甘蓝蔗糖磷酸合酶家族的鉴定和表达分析

蔗糖磷酸合酶(SPS)是调节植物蔗糖生物合成的关键酶.SPS由不同的基因编码组成,具有不同的表达模式和功能差异.利用拟南芥SPS蛋白保守结构域在甘蓝全基因组共鉴定到6个甘蓝SPS家族成员.进化分析结果表明甘蓝SPS基因分为3个亚族.6个BoSPSs家族成员被定位在甘蓝的5条染色体上.启动子顺式作用元件分析结果表明,BoSPSs含有许多与激素、逆境和光响应相关的顺式作用元件.RNA-Seq结果表明,BoSPSA1a在各个组织中均具有较高的表达量,BoSPSB除了在芽中表达量较高,在其他各个器官/组织中表达量均较低;冷敏甘蓝(CS-D9)和耐冷甘蓝(CT-923)中BoSPSA1b低温处理后均上调表达,且不同时间点耐冷甘蓝中的表达量均明显高于冷敏甘蓝.本研究结果有助于了解甘蓝SPS家族的信息,增加了对这些基因在甘蓝生长发育过程中及低温胁迫中所起的作用的理解.     

梨Shaker基因家族的鉴定及其响应低钾和盐胁迫的表达分析

[目的]Shaker基因家族在植物应对低钾环境胁迫和盐胁迫过程中发挥重要作用.杜梨是我国梨生产中应用较广的砧木,鉴定梨Shaker基因家族并研究其在杜梨低钾和盐胁迫下的响应,为提高杜梨耐低钾和盐胁迫提供理论依据.[方法]结合已公布的梨全基因组及拟南芥基因组相关数据,鉴定梨Shaker基因家族成员并分析其进化特征,通过R...     

锥栗β-淀粉酶基因家族的全基因组鉴定与分析

β-淀粉酶(BAM)家族是催化植物淀粉转化为麦芽糖的重要酶,在调控植物生长发育和非生物胁迫耐受过程中有重要作用.为了解锥栗ChBAM基因家族的结构和表达特征,对ChBAM进行了全基因组鉴定和进化分析,并研究了ChBAM在不同组织、果实发育和种子萌发期间的表达模式.结果表明,鉴定出9个ChBAM基因,均具有典型的Glyc...     

茄子脂氧合酶家族基因全基因组鉴定与表达分析

脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)是一类重要的含非血红素铁的蛋白,在植物生长发育、响应生物和非生物胁迫时起重要作用.为进一步明确茄子中LOX基因及其进化关系,对茄子全基因组进行分析筛选,共鉴定出12个SmeLOX基因.它们分布在茄子1、3、8和9号染色体上.系统发育树分析表明,茄子LOX家族基因可分为9-LO...     

秋茄和桐花树HDACs基因家族鉴定及特征分析

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)能积极响应多种非生物胁迫,为了解红树植物秋茄(Kandelia candel)和桐花树(Aegiceras corniculatum)HDACs基因是否参与非生物胁迫,对秋茄和桐花树进行了HDACs全基因组鉴定和进化分析.结果表明,秋茄和桐花树中分别鉴定出13和11个HDACs家族成员,分...     

森林草莓bHLH家族基因的鉴定与分析

bHLH转录因子在植物的生长发育、生物合成及胁迫反应等方面起着重要作用.利用生物信息学方法对森林草莓全基因组序列进行bHLH家族的搜索和鉴定,共鉴定出112个森林草莓的bHLH基因,这些基因分别被定位在7条染色体上,但分布不均匀,在5号染色体上分布得最多,3号染色体上分布得最少.进化树结果显示,森林草莓的bHLH家族可...     

小麦HP基因家族鉴定和分析

组氨酸磷酸转运蛋白HP(histidine phosphotransfer proteins)在植物的生长发育调控及逆境胁迫应答中发挥重要作用。为理解HP基因在小麦基因组中的进化特征和功能,研究通过生物信息学分析鉴定普通小麦的HP基因家族成员,对其理化性质、进化特征、基因结构、顺式作用元件以及在逆境胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在小麦基因组鉴定到31个HP基因,编码蛋白质序列包括116～200个氨基酸。通过和其他植物的HP蛋白比较以及对蛋白结构、基因结构和基序的分析,显示小麦HP家族基因序列具有保守性。顺式作用元件预测表明,HP基因具有光、植物激素、干旱、低温等非生物胁迫响应相关的启动子调控元件。热图分析表明,HP基因在应答非生物胁迫中表达模式存在多样性;qRT-PCR分析表明,TaHP5-6B基因在低磷胁迫下受到强烈的诱导表达。综上所述,小麦全基因组鉴定的HP家族基因是非生物胁迫响应的重要基因资源。     

小豆AUX/IAA基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】生长素是一种必需的植物激素,而AUX/IAA是生长素原初响应因子在环境胁迫中植物生长和发育中起着至关重要的作用。为了解VaIAAs在小豆生长发育过程中的生物学功能,对VaIAAs基因家族进行全基因组鉴定和分析。【方法】利用生物信息学对小豆的AUX/IAA进行全基因组鉴定和分析,基于RNAseq分析VaAUX/IAA基因家族在各组织的表达模式。【结果】在小豆全基因组共鉴定到41个VaIAAs基因,亚细胞定位显示均为定位为细胞核。系统发育分析显示来自小豆、拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa）的AUX/IAA蛋白聚集成6组。基因结构分析表明,所有基因均含有内含子数目1～8个,VaIAAs基因包含1～21个外显子。顺式作用元件分析发现参与响应生物/非生物胁迫顺式作用元件最多,包括最常识别到的ATTATA.bos、G-box和sp1基序,还发现富集在厌氧诱导响应元件ARE和植物抗逆相关的MYB元件。蛋白-蛋白互作网络分析发现,所有VaIAAs均与ARF相连,此外还有部分基因与AXR3（生长素诱导阻遏因子）、MP（转录因子B3家族蛋白）等基因...     

