香梨优斑螟脂肪酸Δ9去饱和酶基因序列及不同虫态的表达分析

【目的】研究Δ9去饱和酶基因特性及其在不同虫态下的表达,研究EpFAD9基因功能及潜在应用提供数据,为该香梨优玫玉暝、饱和脂肪酸积累中的作用提供参考。【方法】采用生物信息学软件鉴定、分析和预测Δ9去饱和酶(EpFAD9)的核苷酸和氨基酸序列,研究蛋白质结构和功能,并利用qRT-PCR方法测定△9去饱和酶基因在不同虫态下的表达水平。【结果】EpFAD9基因开放阅读框由1 056 bp组成,含352个氨基酸,起始密码子ATG位于获得序列的第1 280碱基上,终止密码子TAA位于该序列第2 338碱基。推测该蛋白无信号肽,共4个跨膜结构域,整体表现为亲水性蛋白,主要在内质网中发挥生物学作用。EpFAD9基因在幼虫期表达量较高,分别是成虫期和蛹期的17.75和29.58倍。【结论】EpFAD9基因基因在香梨优斑螟不同虫态下存在表达差异,在幼虫体内的表达量最高,成虫和蛹期的表达很低,尤其是虫蛹,其表达量更低于成虫,虫蛹和成虫状态下的香梨优斑螟对低温抵抗能力都低于幼虫。     

紫苏脂肪酸去饱和酶基因PfFAD2的生物信息学及表达特性分析

为研究脂肪酸去饱和酶基因FAD2在紫苏脂肪酸合成机制中发挥的重要作用,对紫苏FAD2基因及其编码的蛋白质序列进行了详细的生物信息学分析。结果表明,紫苏FAD2基因cDNA全长序列为1 545 bp,ORF为1 149 bp,共编码382个氨基酸残基;紫苏FAD2蛋白属于亲水性蛋白,具有6个典型的跨膜螺旋区,含有PLN02505保守结构域,属于Membrane-FADS-like超蛋白家族;系统进化树分析结果表明,紫苏与芡欧鼠尾草的亲缘关系较近,与红花较远。利用荧光定量PCR技术分析紫苏不同组织以及不同发育时期的种子中FAD2基因的表达特性,结果表明,紫苏FAD2在开花后20 d的种子中表达量最高。研究结果可为进一步阐明紫苏脂肪酸代谢机制奠定理论基础。     

红花SPL基因家族全基因组鉴定及表达分析

SPL基因家族是植物特有的转录因子,广泛参与调控植物生长发育,包括花和果实的发育、胁迫响应和次生代谢物的合成等。为探究红花SPL基因家族的进化和功能,本研究基于红花基因组数据库筛选得到21个SPL基因,利用生物信息学方法对其进行分析。结果表明,红花SPL基因家族鉴定得到的21个成员聚类为6个亚家族,同一个亚家族成员具有相似的基因结构和基序,大多数CtSPL蛋白具有1个完整保守的SBP结构域;CtSPL基因启动子区域存在光反应元件,激素应答元件、胁迫响应元件以及和植物生长发育有关的调控元件;miRNA靶位点预测表明有15个CtSPL基因受miR156家族的调控;表达模式分析表明,CtSPL基因呈现组织特异性表达。经茉莉酸甲酯(MeJA)和表油菜素内酯(EBR)处理后,多数CtSPL基因表达量发生变化,推测这些基因参与了红花不同激素的响应。     

膜整合脂肪酸去饱和酶系统进化分析

将已报道的膜整合脂肪酸去饱和酶基因所编码的氨基酸序列进行比较,通过邻位相连法构建系统进化树.结果表明,膜整合脂肪酸去饱和酶氨基酸序列都具有3个高度保守的组氨酸簇,说明它们具有很近的亲缘关系.系统进化树由3个单系群组成:△9-脂肪酸去饱和酶;△12、15-脂肪酸去饱和酶;前端脂肪酸去饱和酶包括△4、5、6、8脂肪酸去饱和酶.△12、15-脂肪酸去饱和酶单系群与前端脂肪酸去饱和酶单系群构成姐妹单系群,它们可能是由△9-脂肪酸去饱和酶单系群进化分枝而来的.     

