谷子bZIP转录因子家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

谷子是我国重要的杂粮作物之一,其籽粒营养价值高、可药用,茎秆可以作为饲料。bZIP基因家族是植物中家族成员数量最多的转录因子家族之一,其调节包括病原防御、光反应和胁迫信号、种子成熟和花发育等过程。利用谷子的全基因组数据库,通过多种生物信息软件及在线网站对谷子bZIP转录因子家族进行全基因组鉴定,并分析其系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、启动子顺式作用元件和表达量情况。结果表明,谷子bZIP转录因子家族共有85个基因;亲缘关系较近的谷子bZIP基因的基因结构较为相似;所有bZIP转录因子蛋白质都有模体motif1,motif1在蛋白质序列中最为保守,其中的碱性氨基酸R以及L最保守;bZIP转录因子家族基因的启动子顺式作用元件种类较多,包括ABRE、ARE、CAT-box、G-box等元件,其参与调控胁迫响应、生长发育等过程。基因表达分析结果表明,亲缘关系较近的家族成员具有相似的表达特异性,SibZIP转录因子在根、花和叶片中均有成员表达;SibZIP11、SibZIP12和SibZIP72等在干旱处理的根中表达量较高。谷子bZIP转录因子家族分析结果可为进一步研究谷子bZIP...     

谷子TGA转录因子家族全基因组鉴定与分析

TGA转录因子在植物器官发育和抗病反应中发挥着重要作用。为了探究C₄模式植物谷子TGA基因家族成员的结构和功能,为进一步探索TGA转录因子的生物学功能提供理论基础,以拟南芥TGA基因家族的氨基酸序列为参考序列,从xiaomi基因组中鉴定出16个TGA基因,命名为Si TGA1～Si TGA16,并利用生物信息学软件对其结构和表达模式进行分析。结果表明,Si TGAs在9条染色体上均有分布,其中在2号和5号染色体上均含有3个基因;在3、4号和6号染色体分别分布有2个基因;在1、7、8号和9号染色体上分别仅有1个基因。理化性质分析结果显示,Si TGAs的二级结构主要为α-螺旋,无规卷曲次之;Si TGAs亚细胞主要定位在细胞核。进化关系结果显示,16个Si TGAs分属6个亚类,这些亚家族分别含有4、4、1、5、1、1个基因,与高粱的亲缘关系最近,其中亲缘关系近的Si TGAs的基因结构、保守基序、保守结构域具有保守性。TGA基因家族成员的进化关系及Si TGAs在谷子中的表达模式结果显示,谷子TGA基因家族在谷子的抗逆反应、抗病反应、花器官发育以及茎尖、芽尖分生组...     

谷子TCP转录因子家族成员鉴定与生物信息学分析

[目的]鉴定谷子TCP转录因子家族成员,并进行生物信息学及组织表达特性分析,为探究谷子TCP转录因子在植物生长发育、激素信号途径和生物胁迫中的生物学功能提供理论依据.[方法]通过HMMER构建隐马尔可夫模型,在谷子蛋白数据库中搜索含有TCP特征性结构域的TCP蛋白,对其理化性质、保守基序和系统发育进化进行分析,并对其基因结构、启动子顺式作用元件及组织表达特性进行分析.[结果]从谷子蛋白数据库中共鉴定出23个TCP转录因子(编号SiTCP1~SiTCP23),氨基酸数量为95~451个,分子量为9743.9~46502.6 Da,理论等电点(pI)为4.2682~11.8710,其编码基因在9条染色体上呈不均匀方式分布.23个谷子TCP蛋白被分为3个亚族,其中GroupⅠ和GroupⅢ中各有10个TCP蛋白,GroupⅡ有3个TCP蛋白.谷子TCP蛋白保守基序的组成存在一定差异,但亲缘关系较近的蛋白具有相同的保守基序,部分谷子TCP蛋白含有特殊的基序;除SiTCP5、SiTCP20、SiTCP18和SiTCP22外,其余TCP蛋白均含有保守Motif 1和Motif 2.除SiTCP1、SiTCP6和SiTCP14基因仅包含1个内含子外,其余TCP基因均无内含子,且亲缘关系较近的基因具有相似结构.谷子TCP基因的启动子含有光应答元件、激素响应元件、应激响应元件及分生组织表达应答元件等.谷子TCP基因在不同组织中具有特异性,且大部分TCP基因在穗状花序和茎中高效表达.[结论]同亚族的谷子TCP转录因子家族成员具有相似的保守基序和基因结构,推测其在激素信号途径、应答非生物胁迫(干旱和低温)及生长发育中发挥重要作用.     

