大白菜LOG基因家族的鉴定与生物信息学分析

LOG基因编码5′-核糖单磷酸水解酶,将细胞分裂素的前体物质直接转化成具有生理活性的细胞分裂素,在细胞分裂素合成途径中具有重要作用。为深入研究大白菜LOG基因家族的功能,利用生物信息学方法对大白菜基因组中LOG基因家族成员进行了鉴定,并对其基因组信息、蛋白质生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化等方面进行了研究。结果表明:在大白菜基因组中共鉴定出17个LOG基因,可以聚类到7个分支A~G中;LOG基因在大白菜10条染色体上呈现不均匀分布,在第2和4号染色体上分布相对较多;对大白菜LOG蛋白氨基酸序列进行了多重比对,比对结果表明LOG蛋白的氨基酸中均具有一致序列为MHxRKAxMx(5)FxALPGGYGTxxEE的LOG蛋白特异的LDC motif;通过MEME软件对大白菜LOG蛋白motif的预测发现了8个比较保守的motif。研究结果为大白菜LOG基因功能的研究奠定了基础。     

大白菜PUP基因家族的生物信息学分析

为深入研究大白菜PUP基因家族的功能,采用生物信息学方法对大白菜基因组中PUP基因家族成员进行了鉴定,并对其基因组信息、蛋白生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化树和表达模式等方面进行了研究。结果表明:在大白菜基因组中共鉴定出了24个PUP基因,可以聚类到3个分支,Clade I、Clade II和Clade III;PUP基因在大白菜10条染色体上不均匀分布,而且存在明显的串联重复现象并在染色体上呈现5个串联重复基因簇,说明串联复制是PUP基因家族基因扩增的主要方式;对BrPUP蛋白氨基酸序列多重比对和蛋白跨膜域的分析表明BrPUP蛋白一般存在10个跨膜域,为典型的跨膜蛋白;通过MEME软件对BrPUP蛋白motif的预测还发现了10个比较保守的motif;最后利用Unigene数据库中的EST表达数据对BrPUPs的表达模式进行了初步研究。上述研究结果为大白菜PUP基因功能的研究奠定了基础。     

中华猕猴桃全基因组MADS-box基因家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定并分析中华猕猴桃MADS-box基因家族成员，探明MADS-box基因家族成员在果实生长发育及芽休眠中的表达模式。【方法】基于中华猕猴桃红阳V3基因组数据库，利用生物信息学方法对中华猕猴桃MADS-box全基因组进行鉴定，分析其家族成员的理化性质、系统进化树、保守基序、顺式作用元件，并对其在果实生长发育及不同组织中的表达模式进行分析。【结果】在中华猕猴桃红阳基因组中鉴定到了68个AcMADS-box基因，共包含11个亚家族，不均匀地分布于22条染色体上，成员间共存在32对共线性基因对；在基因家族上游启动子区域发现与光响应、激素响应、逆境胁迫响应等相关的顺式元件；17个AcMADS-box基因在组织间高表达且有表达特异性，推测是参与调控中华猕猴桃生长发育的关键基因。【结论】初步鉴定并提供了AcMADS-box家族成员信息，16个AcMADS-box家族成员在根、枝、茎、叶、花中高表达，8个家族成员在花芽中高表达。结果为进一步研究AcMADS-box参与中华猕猴桃的生长发育调控机制提供参考。     

核桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】Q型C2H2锌指蛋白在植物抵抗非生物胁迫中起重要作用。为深入了解核桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族在核桃全基因组中的特征,对核桃Q型C2H2锌指蛋白(JrZFP)基因家族进行全基因组鉴定与分析,并研究其在核桃干旱和盐胁迫应答过程中的表达模式。【方法】利用生物信息学方法鉴定了核桃全基因组中的Q型C2H2锌指蛋白基因家族成员,并对其理化性质、染色体定位、进化关系和基因结构进行分析;根据JrZFP基因家族进化树随机挑选15个JrZFP基因,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)方法检测15个基因在干旱和盐胁迫下的响应特性。【结果】在核桃中共鉴定出82个Q型C2H2锌指蛋白基因,其蛋白质序列长度介于59～636个氨基酸之间,亚细胞定位主要位于细胞核中;该基因家族成员不均匀分布在15条染色体上,其中有11对JrZFPs基因为串联重复基因,63个JrZFP基因参与片段重复事件;基因结构分析表明,75个JrZFP基因无内含子,其余成员含有1～10个外显子;上游启动子区分析发现,该基因家族成员含有参与逆境胁迫和激素响应相关的顺式作用元件。...     

