空心莲子草SOD基因家族鉴定和表达模式分析

超氧化物歧化酶（SOD）是一类保守的抗氧化酶，在植物生长发育和胁迫应答响应过程中发挥重要作用。目前，尚缺乏对空心莲子草SOD家族成员的系统认识。本研究通过生物信息学对空心莲子草SOD基因家族进行了系统的鉴定及分析，并对其理化性质、保守基序、基因结构、系统发育进化关系、miRNA靶向关系和表达模式等进行了分析。结果表明，在空心莲子草中共鉴定到43个ApSOD，其中22个属于Cu/ZnSOD亚家族，21个属于Fe/MnSOD亚家族；蛋白质特征分析表明，36个ApSOD蛋白为亲水蛋白，37个ApSOD蛋白为稳定蛋白；亚细胞定位预测发现，大部分Cu/ZnSOD定位在叶绿体或细胞质，大多数Fe/MnSOD定位在线粒体。保守结构域分析发现，同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。miRNA靶向关系预测发现，17个空心莲子草miRNA通过切割或翻译抑制作用靶向14个ApSODs。表达模式分析发现，ApSODs在不同环境条件和组织中表达水平相对稳定。利用RT-qPCR分析了6个ApSODs在除草剂处理下的表达模式，结果表明，在噁草酮和氯氟吡氧乙酸胁迫下，6个ApSODs在药后7 d内显著上调表达...     

鸭茅bZIP基因家族鉴定及非生物胁迫表达模式

冷季型牧草鸭茅(Dactylis glomerata)在生长过程中会受到各种逆境胁迫的影响。bZIP转录因子参与多种生物学过程,尤其在植物抵御生物和非生物胁迫过程中发挥关键作用。本研究利用生物信息学和实时荧光定量(qRTPCR)的方法,对鸭茅bZIP基因家族进行全基因组鉴定和分析并探究其表达模式。共鉴定出103个DgbZIP基因并将其划分为11个亚家族。对于同一亚族内成员而言,它们的保守序列和基因结构具有一定的相似性,并预测到许多与胁迫密切联系的顺式作用元件。研究结果表明,在热和干旱胁迫处理后A、C、S亚族成员较强烈地响应胁迫并参与表达调控。本研究为进一步揭示鸭茅bZIP基因响应逆境胁迫的分子机制提供了参考。     

空心莲子草MTP基因家族的鉴定、特征及表达分析

金属耐受蛋白(MTP)是阳离子转运蛋白家族(cation transporter family,CDF)的重要成员,在植物重金属转运及解毒中发挥关键作用。为系统鉴定和分析空心莲子草MTP基因家族(ApMTP),本研究以模式物种MTP序列作为种子序列,BLASTP比对空心莲子草氨基酸序列数据库,成功鉴定到40个ApMTP候选,随后对它们进行了系统发育、保守结构域、基因结构等生物信息学分析。结果表明:鉴定到的40个ApMTP中,大部分成员含有2～6个跨膜结构域(transmembrane domain,TMD);系统发育分析将40个ApMTP分为Fe/Zn-CDF(7)、Mn-CDF(20)和Zn-CDF(13) 3个亚家族;在Zn-CDF和Zn/Fe-CDF亚家族ApMTP的TMD-Ⅱ和TMD-Ⅴ上或附近识别到保守基序HXXXD,在Mn-CDFs亚家族的TMD-Ⅱ和TMD-Ⅴ上识别到保守基序DXXXD。表达模式分析发现,ApMTP具有组织特异性表达和响应根部低钾等不同处理的特征。     

结缕草肉桂醇脱氢酶基因家族全基因组序列鉴定和表达分析

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD, EC 1.1.1.195)是植物木质素合成途径的关键酶,通过消耗NADPH,将松柏醛等复杂醛转化成相应的醇单体,在植物生长发育过程和逆境应答中起到重要作用。本研究从结缕草基因组中鉴定获得了16个肉桂醇脱氢酶(ZjCAD)基因,对其进行了系统进化与基因结构的生物信息学分析。半定量PCR分析显示5个ZjCAD基因在叶片中特异表达,木质素染色结合不同种源材料ZjCAD基因的表达分析进一步表明ZjCAD6的表达与叶片木质素含量正相关,提示ZjCAD6可能为控制结缕草叶片木质素合成的关键基因。ZjCAD6基因全长2736 bp,有3个内含子和4个外显子,开放阅读框为1074 bp,编码357个氨基酸。ZjCAD6蛋白含有两个Zn²⁺结合位点与一个NADP(H)结合结构域,与已报道的其他植物具催化活性的CAD蛋白特征一致。上述结果为进一步研究结缕草叶片木质素含量及其机械强度等性状形成的分子机理提供了重要的参考。     

