大豆CML家族基因的生物信息学分析

CMLs蛋白是一类具有Ca2+结合的EF-hand保守结构域蛋白,广泛参与钙依赖的信号传导途径,在植物生长发育及生物胁迫与非生物胁迫响应中起着重要的作用。通过NCBI和植物基因组注释数据库等筛选并获得了68个大豆GmCML蛋白;分析了所有蛋白的基本特性;通过与拟南芥CMLs基因的进化树分析表明,GmCML家族基因属于8个亚类;对GmCML家族基因进行了染色体定位与重复基因进化关系分析,发现其具有较高的进化速率;序列比对发现GmCML类蛋白含有2~4个保守的EF-hand结构域;利用芯片数据对野生大豆在碱胁迫下的叶和根中的CMLs基因表达模式进行了分析,得到26个GsCML基因在碱胁迫下有显著的差异表达,且在根和叶中的差异表达模式不同,表明这些基因参与植物碱胁迫应答,且具组织表达特异性。     

大豆GAPDH家族基因生物信息学及其逆境组织表达分析

为探究大豆GAPDH家族基因应答非生物胁迫的机制,本研究采用同源分析、保守结构分析等方法对大豆GAPDH基因家族进行全基因组搜索,并对筛选出基因的系统发育关系、基因结构和保守基序、染色体分布、启动子区域的顺式作用元件进行分析,并研究了大豆GAPDH家族基因在不同组织中和非生物胁迫诱导后的表达模式.结果 显示:在全基因组...     

大豆ERF家族基因生物信息学分析及其对低磷胁迫的响应

为分析大豆乙烯响应因子(Ethylene Response Factor,ERF)基因家族的特征及其在低磷胁迫下的响应作用,本研究首先利用生物信息学方法从大豆基因组数据库中鉴定获得ERF家族基因,进行进化分析、染色体分布和基因结构分析,并研究其在大豆发育过程中不同组织的表达模式及在低磷胁迫下的表达情况.结果显示:59个...     

大豆DNA甲基化酶生物信息学分析

植物DNA甲基化酶对建立与维持基因组甲基化,调控基因表达,确保植物快速应对多种逆境具有重要作用。本研究利用多种生物信息学网站和软件初步明确了大豆中四类DNA甲基化酶蛋白及相应基因序列,并分析了进化关系和基因拷贝数,确定了基因在染色体上的物理位置及酶蛋白的理化性质与亚细胞定位,同时揭示了大豆DNA甲基化酶蛋白的结构域和组织表达部位特异性。这些研究结果对全面认知大豆DNA甲基化酶蛋白的特征以及从遗传学上对其展开深入研究和剖析具有重要的理论指导作用。       

大豆PPR基因家族生物信息学分析

为明确大豆PPR基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系及表达特征等,采用生物信息学方法,基于Pfam的PPR种子序列模型筛选大豆基因组数据库,获得631个大豆PPR家族基因;利用MEME、ExPASy、TBtools、FigTree等工具对大豆PPR家族基因进行分类,分析各亚族的进化关系和保守结构域差...     

大豆XHS基因家族生物信息学分析

利用生物信息学方法,通过全基因组数据扫描对大豆XHS家族基因进行鉴定和分类,并对其基因结构、染色体定位和基因组织表达方式进行分析。结果表明:大豆基因组中含有21个XHS家族基因,分布于大豆的12条染色体上,系统发育分析将XHS家族基因分成4个亚类,有EST数据的大豆XHS家族基因有10个,大多在叶片和胚中表达。研究结果促进了大豆XHS家族基因的功能研究和利用。     

