核桃 JrCOR413 基因家族鉴定与表达分析

为解析核桃COR413基因家族在响应冷胁迫中的作用，本研究利用生物信息学技术在核桃全基因组筛选并鉴定COR413家族基因，对该家族成员进行结构和表达分析。结果表明，核桃COR413基因家族包含6个基因，编码7条蛋白，分布在4条染色体上，开放阅读框为549～804 bp，翻译蛋白范围为182～267个氨基酸，等电点为8.15～9.93，全部为碱性稳定蛋白；含有典型的WCOR413高度保守的结构域。聚类分析发现，该类基因可与拟南芥高度同源，并分为2个亚组。在低温胁迫48 h后经转录表达分析，JrCOR5在2个核桃品种中显著升高，并且在花器官和嫩茎转录表达较高；结合qPCR分析，JrCOR5在冷胁迫48 h显著升高，达到90倍以上。因此，推测JrCOR5可能在核桃响应冷胁迫过程中起到重要作用。本研究结果将为解析核桃JrCOR413基因家族成员在响应冷胁迫过程中的分子机制研究奠定基础。     

核桃JrOFP基因家族鉴定及其响应冷胁迫基因的转录表达分析

OFP(OVATE Family Protein)在植物调控响应逆境过程有重要作用。本研究基于核桃全基因组数据对其OPF基因家族成员进行筛选鉴定,并对其成员结构进行生物信息分析,同时对该家族成员进行时空转录水平分析。结果表明,核桃OFP基因家族包含21个成员,编码21条蛋白,均为亲水性蛋白;均含有典型的DUF623结构域;系统进化发现,该基因家族成员分为4个亚组。冷胁迫后经转录组分析,21个成员对冷胁迫均具有不同程度的响应,并在不同组织中存在特异性表达。本研究为进一步解析核桃OPF基因家族成员在响应冷胁迫过程中的分子机制提供了理论支撑。     

基于转录组的洋葱bHLH转录因子家族鉴定与生物信息学分析

bHLH转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族，在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。本研究利用转录组数据对洋葱基因家族成员进行筛选和鉴定，并对家族成员进行理化性质、保守基序、亚细胞定位、系统发育和蛋白互作生物信息学分析，同时对bHLH基因家族在洋葱幼苗中的表达情况进行分析。结果表明，从洋葱转录组共鉴定到36个bHLH基因，预测编码蛋白质含有的氨基酸数量为127～610个，且均为亲水性蛋白，系统发育分析表明，洋葱bHLH基因家族分为12个亚族，同一亚族的大多数基因具有相似的保守基序，大多数bHLH基因在洋葱幼苗中表达，不同基因的表达量水平差异较大。本研究结果为进一步研究洋葱bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。     

银杏bHLH家族转录因子生物信息学及表达分析

以银杏基因组数据为基础,对银杏bHLH转录因子进行筛选和分析,从银杏基因组中鉴定出72条bHLH转录因子。进一步分析发现,不同bHLH转录因子序列长度和分子量差异较大,而理论等电点及亲水性等比较接近;各家族成员均含有N端碱性氨基酸区和C端的螺旋-环-螺旋区;该家族可分为17个亚家族,相同亚家族成员保守基序的类型十分相似。通过启动子分析发现,多数银杏bHLH基因启动子均含有光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件等。表达分析结果显示,有7条银杏bHLH基因的表达具有组织特异性,有6条基因在各组织中表达水平都比较高,预测其在银杏生物学过程中具有十分重要的作用。     

干旱胁迫下大苞萱草bHLH转录因子家族鉴定与分析

【目的】为探究大苞萱草bHLH基因家族成员特性，基于对干旱胁迫下大苞萱草叶和根转录组测序结果，鉴定并分析大苞萱草bHLH基因家族成员。【方法】利用生物信息学方法对大苞萱草bHLH转录因子家族基因进行系统发育、理化性质、二级结构、保守结构域及基因表达等分析。【结果】共鉴定出55个大苞萱草bHLH家族基因并分为11个亚族；bHLH蛋白理化性质差异较大，总平均亲水性为负值，均为亲水性蛋白；亚细胞定位预测大苞萱草bHLH蛋白主要分布在细胞核中；基因表达分析表明，叶中有26个上调基因，26个下调基因，根中有32个上调基因，22个下调基因，差异基因HmbHLH50的表达量变化显著，可能与大苞萱草的抗旱能力相关。【结论】本研究为挖掘bHLH转录因子家族基因的功能奠定基础，也为深入解析大苞萱草的抗旱机制提供理论依据。     

