谷子MRP蛋白家族序列特征、分子进化及表达模式分析

本研究旨在深入了解谷子叶酸转运家族成员的基因结构和表达模式,为谷子体内叶酸转运分子机制的研究奠定基础。使用Phytozome、Clustal X、MEGA7.0等在线工具和软件,对谷子MRP家族成员进行生物信息学分析;基于谷子谷穗有参转录组测序数据,分析谷子MRP家族成员表达模式。结果显示,谷子MRP蛋白家族成员共21个,在7号染色体分布最多,有8个基因;17个谷子MRP蛋白偏碱性和4个偏酸性,根据疏水值判断其均为亲水性蛋白;成员SiMRP7、SiMRP12基因的表达量与谷子组织中的总叶酸含量表现出协同降低的趋势,推测这两个蛋白可能对谷子叶酸的积累起到调控作用。本研究有助于进一步鉴定叶酸转运相关蛋白,为后续研究叶酸代谢途径及谷子基因挖掘提供了理论基础。     

鸡胚骨形成蛋白(BMPs)基因表达水平的发育性变化

【目的】分析骨形成蛋白(Bone morphogenetic proteins,BMPs)基因在鸡胚不同发育阶段的表达水平,为进一步研究BMPs基因的功能提供依据。【方法】选取AA肉鸡种蛋100枚进行孵化,分别于孵化期第1、2、3、4、5、6、9、12、15、18 d(记为E1～E18)选取胚蛋6枚,E1～E6采集整胚,E12～E18分别采集大脑、心脏、肝脏和腿肌组织。采用定量PCR(qPCR)方法检测BMP2、BMP4和BMP7基因的表达丰度。【结果】BMP2基因在E1～E6中的表达水平呈现先上升后下降的趋势;BMP2在E4、E5和E6中的表达水平显著高于E1(P0.05);BMP2在大脑中的表达显示, E12显著高于E1(P0.05),而到了E18阶段反而极显著低于E1(P0.01);BMP2在心脏和腿肌中的表达均是E9显著或极显著大于E1(P0.05或P0.01);鸡胚发育到了后期(E15和E18),BMP2在心脏和肝脏中的表达却显著或极显著低于E1时期(P0.05或P0.01)。BMP4在E1～E6中的表达水平也是呈现先上升后下降的趋势;BMP4基因在E3～E6整胚和E9胚龄的大脑、心脏、肝脏和腿肌中的表达水平均显著或极显著高于E1胚龄(P0.05或P0.01)。BMP7在E4、E5和E6的表达与BMP2、BMP4类似,即BMP7基因的表达水平显著或极显著高于E1时期(P0.05或P0.01),但在E2和E3时期,BMP7表达水平反而降低了,且E2时期极显著低于E1时期(P0.01);在整胚和大脑中的结果显示,E4～E18阶段BMP7基因的表达水平呈现逐渐降低趋势,到E18时期大脑中的BMP7基因的表达水平极显著低于E1时期(P0.01);与E1相比,在心脏中BMP7到E12时期达到最低水平(P0.01),而肝脏中BMP7基因表达水平在E12和E15阶段均极显著低于E1(P0.01)。【结论】BMP2、BMP4和BMP7基因在整胚的表达水平呈现先上升后下降趋势,至E4时期到达最高点;BMP2基因在E9、E12、E15和E18的心脏、肝脏和腿肌中的表达均呈现下降趋势。说明BMPs基因在器官形成初期起着关键作用,之后随着器官发育完成BMPs基因的作用逐渐减弱。     

