茶树CsCCT基因家族的鉴定和表达模式分析

CCT (CO, COL和TOC1)家族基因,在植物生长发育和适应环境变化的过程中具有重要的调节作用。本研究利用生物信息学方法,对茶树基因组中鉴定到的44个CCT基因进行了基础生物信息分析,同时分析了它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明,44个茶树CsCCT基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树CCT基因分为COL (Constant-like)、PRR(Pseudo-response regulator)和CMF (CCT motif family);通过基因结构与保守基序分析发现,相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;顺式作用元件分析发现,激素、植物发育和胁迫响应都与顺式作用元件相关;基因表达分析显示,CsCCT基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,且部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CsCCT基因在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷处理下存在差异表达,经RT-PCR分析CCT不同基因在茶树各组织表达有一定的差异和转录数据表达趋势基本一致。本研究为进一步揭示CsCCT在茶树生长发育以及抗逆响应...     

茶树TLP基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物类甜蛋白(thaumatin-like protein, TLP)不止能参与宿主的多种发育进程还参与了胁迫反应。目前TLP已经在多种物种中被发现,但是对茶树中TLP家族基因的研究较少。本研究基于茶树基因组数据库筛选鉴定出43个茶树类甜蛋白基因,分别命名为CsTLP1～CsTLP43,对其基因结构、进化关系、染色体分布等进行分析,并基于其转录组数据进行了不同组织、PEG诱导的干旱胁迫和盐胁迫下的表达模式分析。结果表明：43个茶树TLP基因分别定位在11条染色体,其中14号染色体分布最多,包括8条基因家族成员,各染色体上基因分布不均;CsTLP的氨基酸数量为208～429 aa,分子量是22.33～46.41 kD,理论等电点(pl)为3.66～9.08,亲水性(GRAVY)介于-0.328～0.241,不稳定指数(Instability index)为19.65～59.93;基于TPIA中的转录组数据进行表达模式分析,分析结果显示,CsTLP基因在茎和嫩芽组织中表达水平较高;茶树在干旱胁迫、盐胁迫处理下不同的CsTLP基因存在差异表达,部分基因表达量上升明显,该结果说明在茶树生长发育...     

茶树RAV基因家族鉴定与分析

RAV(Related to ABI 3/VP 1)基因家族对植物抗逆和调控植物生长具有重要作用。通过BLAST比对,从茶树基因组中共鉴别得到10个RAV基因,并将其命名为CsRAV1-CsRAV10。可划分为3个亚族,同一亚族内的基序和保守结构域则相对保守。分析顺势作用元件表明,CsRAV基因可能参与茶树的逆境胁迫响应和调控茶树的生长发育。分析基因表达的结果显示,不同的CsRAV基因在不同茶树组织的表达情况不同,在老叶和果实中表达量相对较高,而不同胁迫条件下,其表达情况同样存在一定差异。本试验为进一步研究CsRAV基因调控茶树生长发育和相应逆境胁迫提供一定的理论依据。     

辣椒Whirly基因家族的鉴定及表达分析

为了探索辣椒Whirly基因家族成员的功能和进化关系,通过生物信息学分析了其基因结构、保守基序、进化关系及表达模式,通过荧光定量PCR测定其在脱落酸、高温、低温、疫病等胁迫下的表达量。结果表明,从辣椒CM334中鉴定了2个Whirly基因家族成员,CaWHY1和CaWHY2。辣椒CaWHY1和CaWHY2同其他物种Whirly基因理化性质相比,差别不大,结构相似性高,CaWHY2基因和番茄的SlWHY2基因结构完全一样,在系统进化树中聚在一起。CaWHY1与SlWHY1聚在一起,但它们的基因结构不同,说明Whirly蛋白在进化过程中,结构保守。表达模式分析发现,CaWHY1和CaWHY2在辣椒CM334中均能表达,但在不同组织和果实发育时期的表达水平存在差异。CaWHY1和CaWHY2在不同胁迫处理下受到不同程度的诱导,其中CaWHY1明显受疫病的诱导,CaWHY2在低温处理和脱落酸胁迫下的表达量变化趋势相反。由此可知,Whirly基因家族在辣椒的生长发育中起调控作用,在各种逆境胁迫中也发挥一定作用。     

