玉米TPP家族基因生物信息学及表达分析

TPP是合成海藻糖的关键酶,广泛存在于各种植株中,可通过影响海藻糖的合成参与调控植株的抗逆体系.分析玉米中TPP家族基因的性质和进化有利于进一步为玉米在逆境中的产量品质提高的研究奠定基础.本研究利用拟南芥的9个TPP家族基因,结合BLAST、Pfam、ExPASy、 MEGA 6.0、MEME、TBtools等软件和网...     

玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达模式分析

为了探讨玉米bZIP基因家族成员在玉米抗逆中的作用,以玉米骨干自交系郑58为试验材料,设置200 mmol/L的NaCl溶液、20％PEG6000(Polyethylene Glycol 6000)、4℃低温和硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,利用qPCR技术,对9个ZmbZIP基因应答各类逆境胁迫的响应表达模式进行了分析....     

玉米miR395基因家族生物信息学分析及靶基因预测

MicroRNA(miRNA)具有调控基因表达的作用,为了揭示玉米miR395基因家族进化规律、表达模式及功能,开展了基因定位、多序列比对、顺式作用元件分析、二级结构分析、靶基因预测及表达模式分析。结果共鉴定到16个成员,且均集中分布在第2号、第10号染色体上;19个碱基完全相同,表明在进化过程中具有高度保守性;具有18个ABRE类顺式作用元件,推测其通过参与调节ABA信号传导,提高玉米抗逆性;多数靶向基因参与硫酸盐同化,初步推测玉米miR395基因家族参与玉米硫代谢;转录组分析发现zma-miR395基因家族中一些成员为下调表达模式。研究结果为后续玉米相关基因的功能解析奠定了基础。     

SiASRs家族基因的鉴定及表达分析

ASR蛋白是植物特有的一类蛋白,是参与并提高植物抗旱性和耐盐性过程中非常重要的蛋白之一。利用生物信息学方法,对8个谷子SiASRs家族基因编码的蛋白进行理化性质的分析、启动子的分析和系统进化树构建等,并结合qRT-PCR进行10% PEG-6000和150mmol/L NaCl胁迫下的表达分析。结果表明,谷子SiASRs家族的8个基因编码的蛋白都包含典型的ABA/WDS结构,该基因家族编码的蛋白质都不具有信号肽。系统发育树分析结果表明,在遗传进化上谷子与柳枝稷亲缘关系较近,与双子叶的番茄和大豆ASR蛋白的亲缘关系较远。PEG胁迫下基因的表达分析显示,8个SiASRs基因在受到PEG胁迫诱导后在根、茎、叶中表达量差异显著。NaCl胁迫下基因的表达分析结果显示,8个ASR基因对NaCl胁迫的响应主要在叶中体现,整体呈上调表达趋势;8个ASR基因在茎中表达变化较为稳定;在根部主要由ASR1、ASR2、ASR4、ASR5、ASR6参与NaCl胁迫响应,均为上调表达。     

玉米KNOX基因家族鉴定及表达分析

KNOX基因家族存在于大部分植物体中,是同源异型盒基因家族的一类,其编码的转录因子参与调控植物的模式形成、形态建成等生理活动。用含有KNOX结构域的隐马尔可夫模型文件(PF03790, PF03791)作为探针结合Hmmsearch软件,对玉米(Zea mays L.)基因组中KNOX家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、亚细胞定位、系统进化树、基因在染色体定位、顺式作用元件和组织特异性表达模式进行了分析。通过hmmer搜索鉴定出16个玉米KNOX基因,其蛋白的氨基酸数在154～484之间,分子量在16.3～52.9 kD之间,等电点在4.33～7.74之间,其成员基因主要位于细胞核。根据玉米和拟南芥KNOX基因进化树分析,可将其分为2个进化分支。染色体定位结果表明,玉米KNOX基因家族的16个家族成员分布于9条不同染色体。1号染色体(Chr.01)分布6个成员,其中2个成员基因为串联重复基因。除ZmKNOX8和ZmKNOX9外,所有成员启动子区域都存在多个响应激素、光和逆境信号的cis-element。此外,ZmKNOX14和ZmKNOX15在嫩叶中表达量最高,可能与玉米叶细胞中次生细...     