不同苗种来源香港牡蛎的生长差异及基因表达相关分析

【目的】明确不同苗种来源香港牡蛎的生长差异及生长相关基因表达模式,为筛选出生长性状候选基因打下理论基础,也为繁育优质香港牡蛎新品种提供参考依据。【方法】通过比较人工繁育（人工组）和自然海域半人工采苗（天然组） 2种模式获得香港牡蛎的生长差异,利用实时荧光定量PCR检测不同苗种来源香港牡蛎外套膜和闭壳肌中IGF1、AMPKα和FoxO1基因的表达情况,并利用统计学方法及相关分析探究生长指标（壳高、壳长、壳宽、鲜重和软体重）与生长相关基因表达变化间的相关性。【结果】人工组和天然组香港牡蛎在试验期间（4月龄~12月龄）的壳高、壳长、壳宽、鲜重和软体重等生长指标整体上呈增长趋势;人工组香港牡蛎的生长指标均显著高于天然组香港牡蛎（P<0.05,下同）,但天然组香港牡蛎生长指标的整体增幅高于人工组香港牡蛎。天然组香港牡蛎外套膜和闭壳肌中IGF1、AMPKα和FoxO1基因在不同发育阶段的相对表达量整体上高于人工组香港牡蛎,但差异均不显著（P>0.05,下同）。相关分析结果表明,人工组和天然组香港牡蛎生长相关基因表达与生长性状间具有相关性,其中外套膜和闭壳肌的IGF1基因表达总量与壳高呈负相关,与壳宽呈正相关; AMPKα基因表达总量与壳高、鲜重和软体重等生长指标呈正相关,与壳宽呈负相关; FoxO1基因表达总量与壳宽呈负相关。【结论】无论是人工繁育还是自然海域半人工采苗获得的香港牡蛎,在生长性状及相关基因表达方面均存在一定差异。其中,IGF1、AMPKα和FoxO1基因参与调控香港牡蛎的生长发育,且对不同生长指标有不同的指示作用,因此开展人工繁育时可通过调控这些基因的表达以改变香港牡蛎生长指标的增幅。     

辣椒类甜蛋白基因家族鉴定及表达分析

为了在全基因组水平上了解辣椒类甜蛋白基因(TLP)家族特征,本研究通过生物信息学方法,利用辣椒基因组数据库,对筛选的28个辣椒TLP家族成员进行鉴定,对结构功能、聚类及时空表达进行分析。结果表明,辣椒TLP家族基因主要分为4种结构类型,基因分布在9条染色体上。系统发育分析结果显示,辣椒TLP家族基因属于8个聚类组,其中成员最多的聚类组5中的基因主要来自1号染色体。基因启动子区顺式作用元件分析发现多个激素响应元件、生物/非生物响应元件。时空表达分析结果表明,多数辣椒TLP家族基因在各器官和果实发育的各阶段均有较高表达,各成员在时空表达上具有器官特异性。本研究为辣椒TLP家族基因的克隆及其在植物生长及对抗胁迫方面的研究奠定了基础。     

甜高粱4-香豆酸辅酶A连接酶基因(4CL)的克隆与鉴定及时空表达分析

通过对木质素合成途径中关键的限速酶4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL,EC6.2.1.12)基因克隆、鉴定与时空表达分析来研究甜高粱4CL基因家族的特性,为今后利用基因工程手段改造甜高粱木质素提供一定的理论依据。搜索NCBI数据库得到高粱4CL基因家族序列,以甜高粱品种‘大力士’的cDNA为模板克隆得到甜高粱4CL家族中各蛋白编码序列(CDS),CDS连入表达载体pET51B,转入大肠杆菌表达菌株(BL21)进行诱导表达,镍柱纯化后进行酶活性分析。实时定量荧光PCR(qPCR)检测甜高粱4CL基因家族各成员在不同时期和不同组织中的相对表达量。结果表明:通过在NCBI数据库中对植物4CL蛋白序列分析,在高粱基因组中,鉴定出7个4CL类似(4CL-like)基因。序列对位排列分析显示:甜高粱7个4CL-like基因在高粱属中非常保守;其氨基酸序列与水稻相对应的Os4CL有90%左右的相似度;它们可分为4CL ClassⅠ和4CL ClassⅡ两类,其中Sb07G007810、Sb04G005210、Sb10G026130、Sb07G022040、Sb03G000610和Sb06G016630属于4CL ClassⅠ,Sb04G031010属于4CL ClassⅡ。酶活性分析表明甜高粱7个4CL蛋白都具有4-香豆酸辅酶A连接酶活力。通过对甜高粱7个4CL基因时空表达分析发现,参与木质素合成的4CL ClassⅠ类基因在组织生长快速期的表达量非常高,而参与类黄酮合成的4CL ClassⅡ类基因在植物受到太阳直接照射的部位表达量显著地增加。在根和茎中,Sb04G005210基因的表达量最高;在叶中,Sb07G007810基因的表达量最高。上述甜高粱7个基因属于真正的4CL基因。     