添加结球甘蓝4号染色体对不同基因型大白菜抽薹及BrFLCs基因表达的影响

在获得耐抽薹大白菜-结球甘蓝4号染色体单体异附加系AC4的基础上,以其为母本分别与不同基因型的2个耐抽薹大白菜自交系和2个易抽薹自交系杂交,利用根尖染色体计数法结合结球甘蓝4号染色体相对于大白菜的特异分子标记鉴定,对杂交后代进行筛选,在每个杂交组合后代中分别获得了2个2n = 21和2个2n = 20植株。抽薹现蕾时间鉴定结果表明每个杂交组合后代中2n = 21的植株均较2n = 20的植株抽薹现蕾时间推迟。对杂交后代及其父本植株中BrFLCs的表达进行了分析,结果表明BrFLCs基因表达量不是影响大白菜抽薹现蕾的唯一主要因素,基因组背景对抽薹现蕾时间效应大于BrFLCs基因,同时外源结球甘蓝4号染色体的添加对BrFLCs基因表达的效应受大白菜基因组背景的影响。     

胡萝卜类甜蛋白家族鉴定与生物信息学分析

为了全面了解胡萝卜基因组中类甜蛋白家族基因结构和蛋白功能,利用胡萝卜基因组数据库,通过生物信息学方法对筛选的32个胡萝卜类甜蛋白家族成员进行鉴定、聚类及结构功能分析。结果表明:胡萝卜类甜蛋白家族基因分布在8条染色体上,该家族蛋白保守性较强。系统发育分析显示,胡萝卜类甜蛋白家族属于10个进化组,其中进化组5中的基因主要来自1号染色体,该组成员具有抑菌潜力,值得深入研究。     

甘蓝PMEI家族基因结构、基因组分布和表达分析

为了弄清甘蓝PMEI家族基因成员数、基因结构和分布及其与自交不亲和性的关系,利用转录组测序和相关生物信息学方法对其进行了基因结构分析和全基因组鉴定,对家族基因进行了表达谱分析,并通过实时荧光定量PCR技术验证了基因的表达情况。结果表明,甘蓝中PMEI家族包含101个基因,分为11组,其成员不均匀分布在9条染色体上,主要通过全基因组三倍体复制(wholegenome triplication,WGT)和串联复制事件进行倍增,与拟南芥在1 556万年前发生分化。数字表达谱分析发现在101个基因中,BoPMEI56、BoPMEI54、BoPMEI32、BoPMEI29、BoPMEI78、BoPMEI30、BoPMEI57、BoPMEI58和BoPMEI84这9个基因在自花和异花授粉后表达趋势有明显差异。荧光定量PCR结果显示,其在自花授粉和异花授粉的表达变化趋势与转录组分析结果基本一致。这些结果表明:BoPMEI家族的101个成员中,可能至少有9个基因以不同方式参与调控甘蓝自花和异花授粉后的反应过程,可能与甘蓝自交不亲和性有关。     

西洋梨全基因组bZIP基因家族生物信息学分析

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP),是广泛存在于真核生物中的保守转录因子,其在植物生长过程中参与重要的调控作用。为了解西洋梨bZIP基因家族相关信息,本研究利用生物信息学的方法,在全基因组水平鉴定并分析了西洋梨bZIP基因家族。结果表明,共鉴定出52个PcbZIP基因,系统进化将其分为9个亚族(A、B、C、E、F、G、H、I和S),PcbZIPs中外显子的个数从1~10个不等,PcbZIP转录因子的氨基酸数目在122~741个,等电点在5.42~10.41,PcbZIP基因都定位在细胞核上。基因定位显示,52个PcbZIP基因不均匀地分布在17条染色体上。本研究对西洋梨bZIP家族基因的鉴定与分析,为进一步开展西洋梨bZIP基因的挖掘与功能验证提供依据。     