马铃薯全基因组StbZIP基因家族的鉴定及在不同逆境中的表达分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)是一种广泛存在于植物中的保守转录因子，其家族成员数目是植物中最丰富的转录因子家族之一。为了解马铃薯StbZIP基因家族的相关信息，本研究通过生物信息学的方法，在二倍体马铃薯‘DM’全基因组中鉴定64个马铃薯StbZIP家族成员，命名为StbZIP1～StbZIP64。通过分析发现，马铃薯StbZIP家族成员不均匀地分布在12条染色体上。生物信息学分析表明，家族成员蛋白长度为132～822 aa，分子量介于15.40～88.18 kD之间，等电点4.74～10.30。系统发育树分析显示，该基因家族可分为11个亚群，其基因主要分布在第1、4和10号染色体上。基因结构和保守基序分析发现，各亚族成员间具有相似的保守基序和进化的保守性。表达模式分析发现，11个亚族内部呈现出响应不同非生物胁迫的表达模式，其中有8个亚族基因都在ABA胁迫24 h时表达量发生显著升高。这些结果为阐明StbZIP基因家族的进化和进一步研究StbZIP基因的功能提供了理论指导。     

欧李CKX基因家族的鉴定及表达分析

为深入了解细胞分裂素脱氢酶(CKX)基因家族在欧李基因组中的特征,本研究利用生物信息学的方法对CKX基因家族进行鉴定,并对其系统发育、染色体定位、基因结构、蛋白保守基序、顺式作用元件和组织表达模式等进行分析。结果表明：从欧李基因组中共鉴定出6个CKX家族基因,且都具有Cytokin-bind和FAD＿binding＿4结构域,蛋白长度为518～563 aa,分子量为58.08～63.63 kD,等电点为5.38～6.9,其不均匀地分布在欧李的3条染色体上;ChCKX蛋白二级结构均由α-螺旋、β-折叠、延伸链、无规则卷曲四部分组成;亚细胞定位6个ChCKX蛋白中有2个位于细胞质中,4个位于质膜中;ChCKX2基因具有4个外显子,其余成员都具有5个外显子;6个ChCKX蛋白质序列都包含motif 1～motif 10的保守基序且保守基序的数量和排列次序一致;系统进化树上CKX基因家族可分为4组,每组都含有不同数量的基因;启动子顺式作用元件分析表明,本基因家族主要响应光照、低温、干旱、玉米蛋白代谢、激素等多种因子;ChCKX家族中成员在不同品种和不同组织中差异表达,ChCKX2在叶片中的表达...     

马铃薯PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

作为关键信号分子,脱落酸(ABA)通过其核心信号通路PYLs-PP2Cs-SnRK2s广泛调控植物的生长发育和逆境响应过程,PYLs蛋白作为ABA信号传导的核心组件,在ABA信号传导中发挥着不可替代的作用。为探究PYLs (PYR/PYL/RCARs)基因在马铃薯中的进化以及表达模式,本研究从马铃薯全基因组‘DM-v 6.1’共鉴定到17个StPYLs基因,并对其分布、蛋白理化性质、系统进化、基因结构特征以及基因表达模式进行了分析。结果表明,17个StPYLs基因不均匀分布在8条染色体上,其氨基酸大小在163～231aa之间,等电点在4.5～8.6之间,相对分子量在18.71～25.29 kD之间。根据基因结构和蛋白的系统发育特征, StPYL家族成员共分为3个亚组, motif 1存在于本家族所有基因中,说明它在StPYLs的进化过程中较为保守。基因表达模式分析表明,StPYL家族成员具有明显的组织表达特异性,且除StPYL1在外源激素(BAP、ABA和IAA)和非生物胁迫(高温、盐和干旱)下均上调表达外,其余基因存在功能分化,不同胁迫下的表达模式各异。本研究结果为进一步阐明StPY...     

花生AOC基因家族的鉴定和表达分析

茉莉酸(jasmonic acid,JA)已被认定为新型植物激素,广泛参与植物的生长发育和胁迫响应等过程,丙二烯氧化物环化酶(AOC)是茉莉酸合成途径中的关键酶.为探明花生基因组中AOC基因信息及表达特征,本研究利用生物信息学方法鉴定了花生AOC基因家族,并分析其理化性质、系统进化树、染色体分布、结构特征以及在22个不...     

向日葵DGATs基因家族的鉴定及表达分析

二酰基甘油酰基转移酶(Diacylglycerol acyltransferase, DGAT)在植物油脂代谢和抗逆过程中发挥重要作用。为探究DGAT基因在向日葵(Helianthus annuus L.)中的进化及在油脂积累和非生物胁迫应答中的功能,本研究以拟南芥AtDGATs基因为基础序列,通过同源比对从向日葵基因组中获得18个DGAT同源基因序列,并对其染色体分布、基因结构、蛋白保守结构域、系统进化关系、组织特异性表达以及非生物胁迫下的表达模式进行系统分析。结果表明,向日葵DGATs基因可分为4个亚族(DGAT1、DGAT2、DGAT3和WSD),且同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序;HaDGATs基因的启动子区富含逆境和植物激素响应相关元件;片段复制是导致该基因家族扩张的主要因素; qRT-PCR结果表明, HaDGAT1、HaDGAT2和HaDGAT3主要在种子发育的早、中期表达,与种子油脂快速积累密切相关,而HaWSDs亚家族基因主要在茎、叶和花中表达。盐、低温、干旱和ABA处理后,多数HaWSDs基因在向日葵根、茎和叶中呈现诱导表达,推测其可能在对逆境胁迫的响应...     

