菊花脑GRAS家族鉴定及其低温胁迫响应表达分析

利用生物信息的方法鉴定了菊花脑（Chrysanthemum nankingense）GRAS基因家族成员,并利用已发表的RNA-Seq数据分析了CnGRAS在低温胁迫应答中的表达情况。结果表明：CnGRAS家族包含80个成员,可分为10个亚家族,同一个亚家族中各成员的基因结构和蛋白功能域高度保守。复制进化分析发现,CnGRAS家族的复制模式仅存在串联重复。GRAS在菊花脑中的表达具有组织特异性,多数在根和叶中表达水平较高。GO富集分析表明CnGRAS主要定位于细胞核,具有多种分子功能,参与多个生物学过程。RNA-Seq数据分析表明,14个CnGRAS至少在1种低温胁迫（短期低温或长期低温）条件下呈现差异表达,其中CnGRAS32、CnGRAS33、CnGRAS40、CnGRAS44、CnGRAS56、CnGRAS74和CnGRAS79呈现出显著上调表达,说明这些基因可能在菊花脑响应低温胁迫中起着重要作用。     

大白菜LEA家族基因的鉴定及其部分成员在低温胁迫下的表达分析

基于大白菜全基因组数据对LEA家族基因进行全基因组鉴定与生物信息学分析,研究其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、进化关系以及在不同组织中和低温胁迫下的表达模式.从大白菜基因组中总共鉴定出65个LEA家族基因成员,根据系统发育与保守基序分析,其可分为8个组;内含子较少,且不均匀地分布在10条染色体上,另...     

百子莲MYB家族鉴定及蓝色形成关键基因功能分析

利用生物信息鉴定百子莲MYB家族成员,挖掘并验证了调控百子莲蓝色花色形成的关键基因。以全长转录组测序数据作为参考序列,鉴定得到百子莲123个MYB家族成员,包括60个R2R3-MYB、4个3R-MYB、2个4R-MYB和57个1R-MYB基因。对调控类黄酮生物合成的主要亚家族R2R3-MYB进行分析发现,R2-和R3-repeats的序列较为保守,根据系统进化关系分为22个亚组（A1～A22）。特殊的是,相较拟南芥的25个亚组,百子莲缺乏正向调控花色素苷合成的典型亚组S6。与花色形成相关的其他亚组有A18、A17和A16,其成员ApMYB4、ApMYB6、ApMYB7、ApMYB12和ApMYB111定位于细胞核,ApMYB123集中分布于核仁中。在蓝色百子莲花瓣着色过程中,ApMYB12显著上调表达,而ApMYB111显著下调表达。ApMYB4、ApMYB6和ApMYB7在蓝花各发育阶段的表达量均低于白花,预示这些基因可能是百子莲蓝色形成的负调控因子。ApMYB123在白花的开放前期大量表达,说明该基因可能在此阶段促进花瓣合成原花青素。在烟草中过表达ApMYB12,烟草花瓣颜色较野生...     

香蕉MYB基因克隆和表达分析

【目的】获得香蕉抗逆相关转录因子。【方法】通过随机克隆测序的方法从香蕉根系c DNA文库中获得MYB基因,命名为Ma MYB1。【结果】对扩增获得的c DNA序列进行生物信息学分析,表明Ma MYB1是香蕉MYB基因编码框全长c DNA,包含一个951 bp的最大开放阅读框,编码一个长316个氨基酸的蛋白质。蛋白质序列同源比对发现其含有完整的2个保守的MYB结构域R2和R3,属于典型的R2R3-MYB基因。系统进化树比对分析表明,Ma MYB1与海枣(XP_008808341.1)和油棕(XP_010914123.1)的亲缘关系较近。组织特异性研究表明该基因在叶、根和花中的表达量较高。实时荧光定量PCR分析表明Ma MYB1响应干旱、低温、盐和枯萎病菌的侵染等胁迫处理。【结论】Ma MYB1基因在香蕉响应逆境中扮演重要的调控角色。     

