桃WOX基因家族的鉴定及分析

WOX基因家族是植物特有转录因子，具有调控植物的生长发育、植物的胚胎发育、激素信号转导、抗逆代谢等作用。本研究利用桃全基因组数据，首次对桃全基因组中的WOX基因家族进行鉴定和生物学分析。结果表明：桃WOX基因家族共有67个成员，8条染色体上都有分布，不同成员的氨基酸数、分子量和等电点差异较大，大部分WOX蛋白富含酸性氨基酸且稳定性较差，所有WOX成员都为亲水性蛋白；桃WOX蛋白二级结构均由α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲四部分组成；桃WOX基因家族97%的成员都定位于细胞核中；系统进化树将桃WOX基因家族分为3个组，只有第Ⅰ组包含40个PpWOX蛋白和15个拟南芥WOX蛋白，其他两组都没有拟南芥的WOX蛋白；桃WOX基因结构中都含有外显子和内含子结构，但是数量差异较大；保守基序分析表明，共有10个保守基序(motif 1～motif 10)且所有WOX成员都含有motif 1，同一分支中motif的数目和种类更为相似而不同分支间有其特异的motif，与系统进化树分析具有一致性。该研究结果将为进一步分析WOX基因家族各个成员在桃的生长发育和抗逆胁迫等方面的应用提供一定的基础数据和参...     

石榴GST基因家族全基因组鉴定及表达分析

谷胱甘肽硫-转移酶(glutathione-S-transferase, GST)是一类重要的多功能蛋白酶(EC 2.5.1.18),可参与解毒作用、抵御生物与非生物胁迫以及次级代谢物质运输。本研究以石榴(Punica granatum)为材料,在其全基因组中共鉴定到44个Pg GSTs基因家族成员。44个成员编码蛋白氨基酸长度为103～417 aa,分子量为11.87～47.42 kD,理论等电点在4.96～9.34,大部分成员定位于细胞质。进化分析显示,Pg GSTs可以划分为8个亚家族,石榴U型和F型亚家族成员居多数。其中43个基因家族成员均含有GST_N保守基序motif 1和motif 2。染色体定位与共线性分析显示,44个成员在8条染色体不均匀分布,存在10处串联重复,并与苹果MdGSTs具有更近的基因进化起源关系。上游2 kb区域顺式作用元件分析表明,该基因家族成员能够响应非生物胁迫、植物激素等刺激。转录组表达分析显示Pg GST有一定的组织表达特异性,其中PgGSTF3可能参与了成熟花和果实外种皮花青苷转运积累过程。本研究可为深入研究石榴GST基因家族生物学功能提供理论基础。     

染井吉野樱PEBP基因家族鉴定及生物信息学分析

磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine binding protein, PEBP)基因家族的氨基酸结构中存在保守的磷脂酰乙醇胺结合蛋白结构域,对调控植物开花起着至关重要的作用。本研究以染井吉野樱全基因组数据为基础,采用生物信息学方法鉴定出13个PEBP基因,依次命名为PYPEBP1～PYPEBP13,然后进一步分析了家族中各基因结构、理化性质,对PEBP蛋白的亚细胞定位、二级结构以及磷酸化位点进行预测,并构建系统发育树。结果表明,染井吉野樱的PEBP基因家族不同蛋白质序列的长度和特性都存在较大差异;13个染井吉野樱PEBP基因大部分成员含有4个外显子和3个内含子,motif 3、motif 4、motif 5和motif 6是染井吉野樱PEBP基因的特征基序;蛋白的亚细胞定位预测显示,这13个PEBP基因的蛋白分别位于细胞核与细胞质中;蛋白质二级结构分析显示,染井吉野樱PEBP基因的蛋白质二级结构十分相似,PYPEBP5和PYPEBP12蛋白结构中无规则卷曲占比最高,而β-转角比例最低;潜在的磷酸化位点预测分析表明,除PYPEBP3、PYPEBP7、...     