石榴TCP基因家族的生物信息学与表达分析

TCP是植物特有转录因子家族之一,参与植物的叶发育、花发育、分枝发育、芽的休眠、果实的成熟及花色苷的生物合成等生长发育过程。本研究以石榴基因组数据和转录组数据为材料,分析了石榴TCP基因家族成员的理化性质、系统进化关系、保守结构域、基因结构和表达情况。结果表明,石榴基因组有22个TCP基因,TCP蛋白氨基酸长度在221～644 aa之间,蛋白分子量为23.23～70.76 ku。石榴TCP基因可分为ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CYC/TB1和CIN)两大类。大多数PgTCP基因无内含子。CIN亚族成员PgTCP1、PgTCP3、PgTCP4、PgTCP5含有miR319调控位点。PgTCP1和PgTCP3在叶片中表达量高,PgTCP1和PgTCP14在花中表达量高。PgTCP22在果皮发育中表达量降低,PgTCP2和PgTCP5在外种皮发育中表达量降低。该研究结果可为石榴TCP家族基因功能研究,探索TCP调控石榴果实发育及品质形成提供参考,为石榴的分子育种提供科学依据。     

毛果杨VOZ基因家族的生物信息学分析（英文）

为探究毛果杨VOZ基因家族的生物学特征,运用生物信息学方法对毛果杨VOZ基因家族4个成员的核苷酸序列、蛋白质序列和基因的组织表达进行分析。结果表明：毛果杨的4个PtVOZ基因均匀的分布在4条染色体上;编码蛋白的长度和分子质量都相差不大,亚细胞定位都位于细胞核内,属于不稳定的酸性亲水非脂溶性蛋白;基因结构都是4个外显子和3个内含子的结构模式;PtVOZ转录因子二级结构各组分所占比例顺序为：无规则卷曲>α螺旋>延伸链>β折叠,三级结构在空间构象上非常相似。系统进化树分析表明,毛果杨与同属双子叶植物的VOZ转录因子亲缘关系更近;毛果杨的4个PtVOZ基因在幼苗和不同组织中均有表达且其表达量存在差异。本研究为进一步挖掘PtVOZ基因的分子生物学功能提供了必要的理论基础。     

大白菜YUCCA基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素(IAA)是一种重要的植物内源激素,YUCCA基因作为IAA生物合成的限速酶编码基因,在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。为深入研究大白菜YUCCA基因家族的功能,利用生物信息学分析对大白菜中YUCCA基因家族成员进行全基因组水平鉴定,并对其基因组信息、蛋白质生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化树等方面进行研究。结果表明,在大白菜基因组中共鉴定出19个YUCCA基因,可以聚类到2个大的分支,CladeⅠ和CladeⅡ;YUCCA基因在大白菜10条染色体上呈不均匀分布,并有1对基因以串联重复现象在染色体上分布;基因结构分析表明大白菜YUCCA基因一般含有0～3个数量不等的内含子;对大白菜YUCCA蛋白质氨基酸序列多重比对的分析表明大白菜YUCCA蛋白质存在高度保守的FAD结合位点(一致序列为GAGPxG)和NADPH结合位点(一致序列为GxGNSG);通过MEME软件对大白菜YUCCA蛋白质模体(motif)的预测还发现12个比较保守的motif。上述研究结果为大白菜YUCCA基因功能的研究奠定了一定的基础。     

椰子ALDH基因家族的鉴定及生物信息学分析

为了鉴定椰子的ALDH基因家族,分析其基因结构、保守结构域、系统发育树以及其表达模式,通过下载OsALDH基因家族的蛋白质序列,并与椰子的蛋白质的数据库进行比对,鉴定出12个CnALDH基因,分属于9个亚族。结果表明,ALDH编码的氨基酸等电点为5.35～8.68,多数分布在叶绿体中。表达谱分析结果显示,除CnALDH12＿A1和CnALDH22＿A1外,其他的CnALDH基因家族成员均在叶片中有高水平表达。而CnALDH10＿A8在不同组织以及不同时期展现组成性表达,推测该基因参与椰子的一些基础性功能,是不可或缺的基因。     