甜高粱4-香豆酸辅酶A连接酶基因(4CL)的克隆与鉴定及时空表达分析

通过对木质素合成途径中关键的限速酶4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL,EC6.2.1.12)基因克隆、鉴定与时空表达分析来研究甜高粱4CL基因家族的特性,为今后利用基因工程手段改造甜高粱木质素提供一定的理论依据。搜索NCBI数据库得到高粱4CL基因家族序列,以甜高粱品种‘大力士’的cDNA为模板克隆得到甜高粱4CL家族中各蛋白编码序列(CDS),CDS连入表达载体pET51B,转入大肠杆菌表达菌株(BL21)进行诱导表达,镍柱纯化后进行酶活性分析。实时定量荧光PCR(qPCR)检测甜高粱4CL基因家族各成员在不同时期和不同组织中的相对表达量。结果表明:通过在NCBI数据库中对植物4CL蛋白序列分析,在高粱基因组中,鉴定出7个4CL类似(4CL-like)基因。序列对位排列分析显示:甜高粱7个4CL-like基因在高粱属中非常保守;其氨基酸序列与水稻相对应的Os4CL有90%左右的相似度;它们可分为4CL ClassⅠ和4CL ClassⅡ两类,其中Sb07G007810、Sb04G005210、Sb10G026130、Sb07G022040、Sb03G000610和Sb06G016630属于4CL ClassⅠ,Sb04G031010属于4CL ClassⅡ。酶活性分析表明甜高粱7个4CL蛋白都具有4-香豆酸辅酶A连接酶活力。通过对甜高粱7个4CL基因时空表达分析发现,参与木质素合成的4CL ClassⅠ类基因在组织生长快速期的表达量非常高,而参与类黄酮合成的4CL ClassⅡ类基因在植物受到太阳直接照射的部位表达量显著地增加。在根和茎中,Sb04G005210基因的表达量最高;在叶中,Sb07G007810基因的表达量最高。上述甜高粱7个基因属于真正的4CL基因。     

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。     

苏淮猪BMP4基因克隆、组织表达及真核表达

为了解苏淮猪BMP4基因的序列特征和表达特征,本研究采用克隆测序技术获得苏淮猪BMP4基因编码区全序列,利用生物信息学方法分析BMP4基因的序列特征,采用RT-PCR技术检测BMP4基因在苏淮猪不同组织中的表达情况,构建苏淮猪BMP4基因真核表达载体并利用Western blot技术检测BMP4真核表达载体的表达情况。结果显示苏淮猪BMP4基因编码区序列长度为1 230 bp,编码409个氨基酸,与其他哺乳动物氨基酸序列的一致性均在97%以上;苏淮猪BMP4编码蛋白含有典型的TGF-β前肽和TGF-β样结构域;BMP4基因在苏淮猪卵巢组织中高表达;成功构建苏淮猪BMP4基因真核表达质粒pc DNA3.1-BMP4,转染后可显著上调猪卵巢颗粒细胞BMP4蛋白表达水平。     

荔枝GRF基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为揭示荔枝（Litchi chinensis）GFR基因的功能,对荔枝生长调控因子（LcGRF）基因家族进行了全基因组鉴定和分析,并研究其在荔枝中的表达模式。基于荔枝基因组数据库,使用生物信息学软件对LcGRFs家族成员进行全基因组鉴定,分析基本理化性质、染色体定位、基因结构、进化关系、蛋白保守基序、顺式作用元件和时空表达情况进行系统分析。共获得12个GRF基因,不均匀地分布在10条染色体上,内含子2～5个。蛋白保守基序分析发现,荔枝GRF蛋白均含有保守的motif1(WRC)和motif2(QLQ),进化分析LcGRF划分为5个亚家族,LcGRFs启动子上存在大量的光、植物激素、非生物胁迫响应以及生长发育相关的顺式作用元件。不同转录组表达模式结果显示,各个组织中呈现出多样化的表达特征,表明不同成员可能在荔枝不同生长发育过程中发挥调控作用,参与调节荔枝的生长发育。研究显示,荔枝GRF家族成员有12个,划分为5个亚家族。     