小麦TaHKT家族基因的生物信息学分析

高亲和性钾离子转运蛋白（high-affinity K⁺ transporter，HKT）是植物体内一种非常重要的离子转运蛋白，具有运输Na⁺/K⁺的能力，在植物响应盐胁迫过程中发挥重要作用。为系统了解小麦TaHKT家族基因，挖掘有效的小麦耐盐基因，本研究采用生物信息学的方法，对小麦TaHKT家族基因进行了全基因组分析，鉴定了家族成员，构建了系统进化树,并对其跨膜结构域、染色体定位、基因结构、Motif、上游顺式作用元件、共线性以及表达谱等进行了分析。结果鉴定出23个TaHKT基因，其编码蛋白质长度为443~590 aa，等电点范围8.2~10.4，跨膜结构域为6~8个。23个基因分布于小麦的2、4、6、7号染色体上，根据亲缘关系可将其分为3个亚族，同一亚族的成员具有较为相似的Motif组成和基因结构。23个基因中，发现了4对串联重复基因，10对大片段复制基因，具有良好的共线性。顺式作用元件分析发现，大部分TaHKT成员含有盐胁迫响应元件MYB、G-box、ABRE和DRE。表达谱分析发现，TaHKT基因在小麦的16种组织中均有表达，在根、茎中的表达量较高，其中TraesCS4D02G361300（ID,下同）在根中的表达量最高。在盐胁迫处理后，不同成员对盐胁迫响应程度不同，TraesCS7B02G318400在盐胁迫处理后表达量逐渐降低；TraesCS2B02G451400和TraesCS2D02G428200在盐胁迫处理后的表达量也明显降低；TraesCS2B02G451800在根部几乎不表达，但在受到盐胁迫处理后表达量逐渐提高，推测它们在小麦抵御盐胁迫过程中发挥不同作用。     

大豆Argonaute4的生物信息学分析

在RNA介导的DNA甲基化途径(RNA-directed DNA methylation pathway)中,Argonaute4(AGO4)蛋白是DNA被甲基化修饰的关键蛋白。研究大豆中Argonaute4蛋白能够为大豆甲基化研究奠定基础,本研究参考NCBI、Phyto-zome、Uni Prot KB等网站及数据库,对拟南芥的AGO4基因进行同源性分析,确定了大豆中AGO4蛋白及其基因序列,并对其进行分析预测。研究发现,大豆中AGO4包括3个基因Gm AGO4A、Gm AGO4B、Gm AGO4C,它们的一级结构、二级结构及理化性质都很相似,三级结构有差异,大豆AGO4C与拟南芥AGO4结构更相似。在302个野生大豆品系中对Gm AGO4的3个基因的外显子进行核酸及蛋白序列的分析,发现一些大豆品系的蛋白质由于突变三维结构发生了变化。对大豆中AGO4及其参与的甲基化途径的研究具有指导意义。     

玉米KCS基因家族的生物信息学分析

蜡质可作为植物生长过程中抵御逆境的第一道 “防护墙” ,其主要成分是超长脂肪酸(Very Long ChainFatty Acids, VLCFAs)的衍生物。β-酮脂酰 CoA合成酶(β Ketoacyl-CoA Synthase, KCS)参与超长链脂肪酸延伸的缩合反应,此反应是超长链脂肪酸合成的限速步骤,决定 VLCFAs的合成速率及碳链的长度。拟南芥 KCS基因家族成员及功能已被鉴定,但玉米 KCS基因家族成员及功能仍不清楚。根据拟南芥 KCS蛋白序列和保守结构特征,对比鉴定出 39个玉米 KCS蛋白,并对其结构域、蛋白质理化性质、组织特异性表达等做出分析。结果表明,玉米 KCS基因家族成员含有相似的保守结构域,按照系统发育将 KCS基因家族成员划分 9个亚家族,该基因家族分布在 9条染色体上。玉米的KCS基因表达模式各不相同,不同玉米KCS基因可能在不同时期表达而调控不同组织的发育。     

花生AT-hook家族基因的生物信息学分析

AT-hook蛋白不仅在植物生长发育、器官构建、胁迫和激素信号应答中起重要作用,而且还作为染色质重塑的转录因子和辅助因子,调节基因的转录活性.为全面了解花生AT-hook基因家族的结构特征,利用生物信息学技术比对花生基因组数据库,分析AT-hook基因家族成员的理化性质、基因结构、保守结构域和系统发育关系以及在12个组...     

甜菜NADP-ME基因家族的生物信息学分析

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸-苹果酸酶(NADP-malic enzyme,NADP-ME)由小基因家族编码,在植物生长发育和应对逆境胁迫中发挥重要作用.为了进一步筛选甜菜NADP-ME基因并分析其功能,本研究对该家族成员进行了详细的生物信息学分析.结果显示,甜菜基因组共有5个NADP-ME基因,基因长度介于6537 bp...     