狗尾草GASA基因家族鉴定及其在不同逆境下表达模式分析

GASA蛋白(Gibberellic acid-stimulated in arabidopsis)是植物特有的小分子蛋白,通过参与调控相关植物激素信号转导与生长发育过程在植物体内发挥着重要作用。深入研究GASA蛋白的功能对阐明植物小分子蛋白作用机理具有重要理论研究意义。狗尾草(Setaria viridis)是新型的C₄模式植物,对其GASA基因家族的研究尚未见报道。本研究采用生物信息学技术,基于狗尾草全基因组序列,分析获得12个GASA基因。进一步生物信息学分析结果表明,狗尾草GASA家族基因结构简单,GASA蛋白可划分为三个进化枝,均含有3～4个模体结构,12个基因启动子区共同含有响应脱水、低温、高盐及植物激素的顺式作用元件。采用实时荧光定量PCR技术对短期干旱(15%聚乙二醇6000)、冷害(4℃)、盐害(150 mM NaCl)逆境胁迫下狗尾草叶片中GASA基因表达模式进行了初步研究。结果表明,狗尾草不同GASA基因对各类逆境胁迫有响应。研究结果将为进一步开展GASA基因参与逆境胁迫的功能解析提供初步的实验证据。     

鸡Wnt基因家族生物信息学分析及表达

【目的】试验旨在对鸡Wnt基因家族进行全面系统地调查分析,并进一步明确鸡感染新城疫病毒(Newcastle disease virus, NDV)后Wnt基因家族成员的表达模式。【方法】基于鸡基因组测序结果,通过查询Pfam和UniPort数据库获取鸡Wnt基因家族全基因组序列,构建系统进化树,分析Wnt蛋白理化性质、亚细胞蛋白定位、染色体分布、保守结构域等,并进一步研究鸡感染NDV后Wnt基因家族成员的表达模式。【结果】试验共鉴定到39个鸡Wnt基因家族成员。系统进化树分析发现,鸡与人和鼠的Wnt成员相似性较高,均有12个亚家族,即Wnt1、Wnt2(Wnt2a和Wnt2b)、Wnt3a、Wnt4、Wnt5(Wnt5a和Wnt5b)、Wnt6、Wnt7(Wnt7a和Wnt7b)、Wnt8(Wnt8a和Wnt8b)、Wnt9(Wnt9a和Wnt9b)、Wnt10a、Wnt11及Wnt16成员,但鸡缺少Wnt10b。鸡Wnt成员分布于11条染色体上,分别为Chr1、Chr2、Chr4、Chr6、Chr7、Chr12、Chr13、Chr21、Chr26、Chr27和Chr34,成员间出现1...     

白刺14-3-3基因家族的鉴定及表达分析

为探明白刺(Nitraria tangutorum)14-3-3基因家族的基本特征及其进化关系,本研究基于白刺转录组数据,利用生物信息学方法,对白刺14-3-3基因家族成员进行鉴定,预测其理化性质、亚细胞定位、保守结构域,分析其系统进化关系及其基因在不同浓度盐、干旱处理下的组织器官表达模式.结果表明:从白刺转录组数据中...     

2种化学除草剂对沟渠空心莲子草防除效果

采用2种不同的化学除草剂[质量分数为10%草甘膦水剂（AS）和质量分数为20%氯氟吡氧乙酸乳油（EC）],设6个药剂水平（10%草甘膦AS稀释50倍750 kg/hm2、10%草甘膦AS稀释50倍1 500 kg/hm2、10%草甘膦AS稀释75倍750 kg/hm2、10%草甘膦AS稀释100倍750 kg/hm2、10%草甘膦AS稀释150倍750 kg/hm2和20%氯氟吡氧乙酸EC 1 000倍750 kg/hm2）对空心莲子草Alternanthera philoxeroides进行防除。试验结果表明：10%草甘膦AS和20%氯氟吡氧乙酸EC对沟渠空心莲子草的防除效果较好,杀草速度快,可在实际生产中应用。     

