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...     

芥菜TCP转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】对芥菜基因组中TCP转录因子家族基因成员进行鉴定和序列分析,并分析TCP家族基因在茎发育时期的表达水平,为研究芥菜TCP基因功能和茎膨大机理提供基因源和理论依据。【方法】从芸薹属基因组数据库下载芥菜基因组数据,结合转录组数据,对芥菜TCP转录因子家族成员进行鉴定,并利用生物信息学方法对该家族成员进行理化性质、亚细胞定位、系统发育关系、基因结构、染色体定位及茎不同发育时期基因表达谱等方面的分析。【结果】芥菜TCP家族共有53个成员;系统进化树分析可分为两个大的亚组;TCP基因大都位于细胞核上,但理化性质差异很大;大部分基因没有内含子,基因结构保守性较高;在染色体上分布不均;表达模式分析显示TCP家族基因可能在芥菜茎膨大中起重要作用。【结论】鉴定了53个芥菜TCP家族基因成员,并发现PCF亚组成员在芥菜茎发育时期特异性表达,可能在芥菜茎的生长发育过程中起重要作用,该研究为芥菜及其他植物中TCP家族的鉴定和功能研究提供了理论基础。     

苹果TCP转录因子家族生物信息学分析

TCP蛋白家族是一类植物特有的转录因子家族,参与多种生理生化过程,具有重要的调控作用。本文利用生物信息学方法对苹果TCP转录因子家族成员、基因分类、基因结构、染色体定位、系统进化关系和结构域序列保守性进行了预测和分析。结果表明,苹果TCP基因家族包含52个成员,分为3类:ClassⅠ、ClassⅡ和ClassⅢ;MdTCP蛋白含有115~612个氨基酸,等电点为5.41~10.65;除3号染色体外,其余16条染色体均有MdTCP基因分布,其中5号染色体最多,有7个。     

玉米TCP家族基因生物信息学鉴定与分析

TCP家族是一类与植物器官三维形态发育或细胞周期调控相关的转录因子。本研究通过SeqHunter2软件,在玉米基因组范围内进行TCP家族基因的搜索和鉴定。共鉴定了7个玉米TCP家族基因,并根据进化树拓扑结构将其分为两大类:ClassⅠ和ClassⅡ。通过玉米、拟南芥和水稻TCP家族的进化分析推测,玉米发生了特有的TCP家族基因扩增事件,这些物种分化后进化出的基因可能参与了玉米特有的生命活动或与玉米特有的生物特征相关。玉米7个TCP转录因子的保守基序在组成上存在差异,但均含有TCP家族中最保守的两个基序。     

高粱TCP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为了研究高粱TCP(Teosinte branched 1/cycloidea/proliferating cell factors)基因家族在生长发育和逆境胁迫中的作用,利用生物信息学方法对高粱TCP基因家族成员进行鉴定,并对其进行染色体定位、保守结构域、进化树和表达模式分析。结果表明,共鉴定出27个高粱TCP基因,其在9条染色体上呈不均匀分布,并在3、6、9号等染色体上存在明显的基因簇。进化树分析显示,高粱TCP蛋白可被分为ClassⅠ和ClassⅡ2大类,而ClassⅡ类又可分为CYC/TB1和CIN 2个亚类,ClassⅠ包含10个TCP蛋白, CYC/TB1包含3个TCP蛋白,CIN包含14个TCP蛋白。27个高粱TCP蛋白均有非典型的bHLH(Basic-helix-loop-helix)保守区,其中2个有R结构域。表达模式分析表明,大部分高粱TCP基因在种子、胚、雌蕊、早期花序中表达;PEG处理下,高粱根中大部分TCP基因表达量升高,ABA处理嫩枝中个别基因表达量升高,推测上调表达的高粱TCP基因可能在干旱胁迫响应过程中起重要作用。     

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...     

芹菜TCP基因家族全基因组鉴定、进化分析和表达研究

[目的]鉴定芹菜基因组中TCP转录因子基因家族成员,为开展芹菜TCP基因功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]基于芹菜全基因组数据,对TCP家族成员进行了鉴定,系统分析了该家族成员的理化性质、基因结构、蛋白功能域、染色体分布、系统进化和转录表达丰度等,并采用qRT-PCR验证TCP参与了高温胁迫的应答.[结果]芹菜中...     