枣类甜蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

【目的】从枣全基因组中鉴定类甜蛋白(thaumatin like protein,TLP)基因,为枣TLP基因的功能研究与利用提供参考。【方法】通过生物信息学方法从枣基因组数据库中鉴定TLP基因家族成员,并对基因结构、进化、启动子区顺式作用元件和密码子使用性等进行分析。【结果】共鉴定到34个枣TLP基因,位于9条染色体上,分为4种结构类型,基因结构相对较简单;系统发育进化分析归为9个聚类组,其中聚类组5和聚类组6中的成员最多;基因启动子区发现多个与增强基因表达、激素响应和胁迫响应相关的元件;基因密码子使用偏性弱,基因进化主要受碱基突变的影响。【结论】枣基因组中含有34个TLP基因家族成员,数量相对偏少;在植物生长、果实发育和抵御胁迫过程中发挥作用;进化过程中主要受突变选择压力影响。该研究为TLP基因家族的功能分析和遗传育种应用提供了参考和借鉴。     

绿豆类甜蛋白家族鉴定与生物信息学分析

为了解全基因组水平上绿豆类甜蛋白家族基本生物学特征,通过生物信息学手段,鉴定绿豆类甜蛋白家族成员,并对基因和蛋白结构及染色体定位进行了分析,为进一步克隆绿豆类甜蛋白基因以及探讨其抗真菌活性奠定基础。结果表明:共鉴定出34个绿豆类甜蛋白家族成员,基因主要有4种结构类型,分布在除4号和9号染色体外的其余9条染色体中。该家族蛋白功能主要构成细胞结构组分和参与细胞生物学进程。系统发育分析显示,绿豆类甜蛋白家族归属10个聚类组,其中成员较多的聚类组6和聚类组7中的基因主要来自11号染色体,其中7个基因簇中的基因存在紧密连锁现象,属于旁系同源基因,可能发生了染色体内复制。密码子使用性分析显示,绿豆TLP家族基因偏好A或T作为第三位密码子,但密码子使用总体偏性不强,多数属于低表达基因,多数基因进化受碱基突变和正向选择压力的双重影响。     

辣椒bZIP家族基因的鉴定与表达分析

利用生物信息学的方法对辣椒bZIP家族基因进行全面鉴定与进化分析,并在此基础上对基因染色体定位、蛋白质保守基序和基因结构等进行分析,并通过qRT-PCR方法检测基因的组织表达模式和在ABA胁迫下的应答等。结果表明,从辣椒基因组中共鉴定出54个bZIP家族基因,这些基因分散分布在辣椒的11条染色体上;系统进化分析表明辣椒bZIP基因家族可以分为10组,每组所含有的基因数不等;该家族成员每个基因含有0 ~ 11个内含子;bZIP家族基因具有不同的表达模式;外源激素ABA处理可以明显抑制或者激活该家族基因成员的表达。     

梨BAHD家族基因的鉴定及石细胞分化相关成员的筛选

[目的]在全基因组水平鉴定梨酰基辅酶A依赖型酰基转移酶(BAHD)家族基因,系统分析其在果实发育过程中的生物学功能,并筛选出与梨果实石细胞分化相关的BAHD家族成员.[方法]以Pfam转移酶家族蛋白质结构模型(PF02458)和模式植物HCT基因为参考,通过BAHD家族的保守基序HXXXD和DFGWG来鉴定梨BAHD家族基因,并结合梨果实不同发育时期和粗皮果转录组数据初步筛选BAHD家族中与石细胞分化相关的成员.[结果]从梨(Pyrus bretschneideri'Dangshansu')基因组中共筛选得到了 92个转移酶基因,其中的81个基因含有BAHD家族保守基序.这81个基因不均匀地分布在梨的15条染色体上,其中14个基因在基因组上有串联关系,15个基因有共线性关系.通过分析梨果实石细胞分化关键时期与粗皮果转录表达谱发现,19个BAHD家族基因在库尔勒香梨果实中表达丰度较高,且在石细胞分化时期及粗皮果中差异性表达,分别为木质素(4个基因)、香豆素(1个基因)、表皮蜡(1个基因)、木栓质(6个基因)和叶绿性挥发物(2个基因)合成酶相关基因,及油菜素内酯(3个基因)和黄酮类(1个基因)修饰相关酶编码基因以及1个功能未知基因.[结论]部分BAHD家族成员在库尔勒香梨果实发育过程中可能参与木质素、香豆素、表皮蜡及木栓质的生物合成,同时还参与黄酮类及挥发性物质的修饰过程.     

