高粱淀粉合成酶基因家族鉴定与表达分析

对高粱淀粉合成酶基因家族的理化性质、系统进化树、基因结构、蛋白结构和顺式作用元件进行研究,通过转录组数据对该家族基因进行表达模式分析,运用生物信息学的方法在高粱全基因组中鉴定出11个淀粉合成酶基因,包括颗粒结合型淀粉合成酶和可溶性淀粉合成酶两类。结果表明,SbGBSSⅠ在胚乳中高表达;SbSSⅠ、SbGBSSⅡ和SbSSⅢb在开花14 d的根、茎、叶和幼苗中高表达,其中在叶片中的表达量最高;SbSSⅠ、SbGBSSⅡ、SbSSⅢb在花序展开的三个时期中高表达。     

陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)是调控植物蔗糖代谢合成途径的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面发挥着重要作用,然而棉花中SPS基因的系统研究尚很少开展。本研究旨在对陆地棉SPS基因进行全基因组鉴定,并对它们的表达特性进行系统分析。【方法】基于已公布的陆地棉基因组序列,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)等方法对陆地棉SPS家族基因的蛋白结构、进化关系、基因结构特征、染色体定位、基因复制和表达特性进行分析。【结果】(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到10个Gh SPS基因(Gh SPS1-Gh SPS10);(2)Gh SPS蛋白具有植物SPS家族特有的两个保守的蛋白结构域和3个相对保守的蛋白磷酸化位点;(3)进化分析表明,Gh SPS蛋白可聚为A、B和C共3个亚族,其中A亚族成员最多,包含6个GhSPS蛋白;(4)位于同一亚族的GhSPS基因具有相似的外显子-内含子分布模式,但是外显子/内含子数目在不同亚族间差异很大;(5)GhSPS基因均匀地分布在陆地棉A亚组和D亚组的5条染色体上,片段复制可能导致了GhSPS基因在陆地棉基因组中的扩增;(6)转录组分析表明,不同亚族GhSPS基因具有不同的组织表达模式,A亚族Gh SPS基因在被检测的各个组织均有较高的表达,B亚族GhSPS基因主要在叶片中高表达,C亚族Gh SPS基因主要在纤维、叶片和花瓣中高表达;(7)进一步荧光定量PCR分析表明,GhSPS4在叶片中表达量很高,GhSPS1在叶片和花瓣中表达量较高,Gh SPS7和Gh SPS10在被检测的各个组织均有较高的表达,该结果与转录组分析结果相对一致。【结论】陆地棉SPS基因家族包含10个成员,分布在5条染色体上,可分为3个亚族,不同亚族成员呈现出不同的表达模式,为后续深入解析陆地棉SPS家族基因的功能奠定理论基础。     

亚麻赤霉素氧化酶基因家族鉴定及表达分析

亚麻(Linum usitatissimum L.)是世界上重要的纤维作物,赤霉素对亚麻的生长发育起着重要的调控作用。通过对亚麻赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox进行全基因组鉴定和序列分析,并运用转录组和实时荧光定量PCR技术分析亚麻快速生长期茎尖中GAoxs的表达水平。本研究从亚麻全基因组共鉴定出23个赤霉素氧化酶基因,其中GA2ox类11个、GA3ox类4个,GA20ox类8个,分布于除6、7、9号染色体外其他染色体上;亚麻赤霉素氧化酶基因包含2～4个外显子;蛋白质理论分子量在35.36～47.71 kD之间;等电点为5.25～8.90;基因结构和保守结构域分析发现motif 1、motif 2、motif 3、motif 4、motif 5、motif 6、motif 9、motif 10是大部分基因所共有的,motif 8是GA2ox所特有的。系统发育分析将23个赤霉素氧化酶基因聚类在4个分支上。转录组结果表明,在高秆和矮秆亚麻快速生长期的茎尖中有6个基因差异表达,分别为4个GA2ox (LuGA2ox5, LuGA2ox6, LuGA2ox10, LuGA2...     