龙眼SPL基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】鉴定龙眼SPL(DlSPL)基因家族所有成员,并对其成员进行表达分析,为探究SPL在龙眼生长发育中的功能研究提供参考。【方法】采用生物信息学方法对龙眼SPL基因家族成员进行鉴定,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、FPKM值进行分析;利用qRT-PCR技术检测其在非胚性愈伤组织(nonembryonic callus,NEC)、胚性培养物及不同激素处理下的胚性愈伤组织(embryonic callus,EC)中的表达情况。【结果】DlSPL基因家族共有14个成员,其基因结构和蛋白结构均高度保守且只有一个SBP结构域,DlSPL启动子存在大量的光反应元件、组织特异性调控元件、激素应答元件、胁迫响应元件和植物生长发育有关的顺式调控元件。RNA-seq表达量分析(FPKM值)表明,11个DlSPL成员在不同光质处理的EC中表达,只有DlSPL8在蓝光和白光处理下的EC中呈下调表达趋势;11个DlSPL成员在激素2,4-D和KT中表达,其中DlSPL3和DlSPL13在2,4-D和激动素(kinetin,KT)共同处理下的表达量高于2,4-D和KT分开处理;...     

陆地棉CNGC全基因组鉴定及表达分析

环状核苷酸门控通道(CNGC)基因家族是非选择性阳离子通道基因家族之一,在与植物发育和环境胁迫等有关的生理生化过程中起着至关重要的作用,但是目前尚无陆地棉CNGC基因家族的全基因组鉴定和分析.基于已知的拟南芥CNGC基因家族成员序列信息,以生物信息学方法分析陆地棉基因组中CNGC家族成员的理化性质、系统发育、染色体定位和差异表达情况.结果表明,共鉴定出33个GhCNGC基因,它们不均匀地分布在A、D染色体亚组上,其中15个基因分布在A染色体亚组上,18个基因分布在D染色体亚组上.系统发育分析结果表明,GhCNGC基因家族被分为4个主要组,由于在进化过程中不均等地扩增,Ⅳ组又分为Ⅳa和Ⅳb组.同组陆地棉、拟南芥的CNGC基因显示出相似的保守基序和基因结构,尤其是同源性越近,相似度越高.GhCNGC基因的表达谱以组织特异性模式表达,多数基因在根、叶中的表达量较高.研究结果使人们增加了对陆地棉和其他植物中CNGC基因家族的了解.     

陆地棉NCS1基因家族的全基因组成员鉴定及分析

核碱基阳离子转运蛋白-1(NCS1)家族是一个次级活性转运蛋白家族,由细菌、古菌、真菌和植物等2 500多个序列成员组成。在其他研究中发现,该蛋白与溶质特异性转运相关,进而影响植物的生长发育,本研究拟通过分析揭示核碱基阳离子转运蛋白在棉花生长发育中的作用。通过全基因组序列分析鉴定陆地棉NCS1基因家族成员;在此基础上,对这些基因进行定位、结构分析、进化发育分析,并开展启动子顺式作用元件鉴定的系统研究。本研究在全基因组水平一共鉴定出4个陆地棉NCS1基因,染色体定位发现,这些基因分布在A09和D09两条染色体上,motif结果显示所有NCS1蛋白质中都有NCS1结构域的存在,基因结构分析发现,外显子、内含子结构和长度在亚组表现一致。棉花、拟南芥、水稻、玉米等物种的系统发育分析比较表明,该基因家族在物种进化过程中出现了明显的分化。启动子序列分析则表明,该基因家族中存在有大量与脱落酸、赤霉素反应相关的顺式作用元件。取开花后17和21 d的棉花纤维开展qRT-PCR验证实验,结果表明,NCS1基因家族成员在纤维发育过程中具有显著的调节作用。本研究是首次在陆地棉中对NCS1家族进行全基因组的鉴定...     

