辣椒bZIP家族基因的鉴定与表达分析

利用生物信息学的方法对辣椒bZIP家族基因进行全面鉴定与进化分析,并在此基础上对基因染色体定位、蛋白质保守基序和基因结构等进行分析,并通过qRT-PCR方法检测基因的组织表达模式和在ABA胁迫下的应答等。结果表明,从辣椒基因组中共鉴定出54个bZIP家族基因,这些基因分散分布在辣椒的11条染色体上;系统进化分析表明辣椒bZIP基因家族可以分为10组,每组所含有的基因数不等;该家族成员每个基因含有0 ~ 11个内含子;bZIP家族基因具有不同的表达模式;外源激素ABA处理可以明显抑制或者激活该家族基因成员的表达。     

辣椒属GRF基因家族全基因组鉴定和表达分析

生长调节因子(Growth-regulating factor,GRF)是一类植物特异的转录因子,其作用涉及植物的生长发育、胁迫和激素信号响应等各个方面。目前还没有关于辣椒GRF的相关报道。利用BLASTP和隐马科夫模型(HMM)在辣椒属(Capsicum)5个参考基因组数据库鉴定了52个GRF家族成员。通过分析发现辣椒GRF转录因子长度为200～745 aa,分子量23～81 kD,理论等电点5.9～9.5。保守结构域和基序分析发现,大多数辣椒GRFN端具有QLQ和WRC保守结构域,C端至少具有FFD、TQL和GGPL结构域之一;少数GRFN端仅具有WRC结构域,C端缺乏保守序列。系统进化分析发现,辣椒GRF转录因子分为5个群,位于同一群的GRF保守结构域位置、基序组成、基因结构相似,辣椒GRF与番茄GRF具有一一对应的进化关系。转录组数据分析表明,CaGRF8在辣椒果实发育早中期表达量高,CaGRF4在果实发育后期表达量较高;低温、干旱、盐和赤霉素处理后辣椒幼苗CaGRF表达量发生明显变化,CaGRF8受到赤霉素诱导表达量升高,而CaGRF4的表达被赤霉素抑制。     

辣椒全基因组中LBD转录因子的鉴定与表达分析

利用生物信息学的方法,从辣椒基因组中鉴定出45个LBD基因,这些基因分布于辣椒9条染色体上。该家族成员内含子数整体上不超过3个,结构相对简单。进化关系显示辣椒LBD基因可分为ClassⅠ和ClassⅡ两大类,细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅱa和Ⅱb等7个亚类。不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族具有一定的时空表达特异性。qRT-PCR结果表明,热激胁迫可以明显激活或抑制部分LBD基因的表达,其中ClassⅡ类基因较ClassⅠ类对高温具有更高的敏感性。     

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。     

桃脂氧合酶基因家族生物信息学及其表达特性分析

【目的】脂氧合酶(lipoxygenase;LOX;linoleate oxygen oxidoreductase;EC1.13.11.12)作为一种重要的酶,广泛参与植物生长、发育、成熟、衰老及植物抗逆过程,因其重要作用一直是国内外研究的重点和热点。研究利用生物信息学方法对桃LOX基因家族进行发掘和预测,以期为桃LOX家族基因鉴定和功能分析提供基础信息,并在分子水平上为桃品种改良及采后保鲜提供明确的候选基因。【方法】采用生物信息学方法研究了桃LOX基因家族成员数目、系统进化关系、假定蛋白质结构及分类,运用q RT-PCR技术研究LOX基因家族在桃特异组织中的表达模式。【结果】桃LOX基因家族包含13个假定蛋白,9-LOX和13-LOX类型分别有6个成员,另外存在1个特殊类型,与苹果具有相似性;桃LOX蛋白氨基酸序列一致性在33.76%~90.84%;13个LOX家族成员绝大多数是两性氨基酸,9-LOX类型的6个家族成员的理论等电点都小于7,13-LOX类型各等电点没有规律;13个蛋白质的二级结构除ppa017962m外以无规则卷曲为主要构成元件;染色体定位分析表明,LOX家族基因并非平均分布在桃的8条染色体上,其中6号染色体上桃LOX基因分布最多,ppa017962m未定位在任何特异染色体上;q RT-PCR的组织特异性表达结果表明,LOX基因家族主要在果实和茎中的相对表达量较高。【结论】分离并鉴定了13个桃LOX家族基因,其不均匀地分布在桃染色体上;多数桃LOX基因主要在果实和茎部表达;ppa001634m、ppa001082m、ppa001216m、ppa001016m、ppa017962m在果实中的表达量最高,可能参与调控桃果实衰老软化过程。     