谷子超氧化物歧化酶基因家族生物信息学分析

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）是重要的抗氧化酶,在生物体内广泛存在。以谷子基因数据库为搜索平台,利用生物信息学方法对谷子超氧化物歧化酶基因家族进行全基因组扫描和生物信息学分析。结果表明：谷子SOD基因家族包含8个基因,不均匀的分布在6条染色体上,8个基因的外显子数量为1~9个,蛋白质的氨基酸序列长度在56~334 aa之间。谷子中的8个SOD蛋白,有5个具有Cu-SOD基序,3个具有Mn-SOD基序。进化树分析表明,谷子SOD蛋白与水稻、高粱SOD蛋白序列具有较高的同源性。该研究结果可以为进一步了解谷子SOD基因家族和谷子抗氧化机制提供一定参考。     

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。     

玉米TCP家族基因生物信息学鉴定与分析

TCP家族是一类与植物器官三维形态发育或细胞周期调控相关的转录因子。本研究通过SeqHunter2软件,在玉米基因组范围内进行TCP家族基因的搜索和鉴定。共鉴定了7个玉米TCP家族基因,并根据进化树拓扑结构将其分为两大类:ClassⅠ和ClassⅡ。通过玉米、拟南芥和水稻TCP家族的进化分析推测,玉米发生了特有的TCP家族基因扩增事件,这些物种分化后进化出的基因可能参与了玉米特有的生命活动或与玉米特有的生物特征相关。玉米7个TCP转录因子的保守基序在组成上存在差异,但均含有TCP家族中最保守的两个基序。     

谷子CDPK基因家族全基因组序列鉴定及进化分析

钙依赖蛋白激酶(CDPK)是一类主要的钙信号感受器,对钙信号的感知和解码起重要调控作用.为揭示CDPK在谷子生长发育和抗逆防御机制中的作用,该研究利用生物信息学的方法,从谷子基因组中鉴定出28个SiCPKs基因,对这些家族成员的基因结构、系统进化、染色体定位、基因复制及其所编码蛋白的理化性质进行系统生物信息学分析.结果表明,该研究鉴定出的28个SiCPKs基因所编码的氨基酸长度为51.82～68.32 kD,等电点为4.97～9.01,氨基酸序列绝大多数含有4个EF-Hand功能域且高度保守;基因结构预测结果表明,大多数SiCPK基因均含有6～8个外显子,染色体定位结果表明,28个SiCPKs基因分别定位在8条染色体上,其中9号染色体上最多(6个),4号染色体上没有;为了进一步分析谷子和其他物种的同源进化关系,构建了谷子与拟南芥、水稻、莱茵衣藻、小立碗藓的CDPK进化树,发现莱茵衣藻与小立碗藓单独聚类,谷子与水稻的亲缘关系比拟南芥近;共线性分析表明,谷子与水稻基因间存在串联重复和片段重复,它们是谷子CDPK家族成员扩张的主要动力.综上所述,谷子28个CDPK基因在进化上分为4个亚家族,基因结构的复杂程度与进化树聚类存在联系,串联复制是基因家族成员扩增的进化途径之一.     

胡麻SUC基因家族的鉴定与生物信息学分析

利用多个物种的SUC基因蛋白序列在胡麻基因组内进行BlastP分析,通过Pfam确认结构域,获得胡麻SUC基因家族成员,并进行基因结构分析;对蛋白分子量、等电点、信号肽、跨膜结构域、糖基化修饰位点、亚细胞定位、Motif及二级结构进行预测。结果鉴定得到12个胡麻SUC基因家族成员,大部分成员含有4个以上的外显子,10个以上跨膜结构域,并获4个特征性Motif。进化树分析显示,胡麻SUC分别属于SUT1、SUT2和SUT4家族。     

星星草脂氧合酶基因家族鉴定及生物信息学分析

星星草（Puccinellia tenuiflora）具有较强的耐盐碱特性,是改良土壤盐碱化的优良牧草。脂氧合酶（Lipoxygenase,LOX）广泛存在于动植物中,催化多不饱和脂肪酸的双加氧反应,最终生成各种氧脂素,从而在植物生长发育、响应逆境胁迫中发挥重要的生物学功能。目前,星星草中的LOX家族基因仍未见报道。本研究利用生物信息学方法对PutLOX基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、亚细胞定位和系统进化进行了分析。结果表明,星星草基因组中共有8个LOX基因,它们均具有Lipoxygenase homology 2（beta barrel）（简称LH2）和Lipoxygenas结构域,均不包含跨膜结构域,预测定位于细胞质或叶绿体。系统发生分析表明PutLOXs蛋白分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,并且与水稻和玉米这类单子叶植物的LOXs系统发生关系更近。本研究将为后期深入解析星星草耐盐碱分子机制提供理论依据。     