石榴蔗糖代谢相关酶SPS和INV基因家族鉴定与表达分析

蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖转化酶(INV)是蔗糖代谢的关键调控酶,在植物生长发育过程中起重要作用。本研究利用生物信息学和荧光定量PCR等分子手段,鉴定石榴SPS和INV基因家族成员,分析其理化性质、保守结构域、保守基序、二级结构、亚细胞定位、系统进化关系和表达模式。结果表明,从石榴基因组中鉴定出4个SPS基因和11个INV基因,其编码蛋白均为不稳定蛋白,具有典型的保守结构域,家族成员间特征motif数量和种类大致相同,蛋白结构高度保守;这些蛋白不均匀地分布在染色体上,均定位于叶绿体中,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。石榴SPS和INV基因家族成员间存在不同程度的亲缘关系,与巨桉同源性较高;不同SPS和INV基因在石榴果实不同发育时期的表达模式存在差异,PgINV3在9月15日(果实增大期)表达水平最高,显著高于其他时期。本研究结果对解析石榴果实中蔗糖代谢的分子机理具有重要意义。     

红花SPL基因家族全基因组鉴定及表达分析

SPL基因家族是植物特有的转录因子,广泛参与调控植物生长发育,包括花和果实的发育、胁迫响应和次生代谢物的合成等。为探究红花SPL基因家族的进化和功能,本研究基于红花基因组数据库筛选得到21个SPL基因,利用生物信息学方法对其进行分析。结果表明,红花SPL基因家族鉴定得到的21个成员聚类为6个亚家族,同一个亚家族成员具有相似的基因结构和基序,大多数CtSPL蛋白具有1个完整保守的SBP结构域;CtSPL基因启动子区域存在光反应元件,激素应答元件、胁迫响应元件以及和植物生长发育有关的调控元件;miRNA靶位点预测表明有15个CtSPL基因受miR156家族的调控;表达模式分析表明,CtSPL基因呈现组织特异性表达。经茉莉酸甲酯(MeJA)和表油菜素内酯(EBR)处理后,多数CtSPL基因表达量发生变化,推测这些基因参与了红花不同激素的响应。     

玉米YABBY基因家族的全基因组鉴定与分析

YABBY基因家族作为植物特有的转录因子家族,在调控植物侧生器官发育中发挥重要作用。本研究利用玉米全基因组数据分析玉米YABBY基因家族,阐明该基因家族成员结构、系统进化发育关系以及基因家族成员在玉米不同组织及不同发育时期的表达谱。结果显示,玉米参考基因组中存在13个YABBY基因,命名为Zm YABBY1~Zm YABBY13,根据系统发育关系和序列相似性将该基因家族分为4亚类S1~S4。RNAseq数据显示玉米YABBY基因在籽粒、茎和茎端分生组织(Shoot apical meristem,SAM)、幼胚及叶片中有较高表达,预示玉米YABBY基因可能在上述器官发育中发挥调控作用。本研究结果为进一步解析该基因家族的功能奠定了研究基础。     

Opaque2转录因子对玉米α-醇溶蛋白基因家族成员表达的影响

醇溶蛋白是玉米主要的储存蛋白,其中α-醇溶蛋白含量最为丰富,对玉米籽粒品质有重要影响。本研究利用全基因组数据鉴定α-醇溶蛋白基因家族,并从基因保守motif、玉米籽粒不同发育时期基因的表达谱以及转录因子Opaque2对该家族成员表达的影响3个方面分析玉米α-醇溶蛋白基因家族。结果显示,玉米参考基因组中存在39个α-醇溶蛋白基因,其中z1A、z1B、z1C和z1D 4个亚族成员分别为12个、8个、14个和5个。基因保守motif分析发现该家族基因序列高度保守。表达谱分析结果显示该家族表达模式差异较大,其中z1A亚族在籽粒发育时期表达量最高。利用RNA-seq数据剖析在种子发育阶段Opaque 2(O2)野生型和突变体编码该家族成员的表达差异,结果显示O2突变体中z1C亚族成员表达显著下调,z1A亚族表达略有下调,z1B和z1D亚族成员表达量没有显著的变化。本研究在重新注释α-醇溶蛋白家族成员信息的基础上,对该家族的表达谱进行了分析,为今后玉米籽粒品质育种提供了必要遗传信息。     

