核桃JrJAZ基因家族鉴定与转录表达分析

为了揭示核桃JAZ基因家族在核桃生长发育中的作用,本研究通过构建隐马尔科夫模型与转录组数据结合的方法,在核桃全基因组数据库搜索JAZ家族基因,对该家族进行理化性质、基因结构、保守基序、启动子元件、蛋白互作预测等生物信息学和低温胁迫下的转录表达分析。结果表明,核桃JAZ基因家族包含17个成员,蛋白长度范围为138～385个氨基酸,开放阅读框为417～1 149 bp,等电点为8.47～10,全部为碱性不稳定亲水蛋白;含有典型的TIFY和jas 2个高度保守的结构域,聚类分析发现,该类基因可分为Group A、Group B、GroupC和GroupD4个亚族。在低温胁迫48h后经转录表达分析,JrJAZ1、JrJAZ3、JrJAZ4、JrJAZ5、JrJAZ7、JrJAZ9、JrJAZ15、JrJAZ16为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为进一步研究该类基因的功能提供了重要线索和依据。     

核桃Alfin-like基因家族鉴定与转录表达分析

为了揭示核桃Alfin-like家族在核桃响应低温胁迫中的作用,本研究通过生物信息学与RNA-seq结合的方法,在核桃全基因组数据库搜索Alfin-like家族基因,对该家族进行生物信息学和转录表达分析。结果表明,核桃Alfin-like基因家族包含8个成员,分布在5条染色体上,蛋白长度范围为240(JrAL5)～254(JrAL1)个氨基酸,开放阅读框为723(JrAL5)～771 bp(JrAL3),等电点为5.04～5.71,全部为酸性不稳定蛋白;含有典型的DUF3594 Domian和PHD domian 2个高度保守的结构域,聚类分析发现,该类基因可与双子叶植物拟南芥较近,与单子叶植物水稻较远。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrAL2为差异表达基因,并且在种仁和芽中表达较高,在老叶和雄花中较低,推测JrAL2可能响应低温胁迫。     

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。     

白菜TLP基因家族鉴定及表达分析

已有研究表明TLP(Tubby-like protein)蛋白在植物应对非生物胁迫方面具有重要作用。本研究利用生物信息学方法在白菜中鉴定得到14个TLP家族基因，并对其理化性质、基因结构特征、蛋白保守性、系统进化关系、组织表达模式及对盐胁迫的响应情况进行了初步分析。结果表明，该家族基因分布在白菜10条染色体中的7条。蛋白分子量介于38 735.69～52 747.34 D,等电点介于9.16～9.88。基因结构分析表明，有1个TLP基因含有9个CDS,绝大多数基因CDS为4～5个。亚细胞定位预测结果表明，该基因家族成员主要定位在细胞核、线粒体和细胞质基质。启动子顺式作用元件分析表明，该基因家族成员含有包括光响应元件、脱落酸应答元件、厌氧反应应答元件在内的大量逆境胁迫应答元件。组织特异性表达分析发现大多数BrTLPs在花中表达量较高，在茎、叶片和果荚中的表达量与根相似；绝大多数白菜TLP基因对盐胁迫都有不同程度的响应，其中BrTLP14对盐胁迫反应最强烈，暗示该基因可能在白菜响应盐胁迫过程中发挥重要作用。     

铁皮石斛酸性蔗糖转化酶基因家族鉴定及低温下表达分析

为了探究DcAI家族基因的生物学特性及其在逆境响应中的潜在功能,基于已公布的铁皮石斛基因组数据,对铁皮石斛DcAI基因家族进行鉴定和生物信息学分析,并用RNA-Seq(转录组测序)技术分析其在低温胁迫下的表达模式。结果表明,DcAI基因家族共有4个成员,其中液泡蔗糖转化酶编码基因和细胞壁蔗糖转化酶编码基因各2个,在数量上与其他物种间的差异较大,存在基因丢失现象。DcAIs具有相似的内含子/外显子结构,且不均匀地分布在染色体上,其蛋白质结构高度保守,具有酸性蔗糖转化酶特有的氨基酸保守基序。DcAIs启动子含有多种顺式作用元件,涉及光响应、胁迫响应、激素响应、发育调节等多种生理生化过程;DcAIs在铁皮石斛不同组织中的表达丰度不同,具有明显的组织表达特异性;DcAIs在低温胁迫下呈现不同的表达模式,以同工酶形式在不同组织中对低温胁迫采取不同的响应机制,推测DcAIs可能通过调节自身基因的表达以提高细胞内可溶性多糖含量,从而增强铁皮石斛对低温的耐受能力。研究结果可为DcAIs基因的利用及铁皮石斛优良种质的分子遗传改良提供参考借鉴。     

