大白菜YUCCA基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素(IAA)是一种重要的植物内源激素,YUCCA基因作为IAA生物合成的限速酶编码基因,在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。为深入研究大白菜YUCCA基因家族的功能,利用生物信息学分析对大白菜中YUCCA基因家族成员进行全基因组水平鉴定,并对其基因组信息、蛋白质生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化树等方面进行研究。结果表明,在大白菜基因组中共鉴定出19个YUCCA基因,可以聚类到2个大的分支,CladeⅠ和CladeⅡ;YUCCA基因在大白菜10条染色体上呈不均匀分布,并有1对基因以串联重复现象在染色体上分布;基因结构分析表明大白菜YUCCA基因一般含有0～3个数量不等的内含子;对大白菜YUCCA蛋白质氨基酸序列多重比对的分析表明大白菜YUCCA蛋白质存在高度保守的FAD结合位点(一致序列为GAGPxG)和NADPH结合位点(一致序列为GxGNSG);通过MEME软件对大白菜YUCCA蛋白质模体(motif)的预测还发现12个比较保守的motif。上述研究结果为大白菜YUCCA基因功能的研究奠定了一定的基础。     

大白菜BrROP基因家族的生物信息学分析

为了揭示大白菜BrROP基因家族的功能和进化关系,利用生物信息学方法对大白菜BrROP基因家族成员进行了鉴定,并对其基因结构、蛋白质序列、染色体定位、保守结构域、进化关系和表达模式等进行系统分析。结果表明,在大白菜基因组中共鉴定出22个BrROP基因成员,在大白菜染色体上呈不均匀分布;氨基酸序列分析表明,BrROP蛋白的结构较保守,均含有G结构域(G1—G5)、效应因子结合点、插入序列和C端可变区;根据系统发育进行聚类分析,大白菜BrROP基因可被分为4类,GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ和GroupⅣ;利用EMBL-EBI数据库对BrROP基因家族进行分析,22个BrROP基因在大白菜根、茎、叶、花和角果中呈组织差异表达。     

大白菜LACS家族基因鉴定与表达分析

长链脂酰辅酶A合成酶(LACS)能催化游离的脂肪酸形成酰基辅酶A,是脂肪酸激活、转运、氧化及储存脂合成等生化途径的关键酶,在许多生物过程中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法鉴定大白菜LACS家族基因成员,分析其亲缘关系、蛋白质理化性质、染色体定位、共线性关系、基因结构、蛋白保守结构域和基因表达模式。结果表明,从大白菜全基因组共鉴定到13个BrLACS基因成员,分成4组,不均匀地分布在7条染色体和1个Scaffold上。BrLACSs的蛋白长度和分子量分别为199～1 072 aa和23.10～121.10 kDa。与拟南芥AtLACS1、AtLACS5和AtLACS6共线性的BrLACS基因发生了扩张,出现了双拷贝(BrLACS5a、BrLACS5b和BrLACS6a、BrLACS6b)及三拷贝(BrLACS1a、BrLACS1b和BrLACS1c)。表达模式分析表明,BrLACS4和BrLACS8基因在大白菜不同器官/组织中表达量最高,尤其在控制花器官蜡质性状中起着重要作用,在有蜡粉大白菜中的表达量显著高于无蜡粉大白菜。本研究结果为解析大白菜LACS基因在控制大白菜蜡质性状中的分...     

玉米TCP家族基因生物信息学鉴定与分析

TCP家族是一类与植物器官三维形态发育或细胞周期调控相关的转录因子。本研究通过SeqHunter2软件,在玉米基因组范围内进行TCP家族基因的搜索和鉴定。共鉴定了7个玉米TCP家族基因,并根据进化树拓扑结构将其分为两大类:ClassⅠ和ClassⅡ。通过玉米、拟南芥和水稻TCP家族的进化分析推测,玉米发生了特有的TCP家族基因扩增事件,这些物种分化后进化出的基因可能参与了玉米特有的生命活动或与玉米特有的生物特征相关。玉米7个TCP转录因子的保守基序在组成上存在差异,但均含有TCP家族中最保守的两个基序。     