陆地棉KFB基因家族全基因组鉴定与表达分析

【目的】KFB(Kelch containing F-box protein)是普遍存在于各种生物体中含有F-box结构域的一类家族蛋白,参与众多生物过程。本研究旨在开展陆地棉KFB家族基因鉴定和表达分析。【方法】利用生物信息学方法从陆地棉(TM-1)基因组中鉴定KFB家族成员,与已知的拟南芥、水稻、大豆等KFB蛋白序列构建系统进化树;进一步针对第Ⅱ亚族进行基因结构、染色体定位和表达分析。【结果】从陆地棉基因组共鉴定出150个KFB家族成员,进化分析表明这些基因可分为7个亚族。陆地棉KFB第Ⅱ亚族24个基因分布在14条染色体上,有9对直系同源基因;该亚族基因结构简单,半数基因只有1个外显子;qRT-PCR结果表明,该亚族基因具有较为广泛的组织表达模式,但在不同组织的表达存在差异。【结论】这些结果显示陆地棉KFB第Ⅱ亚族基因在进化过程中出现了功能分化。     

胡椒CPK基因家族鉴定与表达分析

钙依赖蛋白激酶(CPK)可作为Ca²⁺的感受器和效应器,在结合Ca²⁺后通过解除自抑制而激活自身激酶活性,并通过磷酸化靶蛋白实现信号转导。为了筛选鉴定胡椒CPK基因家族,探讨其基因进化及表达模式,本研究依据已公布胡椒基因组信息,利用生物信息学方法对胡椒CPK基因家族进行鉴定,共鉴定获得30个CPK基因,命名为PnCPK1～PnCPK30,并对该家族基因进行染色体定位、系统进化、基因结构、保守基序、基因复制事件和表达分析。结果显示,大多数PnCPK基因含有6～8个内含子,30个PnCPK基因不均等地分布在18条染色体上,共有21对复制基因对,串联重复仅2对,Ka/Ks结果说明,胡椒CPK基因家族在进化选择中主要受纯化选择影响;为进一步分析胡椒和其他植物的同源进化关系,构建了胡椒与拟南芥、水稻的CPK进化树,胡椒CPK家族可分为4个亚族,GroupⅡ和GroupⅢ较保守;基于转录组数据结果显示,PnCPK家族各成员表达差异较明显,多数PnCPK成员在各组织中表达量差异不大,荧光定量PCR结果推测PnCPK4、PnCPK10和PnCPK16可能参与...     

茶树RAV基因家族鉴定与分析

RAV(Related to ABI 3/VP 1)基因家族对植物抗逆和调控植物生长具有重要作用。通过BLAST比对,从茶树基因组中共鉴别得到10个RAV基因,并将其命名为CsRAV1-CsRAV10。可划分为3个亚族,同一亚族内的基序和保守结构域则相对保守。分析顺势作用元件表明,CsRAV基因可能参与茶树的逆境胁迫响应和调控茶树的生长发育。分析基因表达的结果显示,不同的CsRAV基因在不同茶树组织的表达情况不同,在老叶和果实中表达量相对较高,而不同胁迫条件下,其表达情况同样存在一定差异。本试验为进一步研究CsRAV基因调控茶树生长发育和相应逆境胁迫提供一定的理论依据。     

大白菜BraHHP基因家族鉴定及在不同光周期处理下的表达分析

Heptahelical protein (HHP)转录因子家族在调节植物响应低温、盐害和激素处理等非生物胁迫中起着重要作用。生物钟能调控植物体的基因表达,光是调节植物生物钟,使植物与环境变化相适应的一个关键信号,然而对于HHP基因家族如何响应光信号的研究还鲜有报道。本研究利用生物信息学手段对大白菜BraHHP基因家族成员进行鉴定分析,并通过RT-qPCR方法,对BraHHP基因家族在不同光周期条件下的表达模式进行研究。本研究一共从大白菜基因组中鉴定出9个BraHHP基因,聚类在3个亚族中,BraHHP蛋白家族的氨基酸长度在323～387 aa,分子量在36.91～44.49 kD,所有蛋白成员均含有1个HlyⅢ保守结构域。另外,荧光定量结果表明,不同BraHHP基因在长日照(16 h光照/8 h黑暗)处理下的表达模式非常一致;在中日照(12 h光照/12 h黑暗)处理下,不同BraHHP基因之间的表达模式不尽相同;在短日照(8 h光照/16 h黑暗)处理下,除BraHHP2-2外,其他BraHHP基因的表达模式基本一致。本研究初步明晰了大白菜BraHHP基因家族对不同光周期的适应性反...     

