香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能,采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员,分析其低温胁迫下的表达情况,为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A（Musa acuminata）基因组筛选了22条漆酶基因（MaLAC）,从香蕉B（Musa balbisiana）基因组筛选了11条漆酶基因（MbLAC）,通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类,MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明,MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件,推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析,MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温（13、4、0 ℃）处理下表达量均极显著高于对照（28 ℃）,推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控,主要受miR397和miR408的调控;推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

香蕉GLP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为揭示香蕉类萌发素蛋白(GLP)功能,对香蕉GLP基因家族(MaGLP)进行了全基因组鉴定,分析了基因结构、染色体分布和启动子顺式作用元件和转录因子结合位点(TFBS)分布情况以及编码蛋白的理化性质、保守基序、进化关系,同时基于转录组的结果研究它们在4℃和45℃处理的叶片、枯萎病菌FocTR4处理的根系以及自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段的果实中的表达情况。结果显示:MaGLP家族共有44个成员,编码区CDS序列长度为567～2 103 bp,分布于除10号染色体外的所有染色体上。大部分GLP基因包含1～2个外显子,多数GLP具有信号肽且主要定位在胞外。进化树分析发现,MaGLP可分为8个亚家族,其中亚家族M为香蕉特有。顺式作用元件和TFBS预测结果显示,MaGLP启动子区存在多种植物激素和逆境胁迫相关响应元件以及7种TFBS。MaGLP成员在香蕉不同组织部位中的表达水平差异较大且受多种胁迫调控。其中MaGLP5-1和MaGLP9-8对各种处理均有响应,MaGLP1-2和MaGLP9-4受高温、低温胁迫抑制,而Ma GLP9-6受高温、低温胁迫诱导,MaGLP5-4受高温和FocTR4...     

黄秋葵纤维素合酶基因家族鉴定及表达分析

为了研究黄秋葵(Hibiscus esculentusL.)果实老化的机理,测定了其发育过程和采后纤维素含量,显微观察了纤维素在细胞结构中的分布.结果 表明,黄秋葵果实老化过程中纤维素含量及在细胞壁的分布大量增加,推测纤维素增加是果实老化的主导因素.从黄秋葵果实转录组测序的RNA-seq数据库中筛选得到9条功能注释为C...     

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。     

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,...     

核桃CM基因家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定分析核桃（Juglans regia L.）分支酸变位酶（chorismate mutase,CM）家族基因,为解析莽草酸途径（shikimic acid pathway）代谢调控的分子机制提供参考。【方法】基于核桃全基因组数据,通过HMM搜索对CM家族成员进行筛选鉴定,并利用实时荧光定量PCR分析其在核桃不同组织中的表达模式。【结果】核桃基因组内共鉴定到7个CM家族基因,分布于6条染色体上,JrCM6与JrCM7位于同一条染色体,其余基因分别位于不同的染色体上。各基因均含有5～6个外显子,结构保守。预测表明,核桃CM均为亲水性蛋白且定位于叶绿体上,其中JrCM5含有信号肽。除JrCM4外,其余成员均无跨膜结构。蛋白质三维结构预测结果显示核桃CM家族蛋白与模板蛋白AtCM1间具有较高的相似性。系统进化分析显示,植物CM蛋白可分为4个大组,核桃CM蛋白聚集在第Ⅱ和Ⅳ分支上。其中JrCM2和JrCM5聚集在第Ⅱ支系,与胡杨CM同源蛋白Potri.T174200的亲缘关系较近;JrCM6、JrCM7、JrCM4、JrCM1及JrCM3聚集在第Ⅳ支系上;JrCM6、JrCM7和Jr...     

刺芹侧耳不同生长发育阶段漆酶基因家族表达

测定刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)不同生长发育阶段(菌丝体期、扭结期、原基期、幼菇期和子实体期)栽培基质木质素含量和漆酶活性,并通过实时荧光定量PCR方法检测栽培基质菌丝中漆酶基因家族10个基因表达情况.结果显示:在子实体发育过程中,栽培基质木质素含量先降低后升高,扭结期含量最低,为6.49％;幼菇期和...     

