蒺藜苜蓿全基因组抗病基因和基因扩张分析

利用BLAST(basic local alignment search tool)和HMM(hidden markov model)工具,对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)全基因组Mt2.0数据中含有核苷酸结合位点(NBS)结构的抗病基因进行了分析,包括NBS基因数量、类型、基因复制、物理位置分析和系统进化树关系分析.结果表明,在苜蓿全基因组中找到469个含有NBS结构的抗病基因,其中包括446个标准结构NBS基因、23个非标准结构NBS基因.通过对全基因组内标准NBS类型抗病基因进行物理位置和基因家族分析,发现苜蓿基因组中抗病基因存在明显的基因复制现象,基因的复制对苜蓿基因组中NBS类型抗病基因数量扩张起到了重要的作用.     

生物信息学分析苜蓿全基因组抗病基因和基因扩张现象

摘 要：本研究采用生物信息学方法,利用BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)和HMM(Hidden Markov Model)工具,对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)全基因组Mt2.0数据中含有核苷酸结合区NBS结构的抗病基因进行了分析,包括NBS基因数量、类型、基因复制、物理位置分析和系统发生学关系分析。结果表明,在苜蓿全基因组中找到469个有NBS结构的抗病基因,其中包括446个标准结构NBS基因、23个非标准结构NBS基因。通过对全基因组内标准NBS类型抗病基因进行物理位置和系统进化树分析,发现苜蓿基因组中抗病基因在进化过程中存在明显的基因复制现象,基因的复制对苜蓿基因组中抗病基因数量扩张起到了重要的作用。     

番茄KNOX基因家族鉴定及茄科作物KNOX基因进化关系分析

为了探明番茄KNOX基因家族特征及茄科作物中KNOX的进化关系,利用生物信息学方法,在全基因组水平上对番茄及其它茄科作物KNOX基因家族成员进行鉴定和分析。结果表明,番茄基因组中共含有8个KNOX基因(Sl KNOX1~Sl KNOX8),分别分布在番茄8条染色体上;多序列比对发现,除Sl KNOX5外,所有基因均含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域,即KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox KN。利用系统发育树将茄科作物KNOX基因分为2类:ClassⅠ和ClassⅡ。茄科作物KNOX基因与拟南芥同源基因可能经历了不同的进化历程,在茄科作物中,特有的进化分支(Class I C)已经出现。qRTPCR分析发现,番茄Sl KNOX1在花蕾和花中具有较高表达,在果实生长发育过程中表达量逐渐降低,Sl KNOX2~Sl KNOX4在果实生长发育过程中几乎不表达,Sl KNOX6和Sl KNOX7在所测组织中均有表达,Sl KNOX8在果实成熟过程中表达量逐渐增加,且在根中表达量最大。本研究在全基因组水平上揭示了番茄中KNOX基因家族特征以及茄科作物中KNOX基因的系统发育关系,为进一步揭示KNOX基因家族在番茄组织器官中的功能及进化模式奠定了基础。     

蔬菜作物抗病基因研究进展

分子生物学技术特别是分子标记技术的的飞速发展,为蔬菜作物抗病基因的克隆奠定了基础。抗病基因的克隆与鉴定则促进了寄主与病原物互作分子机制研究的深入。本文对蔬菜抗病基因的克隆策略、结构与功能、抗病基因的分布与排列以及抗病基因的抗病机制进行了综述,并对抗病基因的研究前景进行了展望。     