环境胁迫和激素诱导甘蔗ACC合成酶基因家族三个成员的表达

ACC合成酶（ACS）是高等植物乙烯生物合成途径中的限速酶。在克隆到甘蔗ACC合成酶基因家族3个成员Sc-ACS1、Sc-ACS2和Sc-ACS3的基础上，分别以它们作为探针，检测了激素诱导和环境胁迫对甘蔗苗期该3成员表达的影响。结果表明，乙烯利诱导Sc-ACS1在叶中表达，在根中不表达；Sc-ACS2在根、叶中表达；Sc-ACS3主要在根部表达，在叶中不表达。在甘蔗叶片中，Sc-ACS1对冷胁迫、暗培养和LiCl胁迫均有应答，并受植物生长激素IAA诱导而表达；Sc-ACS2无论是在生长激素诱导还是环境胁迫下，其mRNA均维持较低水平。     

甘蓝乙二醛酶基因家族的鉴定与表达分析

乙二醛酶(glyoxalase, GLY)是植物应对醛酮类有害物质胁迫的重要酶,对于植物应对非生物胁迫有重要意义。本研究从甘蓝数据库中鉴定获得了15个BolGLYI和16个BolGLYII,利用生物信息学方法系统分析了这些GLY基因的染色体定位、基因结构、蛋白的等电点、分子量、进化关系、保守基序,以及组织表达模式。结果表明,BolGLYI在染色体分布很集中,而BolGLYII的分布比较分散;甘蓝两类GLY基因家族都分成5个亚群,且其与拟南芥的亲缘关系比和水稻更近;同源关系越近的BolGLY基因,其基因结构和保守基序都更相似;BolGLYI家族的基因成员组织表达差异较大,在逆境条件下BolGLYI07和BolGLYI13基因表达量显著高于BolGLYI家族的其他基因,而BolGLYII的各个家族成员在各组织的表达差异不明显,在磷和锌元素胁迫条件下BolGLYII01基因和BolGLYII09基因表达显著高于其他基因,以上结果为进一步研究BolGLY基因的功能提供了理论基础。     

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...     

毛竹GMD基因家族全基因组鉴定与表达分析

GDP-甘露糖4,6-脱水酶(GDP-mannose 4,6-dehydratase,GMD)是生物体内参与多糖合成代谢的一个重要基因.本研究利用毛竹全基因组和转录组数据信息,对GMD基因家族进行细致分析,共鉴定出39个家族成员.毛竹GMD各家族基因的理化性质有一定差异,但所含甘露糖4,6脱水酶结构域进化相对保守.进化...     

甘蓝型油菜海藻糖磷酸合成酶(TPS)基因家族的生物信息学分析

海藻糖磷酸合成酶(TPS)在植物响应多种非生物胁迫及生物胁迫时起着重要的作用,但目前对甘蓝型油菜中TPS基因的了解甚少。本研究运用生物信息学方法在甘蓝型油菜基因组中筛选甘蓝型油菜TPS家族基因,对鉴定出的31个BnTPSs基因进行分子特征、蛋白特性、蛋白结构域、保守基序、顺式作用元件、KaKs、染色体定位、系统进化树构建等研究。系统发育分析表明,BnTPS家族分为Ⅰ和Ⅱ类,家族成员数明显比甘蓝、白菜和拟南芥中的TPS基因数多,不规则分布于染色体上。多数蛋白呈酸性,分别在N端和C端具有TPS和TPP结构域。顺式作用元件分析表明,TPS家族与植株抗逆境胁迫有关。KaKs分析表明,大多BnTPSs家族成员有多拷贝基因,基因在纯化选择压力下进化。本研究结果为进一步研究甘蓝型油菜TPS家族基因生物学功能尤其在响应逆境中的功能奠定理论基础。     