石榴ARF基因家族鉴定及表达分析

【目的】筛选并分析石榴生长素响应因子(auxin response factor,ARF)基因家族,为解析石榴ARF基因功能及信号转导调控机制的研究提供参考。【方法】利用生物信息学工具,系统地分析石榴ARF基因家族成员的基因结构、蛋白理化性质、蛋白结构、保守基序、系统进化和RNA-Seq数据。【结果】石榴全基因组中鉴定出19个可能的ARF家族基因,根据系统发育树可以划分为4类。PgARF基因家族成员的扩张与全基因组复制事件有关,存在串联重复现象。RNA-Seq数据分析表明,PgARF有一定的组织表达特异性,存在假基因化和新功能化的可能。【结论】整合以上基因结构、系统发育与进化、RNA-Seq表达等分析结果,发现石榴ARF蛋白具有典型的B3、Auxin_resp结构域,多数还具有Aux/IAA结构域。石榴ARF基因家族基因结构和保守基序的进化与进化时间相关,同时家族成员扩张主要与全基因组复制事件相关。     

低温胁迫下人参愈伤组织中氧化鲨烯环化酶基因家族的表达特性分析

以培养3周的新鲜人参愈伤组织为试材,分别进行5℃持续低温处理与25℃/5℃培养12h/12h间歇低温处理,取材时间为0、1、2、3、4d,分别设为CK、D1、D2、D3、D4处理,通过实时荧光定量PCR检测5种氧化鲨烯环化酶(OSC)基因在不同处理中的表达。结果表明:PgDAS的表达在持续式低温胁迫D4处理和间歇式低温胁迫D3处理中被显著诱导并达到峰值,分别为对照组的2.15、2.12倍;而Pgβ-AS1与Pgβ-AS2的表达仅在持续式低温胁迫D2处理中被诱导,分别为对照组的1.27、1.71倍;PgCAS与PgLOS的表达在2种低温胁迫中均未被诱导。表明PgDAS可能在响应不同低温胁迫时起到关键作用,而其它氧化鲨烯环化酶基因协同表达。     

苹果ELO家族基因鉴定及其在低温胁迫下的表达分析

为研究苹果ELO家族基因在蜡质合成及抗寒中的作用,利用生物信息的方法对苹果全基因组中的ELO家族成员进行鉴定与分析。结果表明,MdELO基因家族共包含7个成员,不均匀地分布在苹果的3条染色体（Chr2、Chr8和Chr15）上。MdELO蛋白包含211～305个不等的氨基酸残基,等电点在9.43～11.62之间。亚细胞定位结果表明,MdELO蛋白在细胞核、细胞膜和叶绿体中有分布。顺式作用元件分析表明,7个MdELO启动子上游2 000 bp序列分布有激素、环境适应性和逆境诱导等响应元件。进一步测定越冬期不同品种苹果枝条中的蜡质含量,结果显示,从初休眠期至萌芽期,蜡质含量呈逐渐下降趋势,且抗寒性强的‘俄矮元帅’蜡质含量显著高于‘宫崎短富’;从蜡质形态及枝条表皮形态来看,‘俄矮元帅’蜡质呈针芒状且分布紧密,其枝条表皮结构紧密,表面光滑,而‘宫崎短富’蜡质呈散块状,枝条表皮结构松散,表面粗糙;两种苹果枝条的脯氨酸含量、相对电导率和淀粉磷酸化酶活性随越冬期的延长呈先升后降的趋势,淀粉酶活性呈逐渐上升的趋势,其中‘俄矮元帅’各指标均高于‘宫崎短富’。综上表明‘俄矮元帅’抗寒性显著高于‘宫崎短富’...     

菊花脑GRAS家族鉴定及其低温胁迫响应表达分析

利用生物信息的方法鉴定了菊花脑（Chrysanthemum nankingense）GRAS基因家族成员,并利用已发表的RNA-Seq数据分析了CnGRAS在低温胁迫应答中的表达情况。结果表明：CnGRAS家族包含80个成员,可分为10个亚家族,同一个亚家族中各成员的基因结构和蛋白功能域高度保守。复制进化分析发现,CnGRAS家族的复制模式仅存在串联重复。GRAS在菊花脑中的表达具有组织特异性,多数在根和叶中表达水平较高。GO富集分析表明CnGRAS主要定位于细胞核,具有多种分子功能,参与多个生物学过程。RNA-Seq数据分析表明,14个CnGRAS至少在1种低温胁迫（短期低温或长期低温）条件下呈现差异表达,其中CnGRAS32、CnGRAS33、CnGRAS40、CnGRAS44、CnGRAS56、CnGRAS74和CnGRAS79呈现出显著上调表达,说明这些基因可能在菊花脑响应低温胁迫中起着重要作用。     