陆地棉MADS-box家族基因鉴定及组织特异性表达分析

【目的】MADS-box蛋白是1种重要的转录因子,参与调控棉花生长发育进程。鉴定分析陆地棉MADS-box家族基因,可为研究其生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过HMMER 3.0软件鉴定陆地棉TypeⅠ型及MIKC型MADS-box基因。利用MapInspect、MEGA7.0、MEME和TBtools软件以及omicshare网站进行染色体定位、多序列比对聚类分析、Motif预测、基因结构鉴定以及组织特异性表达分析。【结果】从全基因组水平上鉴定出181个陆地棉MADS-box基因(66个TypeⅠ型和115个MIKC型),染色体定位发现该181个基因在陆地棉26条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有78个基因、D组上分布有103个基因。系统进化分析显示TypeⅠ型MADS-box蛋白有3个亚家族,MIKC型蛋白包括MIKC*型和含有10个亚家族的MIKCC型;motif预测结果显示所有MADS-box蛋白均含有MADS结构域,基因结构分析结果显示,外显子、内含子结构和长度在各亚家族内具有同一性;组织特异性表达分析发现MADS-box...     

玉米大斑病菌StCHS6的基因结构及表达规律分析

为了阐明玉米大斑病菌几丁质合成酶基因StCHS6在病菌生长发育及致病过程中的作用,克隆并解析了该基因及其编码蛋白的结构特征,明确了该基因在病菌生长发育过程中的表达模式。在玉米大斑病菌1号小种菌株01-23中克隆StCHS6,利用生物信息学手段分析该基因的结构特征,并利用已有的病菌重要发育阶段的RNA-Seq数据库信息,明确该基因的表达模式。结果发现,StCHS6位于病菌基因组scaffold_1:2066293-2069876(-)的位置,基因全长为3 584 bp,含有4个内含子和5个外显子;CDS序列大小为2 703 bp,编码900个氨基酸,脂肪指数为81.86,亲水性平均值为-0.178,等电点(PI)为8.36,不稳定指数为36.94,属于碱性稳定型蛋白;保守结构域分析表明,StCHS6蛋白含有几丁质合成酶催化结构域Chitin_synth_1和多个跨膜结构域;亚细胞定位分析推测该蛋白定位于细胞膜上;RNA-Seq数据分析表明,StCHS6在菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵入钉5个发育时期均有表达,但其表达量有所差异。以芽管时期的表达量为1,菌丝、分生孢子、附着胞和侵入钉时期的表达量分别为芽管时期的3.80,4.97,3.40,2.60倍。为阐明玉米大斑病菌StCHS6的基因结构特征、表达模式及功能奠定了基础。     

玉米ERD基因的表达模式及ZmERD6基因的抗旱性分析

为了进一步了解玉米ZmERD基因,基于旱胁迫转录组数据,筛选出5个ZmERD基因。将这些基因编码的蛋白质与拟南芥16个ERD蛋白进行进化分析发现,GRMZM2G181206和GRMZM2G128641基因编码的蛋白质分别与AT4G02900和AT1G32090基因编码的蛋白质同源性较高。时空表达分析发现,GRMZM2G109201、GRMZM2G181206和GRMZM2G12864基因属于组成型表达,GRMZM2G134192基因属于特异型表达,只在花药中高表达。属于ERD6亚家族的GRMZM2G109201基因在旱敏感型(B73)和抗旱型(郑58)自交系中均表达,且郑58中表达量显著高于B73;随着旱胁迫时间的延长,GRMZM2G109201基因在B73中表达量差异不显著,但在郑58中表达量升高幅度达到显著水平。亚细胞定位显示,GRMZM2G109201基因编码的ZmERD6蛋白定位于质膜。推测GRMZM2G109201基因参与旱胁迫,且被正向诱导。     

银杏AP2/ERF转录因子鉴定及其ERF家族在逆境胁迫下的表达分析

AP2/ERF转录因子广泛参与银杏的生物学过程,其ERF基因家族存在着通过调控次生代谢来应对环境压力的可能。为探究ERF基因家族在这一过程中的应答机制,本研究分别构建了紫外和干旱处理下银杏叶转录组数据库,利用在线生物信息学工具对银杏AP2/ERF转录因子的保守结构域、理化性质及基因家族同源性进行分析,同时利用转录组测序技术检测了ERF基因家族在这两种逆境胁迫下的表达情况,筛选其中5个与类黄酮等代谢相关的ERF基因进行荧光定量PCR验证分析。结果表明,在银杏中共鉴定到61个AP2/ERF转录因子,根据其保守结构域特点分为4类,即ERF亚家族28个、DREB亚家族23个、AP2和RAV亚家族分别为5个。不同成员之间的氨基酸数目、等电点(pI)等理化性质有较大差别。从与拟南芥、大豆的序列同源性分析结果来看,同一个亚家族的成员之间亲缘关系较近。GbERF亚家族和GbDREB亚家族同属于银杏ERF基因家族,成员数最多。转录组预测分析结果显示,大部分ERF基因家族成员在紫外和干旱胁迫诱导下的基因表达量会增加。经验证,5个基因表达量的变化情况总体与预测结果一致。本实验结果为后期开展银杏ERF基因家族的功能研究提供科学依据。     

