单叶蔷薇bZIP转录因子家族鉴定与表达分析

【目的】筛选单叶蔷薇bZIP转录因子家族的成员,并研究其结构特点、共线性以及在不同器官中的表达模式,为进一步揭示该家族在单叶蔷薇生长发育及抗逆响应中的作用奠定基础。【方法】以采自新疆的单叶蔷薇叶片为试验材料,采用生物信息学方法,对单叶蔷薇全基因组和转录组信息进行分析,包括理化性质、系统发育、基因结构、保守结构域、染色体位置、共线性和启动子分析,以及在根、茎、叶、花、果实中的表达模式。【结果】从单叶蔷薇全基因组中共鉴定出50个单叶蔷薇bZIP转录因子家族成员,其蛋白质长度为149～700个氨基酸,分子质量为17.14～75.47 ku,等电点4.42～10.72,其中49个成员位于细胞核上。根据拟南芥bZIP转录因子家族的分类,将单叶蔷薇bZIP转录因子家族分为12亚族（A-K和S亚族）,其中包括1对串联重复和7对片段重复;单叶蔷薇bZIP多含有1～15个与非生物胁迫有关的顺式作用元件。单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因在不同器官中均有表达,各成员的表达量存在差异,其中Rbe013649在花中特异性表达,Rbe006639、Rbe028637在根中特异性表达,Rbe004215、Rbe028400、Rbe002636、Rbe002635在果实中特异性表达,Rbe011331在叶片中特异性表达。【结论】单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因可能广泛参与各器官生长发育,其中Rbe013649可能调控花青素的合成,Rbe006639可能在抗旱过程中起重要作用。     

毛竹 bZIP 转录因子的基因结构与进化分析

以毛竹基因组数据库中的107个编码bZIP转录因子的基因为材料,对其进行系统发育分析,筛选得到了A、 D和S亚族的bZIP家族成员,并对其基因结构、适应性进化、与水稻基因对之间的进化分歧时间及蛋白质同源建模等进行生物信息学分析。结果表明,毛竹A、 D和S亚族共有47个bZIP家族成员,其中A亚族18个, D亚族16个, S亚族13个。基因结构分析表明,3个亚族中内含子数量为0－16个,而且D亚族基因的内含子—外显子组成比A亚族和S亚族更为复杂。适应性进化分析表明,3个亚族总体上处于净化选择压力之下; A、 D和S亚族的平均进化分歧时间分别为279．0,265．6和202．9 Mya;47个毛竹bZIP蛋白质主要以α－螺旋为主,且D亚族的三级结构比A和S亚族复杂。     

玉米转录因子bZIP G亚家族基因的表达模式

为探究不同逆境胁迫(盐、干旱、温度和硝态氮/铵态氮缺乏胁迫)对玉米ZmbZIP基因表达模式的影响,以玉米骨干自交系郑58为实验材料,设置200 mmol·L-1 NaCl、20％PEG6000、4℃低温、硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,探测其对bZIP家族基因G亚家族成员表达模式的影响.进化树分析结果显示,G亚家族成员进一...     

玉米bZIP转录因子的生物信息学分析

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP)转录因子家族是真核生物中分布最为广泛、结构极其保守的家族之一,能够参与多种生物学过程,但有些bZIP转录因子的功能还未知。研究采用生物信息学方法,对一个玉米bZIP转录因子的理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明:该玉米转录因子是一种不稳定的亲水、酸性蛋白,无信号肽序列,无跨膜结构域,亚细胞定位在细胞核上,主要参与信号转导。本研究结果为进一步研究该转录因子功能奠定了基础。     

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...     

闽楠bZIP基因家族鉴定和脱落酸处理下的表达分析

【目的】对闽楠Phoebe bournei bZIP (PbbZIP)转录因子家族成员鉴定,分析其对脱落酸(ABA)信号的响应水平。【方法】基于生物信息学方法,对PbbZIP基因家族进行了全基因组鉴定,分析其蛋白理化特性、基因结构、进化关系、启动子顺式作用元件和ABA处理下的表达分析。【结果】从闽楠12条染色体共鉴定出63个PbbZIPs基因,分为12亚族,不同亚族基因结构和基序差异显著,但同亚族高度保守。PbbZIP基因多数定位在细胞核,其编码蛋白长度为110～835个氨基酸,等电点为4.48～11.95,疏水性为-1.19～-0.19。分布于12条染色体的27对PbbZIPs基因存在共线性关系,是PbbZIP基因家族扩张的主要模式。PbbZIP基因上游启动子区域存在多种与非生物胁迫相关的作用元件,其中ABA、水杨酸、茉莉酸甲酯的响应元件较多。基因表达分析结果表明：2 mmol·L^-1ABA处理闽楠1～72 h,17个PbbZIPs基因在叶和根中被ABA信号不同程度地诱导表达,普遍上调,且根基因表达水平普遍低于叶片。【结论】63个PbbZIPs基因序列高度保守,...     