茶树一个冷诱导基因的克隆及其表达分析

研究茶树低温驯化的分子机制,不仅对阐明多年生植物抗冻性有重要的理论意义,也有助于茶树抗冻品种的选育。本研究运用RACE技术从茶叶中克隆出一个冷诱导基因CsCOR1的全长cDNA序列,并通过Real-time RT PCR方法分析了该基因在低温、高渗和外源ABA处理时的表达状况。结果显示,CsCOR1 cDNA包含一个推定的ORF,编码一86个氨基酸的多肽。该多肽由N-端的信号肽和富含甘氨酸、精氨酸和脯氨酸的C-端两部分组成,其成熟蛋白中有两个重复的13肽段。CsCOR1基因的表达可被低温和脱水胁迫剧烈上调,可被外源ABA中度上调。     

大麦基因组GRAS基因家族的全基因组鉴定与表达分析

GRAS基因家族是一类仅存在于植物并广泛参与其生长发育调控的转录因子,根据其序列结构和系统发育树分化特征,GRAS转录因子包含PATI,DELLA,HAM,SCR,SHR等多个亚家族成员.本研究利用大麦最新的基因组数据库,采用生物信息学的方法筛选鉴定出41条GRAS基因序列,其中有34条序列具有完整的GRAS家族蛋白特...     

大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

茶树中性/碱性转化酶基因CsINV10的克隆与表达分析

基于课题组前期对茶树冷驯化系统的转录组测序分析结果,从中挑选出6条与中性/碱性转化酶基因高度相似的EST序列,电子拼接和RT-PCR验证后获得一条全长为2101 bp的核酸序列。该基因包含1923 bp的ORF,编码640个氨基酸,蛋白分子量为71. 8 kD,理论等电点（pI）为5.69。根据BlastX同源性比对显示该基因与荔枝LcNI相似性最高（80%）,为G100家族成员,属于中性/碱性转化酶基因,将其命名为CsINV10（GenBank登录号为KT359348）。对CsINV10氨基酸序列的系统进化树分析显示,其与木薯MeNINV8亲缘关系最近。进一步分析显示,CsINV10的氨基酸序列无N端信号肽,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白,并定位在叶绿体上。荧光定量PCR分析表明,CsINV10具有组织表达特异性,在茶树叶和花中的表达量最高,根系中最低。分析发现,低温（4℃）、干旱和盐胁迫分别处理茶树1 d后,成熟叶片中CsINV10的表达呈逐渐上升趋势;而在ABA条件处理下,该基因呈先升高后降低趋势,在处理5 d后基本不表达,表明该基因可能参与茶树对多种逆境胁迫的响应,这为后续进一步研究转化酶基因在茶树抗寒等逆境胁迫中的作用奠定基础。     

陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)是调控植物蔗糖代谢合成途径的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面发挥着重要作用,然而棉花中SPS基因的系统研究尚很少开展。本研究旨在对陆地棉SPS基因进行全基因组鉴定,并对它们的表达特性进行系统分析。【方法】基于已公布的陆地棉基因组序列,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)等方法对陆地棉SPS家族基因的蛋白结构、进化关系、基因结构特征、染色体定位、基因复制和表达特性进行分析。【结果】(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到10个Gh SPS基因(Gh SPS1-Gh SPS10);(2)Gh SPS蛋白具有植物SPS家族特有的两个保守的蛋白结构域和3个相对保守的蛋白磷酸化位点;(3)进化分析表明,Gh SPS蛋白可聚为A、B和C共3个亚族,其中A亚族成员最多,包含6个GhSPS蛋白;(4)位于同一亚族的GhSPS基因具有相似的外显子-内含子分布模式,但是外显子/内含子数目在不同亚族间差异很大;(5)GhSPS基因均匀地分布在陆地棉A亚组和D亚组的5条染色体上,片段复制可能导致了GhSPS基因在陆地棉基因组中的扩增;(6)转录组分析表明,不同亚族GhSPS基因具有不同的组织表达模式,A亚族Gh SPS基因在被检测的各个组织均有较高的表达,B亚族GhSPS基因主要在叶片中高表达,C亚族Gh SPS基因主要在纤维、叶片和花瓣中高表达;(7)进一步荧光定量PCR分析表明,GhSPS4在叶片中表达量很高,GhSPS1在叶片和花瓣中表达量较高,Gh SPS7和Gh SPS10在被检测的各个组织均有较高的表达,该结果与转录组分析结果相对一致。【结论】陆地棉SPS基因家族包含10个成员,分布在5条染色体上,可分为3个亚族,不同亚族成员呈现出不同的表达模式,为后续深入解析陆地棉SPS家族基因的功能奠定理论基础。     