黄瓜bZIP基因家族鉴定及功能分析

为研究bZIP家族基因在黄瓜表皮毛发育过程中的功能,利用生物信息学方法对黄瓜bZIP家族基因进行全基因组鉴定、染色体定位、系统进化分析、基序分析和结构域预测,并结合转录组分析和拟南芥异源转化,筛选与黄瓜表皮毛发育相关的基因。结果表明,黄瓜全基因组编码75个bZIP家族成员,不均等地分布在黄瓜的7条染色体上。该家族成员分为10个亚家族,各亚族成员具有相似的基因结构和保守基序。其中,对4个差异表达的bZIP基因CsaV3＿7G003290、CsaV3＿4G004890、CsaV3＿2G031960和CsaV3＿3G046530的拟南芥同源基因突变体表型观察发现,Atbzip47和Atbzip56拟南芥突变体茎秆处表皮毛数量显著减少。将CsaV3＿2G031960和CsaV3＿3G046530基因在Atbzip56突变体中进行异源转化,回补了Atbzip56突变体的表型。此结果为进一步解析CsbZIPs基因成员在黄瓜表皮毛发育中的功能和调控路径提供了参考。     

苹果WUSCHEL-related homeobox(WOX)家族基因的鉴定与分析

利用生物信息学方法和苹果基因组数据库,鉴定并分析了12个苹果WUSCHEL-related homeobox(WOX)家族基因。系统进化树分析表明,苹果WOX家族和拟南芥WOX家族可被分为现代分支(WUS分支)、中间分支和祖先分支;苹果WOX家族成员均含有1个motif-1,不同分支的成员含有其分支特异的motif;基因结构分析显示,苹果WOX家族基因含有2～4个外显子,染色体定位发现11个基因分别定位在苹果的7条染色体上,1个基因无准确定位。基因表达模式分析表明,12个基因在苹果各组织中均有表达,且在果实中的表达量较高;密码子偏好性分析显示,苹果WOX家族基因的偏好性较弱。     

辣椒β–酮脂酰辅酶A合酶基因家族的鉴定与表达分析

为深入了解β–酮脂酰辅酶A合酶(β-ketoacyl-CoAsynthase,KCS)基因家族在辣椒基因组中的特征,利用生物信息学方法鉴定所有KCS基因家族成员,对基因染色体定位、系统发育关系、基因结构、蛋白保守基序和组织表达模式等进行分析,并通过qRT-PCR方法检测基因在高温、低温和NaCl胁迫下的响应。从辣椒基因组中共鉴定出22个KCS家族基因,其不均匀地分布在辣椒的9条染色体上;系统发育分析表明辣椒KCS基因家族可分为4组,每组含有不同数量的基因;该家族成员含有0～3个内含子,保守基序有6～14个;KCS家族基因具有不同的表达模式;高温、低温和NaCl处理可以抑制或激活该家族成员的表达。     

甘蓝NLR家族全基因组鉴定、进化分析及在不同病害胁迫下的表达分析

从全基因组水平鉴定了87个甘蓝NLR基因家族成员,并对其进行了进化分析和表达分析。基因结构和motif组成分析表明,87个基因可分为5个亚类:NB-LRR(34个)、CC-NB-LRR(6个)、TIR-NB-LRR(45个)、RPW8-NB-LRR(1个)和CC-TIR-NB-LRR(1个);染色体定位分析表明,该家族基因在9条染色体上呈不均匀地单一或成簇分布;进化分析表明,甘蓝35个NLR基因与白菜NLR基因存在同源关系,其余52个基因为甘蓝特有;利用转录组数据分析了参与甘蓝枯萎病、黑腐病、根肿病、霜霉病、白粉病等抗性应答相关的差异表达基因,发现参与不同病害胁迫抗性应答反应的NLR基因差异较大,这可能与不同NLR基因对不同病原特异性识别有关。     

