谷子KCS基因家族鉴定及其对干旱胁迫的响应

β-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.     

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...     

高粱SBP基因家族鉴定及干旱胁迫下的表达模式分析

在高等植物中,SQUAMOSA Promoter Binding Protein-Box(SBP)普遍参与植物的生长、开花调控及细胞程序性死亡等过程.本研究对高粱(Sorghum bicolor L.)SBP转录因子家族进行鉴定并进行生物信息学分析,同时利用qRT-PCR对高粱SBP基因在PEG-6000 模拟干旱胁迫下的表达进行分析,以验证其功能.结果表明,从高粱中共鉴定出 19 个SBP成员,除第 8 条染色体外,其他 9 条染色体上均分布有SBP基因;绝大部分SBP蛋白在亚细胞水平定位于细胞核,且均为亲水性蛋白质.系统发育分析结果表明,与水稻类似,这 19 个高粱SBP基因也可分为 3 个亚类,分别含有 7、5、7 个SBP基因;相比于拟南芥,高粱SBP与水稻、玉米的SBP关系更近.启动子顺式作用元件预测结果显示,高粱SBP可能参与了脱落酸、茉莉酸甲酯信号通路,部分成员可能与植物的低温响应、昼夜节律调控有关.qRT-PCR分析结果显示,高粱SBP基因的表达具有组织特异性,有 17 个基因受干旱胁迫诱导上调表达,且随胁迫时间的延长存在差异化表达模式.本研究结果可为后续研究高粱SBP基因的功能提供理论依据.     

谷子Aux/IAA家族基因干旱胁迫响应表达模式分析

[目的]Aux/IAA是重要的蛋白质转录因子,广泛参与植物生长素介导的应答作用,同时参与植物的胁迫和防御响应。本文通过分析Aux/IAA家族基因在干旱胁迫中的表达情况,探索谷子抗旱与Aux/IAA家族基因的关系。[方法]本文对谷子Aux/IAA家族基因理化性质、蛋白亲疏水性、启动子功能元件等进行生物信息学分析,并对抗旱(GG)和干旱敏感(JF16)谷子品种在浇水和干旱胁迫下基因的表达谱数据进行分析。[结果]谷子Aux/IAA家族基因均含有多个与胁迫相关的功能元件,且5个基因编码的蛋白均为亲水性蛋白;干旱胁迫处理后,GG和JF16中5个基因的表达变化趋势有所不同,Seita.5G126200、Seita.1G028400、Seita.3G109400表达量均下调,Seita.1G356800基因的表达量明显上调。[结论]谷子Aux/IAA家族基因参与调控谷子干旱胁迫,其调控过程比较复杂,可作为参与谷子抗旱的候选基因。本研究结果为进一步探究谷子中Aux/IAA与抗旱机制提供一定理论依据。     

甘蓝蔗糖合成酶基因家族鉴定及响应低温胁迫表达模式分析

蔗糖合成酶(SUS)是植物蔗糖代谢的关键酶之一,它不仅影响植物的产量和品质,还在植物抵御逆境胁迫中起重要作用.基于已经公布的甘蓝全基因组数据信息,利用生物信息学方法对甘蓝BoSUS基因家族成员进行鉴定,分析其系统进化关系、染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件和低温胁迫下的表达模式.结果表明,甘蓝全基因组共鉴定到7个...     