石榴POD基因家族鉴定及生物信息学分析

为解析石榴POD基因家族的特征,本研究利用生物信息学技术对石榴POD基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、二级结构、亚细胞定位、系统进化关系和保守基序等进行了预测分析。结果表明,石榴中共鉴定出107个POD基因家族成员,其大部分为碱性蛋白、稳定蛋白和亲水性蛋白。蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲结构为主要构成元件。亚细胞定位表明POD蛋白主要分布在细胞质中。根据系统进化关系可分为11个亚族,每个亚族基因的数量不同,第5个亚族最多。聚在同一亚族POD蛋白的保守基序组成相似,其进化关系较近。研究结果为深入分析石榴POD基因的功能,揭示其调控石榴果实褐变的机理提供了科学依据。     

欧李CKX基因家族的鉴定及表达分析

为深入了解细胞分裂素脱氢酶(CKX)基因家族在欧李基因组中的特征,本研究利用生物信息学的方法对CKX基因家族进行鉴定,并对其系统发育、染色体定位、基因结构、蛋白保守基序、顺式作用元件和组织表达模式等进行分析。结果表明：从欧李基因组中共鉴定出6个CKX家族基因,且都具有Cytokin-bind和FAD＿binding＿4结构域,蛋白长度为518～563 aa,分子量为58.08～63.63 kD,等电点为5.38～6.9,其不均匀地分布在欧李的3条染色体上;ChCKX蛋白二级结构均由α-螺旋、β-折叠、延伸链、无规则卷曲四部分组成;亚细胞定位6个ChCKX蛋白中有2个位于细胞质中,4个位于质膜中;ChCKX2基因具有4个外显子,其余成员都具有5个外显子;6个ChCKX蛋白质序列都包含motif 1～motif 10的保守基序且保守基序的数量和排列次序一致;系统进化树上CKX基因家族可分为4组,每组都含有不同数量的基因;启动子顺式作用元件分析表明,本基因家族主要响应光照、低温、干旱、玉米蛋白代谢、激素等多种因子;ChCKX家族中成员在不同品种和不同组织中差异表达,ChCKX2在叶片中的表达...     

猕猴桃LysM型类受体激酶基因家族生物信息学分析

植物Lys M型类受体激酶基因家族(lysin motif receptor-like kinase, LYKs)在植物自身免疫防御系统及与病原微生物协同进化中的重要作用已被证实,目前已成为研究植物基因功能的热点。本研究以生物信息学方法在猕猴桃全基因组范围内鉴定并命名Ac LysM基因家族成员,分析其家族成员染色体定位、蛋白基序、结构域和亚细胞定位,以及AcLysM基因家族成员的蛋白理化性质。共获得40个AcLysM基因家族成员,其蛋白分子量范围为10～126 kD、等电点在4.43～9.42之间,平均亲水系数介于-0.603～0.484。AcLysM基因家族成员分为三个亚类,亲缘关系较近的家族成员往往具有相同的motif和domain,甚至多个基序和结构域的排序都是相似的,推测该亚族成员在猕猴桃进化过程中执行相似的功能,在响应猕猴桃病菌侵染的过程中发挥重要的激发、传导和调控作用。本研究分析了猕猴桃LysM型类受体激酶基因家族,为后续深入研究LysM基因家族成员在猕猴桃抵御病虫害中的作用提供理论依据。     

陆地棉抗坏血酸过氧化物酶基因家族全基因组生物信息学分析

【目的】抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)是过氧化物酶家族中的1类成员,可以清除活性氧。APX家族的生物信息学分析有助于更好地了解该家族基因。【方法】利用生物信息学方法,从中国农业科学院棉花研究所提供的陆地棉序列中鉴定出14条APX基因家族序列,并对这14个成员的染色体定位、亚细胞定位、进化关系、理化性质、信号肽、保守基序以及其编码蛋白的结构特征进行了预测分析,并初步分析了部分基因的表达。【结果】APX基因分布广泛,分散在不同的染色体上;且大部分APX蛋白定位在细胞质,是亲水性脂溶蛋白;有3个保守基序,保守性较强;基因起源和进化比较复杂;二级结构的主要元件为α-螺旋和无规则卷曲。根据表达分析推测,第1亚组和第2亚组的基因在棉纤维发育的不同时期起作用。【结论】这些结果有望为APX家族成员的结构与功能挖掘提供参考。     