甘蔗各家族SPS基因表达特性分析

[目的]通过时空表达特性分析,初步推测甘蔗各家族蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因在甘蔗蔗糖积累途径中的功能,为研究甘蔗各家族sPs基因的生物学功能奠定基础.[方法]采用荧光定量PCR分析甘蔗4个家族SPS基因在高、中、低糖甘蔗品种未成熟叶片、成熟叶片和茎中的时空表达特性.[结果]在甘蔗伸长期、蔗糖积累前期和蔗糖积累后期,SofSPSDⅢ基因在所有甘蔗品种的未成熟叶片、成熟叶片和茎中均高水平稳定表达,相对表达量在5.3~8.1;SofSPSB基因在成熟叶片中几乎不表达,而以茎中表达量最高.在伸长期,SofSPSC和SofSPSA基因表达较强,相对表达量分别为7.3~14.2和1.5~4.4;在蔗糖积累前期,SofSPSC基因表达稍有降低,但仍处于较高水平,相对表达量达为4.6~8.9,而SofSPSA基因表达加强,相对表达量达3.8~6.9;在蔗糖积累后期,SofSPSC基因在成熟叶片中的表达量比蔗糖积累前期下降4.0~7.2倍,且均比未成熟叶和茎中下降约6.0倍,而SofSPSA基因在不同组织中的表达量比蔗糖积累前期下降1.8~5.7倍.各家族SPS基因在不同糖分甘蔗品种间的表达趋势一致.[结论]甘蔗D家族SPS基因维持甘蔗蔗 糖合成的基本功能,通过调控C、A家族SPS基因的表达来调控蔗糖合成的强度,B家族SPS基因不参与甘蔗源叶中蔗糖合成而参与蔗糖的积累与利用.     

转Bt基因抗虫棉外源Bt蛋白的差异表达

【目的】研究转Bt基因抗虫棉外源Bt蛋白表达的时空规律,明确Bt蛋白表达量和转Bt基因抗虫棉抗性的内在联系,更加有效降低靶标害虫危害。【方法】采用ELISA(Enzyme-linked immunosorbent assay)蛋白定量检测方法,以转Bt基因抗虫棉鄂抗虫棉1号(GK19)为研究材料,对转Bt基因抗虫棉不同组织器官、不同生长时期主茎功能叶和不同生长时期主茎不同叶位叶片的Bt蛋白含量进行检测。【结果】转Bt基因抗虫棉不同组织器官Bt蛋白含量存在差异,苗期叶片最高,花、蕾、铃次之,根、茎较低;不同生长时期主茎功能叶Bt蛋白含量呈现出随生长发育时间推进而降低的趋势;不同生长时期主茎不同叶位叶片Bt蛋白含量差异较大,苗期和盛蕾期第1~7叶呈现出逐渐下降的趋势,而盛花期和盛铃期第1~7叶呈现出先缓慢升高后逐渐稳定的趋势。【结论】Bt蛋白在转Bt基因抗虫棉各生长时期,各组织器官都有表达,且表达量呈时空动态变化。     