蒙古栎QmMYC基因家族鉴定及其干旱胁迫下表达分析

蒙古栎（Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.）是中国东北次生落叶阔叶林的主要建群树种之一,耐干旱耐贫瘠。植物MYC转录因子可以响应干旱胁迫。基于蒙古栎全基因组数据,利用生物信息学手段对QmMYC基因家族进行结构和功能预测,结果显示,QmMYCs有11个成员,命名为QmMYC1～11,分为4个组,其CDS长度和编码氨基酸长度分别介于1293～2139bp和430～712aa之间,分子量为48～79KDa,二级结构由α-螺旋、延伸链和无规则卷曲组成,均为不稳定亲水蛋白并被定位到细胞核上,且每个组内基因和蛋白结构较为相似。11个QmMYCs分别定位到蒙古栎的6条染色体上。QmMYCs启动子区域存在多个与蒙古栎激素调节和逆境等相关的顺式作用元件。qRT-PCR分析显示,除QmMYC11外,其余QmMYCs均受到10%PEG6000模拟干旱胁迫的显著影响：QmMYC5/8/9和QmMYC1/3/4/6/7分别是胁迫6h和12h的主要响应因子,其中QmMYC4响应最显著,12h后多数基因表达下调,而QmMYC2/10表达有一定滞后性,于24h表达最高。研究结果对于进...     

谷子Oleosin基因家族及其对干旱响应的分析

[目的]了解Oleosin基因功能,初步探索Oleosin基因家族与谷子耐旱性的关系,挖掘谷子抗旱基因。[方法]以抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为试验材料,在苗期进行PEG模拟干旱胁迫处理后,对其表达谱进行分析。进而对谷子Oleosin基因家族进行生物信息学分析。[结果]在干旱胁迫下,Oleosin基因Seita.9G579700在GG和JF16两个品种中均显著上调表达;谷子Oleosin基因家族较小,只有6个成员,分子量在15~18kDa;系统发育树分析结果为,谷子Oleosin基因家族与单子叶植物玉米、高粱、水稻聚为一类,而与双子叶拟南芥则亲缘关系较远;启动子元件分析表明,谷子6个Oleosin基因均含有光响应、ABA响应、MeJA响应以及MYB结合位点等与抗旱相关的顺式作用元件。[结论]初步确定Oleosin基因是调控谷子干旱胁迫的候选基因,可能受干旱或ABA、MeJA诱导表达,这为进一步深入研究Oleosin基因功能及其与谷子耐旱性的关系提供理论参考。     

谷子淀粉结合域蛋白基因家族序列特征及干旱胁迫响应表达分析

[目的]谷子属于耐旱杂粮作物,但谷子响应干旱胁迫的相关基因分子机制仍不清楚。为了明确谷子干旱胁迫是否与淀粉代谢关键酶基因相关,探索谷子抗旱的分子机制。[方法]运用生物信息学初步分析了谷子该家族基因的基本序列特征、启动子元件预测。构建该基因家族直系同源系统进化树,分析与其他物种同源蛋白的亲缘关系。基于数字基因表达谱数据分析了PEG模拟干旱条件下,该基因家族在谷子抗旱品种‘勾勾母鸡咀’和敏感性品种‘晋汾16’的表达特征。[结果]谷子全基因组调查表明该基因家族有五个成员,暂且命名为SiSBD1、SiSBD2、SiSBD3、SiSBD4和SiSBD5。序列分析表明,该基因家族成员编码的蛋白序列长度范围为360~949个氨基酸残基;蛋白分子量范围为39~108kD,蛋白质等电点为4.18~6.72。启动子元件分析鉴定出与抗旱相关的顺式作用元件,主要包含:与MYB抗旱基因调控相关,与MeJA、ETH、SA、ABA等在抗旱中起重要作用的植物激素相关,与植物防御和非生物胁迫响应相关。系统进化树表明,谷子SiSBD1基因与高粱和玉米同源蛋白SBD聚为一类,谷子SiSBD2基因与玉米SBD2、SBD3基因的聚为一类,其他3个基因归为一类。进一步分析PEG胁迫下谷子淀粉结合域蛋白基因家族表达,结果表明:SiSBD1在抗旱品种‘勾勾母鸡咀’中表达增加,在敏感性品种‘晋汾16’中表达降低,而其他4个基因的表达在这两个品种中均降低。[结论]该研究结果暗示了淀粉代谢关键酶SDB基因家族与干旱胁迫相关,可为谷子抗旱育种提供一定的理论基础。     