梨YUCCA基因家族的鉴定与生物信息学分析

YUCCA基因编码黄素单加氧酶,是IAA生物合成主要限速酶基因之一,在植物生长发育中起着重要调控作用。本研究对白梨全基因组数据库进行筛选鉴定,获得梨YUCCA基因家族基因14个,这些基因非均等地分布在8条染色体上。生物信息学分析发现,梨YUCCA基因长度相差较大,含有2或3个内含子;基因具有10个保守基序,其中黄素嘌呤二核苷酸结合位点和还原型辅酶Ⅱ结合位点为基因家族所共有。基因家族亲缘关系分析显示,梨YUCCA基因家族可以分为2个类群,与苹果YUCCA基因亲缘关系较近。亚细胞定位和结构分析显示,梨YUCCA基因均定位在细胞质中,受多种激素所诱导,多数成员具有相似的三级结构。本研究的开展为梨YUCCA基因功能解析提供了参考。     

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 Factors 1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学方法在玉米全基因组中鉴定TCP转录因子家族成员,并对该家族成员的理化性质、基因结构、染色体定位、进化关系、保守基序及表达模式等进行了分析。结果表明,玉米TCP转录因子家族共包含43个成员,根据系统发育分析可以将其划分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,其中,ClassⅡ亚家族又可以分为CYC-TCP和CIN-TCP两个亚类。玉米TCP转录因子家族蛋白的氨基酸残基数为44～269aa,相对分子质量在5.20～29.54kD,等电点范围在5.04～11.55。基因染色体定位分析发现,玉米10条染色体上均含有TCP基因,且在4号染色体上最多,有8个基因。对该家族基因结构的分析表明,在玉米TCP家族中有66.8%的基因只含有一个外显子,低于拟南芥的82%,表明玉米TCP拥有更加丰富的基因结构。此外,本研究在玉米TCP家族蛋白中共鉴定到20个保守基序,其中有32个TCP蛋白包含motif 1,占总数的74.4%。玉米籽粒RNA-Seq数据分析表明,玉米TCP转录因子家族有26个成员在玉米籽粒中表达,ZmTCP37等基因在不同部位、不同时期均有表达,ZmTCP8等基因在特异部位、特异时期表达。本研究在玉米中鉴定了TCP基因家族基因数量、系统进化关系、保守结构域、在染色体上的定位及玉米籽粒中TCP基因表达模式,为揭示玉米TCP基因家族在玉米籽粒中的功能奠定了基础。     

苹果AAAP基因家族的鉴定与分析

为了对苹果MdAAAP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苹果MdAAAP基因家族进行鉴定,并对其家族成员的生物学信息进行分析。结果表明,在苹果中共鉴定到95个MdAAAP基因家族成员,编码氨基酸在89～569,分子量大小在10.37～62.78 kD,不稳定系数为10.92～76.66,等电点为4.79～9.55,脂肪族氨基酸指数为78.73～142.90,亲水性为-0.426～1.255。亚细胞定位预测结果表明93个MdAAAP蛋白定位在细胞内膜。MdAAAP基因不均匀地分布在18条染色体上。系统进化树分析将MdAAAP基因家族分成8组(AAP, LHT, GAT, ProT, AUX, ANT, ATLa和ATLb),本研究初步了解了苹果MdAAAP基因家族成员的特征和功能,为后期在苹果中该基因的功能研究在分子水平上提供了理论支撑。     