谷子NF-YB基因家族的鉴定与生物信息学分析

为进一步明确谷子NF-YB基因家族结构的功能,研究利用生物信息学分析了谷子NF-YB基因家族的数目、染色体分布、进化关系、保守基序、保守结构域及组织表达情况。结果表明,在谷子中共鉴定出16个NF-YB基因,谷子NF-YB基因家族在染色体上呈不均匀分布;大多数亲缘关系较近的谷子NF-YB基因家族成员的外显子-内含子结构、保守基序、保守结构域较为相似,且NF-YB基因家族不同成员在谷子不同组织中的表达量存在显著差异。研究结果可为进一步探索NF-YB基因家族的功能奠定理论基础。     

胡麻SUC基因家族的鉴定与生物信息学分析

利用多个物种的SUC基因蛋白序列在胡麻基因组内进行BlastP分析,通过Pfam确认结构域,获得胡麻SUC基因家族成员,并进行基因结构分析;对蛋白分子量、等电点、信号肽、跨膜结构域、糖基化修饰位点、亚细胞定位、Motif及二级结构进行预测。结果鉴定得到12个胡麻SUC基因家族成员,大部分成员含有4个以上的外显子,10个以上跨膜结构域,并获4个特征性Motif。进化树分析显示,胡麻SUC分别属于SUT1、SUT2和SUT4家族。     

亚麻COBRA基因家族的鉴定与生物信息学分析

COBRA基因编码糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,是次生壁加厚和纤维素含量的调节因子。亚麻纤维为韧皮纤维,纤维产量与次生壁中纤维素含量及次生壁加厚密切相关。通过BLASTP和Pfam分析,鉴定到24个亚麻COBRA家族成员,并对其进行基因结构、蛋白理化性质及系统进化等生物信息学分析。结果表明,有22个成员具有跨膜结构域,21个成员具有N-端信号肽,16个成员具有GPI锚定位点,所有蛋白均具有CCVS保守结构域而且都定位在细胞膜。基因结构和系统进化分析表明,亚麻COBRA基因家族分为2个亚家族:COBRA-I和COBRA-II,2个亚家族的基因结构具有明显的差异。     

黄瓜AQP基因家族的鉴定与生物信息学分析

  目的  深入研究黄瓜Cucumis sativus水通道蛋白(aquaporin, AQP)基因家族(CsAQP)的相关功能。  方法  通过全基因组分析技术鉴定其家族成员,对其蛋白质理化性质、系统进化关系、选择压力、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白质互作进行分析。  结果  黄瓜基因组共有33个AQP基因,含有2~5个数量不等的外显子,在染色体上不均匀分布;根据物种进化关系将黄瓜AQP基因家族划分为5个亚家族;基因组重复序列分析表明:5号和6号染色体上各有2~3对基因串联重复;计算这些基因的同义替换(synonymous, K_s)和非同义替换(nonSynonymous, K_a)的比率,结果显示均小于1,表明其进化受纯化选择作用;顺式作用调控元件分析发现,大部分基因启动子区所含元件与激素调节、光响应、胁迫密切相关。  结论  通过黄瓜全基因组扫描,获得黄瓜基因组的33个AQP家族成员,分属于5个亚族,映射于7条染色体上。上游启动子区含逆境相关作用元件,且部分基因参与串联复制,历经纯化选择。图6表4参26     

大白菜GIF蛋白家族的生物信息学分析

GIF(GRF-interacting factor)家族是一类含有SNH和QG结构域的蛋白质,可与GRF(Growth reg-ulating factor)转录因子蛋白相结合形成功能复合体,通过促进和维持细胞的分裂能力参与调控植物叶器官的发育。本研究系统鉴定了5个大白菜的GIF基因,并对这些基因编码的蛋白质序列进行了保守性和系统进化分析,最后对BrGIF1基因的表达进行了分析。结果表明,所有的大白菜和拟南芥GIF蛋白家族成员都具有高度保守的SNH和QG结构域。在进化上,GIF蛋白家族可分为两个不同的亚家族,并且这种特征在大白菜和拟南芥分离之前就已经形成。在表达模式上,BrGIF1基因在具有较大叶球的白菜自交系以及具有较强细胞分裂能力的组织中的转录表达水平较高。另外,BrGIF1基因的表达受到NAA的诱导和ABA的抑制。这些结果表明大白菜GIF蛋白可能具有和拟南芥GIF蛋白相似的生物学功能,在调控植物器官发育中具有重要作用。     