栀子WRKY基因家族鉴定及其响应盐胁迫的表达模式

【目的】为进一步研究WRKY基因家族在调控栀子盐胁迫中的功能作用、培育栀子抗盐新品种。【方法】利用生物信息学方法对栀子WRKY基因家族成员(GjWRKY)进行全基因组鉴定和相关分析。【结果】共鉴定出47个WRKY基因,非均匀地分布在10条染色体上,通过系统发育树将其分为3大组：GroupⅠ、Ⅱ和Ⅲ。GjWRKY基因以串联重复为主要扩增方式,且多数基因成员含有3个外显子。GjWRKY基因家族启动子2000 bp区域含有大量激素类和胁迫类响应顺式作用元件。46个GjWRKY基因在中度(MS)和重度盐胁迫(SS)下具有不同程度的高表达,部分GjWRKY基因产生特异性表达,17个GjWRKY基因表现为上调表达,推测这部分GjWRKY基因可能起正调控作用。【结论】GjWRKY基因在栀子抗盐胁迫中发挥了重要作用。     

番茄BZR基因家族鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

番茄是一种世界性蔬菜,BZR基因在植物生长发育中发挥重要作用,但目前有关番茄BZR基因响应非生物胁迫研究较少.为更好研究BZR基因在番茄中分布与功能,研究共鉴定9个SlBZR基因家族成员,并利用生物信息学技术分析其基本信息、保守基序、染色体定位、系统进化、顺式作用元件及非生物胁迫下表达模式.结果表明,9个SlBZR基因成员分布在番茄8条染色体上.qRT-PCR分析表明,SlBZR基因在植物逆境或激素响应方面具有重要作用.SlBZR3和SlBZR8在非生物胁迫中明显上调表达,说明其可能在番茄响应非生物胁迫中发挥重要作用.研究为进一步探索番茄BZR基因功能提供理论依据.     

玉米CPK基因家族鉴定及干旱胁迫下表达分析

干旱严重影响玉米的产量和品质。钙依赖性蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinase, CPK)是一种Ca2+结合蛋白,在植物非生物胁迫应答方面发挥重要作用。本研究对玉米37个ZmCPKs的染色体定位、系统进化、基因结构、保守结构域和理化性质进行了分析。其中,36个ZmCPK基因不均匀的分布在9条染色体上;通过系统进化分析将其分为4个亚组,同一亚组成员具有相似的基因结构和保守结构域;ZmCPKs启动子分析表明,ZmCPKs启动子区含有大量的逆境响应元件,包括MBS、DRE和ABRE等;qTeller数据库和转录组数据分析表明,ZmCPKs基因家族成员在营养生长和生殖生长期均有表达,其中,26个基因在干旱胁迫下表达量发生变化。综合启动子元件及转录组数据,共筛选出9个基因作为干旱响应候选基因。进一步qRT-PCR验证显示,这9个基因均受PEG诱导表达。本研究可为玉米耐旱性的遗传改良提供优异的基因资源。     

枳漆酶基因家族鉴定及其响应盐胁迫的表达分析

漆酶(LAC)是植物木质素生物合成中催化木质素单体聚合的关键酶,在调控植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要作用.对枳漆酶基因家族进行鉴定和分析,并探究其在盐胁迫下的表达模式,可为进一步研究枳漆酶基因功能提供重要的参考信息.采用生物信息学手段鉴定枳漆酶基因家族成员,对其家族成员的理化性质、基因结构、系统进化关系、启动子顺式作用元件等进行分析,并通过qRT-PCR方法分析其盐胁迫表达模式.结果表明,枳基因组中共有20个LAC基因家族成员,其中18个分布在5条已知染色体上,2个分布在未知染色体上,被预测定位到细胞膜和细胞核中;共有6～14个外显子,5～13个内含子,9～11个motif;系统进化树分析结果显示,20个枳LAC基因家族成员与17个拟南芥LAC基因家族成员共分成7个亚组,20个枳LAC基因家族成员分布在其中的6组;20个枳LAC基因家族成员与拟南芥LAC基因间存在19对共线性关系;启动子区域含有24种顺式作用元件,其中厌氧诱导元件、干旱响应元件和茉莉酸甲酯响应元件数量最多;16个枳LAC基因在盐胁迫下显著上调表达,推测枳漆酶基因参与了盐胁迫响应.     