基于干旱胁迫转录组信息的蚕豆ASPAT基因家族分析

蚕豆(Vicia faba L.)是一种重要的食用豆作物,干旱会导致蚕豆产量降低。鉴定蚕豆耐旱基因,有利于通过分子标记辅助育种和基因工程手段培育抗旱品种。在前期研究中,我们通过转录组测序鉴定出了一类天冬氨酸转氨酶基因(ASPAT)响应蚕豆干旱胁迫。ASPAT催化天冬氨酸(ASP)和α-酮戊二酸的可逆转氨反应,生成草酰乙酸和谷氨酸,是参与植物体代谢的关键酶。本文基于转录组测序数据,通过生物信息学方法全基因组鉴定了蚕豆ASPAT基因家族成员,并分析了各基因家族成员的理化性质、亚细胞定位、基因结构、蛋白结构域、保守基序、系统进化、蛋白质互作和基因表达模式。结果显示,蚕豆转录参考基因组中共有8个ASPAT基因家族成员,包括3个真核型ASPAT(AAT)基因和5个原核型ASPAT(PAT)基因,分别定位于线粒体和叶绿体。系统发育分析表明,蚕豆ASPAT蛋白主要可分为2个亚族Iα和Iβ。Iα为AAT蛋白,包括VfASPAT1～VfASPAT3。Iβ为PAT蛋白,包括VfASPAT4～VfASPAT8。蚕豆ASPAT家族成员均含有motif1、motif3、motif9,且具有相似的基因结构和共同的...     

油橄榄PLATZ基因家族的鉴定及表达模式

PLATZ是植物中发现的一类锌指类转录因子,对于调控植物的基因表达具有重要作用。为明确油橄榄中PLATZ基因家族成员的特征,本研究对油橄榄PLATZ基因家族进行了鉴定与分析。结果表明：在油橄榄中共鉴定到29个PLATZ基因家族成员(OePLATZs);不同OePLATZs基因之间结构较为保守;染色体定位表明基因在染色体中分布比较分散,亚细胞定位结果显示其中28个OePLATZs蛋白质定位在细胞核中,而OePLATZ3蛋白质定位在线粒体中;结构预测发现二级结构中具有较大比例的无规则卷曲,三级结构中29个OePLATZs蛋白质在基序Ⅰ处多有α-螺旋的存在,在基序Ⅱ处多为是无规则卷曲;根据基因差异表达结果可将OePLATZs基因在不同组织中的表达模式分为8类,并根据干旱胁迫条件下树枝组织的转录组数据,鉴定了发生上调和下调的OePLATZs基因;系统发育分析发现油橄榄和拟南芥的PLATZ基因家族成员之间有较近的亲缘关系。本研究初步鉴定并分析了油橄榄的PLATZ基因家族成员的特征与功能,为进一步对油橄榄PLATZ家族转录因子的生物学研究提供了一定基础。     

椰子DNMT家族基因的鉴定和生物信息学分析

DNA甲基化(DNA methylation)能引起染色质结构、DNA结构和稳定性等的改变,影响基因的时空表达。DNA甲基转移酶(DNA methyltrans ferase, DNMT)负责催化完成DNA的甲基化。本研究通过比对已有的椰子基因组数据,找到CnDNMT家族基因,删除不含DNA＿methylase结构域的蛋白,共鉴定4个具有DNA甲基转移酶保守结构域的DNMT基因,分别命名为CnDNMT1～CnDNMT4。采用生物信息学的方法,对基因结构、表达量、蛋白保守结构域、启动子序列等进行了分析。结果表明：这4个基因为DNA甲基转移酶家族中的2个亚家族：CMT和DRM。氨基酸序列分析表明,椰子CnDNMT家族蛋白均为酸性蛋白,且亚细胞定位预测定位在细胞核中。motif搜索结果表明CnDNMT蛋白家族含有5个椰子CnDNMT基因家族含有5个保守元件,5个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量基本一致,CnDNMT2基因在胚乳中表达量很高,这说明CnDNMT2可能在椰子胚乳发育过程中起重要作用。     