荔枝漆酶(LAC)基因家族鉴定及表达分析

探索荔枝漆酶(LAC)基因家族的数量、结构和进化关系,可以为解析漆酶基因功能提供理论依据,为探索荔枝果皮褐变机制提供基础。本研究利用生物信息学分析手段,对LAC基因家族成员数量、保守结构域、家族成员的亚细胞定位及染色体位置、系统发育和顺式作用元件,以及基因家族成员在不同组织器官和采后贮藏果皮中的表达情况进行了分析。结果表明,荔枝基因组中共鉴定出61个LAC家族成员,编码的氨基酸残基长度在127～958 aa,分子量在14.07～103.47 Da,等电点在4.42～10.34;亚细胞定位分析表明,有19个LAC家族成员定位在叶绿体中,17个LAC家族成员定位在液泡中,其他成员分别定位在内质网、细胞外基质等。61个荔枝LAC家族成员分别定位在10条染色体上,其中第13号和8号染色体上LAC基因数量最多,且呈簇状分布于染色体一端。系统发育树将荔枝LAC家族分为5个亚组,第Ⅴ亚组最大,有30个家族成员,第Ⅳ亚组最小,仅有8个家族成员。荔枝LAC家族的结构域组织相对保守,具有典型的Cu-oxide漆酶结构域。荔枝LAC基因启动子序列分析发现了大量的顺式作用元件,可能与漆酶家族功能多样性相关。1...     

榴莲PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

本研究从榴莲全基因组中鉴定榴莲PEPC基因,并分析了它们在‘猫山王’榴莲不同组织(根,茎,叶和果肉)与3个不同品种(‘猫山王’,‘金枕头’和‘普玛尼’)果肉中的表达情况。结果共获得6个榴莲Dz PEPC家族成员,其蛋白理化特征较为相似,且所有榴莲PEPC蛋白亚细胞定位预测均可能存在于细胞质中。染色体定位显示榴莲PEPC位于5条不同的染色体。联合榴莲、水稻、菠萝、拟南芥的PEPC蛋白共同进行系统进化分析,结果显示共可分为2个亚组,Dz PEPC1、Dz PEPC3、Dz PEPC4和Dz PEPC5为PTPC亚族(植物型),Dz PEPC2和Dz PEPC6为BTPC亚族(细菌型),且发现榴莲PTBC和BTPC分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间,两者基因结构和蛋白序列差异大,但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示,DzPEPC含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析发现,DzPEPCs在不同榴莲组织中的表达具有偏好性,可能参与榴莲的多个生物学过程(包含光合和非光合过程),并初步推测DzPEPC4与榴莲果肉发育过程相关。本研究可为进一步探究DzPEPC家族在榴莲中的生物学功能提供参考。     

烟草MADS-box基因家族鉴定及其腋芽发育相关基因表达分析

MADS-box基因是调节植物芽生长发育的一类重要的转录调控因子。本研究基于烟草全基因组数据,对烟草(Nicotiana tabacum) MADS-box基因进行了鉴定,并对其理化性质、进化关系、基因结构和保守基序分析,采用RT-qPCR的方法分析了6个MADS-box基因在不同组织的表达特性和腋芽发育过程的表达变化。结果表明,烟草全基因组中有183个烟草MADS-box成员,其CDS序列在321～1 602 bp之间;烟草MADS-box基因分为Type-Ⅰ型(Mα和Mγ)和Type-Ⅱ型(MIKC*和MIKCc)。系统发育树分析发现,NtMADS3、NtMADS25、NtMADS130编码的氨基酸序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)的SVP和AGL24具有较高的同源性,NtMADS53、NtMADS84、NtMADS29编码的氨基酸序列与番茄(Solanum lycopersicum)腋芽发育相关基因SIMBP11有较高的同源性。RT-qPCR结果发现,NtMADS3、NtMADS25、NtMADS29、NtMADS53、NtMADS84和NtMADS130在...     