茶树光敏色素基因家族成员的生物信息学及其表达量与黄酮含量的相关性分析

[目的]分析茶树光敏色素(PHY)基因(CsPHY)的生物学信息及不同采摘时间点茶叶中光敏色素基因表达量与黄酮含量的相关性,为茶叶适时采摘及品质调控提供理论参考.[方法]从茶树基因组数据库(CSA)中筛选出CsPHY基因家族成员,对其进行生物信息学分析,并通过邻接法(NJ)构建系统发育进化树.以一天中不同时间点0:00(R0)、6:00(R6)、12:00(R12)和18:00(R18)采摘的乌龙茶品种肉桂鲜叶为试材,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测CsPHY基因家族成员在不同时间点的表达量,并采用三氯化铝比色法检测茶叶中黄酮含量的日变化,以皮尔逊(Pearson)相关系数评估CsPHY基因相对表达量与黄酮含量的相关性.[结果]共筛选获得6个CsPHY基因家族成员,编码蛋白的氨基酸数量674~1142个,分子量为76126.75~126714.53 Da,等电点(pI)为5.74~5.96,脂溶性系数为91.11~95.27,其中,CsPHY1基因属于PHYC亚族,CsPHY2和CsPHY4基因属于PHYA亚族,CsPHY3和CsPHY5基因属于PHYB亚族,CsPHY6基因属于PHYE亚族,说明CsPHY2和CsPHY4蛋白属于Phy I型光敏色素,CsPHY1、CsPHY3、CsPHY5和CsPHY6蛋白属于Phy II型光敏色素.6个CsPHY蛋白均与双子叶植物PHY蛋白的亲缘关系较近,其中,CsPHY2蛋白与水晶兰PHYA亚族蛋白的亲缘关系较近,CsPHY4蛋白与美味猕猴桃PHYA亚族蛋白的亲缘关系较近;CsPHY3和CsPHY5蛋白均与美味猕猴桃PHYB亚族蛋白的亲缘关系较近,且CsPHY5蛋白与葡萄PHYB亚族蛋白的亲缘关系相近;CsPHY1蛋白与河岸葡萄PHYC亚族蛋白的亲缘关系较近,CsPHY6蛋白与中华猕猴桃和河岸葡萄PHYE亚族蛋白的亲缘关系较近.CsPHY1、CsPHY3、CsPHY4和CsPHY5基因在R6时的表达量最高,其中,CsPHY4和CsPHY5基因在R6时的表达量显著高于其他时间点的表达量(P<0.05,下同),而CsPHY2和CsPHY6基因分别在R12和R18时的表达量达最高,其中CsPHY6基因在R18时的表达量显著高于R12时的表达量.在R0~R18时段内茶树鲜叶中的黄酮含量无显著变化(P>0.05),整体呈先下降后上升趋势,在R18时达最高值,在R12时最低值.6个CsPHY基因家族成员中,仅CsPHY6基因与黄酮间呈极显著正相关(P<0.01).[结论]CsPHY基因家族中仅缺少PHYD亚族成员,尽管各成员间功能结构较相似,但表达模式存在明显差异.光照影响茶树叶片中黄酮含量,CsPHY6基因编码的光受体蛋白CsPHY6参与调控茶树叶片中的黄酮含量.     