猕猴桃OSCA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】揭示OSCA家族基因在猕猴桃响应非生物胁迫中的表达特征,为猕猴桃OSCA基因功能分析与猕猴桃抗逆性遗传改良提供参考。【方法】利用生物信息学方法对全基因组范围内猕猴桃OSCA基因家族成员进行鉴定和综合分析,通过q RT-PCR法分析它们在不同非生物胁迫下的表达特征。【结果】在中华猕猴桃基因组中共鉴定出16个OSCA基因,它们不均等地分布于13条染色体上,其启动子区域存在大量响应逆境胁迫的顺式作用元件。OSCA3在干旱、盐、高温和低温胁迫下表达量均较显著上调,OSCA8在干旱、盐和低温胁迫下表达量显著上调,OSCA1和OSCA14在低温胁迫处理下表达量显著上调,OSCA7和OSCA15均显著响应干旱胁迫。【结论】鉴定出6个受非生物胁迫显著诱导表达的猕猴桃OSCA基因,为进一步研究OSCA基因在响应猕猴桃非生物胁迫中的分子功能提供了重要依据。     

毛花猕猴桃AeAPX基因家族鉴定与表达分析

【目的】鉴定并分析毛花猕猴桃（Actinidia eriantha）抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase, APX）)基因家族,为毛花猕猴桃抗坏血酸（ascorbate acid, AsA）代谢调控分子机制的探究提供参考。【方法】利用生物信息学方法对毛花猕猴桃APX基因家族进行鉴定和分析,并通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)验证分析AeAPXs在不同果实发育期中以及套袋处理后的表达情况。【结果】毛花猕猴桃全基因组中鉴定出29个AeAPX基因家族成员,随机分布在18条染色体上,并出现了基因片段复制现象。大多数基因被预测定位在叶绿体中。蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主,且有13个家族成员属于跨膜蛋白。AeAPXs家族具有相似的基因结构,大多数含有4个外显子且在上游启动子区域,分析发现,大量与光（Box4、G-Box）、激素（ABRE、TCA-element）逆境胁迫（MBS、ARE）响应相关的顺式作用元件。系统进化分析表明,AeAPXs基因家族可分为3个亚类,共存在6对共线性基因对。qRT-PCR...     

基于全基因组的茶树PAL家族基因鉴定及其在生物与非生物胁迫下的表达分析

苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)在植物物质代谢和抗逆过程中发挥重要作用。利用生物信息技术在茶树阿萨姆变种‘云抗10号’和茶变种‘龙井43’基因组中分别预测获得5条和6条PAL家族基因。系统发育树显示,拟南芥、杨树和茶树PAL亲缘关系较远,茶树阿萨姆变种和茶变种存在进化差异。对茶树转录组数据分析发现:盐胁迫和茉莉酸甲酯处理可显著诱导PAL家族基因表达,其对冷胁迫和干旱胁迫响应不显著,在茶树老叶中的表达较低,而在幼嫩组织和根中的表达均较高,其中PALa、PALc、PALe在花中表达最高。q RT-PCR结果表明,茶树炭疽菌(Colletotrichum camelliae)、拟盘多毛孢菌(Pseudopestalotiopsis camelliae-sinensis)和茶尺蠖(Ectropis oblique)接种处理茶变种‘龙井43’和新品系‘2807’24 h后,6个PAL家族基因均显著上调表达。以上结果表明,茶树PAL家族基因在应对不同逆境胁迫时发挥重要功能。     

辣椒MYB基因家族的鉴定及与辣味关系分析

利用生物信息学方法从辣椒全基因组数据库中筛选出172个MYB转录因子,并对其序列特征、染色体定位、进化关系、蛋白质保守基序和基因结构等进行综合分析,同时通过辣椒果实不同发育阶段胎座组织转录组测序筛选与辣味可能相关的MYB基因。结果表明,辣椒MYB有1R、2R（R2R3）、3R、6R等类型,其中R2R3型居多,结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序;获取20个motif元件并进行位置分析,发现同一支MYB蛋白具有相似的结构特征;进一步与拟南芥聚类得到37个类群,推测具有多种生物学功能。转录组测序发现,CaMYB98、CaMYB168等12个MYB表达量符合‘黄魔王’辣椒果实胎座组织在不同发育期的辣椒素含量变化规律,推测其可能通过特异位点的结合来上调或下调相关蛋白的表达,从而达到对辣椒素代谢路径的调控,可作为辣味调控的重要候选基因进一步研究。     

葡萄EIN3/EIL转录因子家族成员鉴定及表达特征分析

[目的]探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式.[方法]通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表达情况.[结果]EIN3/EIL家族主要分布在6号染色体上,定位在细胞核中...     