梨PbrCCD基因家族鉴定与表达分析

为了对梨PbrCCD基因家族的功能进行深入研究,本研究利用生物信息学方法对梨PbrCCD基因家族进行鉴定,并对其家族成员的理化性质,基因结构,保守基序,表达模式等进行分析。结果表明：在梨中共鉴定到22个PbrCCD基因家族成员,均包含CCD基因的RPE65保守结构域,编码氨基酸在183～617,分子量大小在20.49～69.10 kD,不稳定系数为25.54～46.58,等电点为5.00～8.01,脂肪族氨基酸指数为67.16～87.31,亲水性为-0.445～-0.193,表明PbrCCD基因家族成员均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果表明PbrCCD家族成员均定位在细胞质和线粒体上。二级结构分析表明,β-折叠的比例最低、无规则的比例最高。系统进化树分析将PbrCCD基因家族分成6组亚家族(CCD1, CCD4, CCD7, CCD8, CCD-like和NCED)。同一亚家族的成员基因结构较为相似,并预测了motif 7和motif 10两个保守基序元件。通过对砀山酥梨果实不同发育期的表达分析发现PbrCCD1a和PbrNCED5与果实的生长发育存在重要的关系。本研究初步分析梨Pbr...     

陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析

[目的]REM(Reproductive meristem)基因家族编码一类转录因子在植物生长发育过程中发挥重要作用,但在棉花中未见报道.[方法]基于陆地棉基因组数据和公共数据库中的转录组数据,运用生物信息学方法对陆地棉REM基因家族成员进行系统鉴定,并对该基因家族的理化性质、基因结构、组织表达特异性以及胁迫条件下的表...     

甘薯全基因组SBP-box基因家族鉴定及表达分析

SBP (SQUAMOSA promoter binding proteins)家族是植物特有的一类转录因子家族,广泛存在于绿色植物中,调控植物生长发育、信号转导及响应非生物胁迫等多种生理过程。已有多种植物SBP-box基因相继被报道。为探究SBP-box基因在甘薯中的分布情况及对甘薯生长发育的影响,本研究从甘薯全基因组鉴定出30个SBP-box基因,依次命名为IbSPL1～IbSPL30,并分析了其基因结构、蛋白质结构和理化性质、系统进化关系、串联重复、启动子顺式作用元件分布和组织特异表达情况等。结果表明大部分甘薯SBP-box蛋白理化性质、结构有一定分化,甘薯SBP-box蛋白与拟南芥同源进化关系较近,不同亚家族间具有不同数量和类型的motif分布;甘薯SBP-box基因在染色体上分布较为均匀,除3条染色体外,其余12条染色体均有1～4个SBP-box基因分布,共线性分析发现甘薯SBP-box基因可能来源于多次片段重复事件;通过启动子区域顺式作用元件分析和不同组织、不同处理下的差异表达分析,发现16个基因与甘薯地上部分的生长发育相关,7个基因与干旱胁迫响应相关。本研究从各个角度分析...     

番茄RAV基因家族鉴定及生物信息学分析

RAV (Related to ABI3/VP1)基因是植物特有的转录因子,在调控胁迫响应和生长发育等过程中起着重要作用。为了明确番茄RAV基因家族成员并为其功能研究奠定基础,本研究在番茄全基因组范围内鉴定了RAV基因并对其进行系统的生物信息学分析。结果表明,番茄中有9个RAV家族基因,可以分为4个分支且同一分支内的基因结构和结构域相对保守。番茄、水稻和拟南芥RAV基因的同源进化关系、基因结构和保守基序分析结果表明,3个物种中的RAV基因的进化相对保守,预示着其功能的相似性。共线性分析结果表明,片段复制事件对番茄RAV基因家族的进化和扩张起着重要作用。与水稻RAV基因相比,番茄和拟南芥的RAV基因的进化关系更近。顺式作用元件分析表明,番茄RAV可能通过参与激素代谢参与逆境胁迫和生长发育等生物学过程。本研究结果揭示了番茄、拟南芥和水稻RAV基因的同源进化关系和番茄RAV基因的潜在功能,为进一步研究番茄RAV基因的生物学功能提供理论基础。     

杜仲U-box基因家族鉴定及分析

植物U-box蛋白是编码含有U-box结构域的基因家族,其编码蛋白大多是泛素系统中特异性识别底物的泛素连接酶E 3,在植物的生长发育、生物及非生物胁迫中起着广泛的调控作用.目前对杜仲的U-box基因了解较少,本研究通过生物信息学和荧光定量PCR技术,对杜仲U-box基因进行鉴定和表达分析.结果表明,杜仲基因组中含有40...