核桃JrGRAS基因家族鉴定与响应低温胁迫基因筛选

为深入解析核桃GRAS基因家族在低温胁迫中的生物学功能,本研究根据生物信息学模型搜索核桃基因组中GRAS基因,采用ExPASy、MEME、GSDS、MEGA6.0、String和Plantcare等软件分析该家族成员理化性质、基因结构、保守基序、进化关系、启动子区域结合位点及蛋白功能互作等,分析GRAS基因家族在低温胁迫下表达模式。聚类分析发现,据拟南芥分类将核桃GRAS基因家族分为9个亚族,分别为HAM、DELLA、SCR、SCL、LISCL、LS、SHR、PAT1和NEWCLASS;每个成员蛋白磷酸化和糖基化的位点和数目各异,均存在丰富的激素信号和胁迫应答调控元件;蛋白互作预测发现JrGRAS和其他响应非生物胁迫蛋白可以发生互作。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrGRAS8、JrGRAS14、JrGRAS15、JrGRAS20、JrGRAS33、JrGRAS39、JrGRAS41、JrGRAS48、JrGRAS49、JrGRAS51、JrGRAS59、JrGRAS63为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为深入研究核桃GRAS基因功能奠定基础。     

玉米BBX基因家族鉴定及表达分析

BBX(B-box)是一类光温响应转录因子家族参与植物光形态建成及逆境响应。为揭示ZmBBX家族基因功能,采用生物信息学方法在玉米基因组水平对该基因家族进行鉴定,并对其基本理化性质、基因结构、系统进化关系、启动子顺式作用元件和基因表达谱进行分析。ZmBBX基因家族共有34个成员,划分为5个亚族,编码蛋白氨基酸介于142～498 aa,预测大多数成员定位于细胞核内。ZmBBX基因启动子存在大量的光响应元件、胁迫响应元件、激素应答元件和生长发育相关的顺式作用元件。全生育期组织表达谱发现, ZmBBX7、 ZmBBX27和 ZmBBX28在玉米的全生育期均高表达, ZmBBX3、 ZmBBX5、 ZmBBX14、 ZmBBX15、 ZmBBX19和 ZmBBX20在玉米叶片中表达量较高, ZmBBX6、 ZmBBX11、 ZmBBX18和 ZmBBX32在玉米叶片和种子形成前期等时期表达量较高。同时,对实验室盐处理转录数据分析发现, ZmBBX1、 ZmBBX3、 ZmBBX9、 ZmBBX12、 ZmBBX13、 ZmBBX21、 ZmBBX25、 ZmBBX29和 ZmBBX33 9个基...     

核桃JrbHLH转录因子家族鉴定与响应冷胁迫基因表达分析

为了探究核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用，本研究通过转录组数据结合隐马尔可夫模型筛选技术在核桃全基因组挖掘出bHLH转录因子家族成员并进行结构分析，进一步对该家族成员响应冷胁迫的差异表达基因进行冷胁迫不同时间与不同组织中的表转录水平分析。结果表明，核桃bHLH转录因子家族包含72个基因，编码72条蛋白，开放阅读框为393～1 839 bp，编码的蛋白长度为130～612个氨基酸，等电点为4.61～9.51，均为亲水性蛋白；各成员均含有典型的碱性区域和螺旋-环-螺旋结构域；与拟南芥同家族聚类分析发现，核桃bHLH家族成员可分布到15个亚群，且同源性较高。结合转录组数据筛选到16个响应冷胁迫的差异表达基因，在冷胁迫不同时间后出现不同程度响应，并且在不同组织中存在特异性表达。本研究将为核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用研究奠定基础。     