辣椒CAMTA基因家族生物信息学分析

为了解辣椒中CAMTA基因家族生物信息学功能,探究其在非生物胁迫下的基因表达规律,进而为辣椒CAMTA基因的功能开发与抗逆育种提供基础,在Plant TFDB网站得到辣椒CAMTA家族成员,并对其基因结构、结构域、蛋白质三级结构、系统进化关系、顺式作用元件、激素处理与非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,在辣椒中有5个CAMTA家族成员,均包含CG-1保守结构域;主要分布在4条染色体上,其基因大小差异明显,氨基酸数目在89～1 023个之间,外显子数目为1～13个。进化树分析表明,辣椒CAMTA基因家族可以分为3类,辣椒CAMTA的氨基酸序列与番茄CAMTA的氨基酸序列亲缘关系最近。基因表达量分析表明,辣椒CAMTA基因家族在胁迫后的信号转导和组织发育过程中发挥了作用。     

辣椒GRAS家族全基因组鉴定与表达分析

基于辣椒全基因组数据信息,利用生物信息学方法对CaGRAS基因家族进行了系统鉴定和进化分析,并通过Real-time PCR方法检测了CaGRAS家族组织表达模式和对PEG6000、盐胁迫的应答。结果表明:在辣椒中存在54个CaGRAS基因,除11号染色体外其余染色体均有分布,外显子数1~3,等电点4.97~9.13;系统进化分析显示CaGRAS基因可分为8个进化群;CaGRAS基因具有不同的表达模式,在根、茎、叶片和茎尖中优势表达的基因分别有34、8、3和8个;多数CaGRAS基因能响应PEG6000和盐胁迫,其中CaGRAS11、CaGRAS30、CaGRAS40、CaGRAS44和CaGRAS50受到PEG6000和盐胁迫的强烈诱导。本研究为深入解析CaGRAS家族基因的功能奠定了一定基础。     

辣椒PEBP基因家族的全基因组鉴定、比较进化与组织表达分析

植物磷脂酰乙醇胺结合蛋白(Phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP)分为MFT、FT和TFL1共3个亚家族,其中FT和TFL1亚家族蛋白构成了植物的成花激素—抗成花激素系统,调控开花时间和株形结构。基于辣椒(Capsicum annuum)全基因组数据,对辣椒PEBP基因家族进行鉴定,并对基因和蛋白结构、比较进化、共线性和组织表达特征等进行了分析。结果表明,辣椒基因组包含9个PEBP成员,并且9个基因均含有4个外显子和3个内含子,定位在6条染色体上,其编码蛋白质定位在细胞质和细胞核中。与番茄PEBP同源基因的比较进化分析表明,辣椒的PEBP基因受纯化选择,其中CaFT2和CaFT4在进化中较稳定,辣椒和番茄之间存在8对共线性基因。qRT-PCR分析表明CaPEBP基因在所检测的组织中明显差异表达,如CaMFT/CaTFL1-1在果实中高表达,CaFT1在叶片中相对表达量最高,Ca FT3在顶端分生组织和花中表达量最高,CaTFL1-4在根中特异表达。     

辣椒PPO基因家族密码子偏好性分析

以辣椒多酚氧化酶家族(PPOs)为研究对象,利用CUSP、CHIPS及CodonW 1.4.4等软件对辣椒PPO基因9个密码子进行分析,研究了辣椒PPOs密码子偏好性特征,以期为辣椒PPO基因家族密码使用模式和分子进化及功能提供参考依据。结果表明：辣椒PPO家族基因偏好性较弱,偏好以A或U(T)结尾的密码子,其中存在28个高频密码子(RSCU>1),4个偏好性较强密码子(RSCU>1.6)和1个偏好性最强密码子(RSCU>2)。聚类结果显示,基于CDS序列聚类效果更好;CaPPO1单独聚为一类,其余8个基因较为接近。相关性分析表明PPO家族基因密码子的偏好性主要影响因素是密码子第3位碱基GC含量(GC3s)。此外,GC、C3s也存在一定的影响。ENC图、中性绘图结果表明自然选择对PPO家族基因密码子偏好性的影响更大。     