香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能,采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员,分析其低温胁迫下的表达情况,为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A（Musa acuminata）基因组筛选了22条漆酶基因（MaLAC）,从香蕉B（Musa balbisiana）基因组筛选了11条漆酶基因（MbLAC）,通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类,MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明,MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件,推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析,MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温（13、4、0 ℃）处理下表达量均极显著高于对照（28 ℃）,推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控,主要受miR397和miR408的调控;推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

桃MYB3基因的克隆及表达分析

本试验以桃抗寒性不同的3个品种毛桃、21世纪、优25-3的叶片、越冬的韧皮和花芽为试验材料,根据NCBI数据库中预测的桃MYB3的mRNA(GenBank登录号为XM007218080.2)序列设计一对引物,通过RT-PCR技术克隆得到一个长度2 268 bp的MYB3基因序列。生物信息学软件分析表明,其含有2个内含子,3个外显子,含有1个完整的开放阅读框长度为1 128bp,编码375个氨基酸,分子质量为41.931 kD,理论等电点为5.10,具有2个典型的SANT结构域,属于R2R3-MYB.遗传进化分析表明PpMYB3与乌梅(Prunus mume)的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,PpMYB3在桃的花芽和韧皮部均有表达,PpMYB3相对表达量与取材时期温度变化趋势相一致。本试验推测PpMYB3转录因子在桃抗寒方面起到负调节作用。     

猕猴桃Cu/ZnSOD的克隆及其在果实贮藏中的表达分析

【目的】探讨猕猴桃Cu/ZnSOD的序列特征及其在不同组织部位与果实贮藏中的表达特征,丰富超氧化物歧化酶与果实采后品质关系的研究。【方法】以‘米良1号’猕猴桃为材料,采用RT-PCR法克隆得到2个Cu/ZnSOD家族成员,分别命名为AdCSD1和AdCSD2,通过生物信息学软件分析序列特征、功能结构域、基因结构及系统进化关系,应用qRT-PCR技术研究它们在不同组织部位、不同贮藏温度和激素处理后的表达模式。【结果】AdCSD1和AdCSD2的开放阅读框分别为459和621 bp,分别编码152和206个氨基酸,登录号分别为MF034869和KY471357。生物信息学分析结果表明,AdCSD1和AdCSD2对密码子选择偏性不强,均编码具亲水性的稳定酸性蛋白,且包含完整的Cu/ZnSOD结构域和保守的Cu2+/Zn2+结合位点。AdCSD1和AdCSD2的外显子内含子组成不同,且它们的序列一致性较低,在系统进化树中位于2个不同的分支,可能源自不同的基因祖先。AdCSD1和AdCSD2在猕猴桃各组织部位(根、茎、叶、花、幼果和成熟果)均有表达,但表达水平不同。猕猴桃果实中AdCSD1和AdCSD2在4℃低温贮藏过程中的表达量均比25℃常温贮藏中同期的表达量低;它们在脱落酸处理后的表达均下调,而在赤霉素处理后的表达模式不同。【结论】AdCSD1和AdCSD2均参与猕猴桃各组织部位活性氧的清除,且在果实低温贮藏中的表达受到抑制,但它们对外源脱落酸和赤霉素的应答模式不同。     