细叶百合DREB转录因子生物信息学及胁迫应答表达分析

DREB转录因子是AP2/ERF家族的主要成员，在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。目前还没有针对细叶百合DREB转录因子家族的系统分析。本研究基于细叶百合(根、茎、叶)转录组数据筛选出12个DREB转录因子，命名为LpDREB1-LpDREB12,并对其进行生物信息学及不同组织在胁迫下的表达模式分析。结果表明，细叶百合DREB蛋白多为不稳定蛋白且具有一定亲水性，α螺旋和无规则卷曲是蛋白二级结构的主要组成部分。系统进化分析显示，12个细叶百合DREB转录因子同61个拟南芥DREB转录因子聚类到一起，说明细叶百合和拟南芥DREB家族成员具有较高的保守性。表达模式分析表明，在干旱、盐、低温及脱落酸胁迫下12个细叶百合DREB基因的表达均有组织特异性。研究结果丰富了细叶百合DREB基因数据库，为挑选优质抗逆基因提供了理论依据。     

西洋参bHLH转录因子家族生物信息学分析

bHLH是真核生物中一类编码转录调控因子的基因家族,在植物生长发育中具有重要的调控作用。通过对西洋参根、叶、花蕾样品进行转录组测序,筛选其中的bHLH家族基因,利用生物信息学方法对筛选到的基因进行表达模式、蛋白结构、细胞定位及系统进化分析。结果显示:从西洋参转录组中共鉴定得到62个西洋参bHLH家族基因,这些bHLH在根、叶、花蕾中具有4种表达模式。西洋参bHLH亚细胞定位预测主要在细胞核内,所有表达产物均包含HLH结构域。进化分析显示,西洋参中62个bHLH基因可分为18个亚类,其中第Ⅺ亚族中包含最多的bHLH成员,共包含11个bHLH蛋白;第Ⅲf、Ⅳa、Ⅲ(a+c)、Ⅰb(2)、Orphans、Ⅳb亚族中的成员数量均为1个,其他亚族为2～9个。     

水稻 OsbHLH109 基因的表达分析

【目的】bHLH 转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。分析水稻（Oryza sativa L.）bHLH 转录因子基因 OsbHLH109（LOC_Os01g67480）对逆境胁迫和激素的响应模式,为进一步研究 OsbHLH109 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】对 OsbHLH109 进行生物信息学分析,同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 OsbHLH109 在水稻品种中花 11 不同组织、不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】OsbHLH109 编码区全长为 1 164 bp,包含 6 个外显子,编码 388 个氨基酸,是一个含有 HLH 保守结构域的 bHLH 转录因子。系统进化分析显示,OsbHLH109 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近,与双子叶植物中的同源蛋白亲缘关系相对较远。顺式作用元件分析表明,OsbHLH109 的启动子区含有 24 个植物激素响应元件和 25 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明,OsbHLH109 在水稻根、茎、叶和幼穗等组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高;激素和非生物胁迫处理结果表明,叶片中 OsbHLH109 对细胞分裂素（6-Benzylaminopurine, 6-BA）、生长素（Indole acetic acid, IAA）、赤霉素（Gibberellic acid, GA3）、脱落酸（Abscisic acid, ABA）等激素处理的响应表达均达到显著差异水平;且叶片中 OsbHLH109 在低温、干旱、高温、盐胁迫等逆境处理的响应表达均达到显著差异水平,表明 OsbHLH109 的表达受 6-BA、IAA、GA3、ABA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导,推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】水稻 OsbHLH109 为 bHLH 转录因子家族成员,主要在叶片中高表达,OsbHLH109 基因的表达受高温、低温、盐害等外界因素调控,同时响应 6-BA、IAA、GA3、ABA 等激素信号,推测其可能通过 ABA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