谷子MAPK家族成员的鉴定及其对生物胁迫的响应分析

MAPK在植物的生长发育调节、生物和非生物胁迫反应、激素信号转导中具有重要作用。系统分析谷子SiMPKs基因家族成员全基因组分布、结构、进化及其响应不同胁迫的表达特性,对于阐明其生物学功能具有重要意义。本研究利用谷子和水稻MAPK蛋白保守结构域及特异TXY基序的氨基酸序列在全基因组水平鉴定了谷子SiMPKs家族成员,分析其蛋白质理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、蛋白质保守基序、启动子顺式作用元件及共线性等。利用荧光定量PCR技术,分析了谷子SiMPKs在不同组织部位和谷锈菌、玉米螟病虫害生物胁迫以及不同激素处理下的表达模式。结果显示,共鉴定到15个谷子SiMPK成员,其编码的蛋白质含有220～611个氨基酸,相对分子量范围25.77～69.63 kD,等电点范围5.46～9.34。系统进化分析表明, SiMPK基因分为4组, A、B、C组包含TEY基序,D组包含TDY基序。SiMPK基因分布在1号、3号、4号、5号、8号和9号染色体上,含有3～11个外显子,所有SiMPK蛋白均含有motif1与motif2。上游2000bp启动子区域预测到多个与胁迫、激素和植物生长发育等相关的...     

玉米ACA基因家族生物信息学分析

ACA (IIB型Ca²⁺-ATPase)作为Ca²⁺-ATPase的亚家族成员之一,参与植物细胞内钙离子浓度维持,并在植物生长发育和非生物胁迫响应等方面发挥重要作用。为进一步了解玉米ACA (ZmACA)基因家族功能,本研究利用生物信息学方法对ZmACA家族基因进行鉴定与分析。结果表明：玉米共有20个ACA家族基因,命名为ZmACA1～ZmACA20;蛋白质结构具有相似性,氨基酸数目、亲水性指数差异均较小,多数为酸性不稳定的蛋白质。亚细胞定位预测结果显示,ZmACA家族蛋白主要定位于细胞膜、叶绿体、内质网、液泡等部位。进化树分析将ZmACA蛋白分为5个亚家族GroupⅠ～GroupⅤ,其中GroupⅠ～GroupⅣ亚族成员与水稻(Oryza sativa L.)和拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)的亲缘关系较近。蛋白质互作网络(protein-protein interaction network, PPI)预测结果表明,ZmACA6可能与15个蛋白直接互作,是ZmACA家族蛋白的核心成员。ZmACA家族基因在玉米10...     

香蕉ACS基因家族的系统进化分析

ACS是高等植物中乙稀生物合成过程中的关键限速酶,对香蕉果实合成乙烯起到至关重要的作用。目前学界关于对ACS基因家族在香蕉的研究很少,此研究采用生物信息学分析技术,对香蕉ACS基因的理化性质、二级结构预测、亚细胞定位、内含子和外显子结构和保守结构域进行预测与分析,结果表明:编码香蕉ACS的基因有14个,14个MaACS蛋白中有5个偏酸性,9个偏碱性,MaACS基因家族编码的氨基酸的范围在422~684 aa,编码的蛋白相对分子量介于47 244.6~75 564.7 Da之间。所有MaACS蛋白为亲水性蛋白,3个MaACS蛋白为稳定蛋白;香蕉MaACS家族分4个亚家族,基因家族外显子最少含有4个,最多的含有9个外显子。     

水稻抗坏血酸氧化酶基因家族生物信息学分析

抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase,AAO)是多铜氧化酶家族中的一员,在植物生长发育过程中起重要作用。为深入研究水稻AAO基因家族的功能特征及表达模式,采用生物信息学从Phytozome的水稻数据库鉴定出14个AAO成员,并对其染色体定位、蛋白理化性质及二级结构、基因结构、保守基序、系统发生树和表达模式等方面进行预测分析。结果显示,14个OsAAO不均匀地分布在8条染色体上,多为碱性蛋白;蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分;基因结构和保守基序分析表明,OsAAO内含子数目变化差异较大,但氨基酸序列具有较强的保守性;系统发生树可分为3个亚家族,OsAAOs与玉米、高粱簇在一起,亲缘关系较近;另外表达模式分析发现,OsAAO在不同的组织部位表达水平具有差异,这表明其行使功能不同。这些结果为今后研究该基因家族的生物学功能和培育耐旱品种提供理论依据。     