葡萄CHS基因家族鉴定与表达分析

【目的】明确葡萄查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因家族响应外源激素和非生物胁迫的表达模式。【方法】利用生物信息学方法对葡萄CHS基因家族成员进行理化性质、系统进化、共线性、顺式作用元件等分析。采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测VvCHS基因在外源激素和非生物胁迫下的表达情况,将筛选出的VvCHS3基因构建植物表达载体并进行烟草瞬时转化以确定其表达位置。【结果】在葡萄基因组中共鉴定出7个VvCHS基因成员,分布于5条不同的染色体上,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。系统进化和基因对选择压表明,CHS基因家族基因可分为三大亚族,葡萄CHS基因家族与其他物种之间主要进行纯化选择。共线性分析表明,VvCHS3与VvCHS4、VvCHS3与VvCHS5、VvCHS4与VvCHS5之间存在共线性关系。顺式作用元件预测结果表明,大部分VvCHS基因成员可能同时对多种逆境胁迫有响应。qRT-PCR分析发现,VvCHS基因具有明显的组织特异性,在根中表达水平最高,茎中表达水平最低。在5 mmol·L     

对萼猕猴桃CDPK基因家族鉴定及非生物胁迫应答分析

【目的】鉴定对萼猕猴桃(Actinidia valvata)CDPK家族基因,并分析其在不同组织的表达模式以及对盐胁迫和淹水胁迫的响应。【方法】基于3代全长转录组测序数据,通过多种生物信息学手段,分析和鉴定对萼猕猴桃CDPK家族基因,利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术分析这些基因在不同组织中的表达,及在不同非生物胁迫条件下的表达情况。【结果】在对萼猕猴桃基因型KR5的全长转录组测序数据中共鉴定出63个CDPK基因,命名为AvCDPK1～AvCDPK63。系统发育分析将AvCDPK基因蛋白分为4个亚家族,同一亚家族具有相似的结构和基序(motif)。AvCDPK基因存在明显的组织表达特异性。AvCDPK49在盐胁迫和淹水胁迫条件下,均显著诱导表达,Av CDPK30和31在2种胁迫下均显著抑制表达。【结论】在对萼猕猴桃中共鉴定出63个CDPK基因,系统发育树显示Av CDPK基因家族与拟南芥CDPK基因家族在进化上高度保守。不同组织中AvCDPK的表达量存在明显差异,其中Av CDPK49受盐害、淹水诱导显著高表达,表明其可能在猕猴桃的耐盐和耐涝响应过程中发挥着重要作用。     

香蕉miR408b靶基因Chemocyanin的克隆及其在低温胁迫下的表达分析

【目的】研究香蕉中miR408b及其靶基因Chemocyanin在低温胁迫下的表达模式和调控机制。【方法】以三明野生蕉和‘天宝蕉’叶片为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得三明野生蕉中的MiChemocyanin基因(MiCHY)和‘天宝蕉’中的MaChemocyanin基因(MaCHY),利用在线网站对MiCHY进行生物信息学分析。【结果】MiCHY基因的cDNA全长为587 bp,开放阅读框381 bp,编码126个氨基酸蛋白,具有Plantacyanin结构域,属于超铜氧化还原蛋白家族。在ORF区的4～24 bp处有一处高度匹配miR408b的结合区(GCTCAGGGAAGGGGCAGTGCG)。RLM-5’RACE分析表明,miR408b主要在靶序列的第7～8个碱基之间剪切靶基因MiCHY的mRNA。序列比对发现,MaCHY基因比MiCHY基因多了82 bp的序列,符合内含子的GT-AG剪切,推测发生了内含子驻留的可变剪接。保守结构域分析表明MaCHY没有Plantacyanin结构域,但也属于铜氧化还原蛋白家族。qRT-PCR结果表明,低温胁迫下,冷敏感的‘天宝蕉’miR408b的表达量上升,MaCHY的表达量降低;在抗寒的三明野生蕉中,miR408b的表达量下降,MiCHY表达量上升,miR408b与MiCHY表达量呈负相关。【结论】miR408b及其靶基因MiCHY可能在香蕉响应低温胁迫中发挥重要作用。     