番茄PLC基因家族鉴定及抗番茄褐色皱果病毒（ToBRFV）防御反应分析

番茄褐色皱果病毒（ToBRFV）被我国列为检疫性病毒,严重威胁番茄的安全生产。为了明确番茄磷脂酶C(PLC)的种类,探究番茄PCL在植株抗ToBRFV防御反应过程中的潜在作用。本研究首先基于生物信息学鉴定了10个番茄PLC家族成员,其中特异性磷脂酶C(PI-PLC)7个,非特异性磷脂酶C(NPC)3个,7个PI-PLC蛋白均具备3个核心结构域（PLC＿X c、PLC＿Y c、C2）和1个EF＿hand-like结构域,3个NPC蛋白均只具有Phosphoesterase结构域。10个番茄PLC蛋白按照结构相似度可以划分为7个分支,分别为NPC1、NPC2、NPC6、PI-PLC2、PI-PLC3、PI-PLC4、PI-PLC6。另外,10个番茄PLC蛋白的二级结构占比类似,但三级结构存在明显差异。共线性分析结果显示,番茄PLC基因与水稻、拟南芥、雷蒙德式棉PLC基因间分别存在3、12、16对共线性关系。最后,通过转录组测序方法,检测了PLC基因家族在接种ToBRFV后的相对表达水平,结果显示,SlNPC1、SlNPC6、SlPLC4在ToBRFV接种的样本中表达水平较高,其他PLC基因...     

番茄不孕病毒BJ株系基因组测定与侵染性克隆

番茄不孕病毒(Tomato aspermy virus,TAV)可侵染包括藜科(Chenopodiaceae)、茄科(Solanaceae)等在内的24个双子叶家族和3个单子叶家族的100多种植物,是具有重要经济价值的植物病毒之一.为研究TAV BJ株系(Tomato aspermy virus,TAV-BJ)的基因组功能,本实验对TAV-BJ基因组克隆测序,并构建侵染性克隆.以TAV-BJ侵染心叶烟(ic otiana glutinosa)的总RNA为模板,RT-PCR获得其RNA2和RNA3;以TAV-BJ的dsRNA为模板,RT-PCR获得全长RNA1,目的片段PCR产物克隆测序获得TAV-BJ基因组全序列信息.RNA1全长3 409 nt,编码994个氨基酸的1a蛋白;RNA2全长3 023 nt,含2个开放阅读框(open reading frame,ORF),2a ORF编码829个氨基酸的2a蛋白,2b ORF编码78个氨基酸的2b蛋白;RNA3全长为2 216 nt,包含2个ORF,3a ORF编码247个氨基酸的3a蛋白,外壳蛋白(coat protein,CP)ORF 编码219个氨基酸的CP蛋白(TAV-BJ基因组RNA1、2和3 GenBank登录号分别为HQ424163,HQ424164和HQ424165).TAV-BJ基因组cDNA克隆体外转录成RNA并接种于心叶烟上,结果表明转录产物在寄主上的症状反应和TAV-BJ病毒粒子RNA的接种相一致,TAV-BJ基因组cDNA侵染性克隆具有活性.由TAV-BJ各个基因片段与缺失2b基因的黄瓜花叶病毒Fny株系(Cucumber mosaic virus,CMV-Fny△2b)构建的假重组病毒接种于心叶烟,结果显示TAV-BJ的RNA2和RNA3能恢复CMV-Fny△2b在寄主上症状反应.嵌合型RNA3F3aTcp和RNA3T3aFcp的症状反应结果表明,F1F2△2bRNA3 T3aFcp在寄主上产生花叶症状与F1 F2△2bT3相一致.本研究获得TAV-BJ的基因组序列,成功构建侵染性克隆,同时发现TAV-BJ的3a基因具有CMV-Fny的2b基因的某些功能.     

玉米HSP70基因家族的全基因组鉴定与分析

热激蛋白70(HSP70)是生物体应答各种胁迫反应产生的一类蛋白,广泛存在于生物体中,在几乎所有的活细胞中都起着重要的作用。为全面解析玉米基因组HSP70基因信息,利用从Pfam数据库中下载的隐马氏模型文件PF00012在Gramene数据库进行基因搜索,并利用多种生物软件或在线工具对所鉴定的基因进行生物信息学分析。结果表明,试验共鉴定得到35个玉米HSP70基因,分别命名为Zm HSP70-1~Zm HSP70-35。这些基因不均衡地分布在玉米的10条染色体上,其中5号染色体上分布最多(6个),9号染色体上分布最少(1个)。进化树分析显示35个基因聚为6组,且同组基因具有相似的基因结构,其基序数量、类型和顺序也是相似的。物种间进化树分析不同物种的86个基因,存在8对直系同源基因和17对旁系同源基因,直系同源基因中7对存在于玉米和水稻之间,仅1对存在于水稻和拟南芥之间,说明起源于共同祖先基因的直系同源基因对虽在单/双子叶植物差异分离前就存在,但玉米与水稻间的进化关系要比与拟南芥间更为亲近。表达谱分析表明,大多数Zm HSP70基因属组成型表达,但表达模式和表达量不同。本研究结果为进一步研究玉米HSP70家族基因的功能奠定了理论基础。     