细粒棘球绦虫泛素结合酶基因家族的生物信息学及表达分析

本研究对细粒棘球绦虫泛素结合酶(EgE2s)基因家族进行鉴定、生物信息学分析以及检测其在不同发育阶段的转录水平,为其功能研究和构建优势抗原表位疫苗奠定基础。本研究基于数据库中细粒棘球绦虫基因组学信息,对EgE2s基因家族进行T-A克隆、生物信息学分析以及采用qRT-PCR法检测了这些基因在原头蚴(Protoscolex, PSCs)和28日龄童虫中的转录水平。结果成功克隆并测序19个EgE2s基因,更正了两个原序列有误的EgE2s,分别为EgE2L3(登录号：MZ277618);EgE2J1(登录号：MZ277619)。三级结构和保守基序预测结果表明EgE2s高度保守。qRT-PCR结果显示,EgE2s的转录水平在PSCs和28日龄童虫中存在差异,其中EgE2A(P<0.001)、EgE2J1(P<0.01)在PSCs阶段高表达。B细胞抗原表位预测表明EgE2N的139-157区域位于EgE2s保守基序外。同时,T细胞抗原表位预测表明EgE2N与人和犬MHCⅠ类分子各有两个强结合位点,且有一个共同的抗原表位位点104-113。综上,EgE2A和EgE2J1可能在PSCs的生...     

空心莲子草铵转运体ApAMT1;3基因的克隆及功能鉴定

近年来,空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)因其对水体富营养化尤其是水体铵积累有潜在的修复能力而受到人们的关注。然而,目前对空心莲子草吸铵的分子生物学研究甚少。本研究利用简并引物和RACE技术分离了一条铵转运体cDNA,命名为ApAMT1;3;实时定量结果表明,ApAMT1;3主要在地上部表达,缺铵处理显著增强了ApAMT1;3在根、茎及叶部的表达水平;酵母功能互补试验表明,ApAMT1;3是一个功能型的铵转运体。本研究结果为研究空心莲子草NH4+的吸收和利用提供了新的基因资源,同时也为研究水生植物NH4+的吸收转运及调控机制奠定了分子生物学基础。     

大白猪ZnT基因家族生物信息学分析及组织表达研究

【目的】 分析大白猪溶质载体30A （ZnT）基因家族成员的生物学特性,并检测其在猪不同组织中的表达水平,为研究ZnT基因家族调控锌的代谢提供科学依据。【方法】 使用多种生物信息学软件对猪ZnT基因家族10个成员（ZnT1~ZnT10）进行序列分析,包括基序、保守结构域、跨膜结构域、进化树、蛋白相互作用分析;使用实时荧光定量PCR方法检测ZnT基因家族在6月龄大白猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、卵巢、乳腺中的表达差异。【结果】 ZnT1~ZnT10基因定位到猪的8条染色体上,分子质量在41.61~85.30 ku之间;等电点介于6.27~9.30之间,其中ZnT6等电点最高为9.30,ZnT1等电点最低为6.27。ZnT基因家族中,除ZnT3外都属于稳定蛋白,除ZnT5、ZnT9外都含有6层跨膜结构域,除ZnT6、ZnT9外所含基序顺序均一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT6与ZnT2、ZnT3、ZnT7、ZnT9蛋白关联程度最高,ZnT1与ZnT3蛋白关联程度最高,ZnT8与其他家族成员间关系较远。ZnT基因家族序列在哺乳动物进化过程中相对保守。ZnT基因家族的10个基因在大白猪肺脏中相对表达量较高,在心脏中相对表达量较低,除ZnT5、ZnT7、ZnT9外的ZnT基因家族的其他成员在肌肉中几乎不表达。【结论】 ZnT家族属于跨膜结构蛋白,所含基序顺序基本一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT基因家族多数成员在大白猪肺脏中表达量最高,在心脏和肌肉中相对表达量较低。     