海马齿 NHX 基因家族的鉴定及表达分析

【目的】海马齿（Sesuvium portulacastrum L.）是典型的海岸植物和红树林伴生植物,能够固沙护岸,在海水中可以正常生长,具有极强的耐盐性。Na+/H+ 逆向转运蛋白（Na+/H+ exchange,NHX）在植物耐盐和生长发育中起关键作用,为了解 NHX 在海马齿耐盐过程中的作用,对海马齿 NHX 基因家族进行鉴定和分析。【方法】采用生物信息学方法从海马齿全长转录组数据中鉴定 NHXs 成员,对其蛋白理化性质、保守基序和进化关系进行分析,并利用荧光定量 PCR 技术研究盐胁迫下 NHXs 成员的表达模式。【结果】从海马齿中共鉴定出 12 个SpNHX 基因,命名为 SpNHX1~SpNHX12。SpNHXs 基因编码的氨基酸长度为 276~554 aa,分子量为 31.22~61.21 kD,等电点为 5.55~8.64,不稳定指数为 32.14~50.54,均为疏水性蛋白。系统发育分析表明,SpNHX 蛋白可分为 2 个亚组,同一亚组具有相似的保守基序。多序列比对结果发现,SpNHX 均具有 Na+/H+ exchange 保守结构域。转录组数据和荧光定量 PCR 结果显示,SpNHXs 基因在盐胁迫下均受到不同程度的诱导,其中 SpNHX1、SpNHX9、SpNHX10、SpNHX11 和 SpNHX12 在盐胁迫下显著上调表达。【结论】本研究明确了海马齿 NHX 基因家族在高盐胁迫下的表达模式,表明 SpNHX1、SpNHX9、SpNHX10、SpNHX11 和 SpNHX12 可能参与海马齿盐胁迫响应,为进一步研究 NHX 在海马齿耐盐过程中的作用提供理论基础。     

脂肪酸去饱和酶参与植物对胁迫的响应

植物常受到温度、盐和干旱等非生物以及病原菌和昆虫等生物胁迫。全面了解脂肪酸的去饱和、动员和调控将有助于提高植物对非生物和生物胁迫的耐受性。文章对近年植物脂肪酸在去饱和、动员和调控非生物和生物胁迫上的研究进展进行综述,并对脂肪酸去饱和酶的调控进行讨论。     

茶树NF-Y基因家族鉴定及非生物胁迫下的表达分析

NF-Y(nuclear factor-Y,NF-Y)通常是以NF-YA (CBF-B/HAP2)、NF-YB (CBF-A/HAP3)和NF-YC (CBF-C/HAP5) 3种亚基构成异源三聚体的形式调控下游基因的表达,并在生物与非生物胁迫耐受性等方面起着重要作用。本研究在茶树基因组中鉴定分类了茶树NF-Y基因家族成员,为后续的功能分析研究做准备。在研究中鉴定出45个NF-Y转录因子亚基(10个NF-YA,20个NF-YB,15个NF-YC)。染色体定位和同义分析表明,茶树NF-Y基因分布在14条染色体上,9对基因具有大片段复制,4对基因串联复制,片段复制是家族成员扩张的主要方式。通过序列分析,所有的NF-Y基因具有高度的结构保守性,大多数NF-Y基因有2个以上的内含子。通过启动子顺式元件分析发现,大部分基因含有激素和应激反应元件。转录组分析显示,一部分基因在干旱情况下出现不同程度的转录组丰度增加,而在盐处理后基本没有变化或出现不同程度的丰度下降。随后的qRT-PCR结果显示,在选定的4个基因中,CsNF-YA6、CsNF-YB4在20%PEG处理下出现不同幅度的上调,200 mm...     