玉米生长素响应因子基因家族全基因组鉴定及表达分析

生长素响应因子(ARF)在植物中可以特异性结合在应答基因的启动子区域,调控植物的生长发育。为了进一步了解玉米ARF基因家族的数量、基本特征、进化关系及响应非生物胁迫和激素的表达模式,本研究在全基因组水平,通过生物信息学方法鉴定玉米ARF基因家族,分析了蛋白理化性质及系统发育,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析了4个ZmARFs基因的时空表达模式及高温、干旱、盐和脱落酸(ABA)处理下的表达情况。结果表明,玉米36个ARFs基因随机非均匀分布在9条染色体上,编码氨基酸长度、分子量、等电点及二级结构存在很大的差异。高粱、水稻、拟南芥和玉米的蛋白复合进化树显示共分为Ⅰ~Ⅳ四大类,玉米与高粱ARF蛋白亲缘关系最近,而与拟南芥ARF蛋白亲缘关系最远,且玉米中发生基因内和基因间复制现象。启动子顺式作用元件主要是干旱、低温、氧化和激素类响应元件。RT-qPCR结果显示,ZmARF1、ZmARF6、ZmARF13和ZmARF22基因均在雄穗分支和胚中表达量较高,在花粉中表达量较低;4个基因(除ZmARF22)在高温、干旱、盐和ABA诱导时均显著上调表达。亚细胞定位表明上述4个基因编码的蛋白质均定位于细胞核。本研究结果为揭示玉米ARF蛋白功能和挖掘玉米的抗逆基因提供了理论基础,为抗逆育种提供了分子资源。     

甜瓜EIN3/EILs基因家族全基因组鉴定与进化分析

以拟南芥的EIN3/EILs蛋白保守结构域为探针序列,对甜瓜全基因组的蛋白质数据库进行搜索,搜索后获得4个EIN3/EILs蛋白序列。对甜瓜EIN3/EILs基因家族的系统进化、序列相似性、基因结构进行了分析。通过对所有甜瓜的EIN3/EILs基因的表达谱分析得知该基因家族在各组织中均有表达,其中在果实以及愈伤组织中高丰度特异表达,不同基因之间的表达模式差异明显。     

2个抗病相关基因与高油酸油菜病害关系分析

为快速筛选抗病性强的高油酸油菜品种,本研究以20个高油酸油菜品系为试验材料,调查不同材料的抗病情况,并通过RT-qPCR测定经miRNA测序筛选得到的与抗病相关基因HSP90和ATG3的表达情况,同时分析其与病情指数的关系。结果表明,20个高油酸油菜品系的发病率与病情指数呈线性正相关关系,且差异极显著;HSP90基因从苗期至花期表达量呈逐渐降低的趋势,角果期有先升高后降低和逐渐升高2种表达模式;ATG3基因从苗期至花期表达量也呈逐渐升高的趋势,角果期表达模式与HSP90基因相同。用HSP90基因在花期-叶中表达量≥1.5倍内参时进行抗病材料筛选,有95%的准确率;用ATG3基因在花期-叶中表达量≥1.8倍内参时进行抗病材料筛选,有80%的准确率,此外,也可用HSP90在花期-叶结合ATG3在五~六叶期-叶中表达情况进行预测,有80%的准确率。本研究结果为高油酸油菜抗病材料的早期筛选和油酸油菜育种提供了一定的理论依据。     

玉米DGAT基因家族的全基因组分析

为了进一步了解玉米中DGAT基因家族,本文利用生物信息学方法对玉米DGAT基因家族进行了鉴定和分类,并对其系统进化、基因结构以及表达模式进行了分析.结果表明:玉米中7个DGAT基因可以分成ZmDGAT1、ZmDGAT2和ZmDGAT3 3个亚组,分布在第4、5、6、9和10这5条染色体上,不同亚组的基因结构和跨膜区有明显差别,其表达也有一定差异,其中ZmDGAT1主要在胚乳中表达,ZmDGAT2表达范围较广,而ZmDGAT3的表达主要集中在叶片.研究明确了玉米中DGAT基因家族的基因结构和表达情况,为了解DGAT基因功能以及进一步提高植物油分含量提供了理论基础.     