4种壳色菲律宾蛤仔在低氧胁迫下的耐受能力比较研究

菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum对环境中溶氧剧烈的波动有较强的适应能力,为了探讨抗氧化酶和热休克蛋白在蛤蛤恣仔的低氧耐受过程中发挥的作用,以对低氧具有不同耐受能力的4种壳色蛤仔(野生蛤仔、斑马蛤、白蛤、白斑马蛤)为研究对象,比较了在1 mg/L的低氧胁迫条件下其抗氧化酶家族基因成员(TPx、CAT、Mn-SOD、Cu/Zn-SOD)和热休克蛋白家族基因成员(HSP40、HSP75、Vps HSP-1、Vps HSP-2)的表达量变化情况。结果表明:在鳃组织中,野生蛤仔的抗氧化酶基因表现出先升高后恢复的趋势,在胁迫后6 h时表达量达到最高值(P0.05),其他3种壳色蛤仔的抗氧化酶基因表现出先降低后恢复的趋势,在胁迫后6 h时表达量达到最低值(P0.05),斑马蛤的TPx基因表达量在胁迫的各个时间点均显著高于其他3种壳色蛤仔(P0.05);在外套膜组织中,4种壳色蛤仔中的抗氧化酶基因均表现出先升高后恢复的趋势,白蛤TPx基因和白斑马蛤CAT基因表达量在胁迫的各个时间点均显著高于其他3种壳色蛤仔(P0.05);在鳃组织中,斑马蛤和白斑马蛤中热休克蛋白家族基因成员表现出先降低后升高再降低的趋势,分别在24 h、6 h时达到最低值(P0.05),野生蛤仔和白蛤中热休克蛋白家族基因成员表现出先升高后降低的趋势,在胁迫6 h时,白蛤热休克蛋白家族基因成员表达量达到最高值(P0.05),胁迫12 h时,野生蛤仔达到最高值(P0.05);在外套膜组织中,白斑马蛤中热休克蛋白家族基因成员表达量出现先降低后升高的趋势,在胁迫6 h时达到最低值(P0.05),而其他3个壳色蛤仔中热休克蛋白家族基因表达量表现出先升高后降低的趋势,在胁迫6 h时野生蛤仔和白蛤热休克蛋白家族基因成员表达量达到最大值(P0.05),12 h时斑马蛤达到最大值(P0.05),且白蛤HSP40基因表达量在胁迫的各个时间点均显著高于其他3种壳色蛤仔(P0.05)。研究表明,斑马蛤和白蛤的TPx基因可能参与其体内黑色素合成的过程,初步证实了不同壳色蛤仔参与色素合成过程的相关基因在其对低氧的耐受过程中能够发挥重要作用。     

南阳牛肌肉发育过程中IGF基因家族的表达变化研究

 IGF基因家族对肌肉发育起重要的调控作用,而目前对牛肌肉发育过程中IGF基因家族的表达变化研究还不充分。本研究利用荧光实时定量PCR技术分析了南阳牛3月龄到24月龄期间背最长肌组织中IGF,IGF受体和IGF结合蛋白基因的表达变化规律,发现IGF1,IGF2,IGF1R,IGF2R,IGFBP1和IGFBP3的表达量均呈现出明显的下降趋势,其中18月龄和24月龄时的表达量与3月龄时相比显著低（P<0.05）;IGFALS也呈现出下降的趋势,但表达量在各个时期没有显著的差异（P>005）;IGFBP2,IGFBP4和IGFBP6在6月龄时表达量上升,在12月龄和18月龄时表达量降低,在24月龄时表达量再次上升,但各个时期表达量均无显著差异（P>005）;IGFBP5表现出先升高而后降低的趋势,6月龄比24月龄时表达量显著高（P<005）,其他各月龄之间差异不显著。本研究对IGF基因家族在南阳牛肌肉发育过程中的表达变化进行了系统的研究,为进一步深入分析IGF系统在牛肌肉发育过程中的作用提供了有力的理论基础。     

高粱Pht1基因家族的鉴定及其进化和表达分析

磷是生物大分子的重要组成成分,也是植物生长所必需的重要营养元素。利用Phytozome数据库,通过拟南芥Pht1家族、水稻OsPht1家族基因序列在高粱全基因组中的同源比对,鉴定并获得了11个高粱Pht1家族成员的基因序列、基因结构、蛋白序列和染色体定位等信息。利用荧光定量的方法,检测了11个SbPht1基因在缺磷和高磷处理下的表达差异。结果表明,在缺磷条件下,大部分SbPht1基因表达量上升。高磷胁迫下,SbPT1、SbPT4、SbPT6、SbPT7、SbPT8、SbPT9和SbPT10在根中的表达量上升,SbPT3和SbPT5在地上部的表达量上升。分析高粱全基因组磷转运蛋白,对于研究植物在磷吸收过程中的分子生物学基础,改良植物吸收和利用磷素意义重大。     

