SBP-box/SPL基因在植物表皮毛发育中的作用

植物表皮毛作为表皮细胞的特有组织在分类、减少热量和水分散失、抵御昆虫和微生物侵害方面发挥作用,同时也是生长发育时相转换的一个重要指标.而且表皮毛在提高产量等农艺性状方面也发挥重要作用,如棉花纤维组织的产量和品质.SBP-box/SPL基因是植物特有的一个较小的基因家族,在生长发育多个方面扮演重要角色,涉及花期、育性、果实成熟、蓝光信号传导、器官大小等性状.其中,在调控植物年龄相关的时相转换中作用明显.本文对表皮毛发育调控中SPL基因功能、涉及的microRNA,及它们与其他表皮毛发育调控途径的关系进行综述,以期为植物表皮毛发育的深入研究及应用奠定基础.     

甜瓜GRAS家族全基因组的鉴定与表达分析

为了研究甜瓜(Cucumis melo L.)GRAS基因家族的结构特征、进化模式和生长发育过程中的表达模式,对甜瓜GRAS全基因组的基本信息、染色体位置、共线性、系统发育树、基因结构、表达模式、顺式元件进行了全面分析。结果表明,从甜瓜中鉴定出37个GRAS基因;这些基因在甜瓜的11条染色体上呈不均匀分布,并在6、7、8号染色体上出现串联重复;甜瓜GRAS家族可分为HAM、LS、SCR、SCL3、DELLA、LISCL、SHR、PAT1 8个亚族;基因结构分析显示,含有1～3个内含子的基因有8个,没有内含子的基因有29个;启动子分析,鉴定到生长素、脱落酸、赤霉素、低温、干旱、光信号响应作用元件以及参与分生组织和胚乳表达的元件;表达模式分析结果表明,HAM、DELLA亚族的基因几乎在所有组织中都有表达,LS亚族在根和茎中表达含量较高,PAT1亚族在甜瓜的整个生长发育过程中发挥着重要作用。得出结论,甜瓜全基因组共获得GRAS基因37个,共可分为8个亚族,不同的亚族具有不同的基因结构、蛋白质结构和表达模式;不同亚族在甜瓜生长发育的不同阶段具有差异性表达,它们共同参与调控甜瓜的发育过程。     

植物表皮毛发育分子调控机制的研究进展

植物表皮毛在环境和植物相互作用中起到缓冲区域的重要作用,而细胞发育分化的独特性使其成为研究细胞发育调控和细胞命运决定等过程的最佳体系。近年来,随着分子生物学等技术的快速发展,植物表皮毛发育分子调控机制的研究发展较快。特别是模式植物拟南芥的部分关键的调控基因已经被克隆并获得其功能信息,为其他植物复杂表皮毛的研究和农业应用提供了理论指导。该研究主要以表皮毛发育时间的先后顺序综述该领域的研究进展、影响因素和其他植物表皮毛研究的现状,以期为大众和研究者提供比较全面的有关植物非分泌型表皮毛分子调控研究的进展信息。     

荆芥HD-Zip基因家族的全基因组鉴定及分析

【目的】鉴定荆芥Schizonepeta tenuifolia的HD-Zip基因家族,利用生物信息学方法分析其在全基因组中的分布和相关特征以及在不同时期中的表达规律,为该家族基因的进一步研究奠定基础。【方法】根据已经表征的HD-Zip基因,筛选荆芥基因组内的HD-Zip基因序列,利用MEME、PlantCARE、NCBI、MEGA X、MCScanX、Circos等在线网站及软件对蛋白序列进行基本理化性质分析、进化树构建、染色体定位、基因结构分析、共线性基因分析等。【结果】在荆芥全基因组中共鉴定到42条HD-Zip基因序列,它们可被分为4个亚家族,分别含有16、7、5、14个基因,亚家族之间的基因长度、结构及保守基序差异显著,但在亚家族内部保守,荆芥基因组与拟南芥Arabidopsis thaliana基因组共线性分析发现有37对基因,可能具有相似的生物学功能。荆芥的4个亚家族基因的顺式元件中均高频出现了光响应、脱落酸响应、MeJA响应等元件,在不同生长时期的叶片及部位的转录组数据中具有不同的表达趋势,Ⅰ亚家族主要在幼叶中表达,Ⅱ和Ⅲ亚家族主要在根中在表达,Ⅳ亚家族主要在叶中表达。【结...     