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。     

大豆MIR156基因家族起源与进化模式研究

Micro RNA(mi RNA)是小分子RNA,参与靶基因转录后调控,长度通常为20~22 nt。MIR156基因在植物中分布广,是目前已知第一个与植物年龄有关的小分子RNA,表达量随植物年龄增长而逐渐减少,对植物生长发育起重要调控作用。研究基于古多倍体大豆基因组共线性分析,结合mi RBase收录数据和预测获取的基因,从进化角度对该基因家族进行系统分析。通过对大豆MIR156基因家族成员分布、复制模式、扩张模式和分子系统发育分析,揭示这一古老基因家族基本起源模式。结果表明,该家族由多个祖先基因起源,以全基因组复制及大片段复制等方式发展。研究从方法和结论上对系统分析植物小分子RNA起源和进化具有重要意义。     

茄子 TCP 转录因子的鉴定及胁迫处理下的表达分析

【目的】鉴定茄子 TCP 基因并对茄子 TCP 转录因子家族成员分析。确定其在胁迫、激素处理下的表达情况,为深入研究茄子 TCP 基因的功能奠定基础。【方法】从茄子基因组鉴定 SmTCP 基因家族成员,利用生物信息学方法对茄子 TCP 转录因子家族成员的理化性质、分布情况进行分析。以高温（42 ℃）、低温（4 ℃）、盐胁迫（200 μmol/L NaCl 溶液）、重金属（100 μmol/L CdCl2 溶液）、青枯菌、水杨酸及脱落酸处理茄子幼苗,利用 qRT-PCR 技术分析茄子 TCP 基因在 7 种处理及不同器官的表达情况。【结果】共鉴定到 32 个茄子 TCP 成员,并进行生物信息学分析。qRT-PCR 分析结果显示,茄子 SmTCP 基因受生物及环境胁迫响应上调,激素处理中,ABA 处理后茄子 TCP 整体出现上调,SA 处理后茄子 SmTCP 整体出现下调,茄子 TCP 在叶跟果中的的含量较高。【结论】茄子 TCP 基因受胁迫响应表达,SmTCP 成员响应胁迫表达情况及各器官中的表达量不同,Class Ⅰ类TCP 大多成员在热胁迫下存在明显上调响应。推测茄子 TCP 基因可能参与抵御逆境胁迫。     

ADT基因家族的鉴定及PbADT1在梨果实中的功能分析

[目的]本文旨在对前酪氨酸脱水酶(ADT)基因家族进行鉴定,分析其进化过程、基因结构、保守功能域、共线性关系和表达特性,并对梨ADT在石细胞形成过程中的功能进行初步验证。[方法]基于已公布的20个物种全基因组数据,采用BLASTp和Hmmer结合的方法进行成员鉴定,通过多种生物信息学手段分析序列。利用转录组数据和RT-qPCR检测梨ADT成员在果实发育中各个阶段的表达模式。利用农杆菌介导的瞬时转化法在梨幼果中过量表达PbADT1基因,通过间苯三酚染色观察幼果石细胞团分布,并测定木质素含量及其通路基因的表达量。[结果]在20个物种中共鉴定了113个ADT家族成员。通过系统进化树将家族成员分为4个亚组,6个水生藻类中都仅有1个ADT基因被鉴定,随后进化出的陆生植物中ADT基因家族均得到了不同程度的扩张。梨果实发育的转录组数据表明,多个ADT基因的高水平表达集中在花后35 d, RT-qPCR的结果证实了这一点。PbADT1的瞬时过量表达使梨幼果石细胞和木质素含量增加,并提高了木质素关键合成酶的表达水平。[结论]ADT基因在植物从水生向陆生进化的过程中得到了大量扩张,其蛋白水解酶生成的苯丙氨酸是合成木质素和形成维管束的底物基础。梨石细胞在幼果发育期大量形成,ADT在梨中的表达模式表明该基因家族可能调控果实石细胞的形成,PbADT1在梨果实中的瞬时过量表达使木质素含量升高、石细胞扩散加剧,表明ADT基因的过表达可能通过提高关键合成酶的表达水平对梨石细胞的形成产生影响。     