辣椒HD-Zip基因家族鉴定、系统进化及表达分析

【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、5、10个HD-Zip,基因结构及蛋白结构域差别显著。辣椒、番茄和拟南芥3个物种中的直系同源基因对数目大体相同,但同为茄科的辣椒和番茄之间的稍多;辣椒中的旁系同源基因少于番茄和拟南芥,说明辣椒基因组的倍增事件并没有使CaHDZs明显扩增。对无油樟、水稻、玉米、番茄、马铃薯、辣椒‘CM334’、辣椒‘Zunla-1’、毛果杨、葡萄以及拟南芥9个代表物种的HD-Zip进化特征分析结果表明,从被子植物开始,HD-Zip基因家族就稳定存在4个亚族。推测在形成4个亚族前,HD-Zip分为两组,其中一组分化成Ⅰ和Ⅱ亚族,而另一组则分化成为Ⅲ和Ⅳ亚族。CaHDZs在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式分析结果显示,4个亚族具有不同程度的表达趋势。其中Ⅰ亚族基因在辣椒不同组织中的表达量均较高,且不同成员间表达模式不同,CaHDZ22在茎中的表达最高,表明该基因可能对辣椒茎的生长有重要作用。Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚族基因在不同组织中的表达量相对较低,但部分基因在特定组织中具有较大的表达量。如CaHDZ34在辣椒果实成熟后期具有较大高的表达量,CaHDZ02和CaHDZ28在果实膨大时表达较高,CaHDZ04在果实成熟前期具有较高的表达量。CaHDZs表达网络中有33对基因表达趋势的相关系数(PCC)大于0.8,6对大于0.9,表明CaHDZs协同调控了辣椒的生长发育,不同亚族之间也具有协同性。【结论】在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条CaHDZs,可分为4个亚族,不同亚族的基因结构、蛋白保守结构域及表达模式不同。在进化过程中,辣椒HD-Zip保守性高,数目没有明显扩增,Ⅰ和Ⅱ亚族、Ⅲ和Ⅳ亚族关系更近。CaHDZs具有组织表达差异性,协同调控了辣椒的生长发育。     

蓖麻RcFEN1基因克隆及非生物胁迫下表达模式分析

【目的】克隆蓖麻结构特异性核酸酶1基因(RcFEN1),并检测其组织表达特性及不同非生物胁迫下的时空表达模式,为揭示RcFEN1基因在蓖麻生长发育和响应低温胁迫等非生物胁迫的功能提供理论参考。【方法】根据蓖麻低温胁迫转录组注释信息,通过RT-PCR对RcFEN1基因编码区(CDS)进行克隆,利用生物信息学软件进行序列特征分析,并利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测其组织表达特性及不同非生物胁迫下的时空表达模式。【结果】克隆获得的RcFEN1基因(GenBank登录号OP205366)包含1个1154 bp的开放阅读框(ORF),编码383个氨基酸残基,含有RAD2/XPG核酸酶蛋白家族典型的结构域XPG-N和XPG-I,属于RAD2/XPG蛋白家族成员。RcFEN1蛋白含多个生物活性位点及功能区,但无跨膜区域和信号肽结构,是一个非分泌型亲水蛋白,定位在细胞核。RcFEN1蛋白与特洛花TsFEN1蛋白的氨基酸序列一致性最高,与大叶藻ZmFEN1蛋白序列的一致性最低,分别为90.28%和84.32%。RcFEN1蛋白与一串红和硬皮地星的FEN1蛋白亲缘关系较近。RcFEN1基因在子叶中的相对表达量显著高于根、茎和真叶(P<0.05,下同),在真叶中的相对表达量最低。RcFEN1基因在4种非生物胁迫下均有表达,但表达模式存在明显差异,其中,RcFEN1基因对干旱胁迫响应最敏感,处理2和4 h时相对表达量显著高于对照组(0 h)及其他处理时间;RcFEN1基因在盐胁迫和ABA胁迫下呈现相同的响应表达模式,均在处理4 h时开始表达,随后相对表达量降低;在低温胁迫下,RcFEN1基因在低温胁迫下延迟表达,且处理12 h后才被激活表达,且相对表达量持续增加。【结论】从蓖麻中克隆获得RcFEN1基因属于RAD2/XPG家族成员,是蓖麻低温胁迫下的差异表达基因,参与蓖麻低温胁迫的响应调控。     