梨CBL基因家族全基因组序列的鉴定及非生物胁迫下的表达分析

【目的】最近在植物中发现了一类Ca²⁺传感蛋白--类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBL（calcineurin B-like proteins）,CBL及其靶蛋白CIPK（CBL-interacting protein kinase）构成CBL/CIPK信号网络系统,在植物干旱、盐渍、低温等逆境胁迫应答中起重要作用。鉴定梨基因组中CBL家族基因成员,对其基因进化、结构与表达特征进行分析,为植物CBL基因功能分析与利用提供依据。【方法】通过生物信息学手段,结合梨基因组注释信息,鉴定梨CBL家族成员序列信息;利用MEGA6.0程序进行多序列比对、分类并构建系统进化树;利用per1程序、GSDS工具以及Clustal X软件进行基因结构与保守性分析;通过qRT-PCR技术进行多种非生物胁迫处理下PbCBLs表达分析。【结果】成功鉴定出7个CBL家族成员,基因结构预测表明PbCBL9含5个内含子,其余PbCBLs均含有7-8个内含子;预测的PbCBLs均含4个EF-hand功能域,且相邻EF-hand功能域之间氨基酸数目非常保守;通过系统发育树分析,将7个PbCBLs分为2类;qRT-PCR技术进行不同胁迫处理下杜梨叶片PbCBLs的表达分析,结果表明,在NaCl胁迫下,PbCBL1表达量6 h降至最低,24 h则明显升高;与之相反,PbCBL2和PbCBL3的表达量在6 h达最高,24 h最低;PbCBL4和PbCBL8表达量在3 h明显增加,随后表达量下降;PbCBL9表现明显的上调趋势,24 h达到最大;PbCBL10则在6 h表达量最高。10%（w/v）PEG6000胁迫处理下,PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8表达量上调,PbCBL1表达量下调;PbCBL3、PbCBL9和PbCBL10表达量均在6 h最低,12 h和24 h较6 h明显升高,PbCBL3和PbCBL10于24 h表达量达到最高,而PbCBL9在12 h表达量最高。4℃低温处理下,PbCBL2、PbCBL4、PbCBL8表达量上调;而PbCBL1和PbCBL3表达量下调;PbCBL9和PbCBL10表达量表现上下波动的变化趋势,均在3 h有明显增加,随后显著降低。42℃高温胁迫处理下,PbCBL1、PbCBL3和PbCBL4表达量下调;PbCBL2表达量整体上调,6 h达到最高;PbCBL8、PbCBL9和PbCBL10总体呈现相同的变化趋势,在3 h表达量达到最高,随后明显下降。ABA处理下,PbCBL3和PbCBL10表达量下调,PbCBL2与PbCBL8表达量上调;PbCBL1在6 h表达量最高;PbCBL4和PbCBL9表达量呈现相似的变化趋势,3 h明显升高,随后下降,24 h时最低。【结论】成功鉴定的7个候选PbCBLs中,2个基因（PbCBL8和PbCBL9）受盐胁迫诱导表达,3个基因（PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8）分别受干旱、低温与ABA诱导表达。PbCBL2在高温胁迫下被强烈诱导可能意味着其在高温应答中发挥重要作用。     