DNA去甲基化酶对拟南芥Laccase家族基因甲基化及转录模式的影响

植物Laccase家族蛋白,是铜蓝氧化酶超家族的重要成员,具有包括抗病性在内的多种生物学功能。利用拟南芥野生型及ros1、rdd和dme突变体的全基因组甲基化测序(BS-SEQ)数据,分析了拟南芥Laccase蛋白家族基因(AtLACs)的DNA甲基化模式。结果表明:在野生型和不同DNA去甲基化酶突变体中,该家族少数成员在基因上游区和转录区存在较高水平的甲基化修饰现象。转录组测序(RNA-SEQ)数据分析结果显示,在野生型和不同突变体中,AtLAC家族基因的转录水平普遍较低。而AT5G48100基因在拟南芥胚乳细胞中剧烈表达,DME突变后,其表达水平进一步剧烈增强。综合而言,在野生型和不同DNA去甲基化酶突变体中,AtLAC基因家族大部分成员的DNA甲基化修饰与转录调控关联不强,但有些基因的DNA甲基化程度与转录水平之间有密切联系。     

平榛PYL基因家族全基因组鉴定及果实发育表达分析

[目的]植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物生长发育、种子成熟及非生物胁迫响应中发挥重要作用.PYR/PYL/RCAR(Pyrabactin Resistance1/PYR1-like/Regulatory Component of ABA Receptor,PYLs)作为ABA直接受体,在ABA信号转导通路中起关键作用.平榛(Corylus heteropylla)是东北地区重要的特色经济林木,其果实发育分子机制研究对于榛子实际生产具有重要意义.[方法]为明确平榛ChPYLs基因家族的进化关系,研究借助生物信息学,以课题组测序组装获得的平榛全基因组数据为基础,从中筛选获得8个ChPYLs基因,且进一步明确了各基因的基因结构及其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、保守结构域、模体,并以现有高通量转录组数据为基础,明确了各成员在平榛子房及胚珠发育不同时期的表达水平,并采用qRT-PCR对后者进行了验证.[结果]ChPYLs在进化上可分为3大群组,且同一物种不同成员在进化过程中可能由多次复制事件产生;基因家族各成员大多不含内含子,ChPYL4、ChPYL5和ChPYL8则含有1～2个内含子;各成员编码蛋白均含有典型的PYR_PYL_RCAR_like结构域,且ChPYL1、ChPYL7、ChPYL3和ChPYL5还含有1个保守的Bet_v_1结构域;蛋白保守模体分析结果显示,在该基因家族编码蛋白中预测得到10种保守模体,且成员间所含的模体数量存在一定差异,所含的保守模体数量在4～6个,其中所有蛋白均含有Motif 1、Motif 2和Motif 3;基于子房和胚珠不同发育时期转录组数据,结果表明基因家族成员间表达模式存在显著差异,且大部分成员在子房和胚珠发育各时期表达水平较低;在子房发育不同时期,ChPYL4和ChPYL8在不同时期均高表达,后者表达水平更高;在胚珠发育不同时期,只有ChPYL4、ChPYL6和ChPYL8有表达,且只有ChPYL8在4个时期均高表达,且呈现双峰表达模式;结合qRT-PCR结果分析发现,ChPYL4在OV1时期表达量最高,其他3个时期均低表达;ChPYL8表达呈现双峰模式,即OV2和OV4时期表达量更高.该结果与转录组数据分析结果较为一致,也进一步证明转录组数据具有较高可靠性.[结论]结果表明ChPYL4和ChPYL8在子房、胚珠发育不同时期具有表达模式特异性,故推测该ChPYL4和ChPYL8可能是研究果实发育调控的重要候选基因;该研究将为后续ChPYLs参与榛子果实发育调控功能的深入挖掘提供重要理论基础.     