普通羊肚菌密码子偏好性分析

采用CodonW1.4.2软件和CUSP程序,以普通羊肚菌(Morchella conica)全基因组蛋白质编码序列(coding sequence,CDS)为对象,解析了该菌的有效密码子数(effective number of codon,ENC)、密码子3个位点的 GC含量、相对同义密码子使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)和高表达优越密码子。结果表明：普通羊肚菌全基因组密码子第2位密码子的 GC含量明显低于第1位和第3位,第3位密码子与第1位含量差异不大,分别为57.8%和56.8%,RSCU 值大于等于1的密码子总共35个,其中以 G 或 C 结尾的25个,占71.4%,确定了25个高表达优越密码子。     

枇杷果实DHN基因克隆及其在低温胁迫下的表达分析

 以白沙枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）‘宁海白’幼果为试材,通过RT-PCR与RACE扩增,获得两个具有脱水素基因典型结构域特征的cDNA序列。其中DHN1（GenBank登录号：FJ472835）全长639 bp,编码188个氨基酸,属于Y2SK3类型;DHN2（GenBank登录号：FJ472836）全长858 bp,编码273个氨基酸,属于SK3类型。用低温胁迫处理枇杷幼果,–3 ℃处理24 h后电导率明显升高,表明细胞膜开始受到破坏,–6 ℃处理24 h后电导率显著高于–3 ℃处理。半定量RT-PCR和Western-blotting分析结果表明这两个DHN基因在低温胁迫下的枇杷幼果中都上调表达,表明其与枇杷抗低温胁迫有一定关系。     

桂花R2R3-MYB家族基因鉴定及其在花开放过程中的表达分析

对桂花(Osmanthus fragrans)R2R3-MYB转录因子进行鉴定和生物信息分析,分析相关基因在花开放过程中的表达,获得了响应相对低温调控桂花花开放和着色等的关键基因。利用转录组数据分析得到35个桂花R2R3-MYB,这些基因均包含R2R3结构域,且高度保守。通过分析MYB基因在19℃(花能开放)和23℃(花不能开放)处理以及不同组织中的相对表达量发现,Of MYB1、Of MYB12、Of MYB14、Of MYB23、Of MYB24随着花的开放表达量逐渐升高,其中Of MYB1和Of MYB14在盛花期的花瓣中表达量最高,表明其可能参与桂花着色的过程;而Of MYB4、Of MYB5、Of MYB17、Of MYB28、Of MYB34在花开放过程中的表达量呈先升高后降低的趋势,尤其是Of MYB5、Of MYB17在花芽(圆珠期)中表达量最高,表明其可能参与了花开放过程的调控。     

龙眼SKP1-like家族成员鉴定及体胚发生早期表达分析

为研究S-phase kinase-associated protein 1-like(SKP1-like)在龙眼中的分子特性以及其在体胚发生早期的表达模式,基于模式植物拟南芥SKP1-like的氨基酸序列,在龙眼基因组数据库中进行SKP1-like成员的鉴定。同时,通过生物信息学方法对其蛋白理化性质、系统进化特征、染色体定位、共线性与选择压力、基因结构、保守基序、蛋白结构、蛋白互作网络、启动子顺式元件进行分析,并结合龙眼转录组数据分析其在体胚发生早期的表达模式。研究结果表明:龙眼SKP1-like家族基因共有14个成员,分别将其命名为DlSKP1-1～DlSKP1-14。龙眼SKP1-like(DlSKP1)家族基因编码蛋白质的氨基酸数、分子量以及等电点分别为75～399 aa、8.29～45.34 kD、4.44～5.76,均不含信号肽,可能主要定位于叶绿体中。DlSKP1家族存在1对串联重复基因以及4对片段重复基因。蛋白互作结果提示,Dl SKP1家族成员可能与多种蛋白(尤其F-Box家族蛋白)存在互作关系。启动子顺式作用元件的结果表明,DlSKP1家族成员启动子含有较多脱落酸(...     