苹果果实HD-ZipⅠ转录因子亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子在调控苹果果实成熟衰老过程中起到至关重要的作用。利用生物信息学方法从苹果基因组数据库筛选出22个HD-ZipⅠ转录因子家族成员并进行分类。通过对不同组织基因表达特异性分析,筛选出6个在成熟果实中表达的基因,进一步分析其在果实成熟贮藏过程中的表达差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,在‘富士’果实采后贮藏过程中,有3个家族成员的表达与乙烯存在不同程度的联系,其中MdHZ 6在果实常温贮藏中的表达与内源乙烯含量变化有较高的相关性,且均在35d达到峰值;MdHZ 15和MdHZ 17在内源乙烯高峰之前有显著上调,预测三者与苹果的成熟衰老相关。     

花生TCP家族基因鉴定及其在侧枝发育中的表达分析

TCP(Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating cell factors)转录因子作为植物特有的一类转录因子,参与植物生长发育的多个重要进程。本研究利用生物信息学方法对花生TCP基因家族成员进行鉴定,结合花生侧枝转录组数据进行表达分析。结果表明：在四倍体花生AABB、二倍体AA和BB基因组中分别鉴定获得30个AhTCPs、11个AduTCPs和10个AipTCPs,定位到14、6和5条染色体上;与拟南芥AtTCPs蛋白聚类分析发现,花生TCP蛋白可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ（CYC/TB1和CIN）2个亚类;AhTCPs基因中含有1～6个数量不等的外显子和5个不同的motif;蛋白质长度为131～658个氨基酸,分子量为9.94～72.66 kD;大部分成员定位在细胞核上;家族基因启动子顺式作用元件分析发现,在AA、BB、AABB基因组分别获得77、75和94种顺式作用元件。转录组结果分析表明,24个AhTCPs在侧枝发育过程中存在不同程度的表达,大多数AhTCPs基因在2个品种（‘冀花5号’和‘M130’）6个时期中高表达。以上...     

苜蓿HD-Zip转录因子基因Mfhb-1的生物信息学分析

采用生物信息学方法对苜蓿Mfhb-1基因的功能、一般理化性质、疏水性、二级结构和亚细胞定位进行分析,并进行同源建模.结果表明,该基因包含一个861 bp的ORF,编码长度为286个氨基酸残基的HD-Zip转录因子.该转录因子为一个亲水性的蛋白,具有α-螺旋、无规则卷曲等二级结构元件,定位于细胞核中.     

枣R2R3-MYB亚家族基因鉴定及其在果实发育中的表达分析

[目的]MYB作为植物中最大的基因家族之一,在植物生长、果实发育等方面具有重要作用.本研究拟鉴定枣R2R3-MYB亚家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究该类基因在枣生长发育尤其是果实发育中的功能提供参考.[方法]以拟南芥R2R3-MYB亚家族成员为探针,利用BLAST和HMMER方法,在枣全基因组数据库...     

棉花SBP家族基因的鉴定与分析

为研究棉花Squamosa启动子结合蛋白(SBP)家族成员的结构和功能,利用生物信息学方法,从棉花全基因组数据库中筛选并鉴定出83个棉花SBP家族成员,命名为GhSBP1—GhSBP83。并对该家族成员的蛋白质理化性质、多序列比对、系统进化树、基因染色体分布、基因结构、基因表达模式进行了全面分析。结果表明,棉花SBP转录因子家族可以分为8个亚族。棉花SBP基因分布在1—8号染色体以及11—13号染色体上。对NCBI中陆地棉的EST数据库进行比对分析,结果显示,40个棉花SBP转录因子家族成员在棉花的分生组织、茎、花、花芽、花药以及棉纤维中广泛表达。其中,GhSBP2、GhSBP4、GhSBP6等20多个基因在花药和棉纤维中均有表达,推测花药和棉纤维的生长发育可能同时受这些基因的控制。     

甜瓜持绿蛋白基因家族的全基因组鉴定及进化分析

持绿蛋白在调节植物叶绿素降解和衰老过程中起到非常重要的作用,利用公布的甜瓜基因组数据,使用生物信息学方法对甜瓜全基因组SGR基因的结构、系统进化关系、保守基序及表达谱进行分析。结果表明：甜瓜中共有4个SGR类型基因,命名为CmSGR01~CmSGR04,其蛋白质在167~257 aa之间,通过系统进化树分析,发现甜瓜与黄瓜属同一科,它们的SGR聚在一起,说明相对其他物种,二者的SGR蛋白在其他物种分化后进化较小;MEME软件分析发现了SGR因含有5个保守的基序。通过甜瓜SGRs基因家族的系统分析,为进一步阐明甜瓜中SGR蛋白结构及功能提供理论基础和有价值的资料。     