海滨雀稗PvPRMT家族成员鉴定、表达模式及PvPRMT10基因的功能

[目的]蛋白质精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyltransferases, PRMT)家族基因在调控植物生长发育及抗逆途径过程中发挥重要作用,而草坪草PRMT成员的表达模式和抗逆功能尚不明晰,本文旨在分析海滨雀稗PvPRMT基因家族在非生物胁迫下的表达模式并鉴定PvPRMT10成员的抗逆功能。[方法]以暖季型草坪草海滨雀稗为研究材料,依据转录组数据库信息,经序列分析及PCR克隆获得8个海滨雀稗PRMT家族成员全长序列,进行系统进化树及MEME蛋白结构域分析;采用荧光定量PCR分析不同胁迫条件(盐、干旱、重金属镉和ABA处理)下PvPRMT的相对表达水平;通过转基因技术获得PvPRMT10拟南芥过量表达株系,并进行胁迫条件下表型鉴定。[结果]同为单子叶的海滨雀稗与水稻的8个PRMT家族成员进化关系相较于拟南芥更为接近,可以分为3类(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型)。进化关系越近的基因在不同胁迫下的表达模式也越为相似;除PvPRMT4外,其他7个成员基因的表达对不同胁迫均有不同程度的上调或下调,叶中PvPRMT10在NaCl处理下的表达量在6和12 h时增加近10倍,在CdCl_2处理下的表达量在6 h时增加近15倍;海滨雀稗叶中PRMTs基因响应比根系更为强烈。进一步转基因发现,Ⅰ型PvPRMT10过表达拟南芥株系在重金属镉(Cd)和盐胁迫下的种子萌发和幼苗生长均优于野生型,CdCl_2处理下过表达株系的种子存活率提高15%,NaCl处理下过表达株系的种子存活率提高45%,且幼苗根长提高近2倍。[结论]本研究克隆获取海滨雀稗PRMT家族基因,分析其在非生物胁迫下的表达模式,且发现PvPRMT10具有正调控耐镉和耐盐的功能。     

杨树PR10基因应答杨树叶枯病与非生物胁迫表达

以小黑杨(Populus simonii×P.nigra)为试验材料,从小黑杨cDNA中克隆得到477 bp的PR10基因(Potri.008G212500.1)片段,编码158个氨基酸.结果表明:PR10基因含有P-环和Bet v 1家族保守结构域,属于稳定的亲水蛋白,无信号肽.系统进化树分析显示,杨树PR10蛋白与毛果杨、毛白杨遗传距离较近,说明其亲缘关系较近.亚细胞定位结果显示,GFP-PR10蛋白定位于细胞核中.PR10基因表达具有组织特异性,并受胁迫诱导表达.PR10基因在根中表达水平明显高于叶片中的表达水平.在杨树叶枯病病原菌(Alternaria alternata)胁迫48 h时达到初始表达量的8.86倍;高盐胁迫PR10基因表达量在根中变化显著,在12 h时达到初始表达量的15.25倍.PR10基因受到水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)胁迫时,其表达量也发生显著变化,证实PR10基因受到水杨酸通路与茉莉酸通路调控.     

家兔Myh7基因生物信息学分析及表达规律研究

[目的]对家兔Myh7基因进行生物信息学分析及表达规律研究。[方法]利用RT-PCR技术检测了Myh7在肌肉发育过程中的表达规律,并结合生物信息学方法对家兔Myh7的序列进行深入分析。[结果]Myh7蛋白为不稳定亲水性蛋白,有Myosin_N和MYSc_class_II这2个结构区域,其中MYSc_class_II是肌球蛋白重链家族特有结构域。MEGA软件分析家兔Myh7分子进化,发现其与人、猩猩等物种间同源性较高,与其亲缘关系的远近一致。定量分析显示:在整个肌肉发育过程中,Mhy7表达量在腿肌中基本维持在较低水平,在背肌中的表达量相对波动较大,而在11周龄时出现表达量上升的趋势。[结论]该研究为进一步研究Myh7基因在肌肉生长过程中的功能奠定了分子基础,为研究家兔的肌肉发育分子机制提供了一定的参考依据。