家蚕线粒体基因组全序列测定与分析

家蚕（Bombyx mori)线粒体基因组全序列为15664bp,AT含量较高，为81．3％，包括13个蛋白质编码基因，2个rRNA基因，22个tRNA基因 一段498bp的A＋T富集区域。与其它10种节肢动物线粒体基因组全序列相比，家蚕与果蝇（Drosophila melanogaster)在核苷酸组成，编码偏好性，以及氨基酸组成上较相近，只是在基因排列上，tRNA^Met的位置发生了重排，在家蚕线粒体基因组中，tRNA^Met位于A＋T富集区与tRNA^Ile之间，而在果蝇中，其位于tRNA^Tln与ND2基因之间。     

从烟草上分离的中国番茄曲叶病毒及其卫星DNA全基因组结构特征

本研究从具有典型曲叶病症状的广西靖西烟草病植株上分离到病毒分离物JX-2,全基因组序列测定结果表明,JX-2DNA．A全长2738个核苷酸,共编码6个开放阅读框架（openreadingframes,ORFs）,其中病毒链编码AV1（CP）和AV2两个ORFs,互补链编码AC1、AC2、AC3和AC4共4个ORFs。BLAST结果表明,JX-2DNA—A与中国番茄曲叶病毒（Tomato leaf curl Chinavirus,ToLCCNV）各分离物的相似性在93．0％-99．7％之间,其中与ToLCCNV广西番茄分离物ToLCCNV．G32的相似性最高,达99．7％,而与其它双生病毒的同源性均在88．0％以下,表明Jx-2是ToLCCNV的一个分离物。基于Jx-2和已报道的双生病毒属代表种DNA-A全基因组核苷酸序列构建的系统进化树显示,JX-2与ToLCCNV-G32分离物的亲缘关系最近,并与ToLCCNV其它分离物形成一个分支,而与其它10种双生病毒的亲缘关系均相对较远。利用双生病毒卫星DNAβ的特异性引物β01／β02在Jx-2样品中扩增到DNAβ分子（JX-2β）,全长为1341个核苷酸,其互补链编码1个ORF（即βC1）,并包含一个富含A序列和一个卫星病毒保守序列。序列分析表明,JX-2β与ToLCCNV伴随的DNAβ的相似性在91．0％～96．1％之间,其中与ToLCCNV-G61DNAβ和ToLCCNV—G18DNAβ的相似性最高（96．1％）,与其它卫星DNAβ的相似性均低于61．8％。基于JX-2β全基因组核苷酸序列构建的系统进化关系树显示,JX-29与ToLCCNVG61分离物伴随的DNAβ亲缘关系最近,并形成一个独立的分支,再与ToLCCNV其余两个分离物伴随的DNAβ形成一个较大的分支。这是首次报道从烟草中分离到的中国番茄曲叶病毒及其伴随卫星DNA分子的全基因组结构特征。     

番茄双链RNA绑定蛋白(SlDRB)基因家族鉴定及抗TYLCV防御反应分析

番茄生产是现代蔬菜生产的主导产业,因经济价值高,成为乡村振兴的优势产业.然而番茄生产大多面临番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)和其他病毒的严重威胁.最新研究发现双链RNA结合蛋白(DRB)在植物RNA干扰(RNAi)抗病毒通路中发挥重要作用.为探究番茄DRB(SlDRB)基因抗TYLCV防御反应,本研究通过生物信息学方法鉴...     