野菊花GRF基因家族的鉴定和生物信息学分析

运用生物信息学对野菊花中植物生长调控因子(Growth Regulation Factors,GRF)基因家族成员的一些基本理化性质、蛋白质的亚细胞定位、进化树的构建、基因结构、保守结构域和保守基序、潜在磷酸化修饰位点以及蛋白质二级结构进行分析发现,野菊花GRF蛋白家族多数成员氨基酸数量相差不大,15个家族成员亚细胞定位均在细胞核。通过进化树构建、基因结构和保守基序、保守结构域分析发现,QLQ和WRC这两个结构域在大部分家族成员中存在,且亲缘关系相近的GRF家族成员所含有的保守基序也十分相似。     

椰子ALDH基因家族的鉴定及生物信息学分析

为了鉴定椰子的ALDH基因家族,分析其基因结构、保守结构域、系统发育树以及其表达模式,通过下载OsALDH基因家族的蛋白质序列,并与椰子的蛋白质的数据库进行比对,鉴定出12个CnALDH基因,分属于9个亚族。结果表明,ALDH编码的氨基酸等电点为5.35～8.68,多数分布在叶绿体中。表达谱分析结果显示,除CnALDH12＿A1和CnALDH22＿A1外,其他的CnALDH基因家族成员均在叶片中有高水平表达。而CnALDH10＿A8在不同组织以及不同时期展现组成性表达,推测该基因参与椰子的一些基础性功能,是不可或缺的基因。     

荞麦ARF基因家族的鉴定及生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)基因应答了生长素信号,在植物生长发育中具有重要的调控作用。以荞麦基因组数据库为基础,利用BlastP比对程序共鉴定了21个荞麦ARF基因,并对其基因结构、编码蛋白理化性质、保守结构域、保守基序、亚细胞定位、潜在磷酸化位点及系统进化关系进行了分析。基因结构分析表明,21个荞麦ARF基因均含有内含子,且不同基因间内含子数目存在较大差异。保守结构域分析显示,21个ARF蛋白均含有保守的B3和ARF结构域,部分ARF蛋白还含有Aux/IAA结构域。蛋白保守基序分析表明,21个ARF蛋白共有10个保守基序,基序长度在13~55个氨基酸之间。亚细胞定位分析表明,大多数ARF蛋白定位于细胞核,个别定位于叶绿体。潜在磷酸化位点分析显示,所有ARF蛋白均含有潜在的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点,但各蛋白的不同磷酸化位点的数目差异较大。系统进化分析表明,21个ARF基因可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个亚家族,其中,Ⅰ亚家族可以进一步分为Ⅰa和Ⅰb两个家族,Ⅱ亚家族可以进一步分为Ⅱa和Ⅱb两个家族。研究结果为进一步克隆荞麦ARF基因及深入研究它们在荞麦中的功能提供了参考。     

甘草NRAMP基因家族的鉴定和生物信息学分析

为研究甘草自然抗性相关巨噬细胞蛋白(NRAMP)家族成员的结构和功能,利用生物信息学方法,从甘草全基因组数据库中筛选并鉴定甘草NRAMP家族基因序列,并对该家族成员做进化分析、基因结构分析、保守结构域和保守基序分析、二级结构和三维结构分析。结果显示,从甘草基因组中共鉴定出11个NRAMP基因家族成员,通过进化分析发现,亲缘关系近的NRAMP家族成员基因结构和保守基序都更为相似,甘草和大豆的NRAMP家族成员间亲缘关系更接近。甘草大部分NRAMP家族成员的氨基酸数量差异不大,介于300～549个,且亚细胞定位在细胞膜上,而2个分子质量较大的成员GurNRAMP7和GurNRAMP8亚细胞定位在叶绿体上,各个成员的跨膜结构数量不尽相同。各个基因在染色体上的分布较为分散,只有NRAMP9、NRAMP10、NRAMP11定位在同一条染色体上。α-螺旋是甘草NRAMP家族成员中最主要的二级结构,但各个成员含有的α-螺旋数量不完全一样。     