棉花β-tubulin基因家族的鉴定及其在纤维发育中的表达

【目的】β-微管蛋白是棉纤维细胞形态建成的基本结构单位,在纤维发育过程中具有重要作用。通过鉴定棉花β-tubulin基因家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究β-tubulin基因在棉花纤维发育中的作用提供理论依据。【方法】利用BLAST方法,在4个棉种基因组中鉴定β-tubulin基因家族成员,并结合ProtParam tool分析理化性质、MEGA7.0构建系统进化树、Mapchart2.2绘制染色体定位图、MEME分析保守基序、PlantCARE分析启动子顺式作用元件;根据39个材料发育纤维转录组数据分析陆地棉β-tubulin基因家族的表达水平,并利用Spearman相关性分析鉴定影响纤维品质性状形成的β-tubulin基因。【结果】在陆地棉（Gossypium hirsutum,AD1）、海岛棉（Gossypium barbadense,AD2）、亚洲棉（Gossypium arboretum,A2）和雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii,D5）基因组中分别鉴定到36、37、19和18个β-tubulin基因,且在四倍体棉种中的数目约是二倍体棉种数...     

菠菜NHX家族基因鉴定及其响应盐胁迫的表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白(NHX)在植物响应盐胁迫和生长发育过程中发挥着重要的调控作用.本研究对菠菜NHX家族基因进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达.结果显示,从菠菜基因组中共鉴定出6个SpoNHXs基因,系统进化树分析发现其分属3个亚家族——Vac、Endo和PM...     

辣椒HD-Zip基因家族鉴定、系统进化及表达分析

【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、...     

水稻WOX家族基因鉴定及其种子在逆境萌发中的表达分析

【目的】开展水稻WOX基因家族成员的鉴定及在种子逆境萌发中的表达分析,可为探究WOX家族基因的功能、作用机制及水稻遗传改良提供理论参考。【方法】对水稻WOX基因家族成员进行鉴定,利用生物信息学软件对其系统进化关系、理化性质、基因结构、保守结构域、保守基序、顺式作用元件和染色体定位等进行分析,并利用实时荧光定量PCR（q...     

大白菜LACS家族基因鉴定与表达分析

长链脂酰辅酶A合成酶(LACS)能催化游离的脂肪酸形成酰基辅酶A,是脂肪酸激活、转运、氧化及储存脂合成等生化途径的关键酶,在许多生物过程中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法鉴定大白菜LACS家族基因成员,分析其亲缘关系、蛋白质理化性质、染色体定位、共线性关系、基因结构、蛋白保守结构域和基因表达模式。结果表明,从大白菜全基因组共鉴定到13个BrLACS基因成员,分成4组,不均匀地分布在7条染色体和1个Scaffold上。BrLACSs的蛋白长度和分子量分别为199～1 072 aa和23.10～121.10 kDa。与拟南芥AtLACS1、AtLACS5和AtLACS6共线性的BrLACS基因发生了扩张,出现了双拷贝(BrLACS5a、BrLACS5b和BrLACS6a、BrLACS6b)及三拷贝(BrLACS1a、BrLACS1b和BrLACS1c)。表达模式分析表明,BrLACS4和BrLACS8基因在大白菜不同器官/组织中表达量最高,尤其在控制花器官蜡质性状中起着重要作用,在有蜡粉大白菜中的表达量显著高于无蜡粉大白菜。本研究结果为解析大白菜LACS基因在控制大白菜蜡质性状中的分...     

UV-B辐射对野菊表皮毛发育的影响

以野菊(Dendrathema indicum)为试验材料,用紫外光UV-B进行辐射处理,处理时间分别为0(CK)、12、33、54 d,研究紫外光对野菊叶片表皮毛不同发育时期的影响。结果表明:UV-B处理后叶片不同发育时期的腺毛形态比CK成熟,在UV-B处理54 d组C(叶龄18 d)时期的腺毛成熟度达到CK组G(叶龄33 d)时期的状态,非腺毛UV-B处理组形态上都发生不同程度的扭曲,其中54 d处理组最扭曲,同处理组形态上变化不明显;叶片不同发育时期叶表和叶背腺毛密度随着UV-B处理时间的增加呈先上升后下降趋势,非腺毛呈上升趋势;非腺毛和腺毛的比例则整体呈下降趋势。     