结球甘蓝SET基因家族鉴定与表达分析

植物SET基因是一类含有SET结构域的高度保守的基因家族,参与调控植物多种生命过程。为探讨结球甘蓝SET基因家族及其表达情况,采用生物信息学方法对SET基因家族进行鉴定,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和半定量PCR（RT-PCR）对SET基因在不同组织中的表达模式进行分析。结果鉴定出28个结球甘蓝SET基因,它们不均匀分布在除1号染色体外的其他8条染色体上,编码蛋白的相对分子质量在29.20 ~ 185.16 kDa之间,预测等电点在5.02 ~ 9.06之间。基因结构分析表明结球甘蓝SET基因有0 ~ 23个内含子。系统进化分析将该家族成员分为7个亚族,其中第Ⅱ和第Ⅴ亚家族成员最多。在7个亚家族中,每个家族挑选1个基因,qRT-PCR结果显示选取的7个SET基因在结球甘蓝的叶片中不表达,而在根、茎、花蕾和花中均有表达,其中花蕾中表达量较高,进一步RT-PCR检测发现其在花粉母细胞时期高度表达。对结球甘蓝SET基因家族进行了鉴定,分析其进化关系和表达模式,可为深入研究该家族基因功能奠定一定的理论基础。     

苹果全基因组PAL基因家族成员的鉴定及表达分析

根据金冠苹果参考基因组,利用BLAST在线网站鉴定得到苹果基因组中共8个PAL基因,所有MdPAL蛋白都含有MIO保守结构域(Ala-Gly-Ser)。分组鉴定和进化树分析结果显示,MdPAL蛋白可以被分为3组,分子量在47.713~81.748 ku,等电点在5.44~6.39,进化关系较近的成员拥有相似的基因结构和蛋白保守基序分布。利用GEO数据库和实时荧光定量PCR的方法检测苹果长富2号品种中PAL基因在不同组织器官及5个不同果实发育阶段的表达情况。不同组织器官表达结果表明,MdPAL2、MdPAL3/4/6/7、MdPAL8在叶中表达最高,而MdPAL1和MdPAL5在花中表达最高,表达模式存在多样性。不同果实发育阶段表达结果发现,MdPAL表达规律不同,所有MdPAL在幼果发育期或果实成熟期显著升高(除MdPAL1外),暗示其在果实发育和成熟过程具有重要作用。     

葡萄STS基因家族的鉴定与表达分析

白藜芦醇等芪类化合物与人类健康和植物抗逆性密切相关,芪合成酶(stilbene synthases,STS)是合成该类化合物的关键酶。为进一步明确葡萄中STS基因家族的表达特性,利用生物信息学技术,筛选了葡萄中的STS基因,并分析了其在果实生长过程和不同时期叶片中的表达模式。结果表明:葡萄全基因中共鉴定出48个STS基因,这些基因串联分布在10和16号染色体,其中32个STS基因能编码完整的氨基酸序列,且编码的氨基酸序列均为392 bp。根据氨基酸序列特性,可以将这些STS基因分为3类。在葡萄果实生长过程中,STS基因家族成员呈现出多种表达模式,但大多数STS基因在花后20~40 d和花后70~80 d的表达水平较高。大部分STS基因在葡萄叶片成熟阶段或衰老阶段表达水平较高。     

葡萄MPT基因家族鉴定与表达分析

线粒体磷酸转运体(mitochondrial phosphate transporter, MPT)基因家族是位于线粒体内膜上的一种重要的功能蛋白,负责将重要代谢底物无机磷酸通过线粒体内膜从细胞质转移到线粒体基质中,在细胞维持正常功能中起到了关键的生理作用。本研究利用生物信息学工具,系统地分析了葡萄MPT基因家族成员的进化关系、基因结构、蛋白质理化性质和保守基序,以及组织特异性表达和同源基因的相关性。结果表明,葡萄全基因组中鉴定出64个MPT家族基因。根据系统发育树可以分为7组,分布于19条染色体上,其中两对基因存在串联复制现象。保守基序分析表明,所有MPT家族成员都含有保守的Mito_carr结构域。组织特异性表达表明,VvMPT基因在果皮、花、叶中高表达。同源基因分析表明,葡萄VvMPT基因家族可能在花器官发育、维持离子浓度中起到了重要作用。     