甘薯MAPK基因家族的鉴定及生物信息学分析

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应在植物生长发育以及生物和非生物胁迫反应中发挥着重要作用。为探明甘薯基因组中MAPK基因结构特征,利用生物信息学方法筛选鉴定出了18个二倍体甘薯(Ipomoea trifida) MAPK基因家族成员,并分析其基因位置、基因结构、所编码的蛋白质理化性质、保守基序、系统进化和蛋白质互作关系。结果表明:甘薯18个MAPK基因不均匀分布在9条染色体上,所编码的氨基酸数量为365～629,均为亲水蛋白,并且大部分属于酸性蛋白和不稳定蛋白。亚细胞定位预测结果表明,仅有ItfMAPK7、ItfMAPK9和ItfMAPK15三个蛋白位于细胞质中,其余均位于细胞核内。系统进化分析将18个基因分成4个亚组,相同组内成员具有相似的基因结构、外显子数量及motif数量,但亚组之间存在明显的差异,并且发现甘薯的MAPK基因家族成员与拟南芥的亲缘关系最近。进一步分析各个亚组所包含基因的外显子和内含子结构,发现不同的亚组之间ItfMAPK基因的结构存在显著的差异,但亚组之间却十分相似。蛋白质互作分析发现甘薯MAPK基因家族成员既存在组内的两两互作关系,也存在亚组之间的互作关系。...     

谷子AMT基因家族的鉴定及生物信息学分析

铵态氮转运蛋白(AMT)是一种高亲和性的转运蛋白,对植物的生长和发育有着重要的调节作用。谷子作为耐贫瘠作物,鉴定谷子AMT基因家族成员及对其进行生物信息学分析,将为研究谷子AMT基因家族的分子功能奠定一定的基础。根据已经报道的拟南芥和水稻AMT基因,运用生物信息学方法在谷子xiaomi基因组上鉴定了谷子AMT基因家族成员,并分析其在染色体上的分布、理化性质和基因结构,同时基于不同组织中的基因表达量,构建谷子AMT基因的表达模式。结果表明,在谷子xiaomi基因组中共鉴定到9个AMT基因家族成员,分为4个亚族,均由α-螺旋、β-折叠、扩展链以及无规则卷曲4种形式组成;不同SiAMT基因家族间的等电点、亲水性、相对分子质量等理化性质存在差异。motif分析结果表明,Si AMT蛋白均含有motif 8、motif 6、motif 5;此外,Si1g19720.1、Si1g24430.1、Si5g39610.1、Si7g17570.1基因的启动子区检测到与植物生长发育、光照、激素、胁迫响应有关的顺式作用元件。表达谱分析结果发现,Si7g17570.1、Si3g20620.1、Si9g02830.1基因具有明显的组织表达特异性。研究结果可为深入探讨该基因家族的功能机制与表达调控提供一定的参考信息。     

大白菜ACA基因家族的全基因组鉴定与表达分析

【目的】通过对大白菜ACA（Ca²⁺-ATPase）基因家族鉴定与表达分析,研究其家族基因间的共性与特性,为进一步揭示ACA家族进化关系提供数据支撑,为深入解析BraACAs在低温胁迫、盐胁迫以及自交不亲和方面的功能研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥ACA基因家族,同源比对出大白菜ACA基因家族,利用在线软件Expasy预测其分子量、理论等电点等理化性质;采用MEGA 5.0软件构建系统进化树;运用在线软件GSDS 2.0绘制基因结构图谱;TBtools对其染色体定位;McscanX软件进行拟南芥与大白菜ACA家族基因共线性分析;利用在线软件PlantCARE预测大白菜ACA基因家族启动子元件;通过在线工具Pfam和MEME进行蛋白保守结构域分析;利用qRT-PCR技术检测BraACAs在不同组织、非生物胁迫和自交异交授粉后的表达量。【结果】大白菜ACA基因家族有18个基因成员,分布在大白菜10条染色体上;根据进化树关系分成4组,分别包含3、4、4和7个成员;蛋白结构域分析显示,有13个成员包含N端自抑结构域。qRT-PCR结果表明,BraACAs主要在花与果荚中高表达;低温胁迫下,Bra002762与Bra035649表达量总体上调;盐胁迫下,Bra031701表达量显著上调;自交和异交授粉中,Bra003276和Bra024117差异性表达。对Bra002762、Bra035649、Bra031701、Bra003276和Bra024117亚细胞定位分析,发现这些基因均定位在细胞质膜上。【结论】大白菜ACA家族基因蛋白结构均含有4个ACA基因特有的高度保守结构域。该家族在大白菜不同组织中表达模式不同,5个ACA家族基因成员编码蛋白定位于细胞膜上,其中Bra002762、Bra035649、Bra031701与低温和盐胁迫响应有关;Bra003276和Bra024117与自交不亲和性相关。     