核桃JrJAZ基因家族鉴定与转录表达分析

为了揭示核桃JAZ基因家族在核桃生长发育中的作用,本研究通过构建隐马尔科夫模型与转录组数据结合的方法,在核桃全基因组数据库搜索JAZ家族基因,对该家族进行理化性质、基因结构、保守基序、启动子元件、蛋白互作预测等生物信息学和低温胁迫下的转录表达分析。结果表明,核桃JAZ基因家族包含17个成员,蛋白长度范围为138～385个氨基酸,开放阅读框为417～1 149 bp,等电点为8.47～10,全部为碱性不稳定亲水蛋白;含有典型的TIFY和jas 2个高度保守的结构域,聚类分析发现,该类基因可分为Group A、Group B、GroupC和GroupD4个亚族。在低温胁迫48h后经转录表达分析,JrJAZ1、JrJAZ3、JrJAZ4、JrJAZ5、JrJAZ7、JrJAZ9、JrJAZ15、JrJAZ16为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为进一步研究该类基因的功能提供了重要线索和依据。     

毛果杨BBX基因家族鉴定与生物信息学分析

BBXs(B-box)转录因子家族在植物生长发育和胁迫反应中发挥重要作用。本研究利用生物信息学手段在毛果杨（Populus trichocarpa）基因组筛选并鉴定出28个PtBBXs基因家族成员，对该家族成员进行结构和表达分析表明，PtBBXs基因不均匀地分布于15条染色体上，其编码的氨基酸残基数介于184～514，全部为酸性蛋白质。依据基因结构和蛋白质保守基序，可将其分为5个组（A～E），全基因组加倍事件是PtBBXs家族基因数量扩增的主要方式。PtBBX家族基因的启动子区域包含大量激素（脱落酸、赤霉素，和水杨酸等）与非生物胁迫（干旱、低温）响应相关的元件，大多数PtBBXs基因在叶片中高表达，而少量PtBBXs基因（PtBBX5/11/12/28）在根或花序中高表达。转录组数据分析表明，PtBBXs在响应非生物胁迫过程中分工不同，组A和组D的多数成员响应了茉莉酸、水杨酸和低温处理，组B(PtBBX16/19)和组C(PtBBX1/2)基因同时响应盐和干旱胁迫。这些结果为今后进一步挖掘PtBBX基因家族成员功能，以及创制林木抗逆新种质，提供了重要的理论依据。     

核桃Alfin-like基因家族鉴定与转录表达分析

为了揭示核桃Alfin-like家族在核桃响应低温胁迫中的作用,本研究通过生物信息学与RNA-seq结合的方法,在核桃全基因组数据库搜索Alfin-like家族基因,对该家族进行生物信息学和转录表达分析。结果表明,核桃Alfin-like基因家族包含8个成员,分布在5条染色体上,蛋白长度范围为240(JrAL5)～254(JrAL1)个氨基酸,开放阅读框为723(JrAL5)～771 bp(JrAL3),等电点为5.04～5.71,全部为酸性不稳定蛋白;含有典型的DUF3594 Domian和PHD domian 2个高度保守的结构域,聚类分析发现,该类基因可与双子叶植物拟南芥较近,与单子叶植物水稻较远。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrAL2为差异表达基因,并且在种仁和芽中表达较高,在老叶和雄花中较低,推测JrAL2可能响应低温胁迫。     

南方型紫花苜蓿叶片盐胁迫应答转录因子鉴定与分析

以南方型紫花苜蓿‘Millennium’为材料,以正常培养（WT_CK2）和250 mmol·L-1 NaCl胁迫下72 h时（WT_N2）条件下的2个样品叶片进行转录组分析,鉴定紫花苜蓿叶片盐胁迫应答转录因子基因。同时随机挑选4个转录因子差异表达基因进行实时荧光定量qRT PCR验证RNA Seq结果的可靠性。紫花苜蓿叶片在250 mmol·L-1 NaCl胁迫下72 h时,检测到表达量差异达到2倍以上的基因共7 497个,其中包括隶属于46个转录家族474个转录因子在盐胁迫下的差异表达,上调242个,下调232个。bHLH,NAC,WRKY和C2H2转录家族成员基因70%以上表达上调。实时荧光定量PCR分析表明4个随机选择的基因在胁迫前后的表达特点与表达谱测序结果一致。此外,还发现大量紫花苜蓿盐胁迫应答的转录因子候选基因如MsERF110,MsERF071,MsbHLH36,MsZFP,MsHSFB 3,MsMYB,MsNAC和MsWRKY等。同时,也揭示了紫花苜蓿叶片对盐胁迫响应可能是多种转录因子家族共同参与的应答过程。     