稻米贮藏蛋白家族的生物信息学分析

贮藏蛋白是稻米中的第二大主要成分,是影响稻米食味品质和营养价值的重要因素。对水稻中谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白、球蛋白等4大类贮藏蛋白在基因组中的分布、基因结构、表达模式以及各个蛋白家族内不同拷贝的进化关系进行研究。结果表明,谷蛋白和醇溶蛋白在基因组上的拷贝数较多,分别有15个和28个基因拷贝检测到表达。谷蛋白家族可分为3个亚家族,醇溶蛋白分为2个亚家族,并根据不同拷贝的亲缘关系对未命名的基因进行命名。清蛋白和球蛋白拷贝数较少,清蛋白有5个拷贝,其中SSA1、SSA5表达量较高,其他拷贝表达相对较低,而球蛋白的3个拷贝表达量都极低。本文为水稻贮藏蛋白以及稻米品质的研究提供了理论参考。     

大豆油脂储存蛋白的生物信息学分析

大豆种子含油量高低和油脂合成途径密切相关,油脂合成途径复杂,涉及诸多蛋白和酶,为此对大豆油脂储存蛋白进行生物信息学分析。大豆全基因组数据下载于JGI数据库,生物数据库查询结合Perl程序处理获取大豆油脂储存基因和蛋白,在大豆基因组中确定1 264个与油脂合成相关的基因,其中23个基因与油脂储存有密切的联系。利用Protparam、SOPMA、Prot Comp、Signal P软件对23个基因的蛋白序列、蛋白基本理化性质及二级结构、亚细胞定位、信号肽等进行生物信息学分析。结果表明:23个油脂储存基因不均匀分布在12条染色体上;23个蛋白序列氨基酸数目为165~1 012个;等电点为5.90~10.03;外显子数目为5~16个;二级结构预测显示无规则卷曲和α-螺旋为主要构成成分;蛋白亚细胞定位主要位于内质网、质膜和胞外。用MEGA6软件内置的Clustal W程序对大豆中油脂储存基因的蛋白序列进行比对分析,采用邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统发育树,结果显示大豆油脂储存基因的亲缘关系和进化差异。     

大豆GmST1基因的生物信息学分析

磺基转移酶(sulfotransferase,SULT)基因是一个基因超家族。对大豆磺基转移酶基因GmST1(Glyma.13G191400)进行基于生物信息学的基因结构分析与功能预测,结果表明:GmST1(Williams82)基因序列全长1 439 bp,CDS区长1 035 bp,编码344个氨基酸。通过序列比对,分析出在感病Williams 82和抗病品种东农93-046中,GmST1序列存在着非同义SNP,导致氨基酸改变。利用Plant CARE分析启动子元件,发现在基因启动子序列中含有多个与光诱导、生长素、水杨酸、干旱等相关的元件。在BAR数据库中分析了GmST1的拟南芥同源基因在不同逆境胁迫条件下基因表达情况,表明该基因表达具有组织表达特异性,参与盐胁迫、干旱胁迫和抗病等相关反应。     

大豆GmGW2基因的生物信息学分析

GW2基因在多种植物中发挥调控籽粒性状的功能,为预测分析大豆中GW2基因的功能,前期通过同源克隆的方法从大豆中成功克隆出GmGW2基因的cDNA序列。为了继续开展深入研究,本试验从大豆中黄10号中克隆出GmGW2基因的全长DNA序列并进行了较为详细的生物信息学分析。结果表明:GmGW2全长8 467 bp,包含8个外显子和7个内含子,编码431个氨基酸。预测是一个不稳定亲水蛋白,定位于细胞核或细胞质中,不含跨膜结构域及信号肽,具有Zinc finger和RING-type结构域。二级、三级结构预测分析显示,α-螺旋及不规则卷曲是其整体蛋白质结构中的主要组成结构元件。利用该基因的DNA序列,构建进化树分析得出该基因与木豆、相思子、鹰嘴豆亲缘关系较近。根据以上分析结果推测GmGW2基因可能也具有调控大豆籽粒发育的功能。此研究旨在为进一步挖掘和验证GmGW2基因功能奠定基础,为大豆产量育种工作提供有益信息。     