西瓜NAS基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

为了探究西瓜NAS基因家族的生物学功能,基于西瓜全基因组组装注释数据,利用HMMER、MEGA、TBtools等工具对西瓜NAS家族进行生物信息学的鉴定和分析,包括染色体定位、蛋白质结构、蛋白保守基序、系统进化树、启动子顺式作用元件和共线性分析。结果表明：在西瓜全基因组中共鉴定出4个ClaNAS基因,分布于2号染色体、3号染色体、6号染色体上;编码的氨基酸数量变化范围为277～356aa、分子量为30.68～39.88kDa、等电点为4.71～7.46;4个claNAS成员编码蛋白质的二级结构组成一致,三级结构差异明显;拟南芥、水稻、甜瓜、番茄和西瓜5个物种的NAS基因家族被分为3个亚族,其中葫芦科植物被单独聚为一类;西瓜NAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答、转录因子结合位点等多种顺式作用元件;西瓜基因组内未发现NAS基因的串联重复和片段复制,但西瓜NAS基因与拟南芥、番茄的NAS基因间分别存在2个共线性基因对。西瓜NAS基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析为进一步研究西瓜NAS基因的功能和分子机制提供了依据。     

大白菜CBL家族基因的鉴定和遗传进化分析

利用拟南芥中的CBLs基因序列在GenBank中搜索比对大白菜的基因组序列和EST序列,鉴定出13个大白菜的CBL基因,分别命名为BrCBL1至BrCBL13,并对这些基因预测编码的蛋白序列进行特征分析和遗传进化比较分析,为进一步研究它们在大白菜逆境响应过程中的功能和利用它们进行大白菜抗逆分子育种奠定了基础。     

白菜NPF基因家族成员的鉴定及其生物信息学分析

NPF基因家族是植物体内普遍存在的硝酸盐转运蛋白,同时负责硫苷、多肽、钾盐、植物激素等物质的运输.为了明确白菜NPF基因家族的功能和进化关系,利用生物信息学方法鉴定了白菜的NPF基因家族成员,并对NPF基因家族蛋白进行了理化性质、二级结构、亚细胞定位、保守基序分布以及与拟南芥的进化关系分析,对白菜NPF基因家族成员进行...     

大白菜F-BOX基因家族的鉴定与核盘菌诱导应答分析

【目的】筛选参与菌核病应答反应的F-BOX基因,为大白菜抗菌核病基因的功能研究及抗病品种的选育提供基础。【方法】基于核盘菌侵染大白菜转录组测序数据,对大白菜F-BOX基因家族进行鉴定,进行亚细胞定位、染色体定位、保守结构域等生物信息学分析。分析F-BOX基因在核盘菌侵染下的差异表达,并采用q-PCR技术检测F-BOX基因在0 h和36 h的表达情况。【结果】共鉴定32个BraF-BOX基因,分子量介于34 751.13～105 942.22Da;亚细胞定位表明,26个F-BOX基因定位在细胞核和细胞质中,6个定位在叶绿体中;系统进化树分析将BraFBOX分为4个亚族;基因结构分析结果表明,每个BraF-BOX家族成员均含有Motif 1,序列中均含有外显子;组织特异性表达分析结果表明在不同大白菜部位,表达量有差异;在核盘菌处理36 h时,q-PCR检测6个基因的相对表达量趋势与转录组数据一致,其中Bra037120、Bra011427、Bra009835等3个基因表达上调,核盘菌侵染时间越长,表达量越大。【结论】综合BraF-BOX基因生物信息学及转录组数据分析,Bra037120、B...