香蕉WAT1基因的鉴定及表达分析

【目的】基于香蕉基因组数据筛选Walls are thin 1(WAT1)基因,分析它们的序列及表达特性。【方法】以拟南芥WAT1为参考序列,通过本地Blast筛选获得香蕉WAT1基因,分析其核苷酸、启动子及编码蛋白特性,并利用实时定量PCR技术研究其在不同组织部位、不同激素和逆境胁迫处理下的表达情况。【结果】筛选获得5个香蕉WAT1基因(命名为MaWAT1-1~5)。蛋白亚细胞定位预测结果显示,MaWAT1-1、MaWAT1-2、MaWAT1-4主要定位在液泡和细胞膜上,MaWAT1-3主要定位在细胞质和细胞膜,MaWAT1-5定位在细胞膜和叶绿体。基因结构分析和系统进化树分析均将MaWAT1s分为两组,MaWAT1-1、MaWAT1-2、MaWAT1-4聚为一组(含6个外显子和5个内含子),MaWAT1-3和MaWAT1-5归为一组(含7个外显子和6个内含子)。启动子顺式作用元件分析结果显示:MaWAT1s启动子含有大量激素和胁迫响应相关元件。实时定量PCR结果显示,MaWAT1-4在叶片中表达量最高,MaWAT1-1在根和假茎中表达量最高,其余均在根中表达量最高;大多数MaWAT1s的表达受GA3、SA、盐胁迫和干旱等显著诱导,受高温显著抑制,同时部分成员的表达受IAA、ABA、JA、低温、机械损伤和枯萎病影响显著。【结论】MaWAT1s的表达受多种激素和逆境影响显著,可能在香蕉生长发育和抗逆防御反应中发挥着重要作用。     

辣椒组蛋白去乙酰化基因家族分离鉴定及表达分析

组蛋白去乙酰化在基因表达调控方面扮演重要角色,在植物的生长发育、器官构建及逆境胁迫和激素信号应答中发挥重要作用。在基因组范围内,利用生物信息学方法对辣椒的组蛋白去乙酰化(HDAC)基因家族的各成员、分布及结构和功能等进行分析。预测结果显示辣椒HDAC家族包含14个蛋白质,分为3个亚族,其中RPD3/HDA1成员最多,为10个;HD2具有3个成员,SRT2仅有1个成员;其主要分布在8个染色体上,且进化分析结果表明辣椒HDAC基因成员与拟南芥家族具有相似分类。在辣椒HDAC结构域中包含18个重要的基序,同组中的HDAC成员蛋白序列的氨基酸保守结构域基本一致,且各亚族成员的氨基酸保守结构域组成特异,表明这些基序的存在对HDAC蛋白功能的执行是必需的。分析辣椒发育过程中HDAC各成员表达谱数据发现,Ca HDA1在果皮和胎座成熟过程中表达量逐渐升高,说明该基因可能参与了辣椒后期果实的发育过程。这将为辣椒HDAC家族基因的深入研究和功能解析提供实验参考依据。     

苹果K~+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K~+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K~+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K~+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K~+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K~+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。     

西瓜ClKNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要的调控作用。为进一步挖掘西瓜KNOX转录因子家族成员信息,探究分析其表达模式及基因功能,通过生物信息学方法对西瓜KNOX基因家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统进化及表达模式进行了分析。结果表明,西瓜基因组中共有12个KNOX基因,均定位于细胞核中,符合转录因子属性特征;KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox＿KN这4类典型结构域均存在于大多数西瓜KNOX基因中,表明这4类结构域在KNOX基因功能中具有重要作用;系统发育分析将ClKNOX基因家族成员分为ClassⅠA、ClassⅠB、ClassⅡA和ClassⅡB 4个亚组,启动子元件分析表明,ClKNOX基因家族含有较多与生长发育和胁迫响应相关的顺式作用调控元件;组织表达分析结果表明,ClKNOX基因具有明显的组织特异表达特性,ClKNOX6和ClKNOX11在根和茎中高表达,而ClKNOX3和ClKNOX10在所有器官中表达量都相对较高,但所有ClKNOX基因在果肉中的相对表达量都较低。研究结果为进一步深入探究ClKNOX基...     

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。