苹果SHR亚家族基因特征及其器官表达谱分析

SHR(SHORT-ROOT)是植物特异性转录因子GRAS的一个亚家族，本研究基于拟南芥SHR序列，从苹果、白梨、蜜柚、甜橙和掌叶覆盆子全基因组数据库中分别获得9、10、5、5和4个SHR亚族成员基因，比较了它们的特征，重点分析了苹果MdSHR蛋白结构及其基因的器官表达。结果表明，所得SHR亚家族成员编码蛋白分子质量在29743.72～62251.21Da，全部定位于细胞核。苹果MdSHR在染色体上有1对串联复制基因和1对共线性基因；MdSHR编码蛋白含有10个保守基序，其中5个为所获SHR亚家蛋白共有。MdSHRs和AtSHRs的蛋白二级结构都以无规卷曲和α螺旋为主，大部分MdSHRs和AtSHRs的蛋白三维结构相似；9个MdSHRs基因的启动子上含有胁迫响应及激素应答相关元件。器官表达谱分析显示，大部分MdSHRs的表达量在苹果果实和花中较高，在种子和枝条中较低，在根系和幼苗中更低，而MdSHR3在不同器官的表达水平与其他MdSHRs的情况基本相反。     

荒漠植物花花柴耐高温相关基因HTR的克隆及表达模式分析

非生物胁迫是导致作物减产甚至植株死亡的重要因素。在所有非生物胁迫因子中，温度是影响植物生长发育的重要因子之一。本研究从荒漠植物花花柴高温胁迫转录组数据中筛选出HTR基因家族，为深入探究该基因家族的结构和功能，克隆了花花柴KcHTRs基因家族的8个成员，重点分析了KcHTR3、KcHTR4基因在高温胁迫下的表达模式。结果发现KcHTR3全长780 bp，编码259个氨基酸，KcHTR4全长771 bp，编码256个氨基酸，KcHTR3、KcHTR4于45℃处理4 h时，在叶器官中表达量最高，两个基因的表达均呈高-低-高的趋势，表明植物在应对高温胁迫时表现出耐受-响应-适应的能力，这为荒漠植物抗逆基因资源的挖掘与利用提供了研究基础。     

甘薯基因组bHLH转录因子鉴定与逆境胁迫表达分析

利用生物信息学方法从未经注释的甘薯(Ipomoea batatas)基因组中鉴定得到143个bHLH转录因子,对其保守结构域、motif组成、染色体分布情况、系统进化以及尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas,Fob)胁迫下和低温胁迫下的差异表达基因进行分析.结果表明,甘薯bHLH结构域约由54个氨基酸组成,其中21个氨基酸位点保守性在50%以上;74.8%(107个)的家族成员具有E-盒结合活性,56.6%(81个)的家族成员具G-盒结合活性.bHLH基因在15条染色体上的分布不均匀,在1、2、5、6以及14号染色体上分布较多,9和12号染色体上分布较少.MEME分析得到甘薯bHLH转录因子含有5个保守基序,motif 1和motif 2共同组成了bHLH结构域,存在于90%以上的家族成员中;系统进化分析将甘薯bHLH基因家族分为22个亚组.甘薯bHLH转录因子中有6个家族成员响应尖孢镰刀菌胁迫,其中4个基因表达下调,2个基因表达上调;在低温胁迫下甘薯bHLH家族成员中有44个基因表达量发生变化,其中13个基因在4个处理组中表达量均有变化,8个基因表达下调,5个基因表达上调.     