bZIP转录因子与植物抗逆性研究进展

碱性亮氨酸拉链(Basic region/leucine zipper motif,bZIP)类转录因子是近年来研究较多的转录因子家族之一,参与多种生物学过程,对植物的抗病性、抗寒性、抗旱性和耐盐性等逆境均具有重要的调控作用.文章通过对植物bZIP类转录因子的分布、结构、分类及其在植物逆境胁迫中的作用等最新研究进展进行了综述,提出今后可在全基因组层面上发掘更多的bZIP转录因子,并通过定点突变、转基因等手段创造bZIP的突变体,促进对bZIP表达调控机制的认识,进而了解bZIP转录因子对抗逆相关基因的调控机理,并通过基因工程手段提高植物的抗逆性,培育多抗性植物新品种.     

植物bZIP转录因子在非生物胁迫中的作用

非生物胁迫因子如干旱、高温、低温和盐碱等严重影响着植物的生长发育,碱性亮氨酸拉链(bZIP)类转录因子与非生物逆境胁迫响应有密切关联。综述了植物bZIP类转录因子在应答非生物逆境胁迫中的作用及研究进展。     

蓝莓bZIP转录因子基因预测及其在根中表达分析

利用生物信息学方法对蓝莓bZIP转录因子基因家族进行鉴定分析,分析基因家族的基本结构、保守域以及与拟南芥bZIP基因家族之间的同源进化关系。共鉴定到131个蓝莓bZIP转录因子基因,调取blastp和HMMER检索到的序列ID,根据ID人工去冗余,后进行CDD(conserve domain database)分析,保留特征结构域筛选得到31条基因序列。根据拟南芥的分类标准将其分为9个亚族,分别是A、B、C、D、E、G、I、K、S组,每组所含有的成员数目不等。根据R和RStudio软件进行热图制作,显示不同基因在蓝莓不同组织或是不同pH条件下表达模式有差异,分析热图明确B组、C组、D组、E组bZIP转录因子家族基因成员在蓝莓根系受土壤pH胁迫下起重要抗逆调控作用。     

Evolution Analysis About Soybean MIR166 Family

MicroRNA(miRNA) is a class of important regulating non-coding small molecular RNA. The gma-MIR166 gene family consists of 21 members and their expression patterns diversify widely. It is important to analyze the evolution of gma-MIR166 gene family in order to understand the evolutionary mechanisms of miRNAs in soybean. In this study, we implemented soybean wide genome block analysis, the molecular phylogeny of gma-MIR166 and block analysis of gma-MIR166 family. The results showed that both chromosome big segmental duplications and tandem duplications were main reasons contributed to the expanding of gmaMIR166 gene family. These findings suggested that gma-MIR166 gene family might originate from one or two ancient miRNA genes. The results of research provided a support for evolutionary study of miRNAs in soybean and related species in Fabaceae.     

植物血红蛋白基因家族的分子进化研究

植物血红蛋白(Hemoglobin)是一类由珠蛋白(Globin)和血红素(Ferroheme)组成的结合蛋白,广泛存在于植物界中.根据序列特征、表达模式及配基结合性质可将血红蛋白分为共生血红蛋白(Symbiotic hemoglobin,sHb)、非共生血红蛋白(Nonsymbiotic hemoglobin,NsHb)和截短的血红蛋白(Truncated hemoglobin,tHb)3大类,并对植物血红蛋白基因家族进行了分子系统发育分析和进化研究.结果表明,通过基因重复在被子植物中产生了class 1和class 2两类血红蛋白基因.该基因重复发生在单、双子叶植物分化之前,但由于class 2类基因在单子叶植物中发生了一次基因丢失事件,致使class1类基因广泛分布于单、双子叶植物中,而class 2类基因则仅见于双子叶植物;class 2类基因的进化速率高于class 1类基因,并分别在class 2、sHbs的祖先支上检测到了正选择的发生,表明基因重复发生后,class 2、sHbs通过插曲式进化和适应性进化获得了不同的功能;在class 1和class 2的功能性分歧位点检测中获得14个Ⅰ类功能性分歧位点,但未能发现Ⅱ类功能性分歧位点,这些功能性分歧位点是由正选择作用或者放松的选择限制产生的.该研究结果可以指导后续的试验工作,来验证那些具有重要功能的氨基酸置换位点和正选择位点,从而揭示功能性分歧和适应性进化的分子基础.     