辣椒Trihelix转录因子家族的生物信息学分析

Trihelix转录因子在调控植物生长发育以及响应逆境胁迫等多方面发挥着重要作用,属于一个小家族。通过系统地阐述辣椒Trihelix转录因子家族成员特征和进化关系,进一步为研究辣椒Trihelix转录因子的生物学功能提供理论基础。本研究在辣椒基因组范围内,通过HMMER 3.0软件鉴定Trihelix基因家族成员,应用CDD验证其蛋白的功能结构域;采用MEGA5.2软件进行系统进化树分析;利用MEME和Map Inspect工具对其蛋白序列进行基序和染色体定位分析。利用功能已知的拟南芥Trihelix蛋白家族为参考序列,系统分析鉴定了28个辣椒Trihelix家族基因,并将其分为GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4 5个亚族。基因定位表明,辣椒Trihelix家族成员不均匀的分布在12条染色体上,其中7号和11号染色体上没有辣椒Trihelix成员的分布。保守元件显示辣椒Trihelix基因家族成员部分是高度保守的,各个家族均具有特殊的结构域。辣椒Trihelix基因家族大部分成员结构是保守的,保守基序与聚类分析具有高度的一致性,有可能参与调控辣椒生长发育及逆境胁迫等多种过程。     

小兰屿蝴蝶兰WRKY基因家族鉴定与生物信息学分析

WRKY转录因子家族参与高等植物生理过程,并在保护植物免受非生物胁迫方面起到至关重要的作用。本研究基于小兰屿蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)基因组数据库对小兰屿蝴蝶兰进行WRKY基因家族成员鉴定、进化关系、保守motif分析、基因结构、功能启动子元件和基因表达分析。结果表明,共鉴定出57个WRKY家族基因,分为GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ,分别有12、37和8个成员,GroupⅡ可进一步分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe亚组。小兰屿蝴蝶兰WRKY基因家族成员氨基酸数量长度为76～565 aa,平均长度为270 aa,等电点为4.12～10.75。保守motif分析表明,各组成员的保守基序基本一致,但有6个PeWRKY的WRKYGQK结构域发生了变异,占小兰屿蝴蝶兰WRKY家族基因的10.5%。基因结构分析表明,PeWRKY家族基因包含1～6个内含子和2～7个外显子。功能启动子元件分析表明,在PeWRKY家族基因的启动子区域发现了大量与胁迫响应或植物激素相关的顺式作用元件。基因表达分析表明,55个PeWRKY至少在一个组织中表达。本研究利用生物信息学分析手...     

马铃薯全基因组StbZIP基因家族的鉴定及在不同逆境中的表达分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)是一种广泛存在于植物中的保守转录因子，其家族成员数目是植物中最丰富的转录因子家族之一。为了解马铃薯StbZIP基因家族的相关信息，本研究通过生物信息学的方法，在二倍体马铃薯‘DM’全基因组中鉴定64个马铃薯StbZIP家族成员，命名为StbZIP1～StbZIP64。通过分析发现，马铃薯StbZIP家族成员不均匀地分布在12条染色体上。生物信息学分析表明，家族成员蛋白长度为132～822 aa，分子量介于15.40～88.18 kD之间，等电点4.74～10.30。系统发育树分析显示，该基因家族可分为11个亚群，其基因主要分布在第1、4和10号染色体上。基因结构和保守基序分析发现，各亚族成员间具有相似的保守基序和进化的保守性。表达模式分析发现，11个亚族内部呈现出响应不同非生物胁迫的表达模式，其中有8个亚族基因都在ABA胁迫24 h时表达量发生显著升高。这些结果为阐明StbZIP基因家族的进化和进一步研究StbZIP基因的功能提供了理论指导。