梨Trihelix转录因子家族成员鉴定及表达分析

Trihelix转录因子可以和光应答相关的GT元件结合,因此又称GT转录因子。本研究从梨基因组中鉴定出16个Trihelix家族基因,依次命名为PbGT1～PbGT16,从同属于蔷薇科的草莓和桃基因组中分别鉴定出11和16个Trihelix家族基因。染色体定位与基因复制事件分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分别分布在12、6和8条染色体上,且梨Trihelix家族存在片段复制事件。种间系统进化树分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员分为6个亚族,梨家族成员(PbGT)属于GT-2、Subfamily O和SIP1亚族。结合进化关系及qRT-PCR验证,筛选出PbGT15可能参与调控梨果实石细胞团木质化。     

辣椒B-box转录因子家族的鉴定及表达分析

以辣椒基因组数据为基础,利用生物信息学方法,对辣椒B-box家族基因进行了染色体定位、基因结构、系统进化及组织表达模式等分析,并通过qRT-PCR方法对该家族基因在激素及非生物胁迫下的转录水平进行了检测。辣椒全基因组中共鉴定出26个BBX家族成员,分布于辣椒12条染色体上。系统进化分析分析发现,辣椒BBX蛋白成员可进一步分为5类:groupⅠ～Ⅴ。其中,groupⅠ包含两个B-box结构域;groupⅡ和Ⅲ中的蛋白除CaBBX25外,都包含B-box1、B-box2和CCT结构域;groupⅣ仅包含1个B-box结构域;groupⅤ含有1个B-box和1个CCT结构域。同一进化分类中的成员通常具有相同或者相似的外显子数,其蛋白中保守基序的构成也具有较高的相似性。组织特异性表达分析发现,除D类基因外,其他17个基因在不同器官或者果实的不同发育时期都有着较高的表达水平。qRT-PCR分析发现,10个CaBBX基因受到激素和非生物胁迫不同程度的诱导表达。     

荔枝CDPK基因家族鉴定及其在霜疫病胁迫下的表达分析

【目的】鉴定荔枝（Litchi chinensis Sonn.）钙依赖蛋白激酶（CDPK）基因家族，并分析其在不同组织和荔枝霜疫病胁迫下的表达模式。【方法】基于荔枝基因组数据，利用生物信息学方法鉴定CDPK家族基因，并对其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位和进化关系等进行分析。依赖276份荔枝种质材料，筛选高抗霜疫病的优良荔枝品种。另外，通过RNA-Seq和qRT-PCR方法检测高抗病荔枝品种中LcCDPK基因家族成员在荔枝霜疫病胁迫处理下的表达模式。【结果】从276份荔枝自然群体材料中鉴定到荔枝高抗霜疫病品种裕荣1号（YR1）。从荔枝基因组中共鉴定出19个LcCDPK基因家族成员，分布于11条染色体上。根据保守结构域和系统发育分析将其分为4个亚家族。基因结构分析表明，LcCDPKs外显子数量为7～19。蛋白结构分析发现，所有LcCDPK蛋白均具有1～4个EF-hand结构域。顺式作用元件分析表明，LcCDPKs成员拥有大量的生物和非生物胁迫响应元件。组织表达分析发现，LcCDPK基因在荔枝不同组织存在组织特异性。另外，表达分析发现在高抗霜疫病荔枝裕荣1号（YR1）中，...     

猕猴桃OSCA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】揭示OSCA家族基因在猕猴桃响应非生物胁迫中的表达特征,为猕猴桃OSCA基因功能分析与猕猴桃抗逆性遗传改良提供参考。【方法】利用生物信息学方法对全基因组范围内猕猴桃OSCA基因家族成员进行鉴定和综合分析,通过q RT-PCR法分析它们在不同非生物胁迫下的表达特征。【结果】在中华猕猴桃基因组中共鉴定出16个OSCA基因,它们不均等地分布于13条染色体上,其启动子区域存在大量响应逆境胁迫的顺式作用元件。OSCA3在干旱、盐、高温和低温胁迫下表达量均较显著上调,OSCA8在干旱、盐和低温胁迫下表达量显著上调,OSCA1和OSCA14在低温胁迫处理下表达量显著上调,OSCA7和OSCA15均显著响应干旱胁迫。【结论】鉴定出6个受非生物胁迫显著诱导表达的猕猴桃OSCA基因,为进一步研究OSCA基因在响应猕猴桃非生物胁迫中的分子功能提供了重要依据。