水稻OsRIP基因家族的全基因组鉴定及其表达分析

水稻(Oryza sativa)中RIP基因家族编码典型的E3泛素连接酶，在生长发育、逆境响应过程中发挥重要作用。利用水稻基因组数据，采用生物信息学方法鉴定了水稻中的RIP基因家族成员，鉴定到6个RIP家族基因，命名为OsRIP1～6，其编码区长度在906～1086 bp之间，分布在5条染色体上，内含子数量为2～3个。水稻中RIP基因被分为3个亚家族，每个亚家族的内含子数量、基因结构、motif基本一致。蛋白结构域分析结果表明，在水稻中，RIP家族的所有成员均含有SINA和RING结构域。共线性分析显示，水稻与玉米存在最多的共线对，与拟南芥不存在共线对。对启动子顺式作用元件分析发现，RIP基因启动子区有多个非生物胁迫响应元件、光响应元件及激素响应元件。另外，还分析RIP基因家族在不同组织器官、不同发育时期及昼夜节律的表达模式，结果表明在根、茎及花器官中表达水平较高；OsRIP6在播种后83 d表达水平最高，而其他成员在播种后48～69 d的表达处于较高水平；昼夜表达的分析结果显示，在光照后10 h该基因家族成员的表达水平较高。在ABA、JA激素和干旱胁迫、盐胁迫处理下，OsRIP1～5...     

核桃JrGRAS基因家族鉴定与响应低温胁迫基因筛选

为深入解析核桃GRAS基因家族在低温胁迫中的生物学功能,本研究根据生物信息学模型搜索核桃基因组中GRAS基因,采用ExPASy、MEME、GSDS、MEGA6.0、String和Plantcare等软件分析该家族成员理化性质、基因结构、保守基序、进化关系、启动子区域结合位点及蛋白功能互作等,分析GRAS基因家族在低温胁迫下表达模式。聚类分析发现,据拟南芥分类将核桃GRAS基因家族分为9个亚族,分别为HAM、DELLA、SCR、SCL、LISCL、LS、SHR、PAT1和NEWCLASS;每个成员蛋白磷酸化和糖基化的位点和数目各异,均存在丰富的激素信号和胁迫应答调控元件;蛋白互作预测发现JrGRAS和其他响应非生物胁迫蛋白可以发生互作。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrGRAS8、JrGRAS14、JrGRAS15、JrGRAS20、JrGRAS33、JrGRAS39、JrGRAS41、JrGRAS48、JrGRAS49、JrGRAS51、JrGRAS59、JrGRAS63为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为深入研究核桃GRAS基因功能奠定基础。     

玉米ARID转录因子家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定玉米ARID转录因子家族成员,并进行表达分析,为深入研究ARID转录因子生物学功能及玉米遗传育种提供理论参考。【方法】从拟南芥数据库TAIR获取7个ARID转录因子家族成员的氨基酸序列,与玉米基因组编码蛋白进行同源比对,鉴定出玉米ARID转录因子家族成员,采用生物信息学方法对其理化性质、系统发育进化、启动子区顺式作用元件、生育期组织表达模式和蛋白互作网络等进行预测分析,并用实时荧光定量PCR检测其在激素处理及低温胁迫下的表达模式。【结果】从玉米中共鉴定出12个ARID转录因子家族成员（ZmARID1～ZmARID12）,编码的氨基酸数量为448～1875个,均为亲水性蛋白,除ZmARID12外,其余均为不稳定蛋白;ZmARID2、ZmARID4、ZmARID9和ZmARID10蛋白定位于叶绿体和细胞核,ZmARID12定位于叶绿体和细胞质,ZmARID1定位于叶绿体,其余成员均定位于细胞核。玉米ARID家族基因启动子区域不仅含有多种光响应元件（G-box、Sp1、GATA-motif、Box4、MRE、AE-box）,还含有茉莉酸甲酯（MeJA）响应元件（CGTCA-mot...     

植物TCP转录因子的研究进展

TCPs是一类植物所特有的并普遍存在于植物中的转录因子家族。大多数TCP蛋白具有保守的非典型螺旋-环-螺旋的结构域,研究表明,TCP转录因子与真核转录因子的bHLH类似,且该家族基因在植物体内发挥着重要作用,如植物生长发育、激素反应和逆境胁迫等。因而,TCP转录因子被越来越多的科研工作者所关注。迄今为止,科研工作者对TCP转录因子家族成员的生物学功能研究已经取得了重大进步。总结了TCP转录因子的研究进展,为植物的遗传改良、次生代谢产物合成和生物学功能提供了参考。