瓠瓜KNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

【目的】 探明瓠瓜KNOX基因家族特征,在瓠瓜全基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定和分析,研究其组织表达模式。【方法】利用生物信息学方法,对瓠瓜KNOX家族基因成员进行鉴定、编码蛋白理化性质分析及家族成员结构域和保守基序分析,利用MEGA 5.05软件构建系统进化树,采用实时荧光定量PCR技术,分析KNOX基因在瓠瓜不同组织（根、茎、叶、花、果实）中的表达情况。【结果】鉴定到12个瓠瓜KNOX家族基因,这些基因分布在6条染色体上,且均定位于细胞核。大多数瓠瓜KNOX家族蛋白含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域KNOX1、KNOX2、ELK 和Homeobox_KN。系统进化分析将瓠瓜KNOX基因分为KNOX Class Ⅰ和KNOX Class Ⅱ 2大类群,2个类群又可进一步分为5个分支,其中Class Ⅰ-C为瓠瓜特有的进化分支。KNOX基因启动子区有多个激素响应元件和植物生长相关元件。组织表达分析发现,瓠瓜KNOX基因具有不同的表达模式,KNOX Class Ⅰ类基因表达具有组织特异性,在根、茎和果实中表达量较高,在其余组织中表达量较低或不表达,其中Lsi04G014450在根和茎中表达量最高,Lsi11G006380在果实中表达量最高;KNOX Class Ⅱ类基因在所有组织中均有较高表达。【结论】瓠瓜KNOX基因家族有12个成员,分布于6条染色体上,在进化关系上可分为5组,具有瓠瓜特有的进化分支,在不同组织中的表达具有特异性。     

‘海尔特兹’红树莓果实发育过程中NLPs(NIN-like proteins)转录因子家族的生物信息学分析

为探究‘海尔特兹’红树莓中NLPs(NIN-like proteins)转录因子家族成员的基本特征和表达模式，本研究利用生物信息学技术对‘海尔特兹’红树莓4个发育时期（青果、黄果、红果、深红果）果实的NLP基因家族成员进行分析。结果表明：红树莓中3个NLPs转录因子都含有RWP-RK结构域，其中RuNLP1和RuNLP2的保守基序相同；红树莓的NLPs转录因子家族成员与野草莓和月季的NLPs转录因子家族进化关系最近，且NLPs基因家族的基因扩增发生在单子叶植物和双子叶植物祖先分化之前；RuNLP1和RuNLP2为酸性不稳定的亲水性蛋白质，而RuNLP3为碱性不稳定的亲水性蛋白质；三者都不含信号肽和跨膜结构；RuNLP1和RuNLP2蛋白质均定位于细胞核，而RuNLP3定位于细胞核和叶绿体；二级结构的预测结果显示，结构占比均以无规卷曲为主，α螺旋次之，与三级结构预测结果基本一致，结果较为可靠；RuNLPs转录因子家族成员之间不存在互作现象；RuNLPs基因家族3个成员的表达量随果实逐渐成熟均减少。本研究为RuNLPs转录因子家族在红树莓果实发育过程中的分子机制提供了理论基础。     

花生VAMP基因家族全基因组鉴定及表达分析

植物囊泡结合膜蛋白(VAMP)是定位在囊泡上的运输蛋白,在植物发育以及响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究对花生VAMP基因进行了全基因组鉴定与分析,并对它们在22个组织中的表达模式进行了分析。结果表明,二倍体野生种花生Arachis duranensis基因组有18个VAMP基因,Arachisi paensis基因组有21个,栽培种有41个,剔除假基因后花生VAMP基因家族有62个成员;表达模式分析表明AdVAMP17与AiVAMP1在大部分组织中均有表达,AdVAMP18与AiVAMP21在雌蕊中表达量最高,可能有特异性表达。本研究为进一步分析VAMP家族成员,并深入探讨其在花生中的生物学功能和进化模式奠定了基础。