玉米LEC1基因家族的鉴定与生物信息学分析

LEC基因家族包含LEC1和LEC2,参与植物的生长发育及储藏物质的积累。LEC1（Leafy Cotyledon 1）是NF-YB9蛋白家族的成员,编码了CCAAT-box结合转录因子HAP3（Heme activated protein 3）亚单位。利用生物信息学方法,获得了16个玉米LEC1基因。分析发现,ZmLEC1蛋白大部分都是酸性的不稳定亲水蛋白,含有1个保守结构域CBFD_NFYB_HMF及10个保守基序。通过与拟南芥LEC1基因和水稻LEC1基因的聚类分析,将玉米LEC1基因家族分为4类:ClassⅠ、ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ。经RNA-seq等分析发现,玉米LEC1家族基因具有组织特异性,响应非生物胁迫。启动子分析发现,玉米LEC1基因启动子上含有响应激素和非生物胁迫的顺式作用元件。     

亚麻COBRA基因家族的鉴定与生物信息学分析

COBRA基因编码糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,是次生壁加厚和纤维素含量的调节因子。亚麻纤维为韧皮纤维,纤维产量与次生壁中纤维素含量及次生壁加厚密切相关。通过BLASTP和Pfam分析,鉴定到24个亚麻COBRA家族成员,并对其进行基因结构、蛋白理化性质及系统进化等生物信息学分析。结果表明,有22个成员具有跨膜结构域,21个成员具有N-端信号肽,16个成员具有GPI锚定位点,所有蛋白均具有CCVS保守结构域而且都定位在细胞膜。基因结构和系统进化分析表明,亚麻COBRA基因家族分为2个亚家族:COBRA-I和COBRA-II,2个亚家族的基因结构具有明显的差异。     

小菜蛾清道夫受体基因家族鉴定与生物信息学分析

【目的】小 菜蛾（Plutella xylostella）对化学杀虫性抗药性逐年上升,使 RNAi （RNA interference）农药广受关注。小菜蛾清道夫受体 （Scavenger receptor, SR）在细胞免疫中表现出吞噬和清除病原体的能力,使其成为 RNAi 农药的备选靶标基因。为确定小菜蛾 SR 基因相关靶标,鉴定分析了小菜蛾 SR 基因家族成员信息。【方法】基于全基因组数据,对小菜蛾 SR 基因家族的理化性质、跨膜结构、系统发育进化、蛋白质二三级结构预测、蛋白保守基序、磷酸化位点预测等内容进行分析。【结果】 小菜蛾 SR 基因家族有 12 个 CD36 蛋白序列,具有相似的理化性质和功能结构,均含有多个亲水性和疏水性区域及 2 个跨膜螺旋区,蛋白质二、三级结构的主要特征为无规则卷曲,磷酸化位点中丝氨酸含量最高。小菜蛾与家蚕（Bombyx mori）、冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）、黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）、烟草天蛾（Manduca sexta）、赤拟谷盗（Tribolium castaneum）等 6 个物种共包含 117 条 CD36 蛋白序列,这些序列在进化树上分成 5 个分支,具有相似结构的基因聚为同一支,进化保守性强。小菜蛾 CD36px4、CD36px5 具有更复杂的三级结构,且 motif19、motif20 两个基序只存在 于 CD36px4,推测其在物种进化中发挥某些特异功能,CD36px4 磷酸化位点数量多达 143 个,可能与凋亡细胞的吞噬和清除功能表达有关。【结论】鉴定分析到 12 个小菜蛾 SR 蛋白均为跨膜型蛋白,且含有丰富的磷酸化位点,预测其可参与细胞内外物质传输、信号传递及能量代谢等机体活动,具有介导细胞凋亡、吞噬和清除凋亡细胞的功能,可作为 RNAi 农药的备选靶标,为小菜蛾 RNAi 农药靶标的筛选提供重要依据。     

苹果SBP基因家族生物信息学分析

首先利用生物信息学方法对苹果42条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了苹果与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示着42条蛋白序列与拟南芥16条SBP蛋白序列一起被分成了7个亚族,拟南芥与苹果SBP基因间具有较高的保守性。基因组定位结果显示42条SBP基因分布在12条染色体上。研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列疏水性存在一定的差异;二级结构预测分析发现,42条氨基酸序列以随机卷曲和α-螺旋为主要组成部分,而且42条氨基酸序列三维结构相似。