转人乳铁蛋白基因番茄的表达及其生物活性

乳铁蛋白是转铁蛋白家族中的成员之一,主要分布在哺乳动物的乳汁、血液、泪液、小肠液等分泌物中.是人体非特异性免疫系统中重要成员之一,具有能促进人体对Fe的吸收和利用、抵御病菌侵染、免疫调节等（Bhimani et al.,1999）多种生物功能.把人乳铁蛋白基因转入番茄,不仅可提高了番茄的营养保健品质,还可提高转化植株抗菌和抗病性.……     

高粱花叶病毒广西甘蔗分离物全基因组序列分析

近年来,高粱花叶病毒（sorghum mosaic virus,SrMV）已成为危害广西甘蔗的主要病原病毒,但尚未见侵染本地区甘蔗的SrMV全基因组序列的报道。本研究以田间一株感染SrMV的甘蔗为材料,提取叶片总RNA通过RT-PCR及RACE技术扩增获得9 626 nt（不包括polyA尾）的病毒全长基因组序列,命名为SrMV-GX。序列分析表明,SrMV-GX与浙江萧山分离物（SrMV-XoS）、浙江余杭分离物（SrMV-YH）和美国德克萨斯州分离物（SrMV-H）的核苷酸同源性分别为95.4%、94.7%和80.9%编码的多聚蛋白氨基酸同源性分别为97.8%、98.4%和90.4%。与马铃薯Y病毒科的其它成员一样,SrMV-GX基因组中存在一个小的ORF（pretty interesting potyviridae ORF,pipo）,且其序列非常保守。本研究对SrMV-GX进行序列分析,为进一步研究SrMV的遗传多样性,改进现有的检测方法及培育健康脱毒甘蔗种苗提供理论依据。     

番茄果实中LeERFl、LeERF2基因的克隆及序列分析

乙烯反应元件结合蛋白属于植物特有的一个转录因子家族,这个家族保守的DNA结合域称为ERF结构域.根据对番茄(Lycopersicon esculenturm)和其它植物物种中EREBP基因家族的同源性比较,在保守区(ERF区域)设计合成一对简并引物,通过RT-PCR扩增得到一个114bp的片段,用此片段作探针筛选番茄cDNA文库(粉红期),得到两个基因LeERFl和LeERF2.通过BLAST工具在GenBank中搜索表明,LeERFl和LeERF2基因属于EREBP家族,LeERFl与EREBP-4和DDTFRl0/A在氨基酸水平上的序列相似性为35%,LeERF2与EREBP-3和pti5在氨基酸水平上的序列相似性为46%,是新的基因.LeERFl和LeERF2的核酸序列在GenBank发表,登录号分别为AY077626和AY275554.     

花青素调节基因VlmybA2对番茄遗传转化

以小型番茄Micro-Tom为材料,利用农杆菌介导法导入花青素调节基因VlmybA2.对抗性筛选出的再生植株进行GUS组织染色和PCR检测,证明外源基因已经整合到Micro-Tom中,转基因番茄根、茎、叶脉、果皮均呈紫色,花色为黄紫嵌合.而野生型的根为白色,茎、叶脉呈绿色,果皮为红色,花为黄色.对转基因番茄的花青素含量、叶片叶绿素含量和光合速率等生理指标进行测定,花青素含量有显著增加,叶绿素含量降低,VlmybA2基因过量表达会降低植株的光合效率,但对植株正常生长影响并不显著.VlmybA2基因既可增加抗衰老物质花青素含量,又可作为转基因植株的报告基因.     

番茄自交系农艺性状的表型分析

为探究番茄自交系种质资源的遗传多样性和亲缘关系,以46份普通番茄自交系为试验材料,利用遗传变异度分析、遗传相关性分析、主成分分析和聚类分析等技术对其9个农艺性状进行了综合统计分析。结果显示:在9个农艺性状中,单果重的变异系数最大,达36.8%,而果实硬度的变异系数最小,为12.6%。遗传相关分析结果表明,各性状间存在着复杂的相互关系;综合相关性和通径分析结果,单株总产量与心室数、果实横径、果实纵径、单果重和坐果率5个性状关系最为紧密。主成分分析结果显示株高、坐果率、单株产量和单果重的累计贡献率是84.4%,可以涵盖所有研究性状的主要信息。基于表型数据,在欧氏距离为0.16处将供试材料分为3个类群,国外品种主要集中于第一类群第1、2亚类和第三类群第2亚类,且分布较为紧凑;来自中国的1份野生番茄单独成为第二类群。研究结果明确了不同自交系材料间的表型特异性,为利用番茄自交系杂交育种工作理清了思路,并为加快新品种的选育奠定了基础。