棉花查尔酮异构酶基因家族的鉴定及表达分析

为研究陆地棉查尔酮异构酶CHI（chalcone isomerase）在彩色棉纤维发育及响应胁迫中的作用，对陆地棉基因组中GhCHI基因家族进行鉴定，开展蛋白理化性质、结构域、启动子顺式作用元件、蛋白质高级结构、系统进化分析，利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析其表达特征。结果显示，从陆地棉基因组中鉴定获得12个GhCHI基因家族成员，可分为2个亚家族，具有典型的查尔酮超家族结构域，编码201~452个氨基酸，主要为亲水性蛋白，二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主。GhCHI基因启动子顺式作用元件类型主要包含光反应元件、激素响应元件及参与类黄酮生物合成调控的元件等。表达分析结果显示GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3、GhCHI4与纤维发育密切相关，尤其在彩色棉纤维发育后期的色素沉积着色时期表达水平较高；这4个基因在叶、花托、雌蕊中也具有较高的表达水平；GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3在热胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下均受到显著的诱导表达。GhCHI1―GhCHI4蛋白互作分析结果显示，它们可能和参与类黄酮合成的2-氧代戊二酸3-双加氧酶和类黄酮3''-单加氧酶等蛋白质存在相互作用。结果表明，GhCHI1、GhCHI2、GhCHI3和GhCHI4基因在彩色棉的纤维发育和胁迫应答中发挥重要作用。     

大豆HMGR基因家族的鉴定与表达分析

[目的]3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是大豆皂苷合成途径的关键酶之一。从全基因组水平鉴定大豆HMGR基因家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究和利用大豆HMGR基因家族生物学功能奠定基础。[方法]根据Pfam数据库中HMGR基因的保守结构域(编号PF00368),利用HMMER3.0、PFAM和SMART软件鉴定大豆基因组中的HMGR基因。采用ProtParam等软件对其基因和蛋白序列进行生物信息学分析。利用qRT-PCR方法分析GmHMGR基因在苗期根、茎、叶等不同组织中和籽粒不同发育时期的表达情况。[结果]大豆基因组中鉴定得到8个GmHMGR基因,分布于8条染色体上,编码80～608个氨基酸,相对分子质量介于8.23～64.96kD,理论等电点变化为4.89～8.24,二级结构中α螺旋和无规则卷曲所占比重较大,具有保守的基因结构和蛋白功能域。qRT-PCR分析表明,相比于其它GmHMGR基因,GmHMGR6在苗期根、茎、叶中高度表达,籽粒发育过程中GmHMGR3基因在开花后40d表达水平最高,开花后70d大豆的成熟籽粒中GmHMGR6的表达丰度最高。[结论]大豆基因组中含有8个HMGR基因,具有保守的功能结构域和基因结构。GmHMGR基因家族在苗期根、茎、叶及不同发育时期籽粒中具有多样化的组织表达模式和时空表达特征。     

大麦TIFY基因家族成员鉴定及表达分析

【目的】对大麦TIFY基因家族成员进行鉴定及表达分析,为进一步探究TIFY基因家族在大麦生长发育与胁迫响应中的作用机理打下基础。【方法】基于TIFY家族蛋白的保守域特征,利用HMMER从大麦中鉴定TIFY基因家族成员,利用采用生物信息学软件对其理化性质、保守基序、特征结构域、顺式作用元件、基因结构、系统进化及表达模式进行预测分析。【结果】从大麦中鉴定出15个HvTIFYs基因（HvTIFY1～HvTIFY15）,分布于5条染色体上,且大多数基因在染色体上成簇分布。15个HvTIFYs蛋白均具有TIFY家族蛋白的特征结构域（TIFY）,根据所含保守结构域的不同,可分为ZML（4个）和JAZ亚族（11个）,且亲水性蛋白（14个）和偏碱性蛋白（11个）居多,但均定位于细胞核;二级结构相似度较高,均由α-螺旋、β-转角和无规则卷曲组成,除HvTIFY7蛋白外,其余蛋白二级结构所占比排序:无规则卷曲>α-螺旋>β-转角。HvTIFYs基因结构存在明显差异,其中,JAZ亚族11个基因的内含子数为0~6; ZML亚族4个基因的内含子数为6～7个,系统发育进化树上相邻分支的基因具有较相似的基因结构。HvTIFYs基因启动子区域富含光、激素和胁迫等顺式作用元件,种类及分布均呈多样性。5个物种的79条TIFY蛋白分为4个组,恰好与TIFY家族的4个亚族对应,其中,ZML、TIFY和JAZ亚族包含单、双子叶植物的TIFY蛋白,而PPD亚族仅含有双子叶植物的TIFY蛋白。15个HvTIFYs基因在不同组织器官中的表达量存在明显差异,其中HvTIFY1、HvTIFY2和HvTIFY8基因在8个组织中的表达量均较高,HvTIFY10和HvTIFY15基因表达量中等,HvTIFY6基因表达量较低; HvTIFY11基因不表达。15个基因在根的不同组织中对盐胁迫的敏感程度不同。【结论】从大麦中鉴定出的15个HvTIFYs基因存在一定的功能分化,具有明显的组织和时空特异性,推测其在大麦逆境响应和激素调节中具有重要调控作用。     

