件,转录表达和qRT-PCR表达均分析发现RuCPP-1和RuCPP-4基因在青果时期的表达量最高,RuCPP-2和RuCPP-3基因分别在红果和深红果时期的表达量最高,推测RuCPP基因家族可能参与调控生长素、脱落酸、赤霉素、水杨酸等反应。     

水曲柳TCP4转录因子克隆及胁迫和激素下的表达分析

TCP转录因子家族是植物特异的一类调控生长发育和逆境胁迫的重要转录因子。本文揭示了水曲柳FmTCP4在非生物胁迫及激素信号诱导调控的表达特征,为该基因在水曲柳中调控生长发育以及逆境胁迫响应功能的研究奠定基础。通过前期研究克隆获得了水曲柳TCP4基因序列,并命名为FmTCP4,应用生物信息学软件对水曲柳FmTCP4基因的分子结构特征进行了分析,利用4 ℃低温、盐(NaCl)以及干旱(PEG6000)进行非生物胁迫处理,利用脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)进行激素信号诱导,分析FmTCP4基因的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 251 bp,具有完整的开放阅读框,编码416个氨基酸。FmTCP4具有螺旋-环-螺旋结构,为亲水性的不稳定蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,亚细胞定位预测存在于细胞核中,并在细胞质到细胞核的调控中起作用。同源序列比对结果表明,FmTCP4与芝麻、烟草等物种的同源蛋白序列相比具有很高的同源性。非生物胁迫处理后,FmTCP4的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不同,表明FmTCP4明显响应了这3种非生物胁迫。激素信号诱导结果表明,外源植物激素调控了FmTCP4基因的表达,基因表达量相对于对照组具有显著性差异。非生物胁迫和激素信号诱导下的基因表达分析表明,FmTCP4响应了寒冷、盐、干旱等非生物胁迫以及激素信号,说明其参与了植物的生长发育和逆境胁迫的平衡。      

抗逆性转录因子NAC的生物信息学分析

根据在NCBI中已登录的植物转录因子NAC家族中与抗逆性有关成员的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件分析了其理化性质、疏水性/亲水性、跨膜结构、二级结构、功能结构域等,并构建了这类NAC家族成员的系统进化树.结果表明,17种NAC成员的蛋白质一级结构中存在明显的疏水区和亲水区,都存在明显的α--螺旋和β折叠.二级结构组成上相似,都由α-螺旋、β折叠和无规则卷曲组成.这些成员都能够通过同源建模分析NAC蛋白质的三维结构.进化分析表明,它们主要分成4大类群.通过多序列比对得到了这些成员的保守区段,并设计了简并引物.