植物miR172家族成员进化与分子特性分析

为了解植物miR172家族成员的进化与分子特性,对mi Rbase数据库中37个物种的161个miR172前体序列和196个miR172成熟体序列进行进化规律分析,并对植物miR172家族的保守基序、二级结构和靶基因进行预测分析。结果表明:miR172家族成员分布的37个物种都是被子植物,被子植物很可能是miR172家族进化来源的祖先。进化分析表明,植物miR172家族成员序列相似性是其聚类的首要影响因素,其次才是物种差异的影响。植物miR172家族成员成熟体序列分析表明,5p臂上形成的成熟体序列特异性较大,3p臂上形成的成熟体序列保守性较高。二级结构分析发现,植物miR172家族成员具有典型的茎环二级结构,且茎序列的保守性较环序列高。植物miR172前体序列包含1个UNCG环。靶基因预测分析发现,同一物种不同miR172成员的靶基因可能不同;不同物种miR172的靶基因也可能不同,AP2或AP2-like出现频率最高,其次还有arginine decarboxylase 1、Pathogenesis-related、MYB84等靶基因,表明其靶基因功能的多样性。     

油菜miR156基因家族及其靶基因生物信息学分析及鉴定

为阐明油菜miR156基因家族的进化过程和靶基因作用位点,分析了油菜miR156基因家族的序列特征、进化模式和候选靶基因。共获得35个bna-miR156基因,对应44个成熟序列。这些bna-miR156基因分布在油菜的17条染色体上,其中C3染色体上分布着5个bna-miR156基因。bna-miR156基因在产生成熟序列的区域高度保守,而其它其它位置保守性较低,进化分析结果显示bna-miR156家族可以分为5个分支,家族成员分布较为分散,且位于同一条染色体上的bna-miR156基因并没有表现出更近的亲缘关系。另外,系统发育分析结果显示SBP-box基因在双子叶植物油菜、拟南芥中存在相似的进化模式,进一步发现只有部分BnaSBP家族基因拥有bna-miR156的作用位点,其中30个BnaSBP基因的靶位点位于编码区,11个位于3`UTR。一些拥有bna-miR156作用位点的BnaSBP具有组织表达特异性,因此bna-miR156可能与BnaSBP相互作用,调控油菜生长发育过程。      

蓖麻miR396基因家族及其靶基因GRF生物信息学分析及鉴定

MiR396-GRF在调控植物的生长发育和生物胁迫及非生物胁迫过程中发挥着重要作用,目前关于蓖麻miR396和GRF的研究还很少.本研究中利用BLASTP和Pfam在蓖麻基因组中鉴定到4个miR396和11个GRF成员.分析发现,RcGRFs转录因子蛋白长度在318-619aa之间,理论等电点在5.54-9.34之间,...     

艾纳香MYB转录因子家族生物信息学分析

MYB转录因子是植物中庞大的转录因子家族之一,在植物体内有着广泛的生物学功能。基于艾纳香全长转录组数据库,利用DNAMAN 6.0、MEGA 5.05软件以及ProtParam、WebLogo和SOPMA在线网站分析艾纳香MYB转录因子家族蛋白的分类、理化性质、氨基酸序列高级结构、保守结构域、系统进化等。结果表明,挖掘到127个BbMYB基因,预测47条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为1R-BbMYB和R2R3-MYB 2个亚类,其中R2-BbMYB与R3-BbMYB基序中都含有3个保守的色氨酸,而R1-BbMYB基序只有2个保守的色氨酸;艾纳香MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-BbMYB3、R2R3-BbMYB4与1R-BbMYB15蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树发现,艾纳香MYB家族在进化上包括2个大类,6个亚类,通过艾纳香与拟南芥MYB蛋白序列相邻或是进化关系近可以预测艾纳香MYB基因功能,为进一步对艾纳香MYB家族基因研究及其功能鉴定提供科学依据。