沙棘3-磷酸甘油脱氢酶基因生物信息学及表达分析

沙棘果肉和种子组织中均富含生物活性油。3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)是促进油脂合成前体甘油-3-磷酸(G3P)合成的限速酶。本研究对沙棘HrGPD1基因进行生物信息学分析(氨基酸序列,保守域,亚细胞定位等),及其在沙棘不同组织(果肉和种子)中的表达情况。研究发现:HrGPD1开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于质体中,蛋白高级结构以α-螺旋为主,该蛋白序列与桑、梅、烟草和拟南芥的GPD表现出较高的序列相似性。qRT-PCR分析发现,HrGPD1基因在沙棘品系‘新俄3号’成熟种子和果肉中的相对表达量分别为0.52和1.35,与二者的含油率高低规律相一致。这为进一步研究HrGPD1基因在沙棘生物活性油合成过程中的作用机理提供科学依据。     

黄金茶CsDAM2基因克隆及其功能分析

休眠是通过植物体内相应基因的表达调控机制,使植物芽停止生长,以适应外界低温、短日照等不良环境条件的结果。茶芽打破休眠的早晚,密切关系到茶树经济生产的效益。为进一步掌握茶树芽休眠与解除的分子机理>本研究克隆了可能与黄金茶发芽早相关的转录因子(dormancy associated MADS-box CsDAM2),并在烟草中过表达CsDAM2,对CsDAM2转基因烟草和野生型烟草进行低温处理。结果表明,在相同处理条件下,随着温度的降低,同野生型烟草比较,转基因烟草电导率增加幅度小,并且叶绿素荧光值降低率低,说明在抗寒性能上,转基因烟草具有显著优势,进而一定程度上证实了 CsDAM2具有提髙茶树抗寒性的作用。本研究结果为进一步揭示茶树芽休眠与解除的分子机理提供了科学依据。     

聚乙二醇胁迫下茶树咖啡碱合成酶基因的差异表达

应用荧光定量PCR的方法对茶树咖啡碱合成酶基因在PEG胁迫下的表达情况进行分析。结果显示,与对照相比,PEG胁迫下咖啡碱合成酶基因表达量随着胁迫时间延长呈现出先升高后降低的变化特点,胁迫的12 h内表达量明显上调,胁迫6 h表达量最大,之后明显下降,相对表达量变化范围为0.13~10.97。     

大薯ERF基因家族的挖掘与特征

大薯属于薯蓣科薯蓣属,是热带和亚热带地区的一种重要的粮食作物,但其基础研究还较为薄弱。本研究基于公布的大薯转录谱序列和基因组序列,开展了对大薯ERF家族基因的挖掘和特征分析。共找到DaERF基因41个,其中14个DaERF有一个以上的外显子,其余的均为一个外显子。进一步的blastx分析发现30个DaERF基因具有保守的AP2结构域,依据AP2序列构建系统进化树,可将其分成5个亚家族。通过对AP2结构域的两个保守motif的位置和结合位点的分析,发现相同家族的ERF蛋白具有相似的结构特征。根据大薯转录谱分析DaERF在不同组织中的表达,发现一些DaERF的表达具有组织特异性,并且属于同一亚家族基因的表达具有相似性。我们对在块茎中具有高表达的DaERF-DaERF24基因,使用RT-qPCR验证其在不同组织的表达,结果与转录谱数据一致。本研究通过对大薯ERF转录因子家族特性的初步挖掘,为以后研究ERF家族全基因分布、ERF基因功能验证和薯块生长发育机理提供依据。     

陆地棉油菜素内酯信号基因GhBES1家族的鉴定及表达分析

BES1基因是植物激素油菜素内酯信号转导过程中的重要转录因子,为了解陆地棉油菜素内酯信号基因Gh BESI家族,通过对陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库的全面分析和鉴定,获得21个GhBES1基因,这些基因分布在不同的亚基因组,有9对基因在A亚组和D亚组上存在对应关系,AD亚组对应基因序列一致性高于95%。根据进化分析,21个GhBES1基因分为4个亚家族,除了亚家族Ⅲ,其他3个亚家族在拟南芥中均有对应基因;除了亚家族Ⅳ基因和亚家族Ⅱ中GhBES1-1基因外,其他GhBES1基因均有2个外显子。亚细胞定位结果表明,21个GhBES1蛋白主要定位到细胞核、细胞质等部位,其中7对基因的蛋白亚细胞定位完全一致。GhBES1基因在根、茎、叶、顶端分生组织中均有表达,但不同亚家族基因在不同组织中的表达水平存在差异。研究结果为棉花GhBES1基因家族功能的深入研究奠定了基础。