谷子GH5基因家族全基因组鉴定和表达分析

糖苷水解酶5(GH5)属于最大的糖苷水解酶家族,在细胞壁合成与降解过程中发挥重要作用。为解读谷子GH5基因家族特性,通过生物信息学方法对谷子进行全基因组扫描,鉴定并分析谷子GH5家族成员。结果表明,谷子具有18个GH5基因(命名为SiGH5-1~SiGH5-18),不均匀分布在8条染色体上。SiGH5蛋白具有保守结构域,叠合比对发现不同物种GH5蛋白结构高度保守。多物种系统发育树分析表明,GH5蛋白具有种属特异性特点。基因结构分析发现,同一分支的GH5蛋白具有相似的基序分布,GH5成员具有外显子改组现象。表达谱分析发现,谷子GH5家族基因属诱导型表达,其中,SiGH5-8、SiGH5-17在谷子各器官和非生物胁迫过程中均具有较高表达量。启动子分析鉴定到大量激素类响应元件,暗示GH5家族成员通过响应植物内源激素发挥调控作用。     

水曲柳FmPLT基因家族的鉴定及表达分析

[目的]PLT转录因子家族能够参与植物的再生过程,并且在植物的生长发育及器官建成中发挥着重要作用,本研究旨在探究PLT转录因子在水曲柳生长发育及非生物胁迫中发挥的作用,以期为林木优良基因选育工作提供更多思路.[方法]通过同源序列比对和基因克隆等方法对FmPL Ts家族的成员进行鉴定及分析,之后对FmPL Ts成员进行了...     

谷子硝酸盐转运蛋白NRT1家族的鉴定及表达分析

[目的]为了揭示谷子硝酸盐高效吸收和利用的分子机制,本文鉴定并分析了谷子硝酸盐转运蛋白NRT1基因家族。[方法]以拟南芥中已知的11个参与硝酸盐吸收和转运的NRT1蛋白为基础,利用Blast的方法在全基因组范围内鉴定谷子参与硝酸盐吸收和转运的NRT1基因,利用MEGA7.0和MEME构建系统进化树和鉴定保守的基序,并进一步利用PlantCARE预测顺式作用元件,最后通过RT-PCR的方法研究了谷子硝酸盐转运蛋白NRT1家族基因的组织表达情况。[结果]从谷子中鉴定了8个硝酸盐转运蛋白NRT1基因,系统进化分析表明所得8个NRT1基因分别属于NPF1、NPF2、NPF4、NPF6和NPF7亚家族。谷子NRT1蛋白中都含有一个保守的QX4GX8GX3FX5P基序,可能与硝酸盐的吸收和转运相关。谷子NRT1基因的启动子中富含光响应元件,尤其是SP1元件。RT-PCR分析表明谷子8个NRT1基因表达具有组织特异性,暗示了其可能在不同组织和器官的硝酸盐吸收转运中起作用。[结论]本研究鉴定了8个谷子硝酸盐吸收和转运相关的NRT1基因,为后续谷子NRT1基因功能研究及谷子耐低氮分子机制的揭示奠定了基础。