藜麦GST基因家族鉴定及冷胁迫下表达模式分析

冷胁迫会直接影响植物的生长和发育,并在植物体内不断累积有害物质.谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)是一种对细胞保护至关重要的抗氧化酶,通过减少活性氧引起的生理性损伤,在生物和非生物应激反应中发挥重要作用.藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)中富含蛋白质、氨基酸等对人体有益的物质,但藜麦苗期易受冷空气侵袭而导致减产.因此,鉴定藜麦耐寒相关基因是必要的,为此鉴定藜麦GST基因家族成员,并分析藜麦GST基因在冷胁迫下不同组织中的表达模式.结果表明,在藜麦基因组中共鉴定出59个藜麦GST基因成员,其氨基酸长度范围为199～416 aa,分子量在22.72～47.45 ku范围内,随机分布在14条染色体上,通过系统发育分析将其分为8个亚家族,在启动子区域中分析发现多个低温顺式作用元件(LTR)和多种生长发育及代谢相关的元件.在藜麦GST基因家族中共发现11对串联重复基因和11对片段重复基因,表明基因复制事件是该物种GST基因家族进化的主要驱动力.基因的组织特异性表达分析结果显示,大多数藜麦GST基因在不同持续时间的冷胁迫下可以作出响应,特别是在叶片上高表达.结果可为进一步研究藜麦GST基因功能提供基础,为藜麦耐寒品种选育提供候选基因.     

核桃JrOFP基因家族鉴定及其响应冷胁迫基因的转录表达分析

OFP(OVATE Family Protein)在植物调控响应逆境过程有重要作用。本研究基于核桃全基因组数据对其OPF基因家族成员进行筛选鉴定,并对其成员结构进行生物信息分析,同时对该家族成员进行时空转录水平分析。结果表明,核桃OFP基因家族包含21个成员,编码21条蛋白,均为亲水性蛋白;均含有典型的DUF623结构域;系统进化发现,该基因家族成员分为4个亚组。冷胁迫后经转录组分析,21个成员对冷胁迫均具有不同程度的响应,并在不同组织中存在特异性表达。本研究为进一步解析核桃OPF基因家族成员在响应冷胁迫过程中的分子机制提供了理论支撑。     

小麦过氧化氢酶基因家族的鉴定及其在逆境胁迫下的表达模式分析

植物过氧化氢酶(catalase)基因(CAT)在分解过氧化氢以及应对各种环境胁迫中发挥着重要作用。为了进一步了解过氧化氢酶基因家族成员的功能,利用生物信息学方法从普通六倍体小麦(Triticum aestivum L.)中鉴定到10个过氧化氢酶基因(TaCATs),对其系统发育关系、蛋白质特征、染色体分布、基因结构、顺式元件和转录组进行了初步分析。采用qRT-PCR技术分析了小麦CAT基因在激素类胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等胁迫下的的表达模式,并采用马铃薯晚疫病致病疫霉(Phytophthora infestans)对瞬时过表达的TaCAT3和TaCAT4烟草叶片进行抗疫霉侵染能力分析。结果表明,激素类顺式元件中数量最多的是参与脱落酸反应的顺式元件,其中TaCAT4所包含的顺式作用元件中参与激素类反应的元件最多。转录组数据表明,在小麦的不同生长发育时期、生物胁迫和非生物胁迫中,TaCATs在生物胁迫下的表达水平要高于其他2类,其中TaCAT4在白粉菌和禾谷镰刀菌胁迫下的表达量均高于对照。qRT-PCR结果表明,TaCATs在激素类胁迫中的表达量最高,其次是PEG胁迫。其中TaCAT8在A...     