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、...     

番茄LBD基因家族的全基因组序列鉴定及其进化和表达分析

【目的】从番茄全基因组中鉴定LBD基因,并进行基因进化、基因结构、染色体定位以及组织表达和诱导表达分析,为番茄LBD基因的功能研究与利用奠定基础。【方法】利用番茄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定番茄LBD家族成员;采用MEGA5软件进行系统进化树分析;通过perl程序、MapDRAW及GSDS工具进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的番茄芯片数据进行组织表达谱和基因表达响应分析。【结果】系统分析鉴定了 46 个番茄LBD 家族基因,根据基因结构及系统进化分析将其分成class I与class II两类,细分为5个亚家族（Ia、Ib、Ic、Id与II）。基因定位表明,12 条染色体中的 10 条均有LBD 基因,该基因家族的分布具有广泛性。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,LBD 家族基因具有不同的组织表达模式,在各个发育时期均有LBD 基因的表达。基因响应分析发现,不同LBD基因响应不同的外界信号。【结论】通过全基因组分析,番茄LBD家族基因包括 46 个成员,在进化上分为两大类,5 个亚家族,分布于 10 条染色体上,组织表达模式及基因响应具有多样性。这些信息为番茄LBD基因家族的功能分析奠定了基础。     

荔枝铝激活苹果酸转运蛋白基因家族的鉴定及表达分析

【 目 的】 挖 掘 参 与 荔 枝 生 长 发 育 的 铝 激 活 苹 果 酸 转 运 蛋 白（Al-activated malate transporter,ALMT）基因家族成员,探究其生物学功能。【方法】基于荔枝基因组数据库,借助 META SEARCH 工具和NCBI 的 CDD 数据库鉴定荔枝ALMTs成员,利用生物信息学方法系统分析LcALMT基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位预测、系统发育、基因结构、保守基序、染色体定位、启动子顺式作用元件、蛋白结构和表达模式等,通过 qPCR 方法分析荔枝 LcALMTs 的表达情况。【结果】荔枝 LcALMT 基因家族有 16 个成员,CDS 长度为118~803 bp,等电点在 5.16~9.07 之间。亚细胞定位预测显示,LcALMTs 均定位于质膜上,根据系统进化树将该家族划分为 5 个亚族。荔枝 LcALMTs 外显子数目在 3~10 个,有 4 个 LcALMTs 基因均不含非编码区。染色体定位分析发现,LcALMTs 只定位在荔枝 15 条染色体中的 6 条上,且主要定位在 13 号染色体上。保守基序分析发现,荔枝 ALMT 家族成员含有 ALMT 和 ALMT superfamily 两个结构域。顺式作用元件中,光响应元件占比最多,其次是激素响应元件。表达模式分析发现,荔枝 LcALMTs 在各个组织中的表达存在较大差异,其中 LcALMT5 和LcALMT15 在各个组织中均有表达且表达量较高,qPCR 结果表明 LcALMT5 的表达水平与转录组结果较为一致。【结论】16 个荔枝 ALMTs 具有保守的基因结构和蛋白结构域,组织表达存在差异。     

柑橘类植物和其它植物的GPAT和SOD基因分子进化分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)基因和超氧化物歧化酶(SOD)基因是与植物抗寒和抗逆密切相关的2个基因.为了研究柑橘类植物之间以及和其它植物之间上述两基因的分子进化的异同,已经获得的数种柑橘类植物的GPAT基因、SOD基因氨基酸序列和通过检索GenBank数据库获得的相关序列为试验数据,使用PAUP4.0软件,通过...     

部分睡莲属植物形态性状的多样性分析

对睡莲属60份材料33个形态性状进行统计分析,结果表明:睡莲属植物具有丰富的形态多样性,平均多样性指数为1446,总体上是数值性状形态多样性指数大于非数值性状;平均变异系数3639%,变异系数和多样性指数的变化趋势相反.通过主成分分析,将33个性状综合为5个主成分,第一主成分的方差贡献率为2871%,第二主成分的方差贡献率为1885%;基于形态性状的聚类分析把60份材料聚为2类,第1类16份材料均为热带睡莲,其心皮离生、叶缘有锯齿,第2类44份材料均为耐寒睡莲,其心皮合生、叶缘无锯齿、无胎生现象.