大豆GmGLRs基因全基因组鉴定与表达分析

为明确大豆GmGLRs基因家族的结构特征以及不同组织的表达模式,利用生物信息学的方法,从全基因组水平鉴定了大豆GmGLRs基因家族,并对其染色体定位、系统进化关系、基因结构、跨膜结构域及组织表达模式进行分析。结果表明,在大豆基因组(Wm82.a2.v1)全基因组信息中共鉴定出17个GmGLRs基因。基因定位显示,这些基因不均匀的分布在10条染色体上,有5条染色体各分布1个GmGLRs基因,有3条染色体各分布2个GmGLRs基因,有2条染色体各分布3个GmGLRs基因。系统进化树分析将这些基因分为2个亚族,有2个GmGLRs基因在一个亚族,其他15个GmGLRs基因在另一个亚族,这些基因在系统进化关系上成对出现,表现出很高的同源性。基因结构分析表明,这些基因基本上都具有6个外显子,只有1个基因有7个外显子。此外,大豆GmGLRs基因的CDS序列长度差异不大,最长的CDS长度是2 844 bp,最短的CDS长度是2 409 bp,平均长度为2 748 bp。跨膜结构域预测结果表明,10个GmGLRs蛋白有3个跨膜结构域,4个GmGLRs蛋白有4个跨膜结构域,2个GmGLRs蛋白有5个跨膜结构域,1个GmGLR蛋白有2个跨膜结构域。组织表达模式研究显示,这些基因没有表现出组织特异性的差异,但是在表达丰度上存在显著差异,高、中、低丰度表达基因数分别为8,5,4个。结果为大豆GmGLRs基因的克隆和功能研究提供了理论基础。     

枣LAC基因家族的鉴定与表达分析

对枣LAC基因家族成员进行鉴定,并进行生物信息学和表达模式分析,为进一步研究枣LAC基因家族成员的功能提供参考依据。从枣(Ziziphus jujuba Mill.)基因组中鉴定得到36个ZjLAC基因,编码439～621个氨基酸,分子量大小在49.09～69.86 kD之间,等电点为4.97～9.77,大多数为亲水性蛋白。亚细胞定位预测发现,47.22%的ZjLAC蛋白位于细胞外。ZjLAC基因家族成员不均匀地分布在枣的9条染色体上,其中定位到Chr.11上的成员最多有8个。系统发育分析将ZjLAC基因家族成员分成6组(Ⅰ～Ⅵ)。对枣LAC基因表达模式分析结果表明,8个成员在"壶瓶枣"果实发育过程中表达量较高,结合系统发育分析,推测这些基因可能在枣逆境胁迫和类黄酮代谢过程中发挥着重要作用。本研究为ZjLAC家族基因的功能研究奠定了理论基础。     

玉米HD-ZIP I亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子是植物响应逆境胁迫的重要调节因子,在其整个生长发育过程中发挥着重要的作用。HD-ZIP家族蛋白是植物中特有的一大类转录因子,包含4个亚家族(HD-ZIP I～IV),其中HD-ZIP I亚家族成员主要参与干旱、渗透压等极端环境和ABA及乙烯等激素处理的响应过程。本文采用隐马可夫模型(HMM)在玉米参考基因组中鉴定到17个HD-ZIP I亚家族成员,这些基因不均匀分布于玉米6条染色体上,与水稻的亲缘关系要近于拟南芥。玉米HDZIP I亚家族基因在玉米7种组织中表现出多种表达模式,具有明显的组织表达特异性。另外, HD-ZIP I亚家族基因对高盐、淹水及冷害等不同的逆境胁迫处理呈现出不同的响应模式及响应程度差异。5种不同激素处理后,玉米HD-ZIP I亚家族基因也表现出复杂的响应模式。这些结果为进一步解析玉米HD-ZIP I亚家族基因的生物学功能和作用机理提供了一定的参考价值。     