紫花苜蓿CAMTA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析

钙调蛋白结合转录激活因子(CAMTA)是一类重要的钙调素结合蛋白,在激素信号转导、发育调控和环境胁迫耐受中发挥着重要作用。本研究采用生物信息学技术,基于紫花苜蓿“新疆大叶”参考基因组,对紫花苜蓿中CAMTA家族成员进行鉴定,并对这些基因的理化性质、系统发育树、保守结构域、染色体上位置、顺式作用元件、转录表达谱进行分析和验证。结果表明,共鉴定出17个MsCAMTA基因,MsCAMTA家族成员可划分为3个亚家族,亚家族成员在基因结构、保守基序位置上较为相似。染色体定位结果显示,MsCAMTA家族成员不均匀地分布在7条染色体上。启动子区具有大量响应低温、盐胁迫及植物激素信号相关的顺式作用元件。此外,采用RT—qPCR对盐(300 mmol·L^-1 NaCl)、模拟干旱(400 mmol·L^-1甘露醇)、低温(10℃)和脱落酸(100μmol·L^-1)处理下紫花苜蓿叶片中MsCAMTA1、MsCAMTA3、MsCAMTA11和MsCAMTA12的表达模式进行了初步研究。结果表明,4个MsCAMTA候选基因在各胁迫处理下均有一定程...     

蒙古冰草ERF转录因子生物信息学及其表达分析

ERF(Ethylene responsive factor)家族是植物中一种重要的转录因子,参与植物生长发育和逆境胁迫响应。为筛选蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)抗旱相关的ERF转录因子,本研究利用生物信息学方法对其理化性质、亚细胞定位、保守基序、进化关系及其二、三级结构进行分析,同时对不同干旱处理下的ERF基因进行表达分析。结果显示：筛选得到18个具有ERF结构特征的蒙古冰草ERF转录因子,蛋白大小在70～404aa之间,分子质量在7447.54～43654.9之间,理论等电点(PI)在4.53～11.10之间,其中有2个疏水性蛋白,其余均为亲水性蛋白,大部分定位于细胞核。ERF转录因子的二、三级结构以无规则卷曲为主,推测motif1,motif2,motif3为保守基序。进化关系比对发现AmERF053,AmERF1B,AmERF4-1,AmERF4-2与已知具有抗旱功能的蛋白具有较高同源性,且在干旱处理的蒙古冰草中显著差异表达。     

象草全基因组bHLH转录因子家族鉴定及表达分析北大核心CSCD

bHLH转录因子家族不仅参与了植物的生长发育,而且在植物响应逆境胁迫和次生代谢方面发挥着关键作用。在全基因组水平对重要饲草及能源植物象草的bHLH转录因子家族进行了鉴定及分析,并利用转录组数据及定量RT-PCR分析了象草bHLH转录因子对赤霉素(GA_(3))和多效唑(PAC)的响应。结果显示:在象草中共鉴定出229个具有完整保守结构域的bHLH基因家族成员(CpbHLH001~CpbHLH229),不均匀地分布于14条染色体上;系统进化分析结果表明,229个CpbHLHs可被分为18个亚类,其中C亚类的成员数量最多,为41个;此外,相同亚家族中的大多数基因具有相似的基因结构和保守基序;基于转录组数据的表达谱分析结果发现,多数bHLH基因在象草茎尖组织中均对GA_(3)和PAC有响应。随机挑选9个表达量较高的基因进一步通过qPCR进行验证。结果显示,经外源GA_(3)和PAC处理之后,这9个基因因不同处理而差异表达,表明这9个基因可能与GA_(3)和PAC介导的信号通路有关。综上所述,本研究为象草bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。     

德州驴与泌阳驴睾丸组织mRNA与microRNA表达鉴定与分析

试验旨在探究驴睾丸组织中mRNA和microRNA的表达模式,为中国地方驴的转录组研究提供遗传数据。利用RNA-Seq和生物信息学方法分析了中国地方驴睾丸组织表达基因和microRNA,并分析了泌阳驴和德州驴品种间差异表达基因及microRNA。结果表明,mRNA平均clean reads为57837506条,Small RNA平均clean reads为9952015条,分别占原始数据的96.34%和88.86%。在驴睾丸组织中共发现24751个表达基因及1074个表达microRNAs,其中,睾丸组织表达量较高的基因为LOC106836782、XLOC_066401、HSP90AA1、TNP1和COF2,表达量最高的microRNAs为eca-miR-143、eca-miR-21、eca-miR-99a、eca-miR-148a和eca-miR-26a。对泌阳驴与德州驴睾丸组织进行差异表达分析共发现102个差异表达基因及2个差异表达microRNAs,但未富集到功能条目,说明泌阳驴和德州驴品种间差异不明显。本研究提供了驴睾丸组织mRNA及microRNA表达模式和转录组学数据,并鉴定了泌阳驴与德州驴睾丸组织的差异表达mRNA和microRNA,对驴的遗传资源研究具有一定的科学意义。     

不同分析软件对长白猪背膘厚差异表达基因鉴定结果的比较

为了选择出更加合适的基因差异表达分析工具,本研究以长白母猪肝脏组织的转录组数据为依据,对EdgeR、Limma、DESeq23种基因差异表达分析常用工具进行差异基因筛选能力分析,并结合KEGG通路分析结果对其性能进行综合评价.结果表明EdgeR筛选到差异表达基因数目最多,DESeq2最少,3种工具KEGG通路富集结果相...     