梨Trihelix转录因子家族成员鉴定及表达分析

Trihelix转录因子可以和光应答相关的GT元件结合,因此又称GT转录因子。本研究从梨基因组中鉴定出16个Trihelix家族基因,依次命名为PbGT1～PbGT16,从同属于蔷薇科的草莓和桃基因组中分别鉴定出11和16个Trihelix家族基因。染色体定位与基因复制事件分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分别分布在12、6和8条染色体上,且梨Trihelix家族存在片段复制事件。种间系统进化树分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分为6个亚族,梨家族成员(PbGT)属于GT-2、Subfamily O和SIP1亚族。结合进化关系及qRT-PCR验证,筛选出PbGT15可能参与调控梨果实石细胞团木质化。     

绿豆类甜蛋白家族鉴定与生物信息学分析

为了解全基因组水平上绿豆类甜蛋白家族基本生物学特征,通过生物信息学手段,鉴定绿豆类甜蛋白家族成员,并对基因和蛋白结构及染色体定位进行了分析,为进一步克隆绿豆类甜蛋白基因以及探讨其抗真菌活性奠定基础。结果表明:共鉴定出34个绿豆类甜蛋白家族成员,基因主要有4种结构类型,分布在除4号和9号染色体外的其余9条染色体中。该家族蛋白功能主要构成细胞结构组分和参与细胞生物学进程。系统发育分析显示,绿豆类甜蛋白家族归属10个聚类组,其中成员较多的聚类组6和聚类组7中的基因主要来自11号染色体,其中7个基因簇中的基因存在紧密连锁现象,属于旁系同源基因,可能发生了染色体内复制。密码子使用性分析显示,绿豆TLP家族基因偏好A或T作为第三位密码子,但密码子使用总体偏性不强,多数属于低表达基因,多数基因进化受碱基突变和正向选择压力的双重影响。     

铁皮石斛热激蛋白HSP70家族基因鉴定及温度胁迫下的表达分析

为研究铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)应对温度胁迫的响应机制,利用生物信息学方法对其热激蛋白HSP70家族基因进行鉴定。荧光定量PCR技术分析它们的组织表达特性,以及在高温(42℃)和低温(4℃)胁迫下的表达模式。从其基因组中鉴定出10个家族成员,其编码的氨基酸数在628～702之间,分子量在69.65～75.15 k D,理论等电点在5.12～6.18之间。进化树分析可将这10个蛋白分为4个亚族,且每个亚族蛋白的保守基元相似。基因结构分析表明,HSP70的内含子数量为1～7不等。HSP70在铁皮石斛中的表达具有组织特异性,在合蕊柱中最高。低温处理铁皮石斛组培苗后,DcHSP70-1和DcHSP70-7呈上调表达,推测其响应低温胁迫;高温胁迫下,Dc HSP70-2、DcHSP70-3、DcHSP70-5和DcHSP70-7的表达量上调比较明显,推测它们在响应高温胁迫中起主要作用。     

蝴蝶兰AP2/ERF家族基因的克隆及在低温下表达特性分析

用RT-PCR方法从‘大辣椒’蝴蝶兰叶片中克隆得到4个AP2/ERF家族基因,命名为PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4。蛋白结构域和序列比对发现PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4均含有1个AP2结构域, PhAP2/ERF2还含有1个B3结构域。进化树分析表明4个蛋白与兰科AP2/ERF家族成员亲缘关系最近,PhAP2/ERF1属于AP2/ERF家族DREB亚家族中的A1类,PhAP2/ERF2属于RAV亚家族,PhAP2/ERF3属于ERF亚家族的B4类,PhAP2/ERF4属于DREB亚家族中的A2类。用实时荧光定量PCR方法检测低温驯化和低温胁迫条件下PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4在‘大辣椒’和‘富乐夕阳’蝴蝶兰叶片中的表达特性,结果表明：4个基因在‘大辣椒’叶片中的表达趋势一致,表达量在低温胁迫早期达到最高,在胁迫中晚期有所下降;而4个基因在‘富乐夕阳’叶片中的表达趋势有较大差异,PhAP2/ERF1和PhAP2/ERF2的表达在低温处理整个过程中没有被诱导或仅有较小幅度增加,PhAP2/ERF3对低温的响应时间显著晚于‘大辣椒’,PhAP2/ERF4的表达趋势与‘大辣椒’差异较小。蝴蝶兰AP2/ERF在抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕阳’叶片中的表达差异暗示AP2/ERF基因家族在蝴蝶兰低温胁迫响应中起重要调控作用。