草菇smHsp基因生信分析及热激对其在低温下表达的诱导

热激蛋白是生物体抵御逆境的重要蛋白之一,高温胁迫是诱导热激蛋白产生的主要因素,其中smHsp基因可以在高温诱导时大量产生。本研究对草菇smHsp基因进行了生物信息学分析,以草菇低温敏感型菌株V23和耐低温型菌株VH3为试验材料,研究了经过热激处理再进行低温胁迫后草菇smHsp基因的相对表达量变化。结果表明,草菇smHsp基因定位于细胞质内,该蛋白不存在信号肽及跨膜结构,属于Hsp20家族,与滑子菇(Pholiota nameko)亲缘关系较近。热激处理显著提高了草菇菌株V23和VH3在低温胁迫下菌丝体中smHsp基因的相对表达量,可能有助于增强草菇的耐低温胁迫能力。     

矮牵牛涝渍胁迫相关ERF转录因子筛选与鉴定

ERF转录因子是植物特有的一类转录因子，属于AP2/ERF转录因子家族，调控多种生物学功能，在植物响应生物与非生物胁迫过程中起到重要作用。本研究选取矮牵牛PhERF2过表达株系(I)、RNA干扰株系(4B)为实验材料，以野生型(WT)为对照，基于涝渍处理0、3 h的转录组测序技术(RNA-Seq)获得差异表达基因数据，利用生物信息学方法分析保守基序及蛋白理化性质、构建系统进化树、进行蛋白高级结构建模、磷酸化修饰位点预测和亚细胞定位分析。结果显示，共筛选出35个涝渍胁迫相关ERF转录因子，均属于AP2亚族，通过与拟南芥及水稻相关基因进行系统进化分析，发现矮牵牛与拟南芥同源性较高。生物信息学分析表明，矮牵牛涝渍胁迫相关ERF转录因子富含酸性氨基酸，热稳定性较高且均属于亲水性蛋白，蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分，蛋白质三级结构差异不明显，含有3个保守基序，大多数NAC蛋白定位于细胞核，均含有潜在的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。本研究为后续探究矮牵牛涝渍胁迫相关ERF基因功能提供一定基础。     

15个马铃薯AP2/ERF转录因子的生物信息学与表达分析

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中的一大类转录因子,其参与非生物胁迫反应、激素应答、植物生长、花发育、种子发育、损伤响应、病菌防御、耐高盐等多种生物学过程,为了初步阐明该转录因子在马铃薯胁迫响应中的功能,本研究对15个马铃薯StERF基因进行了生物信息学和表达分析。结果表明,15个马铃薯StERFs转录因子除St ERF3、StERF10、St ERF12、StERF120仅具有WLG结构域外,其余11个均具有YRG和WLG结构域,在进化上可分为3个亚家族(AP2, ERF和RAV)。对15个StERFs基因上游2 000 bp启动子区的顺式作用元件分析发现,其包含ABRE、CGTCA-motif、TGACG-motif和TCAelement等响应元件。RT-qPCR分析结果表明马铃薯StERFs基因在聚乙二醇(PEG-6000)、乙烯、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和甘露醇等处理下表达模式不同,StERF79、StERF72在5种处理下均上调表达,StERF156,StERF5在水杨酸和甘露醇胁迫处理下均上调表达...     

丹参BZR基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

油菜素内酯(brassinosteroid, BR)是一类植物类固醇激素,除了具有生长调节作用外,还具有抗逆功能。BZR (BRASSINAZOLE-RESISTANT)转录因子是油菜素内酯信号转导途径中的调节剂,对植物生长和抵抗环境刺激起着至关重要的作用。本研究对丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge) BZR成员的全基因组进行鉴定,鉴定得到6个成员。通过一系列生物信息学分析对它们的基因结构、进化关系、保守基序、顺式作用元件和茉莉酸甲酯胁迫的转录表达情况等进行了表征。基因结构分析表明同一亚类中各成员的基因结构特征相似;通过系统进化分析,将6个丹参BZR基因被分为两类;保守基序分析表明SmBZR蛋白的N末端均含有BZR基因家族的特征性序列;顺式作用元件分析表明SmBZR基因的上游序列含有丰富的与光响应、逆境胁迫响应,植物激素响应和生长发育相关的元件;基于已发表的转录组数据对丹参BZR基因的表达情况分析表明它们可能受茉莉酸甲酯调控。本研究为深入了解丹参BZR基因家族提供了一定的参考价值。     

玉米TCP转录因子家族的全基因组鉴定及表达模式分析

TCP(Teeosinte branched Ⅰ,Cycloidea, Proliferating Cell Factors1和2)是一类植物特有的转录因子家族,包含一个高度保守且非典型的螺旋-环-螺旋(bHLH)结构域,在植物生长发育的不同阶段发挥着重要作用,但在玉米中该基因家族的相关研究报道较少.本研究利用生物信息...