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。     

辣椒热激蛋白HSP90家族基因鉴定及分析

借助生物信息学工具对辣椒热激蛋白HSP90家族基因进行鉴定,并分析其理化性质、结构特征、系统进化关系以及在各组织器官和高温胁迫下的表达模式。结果表明,辣椒基因组中含有7个HSP90家族基因,分布于5条染色体上,内含子数2～19不等,含有5个保守基序;系统进化关系分析显示辣椒7个HSP90家族基因分为3组;亚细胞定位结果显示辣椒HSP90蛋白定位于细胞质与内质网中;基于已发表的转录组数据进行组织表达分析,HSP90在不同组织中的表达模式不同;高温处理可不同程度地激活HSP90的表达。     

辣椒TPS家族成员的鉴定与CaTPS1的表达分析

利用生物信息学方法,从辣椒全基因组数据库中共鉴定出11个辣椒TPS基因,除Ca TPS3含有1个TPS和2个TPP结构域外,其余分别含有1个TPS和1个TPP结构域。11个Ca TPS分为2类,ClassⅠ包含3个基因(Ca TPS1~Ca TPS3),分别含有16、16和13个内含子,Ca TPS1和Ca TPS2含Motif 1~Motif 5各1个,而Ca TPS3含有2个Motif 4和1个Motif 3。ClassⅡ包含8个基因(Ca TPS4~Ca TPS11),均含有2个内含子,且分别含Motif 1~Motif 6各1个。利用荧光定量PCR对Ca TPS1在辣椒组织表达的特异性和低温应答模式进行分析,结果表明:Ca TPS1在叶片中的表达量大约是根和茎中的5~6倍,说明Ca TPS1的表达具有明显的组织特异性;低温处理后Ca TPS1在根和茎中的表达高峰出现时间明显早于叶片,说明不同组织中Ca TPS1对低温胁迫的应答时间存在一定差异。     

辣椒CONSTANS-like转录因子家族的生物信息学分析

CONSTANS(CO)基因介于生物节律钟与下游开花基因之间,是光周期途径中的关键基因。以‘Zunla-1’辣椒基因组数据为试验材料,利用生物信息学工具对辣椒CO-like转录因子基因家族进行研究,以期为进一步揭示CO-like转录因子基因家族在辣椒开花中的作用提供参考。结果表明:‘Zunla-1’辣椒基因组中共有9个CO-like基因,CO-like的蛋白大小相似,理论等电点均小于7;多序列和进化树分析将辣椒CO-like基因家族划分为3个组;利用转录组数据对9个CO-like基因家族成员的基因表达情况进行了分析,发现上述基因在叶片均有表达。     

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...     

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。     

葡萄PP2C家族基因的鉴定与表达分析

参考拟南芥（Arabidopsis thaliana）的PP2C基因注册序列,从葡萄（Vitis vinifera）全基因组中鉴定得到PP2C家族基因27个,分为10个亚族A、C ~ I、K、L。编码氨基酸181 ~ 1 084个,理论等电点4.46 ~ 8.98。亚细胞定位分析表明,葡萄PP2C基因家族主要在细胞质、叶绿体和细胞核中表达。二级结构主要以α–螺旋和不规则卷曲为主。葡萄PP2C基因芯片表达谱分析发现,该家族成员在葡萄不同组织中响应不同的逆境胁迫。qRT-PCR分析表明,葡萄试管苗在100和50 mmol ? L-1 ABA、10% NaCl和10% PEG单独处理6 h后VvPP2C02的诱导表达量最高,分别是对照的11倍、8倍、14倍和13倍。     

苹果液泡铁离子转运蛋白基因家族的鉴定与表达分析

液泡铁离子转运蛋白(vacuolar iron transporter,VIT)参与铁的储存和运输,对植物光合作用、固氮、呼吸、DNA和激素合成有重要作用。本研究中鉴定了苹果全基因组的9个VIT基因,通过系统发育分析其进化关系,表明苹果VIT蛋白与拟南芥进化关系较近。染色体定位显示9个VIT基因分布在7条染色体上,VIT基因的启动子区域富含光反应、植物激素调控和启动子相关顺式作用元件。表达谱分析显示VIT基因在花和果实中的表达量相对较高。此外,对MdVIT家族进行蛋白理化性质、String互作网络和基因结构等分析,表明苹果VIT家族扩增的主要因素是串联重复和片段复制,与苹果VIT蛋白互作的主要蛋白是阳离子共转运蛋白(XP₀08372221.1和XP₀08383418.1)。qRT-PCR分析结果表明:在2 000μmol·L-1 FeSO4·7H2O(高铁)处理的‘M26’苹果砧木苗中,苹果VIT家族基因在不同组织的表达中存在差异,6 h后,MdVIT4在茎中的相对表达量最高,是对照的237倍。24 h后,MdVIT1和MdVIT2在叶片中的...