结球甘蓝BolKCS基因家族全基因组鉴定及响应非生物胁迫表达

作为一种保护性屏障,蜡质在植物生长发育过程中对抵御逆境具有重要作用.蜡质主要成分由超长链脂肪酸(VLCFAs)衍生物构成,而β-酮脂酰辅酶A合成酶(β-ketoacyl-CoA synthase,KCS)催化的缩合反应是决定VLCFAs合成速率及其碳链长度的限速步骤.试验结合生物信息学方法从甘蓝基因组中鉴定出35个KCS基因家族成员,这些基因在甘蓝9对染色体上呈非均匀分布.系统发育分析将甘蓝KCS基因家族分为4个不同分支,每个分支包含数量不等的基因成员.理化分析结果表明,BolKCS氨基酸长度和分子质量范围分别为308～756 aa和10.10～85.49 ku,蛋白等电点为5.9～9.57,大多数BolKCS基因编码蛋白均被定位在细胞质中.基因结构分析显示,不同成员编码的氨基酸序列外显子数目及位置存在差异.研究还发现干旱和低温胁迫处理显著影响部分BolKCS基因家族成员表达,表现为表达的抑制或激活,为理解KCS基因家族在甘蓝生长发育及逆境响应中的功能提供重要分子基础.     

黄瓜DnaJ基因家族鉴定及对高温胁迫的表达响应

[目的]本文旨在研究黄瓜热激蛋白DnaJ(CsDnaJ)的家族基因鉴定,并分析其在高温胁迫环境下的响应模式.[方法]利用生物信息学软件及黄瓜的全基因组测序数据库、公共数据库对CsDnaJ进行基因家族成员、染色体位置、蛋白特性、结构特征、进化及复制模式和组织表达特性分析,同时通过实时定量PCR技术分析其在高温胁迫环境下的...     

绿豆GPX基因家族鉴定及其对非生物胁迫的响应

[目的]本文利用生物信息学方法从绿豆基因组中筛选谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)基因家族成员,并探究其组织表达模式及其对若干胁迫的响应。[方法]利用生物信息学的方法对绿豆GPX家族的等电点、相对分子质量、共线性、上游顺式作用元件等进行分析,通过转录组测序和RT-qPCR进一步分析绿豆GPX基因家族的组织表达模式以及在不同逆境胁迫和激素作用下的表达水平。[结果]从绿豆基因组中筛选出8个GPX基因,其不均匀分布于1/2/3/5/10号染色体上。基因结构及基序分析结果显示,8个GPX的基因结构类似,均含有6个内含子区域,并且大部分GPX成员都具有UTR区。转录组以及RT-qPCR分析结果表明,多个GPX家族成员均能响应多种逆境胁迫。组织表达分析结果显示,不同GPX家族成员在不同组织中呈特异性表达;GPX家族整体在绿豆中表达丰度较低,但表达量能被各种胁迫强烈诱导。[结论]绿豆GPX基因家族响应多种非生物胁迫,不同GPX成员响应的胁迫类型不同。     

大白菜COBRA基因家族鉴定及其低温胁迫表达分析

【目的】鉴定大白菜COBRA基因家族成员,分析基因在低温胁迫下的表达并预测基因功能。【方法】利用生物信息学方法对大白菜的COBRA基因家族进行鉴定,并对基因结构、系统进化、启动子元件和表达模式进行分析。【结果】大白菜COBRA基因家族包含23个成员,命名为BrCOBL1～BrCOBL23,分布于大白菜基因组的8条染色体上,根据基因序列特点将其分为2个亚族。大白菜与同属于十字花科的拟南芥、甘蓝型油菜、甘蓝和芥菜基因组中共鉴定出147个COBRA基因,系统进化树分析表明以上COBRA基因家族成员可聚为8个亚组。基因表达分析显示：低温胁迫下,大白菜BrCOBL1、BrCOBL2、BrCOBL15和BrCOBL16的表达量显著升高。【结论】COBRA蛋白序列含有共同的保守基序,且某些基序特异存在于不同的亚族,表明这些基序可能与各亚族的功能分化有关。根据启动子分析结果推测BrCOBL基因可能参与大白菜的非生物胁迫响应及激素应答调控。