高粱TCP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为了研究高粱TCP(Teosinte branched 1/cycloidea/proliferating cell factors)基因家族在生长发育和逆境胁迫中的作用,利用生物信息学方法对高粱TCP基因家族成员进行鉴定,并对其进行染色体定位、保守结构域、进化树和表达模式分析。结果表明,共鉴定出27个高粱TCP基因,其在9条染色体上呈不均匀分布,并在3、6、9号等染色体上存在明显的基因簇。进化树分析显示,高粱TCP蛋白可被分为ClassⅠ和ClassⅡ2大类,而ClassⅡ类又可分为CYC/TB1和CIN 2个亚类,ClassⅠ包含10个TCP蛋白, CYC/TB1包含3个TCP蛋白,CIN包含14个TCP蛋白。27个高粱TCP蛋白均有非典型的bHLH(Basic-helix-loop-helix)保守区,其中2个有R结构域。表达模式分析表明,大部分高粱TCP基因在种子、胚、雌蕊、早期花序中表达;PEG处理下,高粱根中大部分TCP基因表达量升高,ABA处理嫩枝中个别基因表达量升高,推测上调表达的高粱TCP基因可能在干旱胁迫响应过程中起重要作用。     

玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达分析

【目的】分析研究玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达。【方法】使用NCBI Blast、DNAMAN和MotifScan等程序分析玉米钙依赖蛋白激酶CDPK的蛋白结构域和系统发育。采用Real-time RT-PCR方法分析CDPK基因在干旱胁迫处理玉米幼苗中的表达,评价CDPK基因对玉米干旱胁迫反应能力。【结果】鉴定出了在玉米中含有39个CDPK基因。将CDPK基因分为4个组。每个群体中的成员有共同的蛋白质基序和外显子及内含子结构,共同的进化起源。39个玉米CDPK基因根据它们的系统发育关系分组,并锚定在特定的玉米染色体上。多数CDPK基因在玉米干旱胁迫中的表达水平发生改变,CDPK基因参与对干旱胁迫的响应。【结论】从玉米基因组数据库中鉴定出了39个CDPK基因,大多数玉米CDPK基因在不同组织和不同发育阶段表现出不同的表达水平,CDPK基因在玉米发育中发挥不同的作用。多数CDPK基因在干旱胁迫下的表达量均发生变化。     

芥蓝TCP家族全基因组鉴定及表达分析

为明确芥蓝TCP家族相关基因在叶片发育中的功能,基于甘蓝基因组数据,分析鉴定出芥蓝TCP基因家族有40个成员,参考拟南芥同源TCP基因注释及拟南芥数据库基因的相对表达量,初步选取BoTCP21和BoTCP25基因,采用qRT-PCR分析。结果表明：BoTCP21和BoTCP25均在叶片中大量表达,但二者在真叶不同部位的表达模式存在差异。为了进一明确TCP基因家族中参与叶片发育的基因,采用生物信息学方法并结合qRT-PCR对BoTCP家族进行了全面分析。结果显示：40个BoTCP都属于非分泌亲水性蛋白,分别定位在8条染色体上;系统进化树构建和亲缘关系分析将芥蓝中的BoTCP成员归为3类,其中PCF亚家族有19个成员,CYC亚家族8个成员,CIN亚家族13个成员。qRT-PCR结果表明：BoTCP21和BoTCP25在真叶和薹叶中具有较高的表达量,BoTCP14在开花结荚的植株根部表达量较高,而BoTCP16则在抽薹植株的根部表达量最高,说明BoTCP家族成员在组织部位表达存在时空特异性且广泛参与了植株的形态建成和器官发育。     

谷子膜结合脂肪酸脱氢酶基因家族的鉴定及进化分析

以谷子基因组数据库为平台,借用生物信息学手段,对谷子膜结合脂肪酸脱氢酶(FAD)基因家族进行全基因水平上的鉴定及进化分析。结果表明,谷子中含有9个膜结合FAD成员,通过与拟南芥和水稻的膜结合FAD成员一起构建进化树,将其划分成4个亚家族,并发现第一类脱氢酶亚家族的基因在谷子中发生了缺失。此外,谷子膜结合FAD中各个亚家族的基因结构表现出一定的保守性,并且这种保守与其进化关系高度吻合;谷子中仅发现1对膜结合FAD复制基因SiFAD3.1/SiFAD3.2,且该次基因复制事件属于片段复制。研究结果可为谷子膜结合FAD家族的鉴定及分子进化研究提供重要的理论依据。     