陆地棉PUP家族基因的鉴定及表达分析

为了有助于开展陆地棉PUP家族基因的生物学功能研究,也为后续陆地棉PUP基因在抗逆中功能的研究提供候选基因,利用生物信息学从陆地棉中鉴定PUP基因,并对PUP基因结构、保守结构域、顺式作用元件以及在胁迫条件下的表达等进行分析。结果表明,从陆地棉（TM-1）中共鉴定出31个PUP基因,依据进化分析结果,将这些基因分为3个亚支。染色体定位及基因复制事件分析结果表明,31个GhPUP家族基因分布在19条染色体上,且所有的PUP基因都由基因复制事件产生,复制类型为片段重复;基因结构的分析结果显示,陆地棉PUP基因大多数只有1个内含子,少数有2个或3个内含子,也有少数基因没有内含子;保守结构域分析表明,不同亚支上的PUP蛋白既有共同性也有特异性。顺式作用元件分析结果显示,GhPUPs基因启动子区域共有18个元件,这些元件分属于激素应答、胁迫/物理应答以及植物生长发育相关元件3类。同时,结合进化分析和转录组数据,筛选出了参与陆地棉胁迫应答的PUP基因。     

葡萄YUCCA家族基因的鉴定及在穗梗褪绿过程中的表达分析

【目的】探究YUCCA家族基因在葡萄穗梗褪绿过程中表达模式。【方法】通过生物信息学的方法,分析了葡萄YUCCA家族基因聚类、内含子/外显子结构、蛋白保守基序和启动子顺式元件,通过液相色谱质谱联用的方法测定阳光玫瑰葡萄穗梗褪绿过程中IAA含量的变化,利用Real-time PCR检测YUCCA家族基因在穗梗褐变过程中的表达趋势。【结果】从葡萄基因中鉴定得到10个YUCCA家族基因,命名为VvYUCCA1～VvYUCCA10。葡萄YUCCA家族基因可以分为4个亚家族;同一个亚家族的基因含有相似的内含子/外显子结构和蛋白保守基序;在YUCCA家族基因的启动子中,存在大量脱落酸、茉莉酸和水杨酸等信号响应元件;IAA含量在穗梗褪绿过程中明显升高。【结论】YUCCA1和YUCCA8的表达与IAA含量呈正相关关系,可能参与葡萄采后贮藏过程中穗梗的褪绿。     

高粱MADS-box家族基因的鉴定与分析

MADS-box家族是一类具有多种生物功能的转录因子,它参与了植物生长发育的各个过程。本研究利用生物信息学方法,从高粱全基因组数据库中筛选并鉴定出98个高粱MADS-box家族成员,并对该家族成员的蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、基因表达模式等特征进行了全面分析。结果表明98个高粱MADS-box基因包含了42个M-type-MADS基因和56个MIKC-MADS基因。高粱MADS-box家族基因的内含子数目为0～10个不等,不同基因的内含子数目相差很大。这些基因位于1～10号染色体,且分布较为均匀。高粱花发育过程中有28个M-type-MADS基因和55个MIKC-MADS基因转录表达。果实发育过程中有32个M-type-MADS基因和54个MIKC-MADS基因转录表达。     

陆地棉TCP家族基因鉴定及组织表达分析

【目的】鉴定、分析陆地棉TCP家族基因,为进一步研究TCP基因在棉花植株内的生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过Pfam网站获取TCP家族HMM模型文件,使用HMMER网站鉴定陆地棉TCP基因,CottonFGD网站获取陆地棉TCP基因组蛋白序列。利用MapInspect进行染色体定位、MEGA 7.0进行多序列比对聚类分析、MEME网站motif预测、TBtools软件鉴定基因结构以及陆地棉TCP基因组织特异性表达分析。【结果】共鉴定出63个陆地棉TCP基因,其中39个Class I亚族,24个ClassⅡ亚族;ClassⅡ亚族中包括17个CIN亚类,7个CYC/TB1亚类。染色体定位发现该63个TCP基因在陆地棉22条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有33个基因、D组上分布有30个基因。所有TCP蛋白均包含TCP结构域。TCP基因外显子、内含子结构及长度在同一亚家族内具有相似性。TCP家族基因中有12个基因在陆地棉纤维中优势表达,32个基因在花器官中优势表达,16个基因在营养器官：根、茎和叶中优势表达。【结论】获得了与陆地棉生长发...