谷子RNA干扰相关酶类基因家族的鉴定与分析

Dicers酶类、Argonautes蛋白以及RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerases,RDRs)是RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制中重要的核心蛋白,但在谷子(Setaria italica)中尚无系统报道.为了研究谷子中与RNA干扰相关酶类基因的...     

蒺藜苜蓿cation/H+ exchanger基因家族鉴定及表达特征分析

CPA（cation proton antiporter）超家族通过转运质子和一价金属离子调节细胞内离子和pH稳定。阳离子质子转运体（cation/H⁺ exchanger,CHX）基因家族属于CPA2（cation proton antiporter 2）超家族,其N端有一个Na⁺/H⁺ exchanger结构域,对植物维持细胞离子平衡、花器官发育起着至关重要的作用。通过生物信息学手段,系统地分析了蒺藜苜蓿CHX家族基因,通过全基因组筛选共鉴定出47个MtCHXs;染色体定位分析表明蒺藜苜蓿CHX基因分布在8条不同的染色体上;同源性分析显示蒺藜苜蓿和拟南芥亲缘关系近,而与水稻亲缘关系远;进一步进化关系分析将47个MtCHXs基因分为5组,并且各组内成员在基因结构和基序上比较保守;顺式作用元件分析发现MtCHXs基因启动子包含大量光响应元件、激素响应元件以及干旱、低温、创伤响应元件;表达特性分析发现MtCHXs在生殖器官中高表达,并且响应干旱、低温等非生物胁迫。     

谷子RNA干扰相关酶类基因家族的鉴定与分析

Dicers酶类、Argonautes蛋白以及RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerases,RDRs)是RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制中重要的核心蛋白,但在谷子(Setaria italica)中尚无系统报道.为了研究谷子中与RNA干扰相关酶类基因的特征,本研究对谷子的RNA干扰相关酶类基因家族进行了蛋白质理化性质、亚细胞定位预测、蛋白质保守基序、基因保守结构域、基因家族成员间系统发育关系以及组织特异性表达谱分析.研究共发现24个与谷子RNA干扰相关酶类基因,包括7个DCL(Dicers),13个AGO(Argonautes),4个RDRs.系统进化树分析表明,这些家族被分为3个进化支.同一家族基因成员具有共同的保守结构域.虽然大多数基因可同时在不同发育时期的叶、茎和穗中表达,但其在各时期的穗和茎中的表达量最高.本研究为详细探讨这些基因在谷子生殖和生长发育中的表观遗传修饰作用提供了理论依据.     

家蚕金属羧肽酶基因家族的鉴定与表达分析

金属羧肽酶是昆虫消化管中参与食物消化吸收的重要酶类,并可能在昆虫变态、发育、抗病免疫等多种生命过程中发挥重要作用。利用家蚕全基因组数据库,基于同源搜索和隐马尔可夫模型搜索相结合的方法,对家蚕金属羧肽酶基因家族进行鉴定。全基因组预测家蚕的金属羧肽酶基因家族包括22个成员,推导的氨基酸序列均具有锌离子结合位点和金属羧肽酶M14的保守特征。根据其保守氨基酸序列不同,家蚕的金属羧肽酶分属于M14A、M14B和M14D 3个亚家族。通过RTPCR方法检测显示22个家蚕金属羧肽酶基因中有18个基因在家蚕不同组织和发育时期中表达,其中7个基因在家蚕5龄第3天幼虫中肠组织特异高量表达,提示金属羧肽酶在家蚕对营养物质的消化吸收中有重要作用;家蚕5龄幼虫添食感染Bm NPV后24 h内,中肠中有5个金属羧肽酶基因上调表达,表现出对病原微生物侵染的应答反应。研究结果有助于解析家蚕金属羧肽酶在蚕体对营养物质的消化和对病原物入侵应答中的功能作用。