潘那利番茄GRF基因家族全基因组鉴定分析

【目的】分析研究潘那利番茄GRF基因家族全基因组鉴定分析。【方法】研究基于生物信息学方法对潘那利GRF基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,并对其起源及进化进行了追溯。【结果】潘那利番茄中共鉴定了10个SpGRF成员,不均匀分布在7条染色体上,预测了SpGRFs蛋白的分子量、等电点、亲水性总均值等理化性质。SpGRFs基因可分为6个亚家族。所有SpGRF基因N端都含有1个QLQ和1个WRC结构域,C端则为多种保守基序。共线性结果显示基因组内有3对6个旁系同源基因,全部为片段复制,SpGRFs受自然选择压力下,有共同起源祖先,与拟南芥亲缘关系更近。【结论】鉴定了潘那利番茄中GRF基因家族的基本信息。     

3种海洋微藻ω-3脂肪酸去饱和酶基因表达影响因素分析

研究了温度、光照和酸碱度对三角褐指藻、小球藻和球等鞭金藻-ω3脂肪酸去饱和酶基因表达的影响。实时定量PCR结果表明,10和15℃的低温处理,降低了3种微藻ω-3脂肪酸去饱和酶基因的表达丰度,提高处理温度至25和30℃(三角褐指藻除外),则促进该基因的转录;在5 000 lx的光照强度下处理48和72 h,可以提高3种藻类的ω-3脂肪酸去饱和酶基因的表达;酸碱度对3种微藻-ω3脂肪酸去饱和酶基因的表达影响与不同的物种有关,pH 5~9的培养结果显示,酸碱度对三角褐指藻影响较大,球等鞭金藻次之,而对小球藻影响较小。     

花生KNOX基因家族的全基因组鉴定及组织表达分析

为研究花生KNOX基因家族在生长发育以及非生物胁迫响应中的功能,本研究采用生物信息学手段在栽培种花生基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、基因结构、蛋白质保守结构域、系统进化、启动子顺式作用元件以及组织与逆境下的表达模式进行分析。结果显示：花生基因组中共有26个KNOX基因家族成员,分布在17条染色体上,绝大多数编码酸性蛋白,均为亲水性蛋白,并全部定位于细胞核。系统发育分析可将花生KNOX家族分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,并进一步分为4个亚组。启动子分析发现一些与生长发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用调控元件。全生育期组织表达分析结果显示,ClassⅠ类基因表达组织特异性明显,主要在花、营养茎尖、生殖茎尖、果针等组织中高表达;ClassⅡ类基因时空表达更广泛。在7种非生物胁迫处理下,部分基因表达量变化较大,其中5个基因响应特定胁迫,RT-qPCR验证了2个特异性响应PEG胁迫的基因。本研究为进一步探究花生KNOX基因在生长发育、逆境响应中的功能奠定了基础。     

小麦几丁质酶基因家族的全基因组鉴定及禾谷镰刀菌胁迫下的表达分析

对小麦几丁质酶基因家族成员进行鉴定,并对其基因结构、保守基序、染色体分布、系统进化及禾谷镰刀菌胁迫下的表达水平进行分析,为进一步研究几丁质酶基因在小麦应答各种生物胁迫中的作用和在抗病分子育种中的应用奠定基础。结果表明,从小麦基因组中共鉴定到159个几丁质酶基因,分布在21条染色体上;小麦几丁质酶基因家族成员分为5类,隶属于GH-18和GH-19两个亚家族。GH-18亚家族包括Ⅲ、Ⅴ类,分别含有34、48个基因;GH-19亚家族包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ类,分别包含52、13、12个基因。同一亚家族的成员聚类在同一分支上,并且具有相似的外显子-内含子基因结构和保守基序。在被禾谷镰刀菌侵染后,4个小麦品系中几丁质酶基因家族一些成员的表达均显著上调。