辣椒CUL家族基因的鉴定与表达分析

CUL家族成员在植物体内发挥着重要作用,但关于辣椒CUL基因家族的全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析报道较少。本研究对辣椒CUL基因家族进行了全基因组鉴定和表达分析。结果表明,共有12个CaCUL家族基因被系统鉴定,编码序列(CDS)全长为777～2 952 bp,非均匀地分布在6条染色体上,系统进化树将CUL基因分为4个亚家族。保守结构域分析结果表明,所有CUL蛋白均含有Cullin结构域,除此之外,有8个成员含有Cullin-Nedd8结构域,CaCUL1.6蛋白含有NB-ARC结构域。亚细胞定位预测发现CaCUL均定位于细胞质、细胞核。CaCUL基因的启动子中有多种与激素和胁迫响应等相关的顺式作用元件。基因表达模式分析结果表明,在不同生长阶段的不同组织中CUL参与了辣椒植株的生长和发育;在非生物胁迫中,大部分CUL基因都具有应激反应。本研究为进一步解析CaCUL家族基因在辣椒生长发育和非生物胁迫应答中的作用机理奠定了基础。     

玉米泛素连接酶U-box基因家族的全基因组鉴定及表达分析

[目的]U-box基因家族广泛存在于植物基因组中,能够编码泛素蛋白酶体系中特异性识别底物的泛素E3连接酶,调控蛋白的修饰和降解,对玉米的生长发育及逆境胁迫应答调控中起着重要作用,因此鉴定玉米U-box基因家族成员及进行基因功能研究具有重要意义.[方法]通过玉米全基因组数据库,利用一系列生物信息学工具对玉米U-box基因...     

我国科学家主导完成白菜、甘蓝基因组测序和分析

<正>由我国科学家领衔的白菜、甘蓝和油菜全基因组测序项目又取得阶段性重大成果,完成了甘蓝基因组测序和分析。该研究近日在线发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》。甘蓝基因组测序是白菜、甘蓝和油菜等芸薹属全基因组测序项目的一部分。这是继白菜基因组测序项目后的又一重大成果。据甘蓝项目组技术负责人、中国农科院油料所刘胜毅研究员介绍,甘蓝基因组至少包含45758个蛋白编码基因,与白菜基因组相似,其基因组的大部分能够与十字花科近缘模式植物拟南芥基因组建立共线性关系,进而为基因组进化研究提供了良好的模式材料。通过对这组模式材料的分析,科学家最终揭示出甘蓝和白菜基因组间存在转座子扩增     

陆地棉COI家族基因鉴定及在干旱和盐胁迫下的表达分析

COI1(COR-insensitive 1)与Skp1-Cullin-F-box蛋白组成茉莉素信号转导的核心组分SCFCOI1复合物,在植物生长发育和响应逆境胁迫中发挥重要作用.从全基因组水平上鉴定出48个陆地棉COI家族基因,其不均匀地分布在21条染色体上,主要定位于细胞核和细胞质中.根据系统发育关系将其分为3个亚...     

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;这6个SpoNHXs均具有跨膜结构域,与拟南芥NHX家族成员在不同亚家族中的保守基序高度一致,表明其具有相似的生物学功能;这6个SpoNHXs受盐胁迫上调表达,其中SpoNHX1与SpoNHX6显著上调。本研究结果可为后续SpoNHXs基因克隆和耐盐功能分析提供理论支持。     

芸薹属AC 基因组MTP1 基因的生物信息学分析

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtMTP1基因序列为参考,利用白菜(Brassica rapa)、甘蓝(Brassica oleracea)、甘蓝型油菜(Brassica napus)全基因组数据对MTP1基因进行全基因组水平鉴定,通过Blastn比对和保守结构域分析,在芸薹属AC基因组中共鉴定到8个MTP1基因,其中白菜1个、甘蓝3个、甘蓝型油菜4个(A亚基因组3个、C亚基因组1个)。生物信息学分析结果表明,在蛋白质理化性质、二级结构、跨膜结构域、磷酸化位点等方面,3个物种中的MTP1基因间各有差异,并使用甘蓝型油菜转录组数据比较分析4个BnMTP1基因在不同组织部位的表达模式。     

谷子SnRK2家族基因的生物信息分析

[目的]植物SnRK2是一类蔗糖非酵解型蛋白激酶,在信号转导和非生物胁迫及生长发育中具有非常重要的作用。[方法]本文利用生物信息学的方法从谷子基因组中分析鉴定出10个SnRK2基因,并对这些基因的染色体分布、理化性质、内含子-外显子结构、系统进化和顺式调控元件进行了分析。[结果]谷子的SnRK2基因分布在基因组中不同的染色体上,外显子数目大多为9个。这些基因被分为3个亚组,且与拟南芥和水稻的分类一致。而且,这些基因的上游启动子序列含有多个不同的激素和非生物逆境应答顺式元件,这说明它们在逆境应答和激素信号转导中具有一定的功能。[结论]本文为进一步研究谷子SnRK2基因在非生物胁迫和激素应答中的作用奠定了基础。     

谷子WRKY转录因子基因家族分析

[目的]谷子是抗旱研究的模式植物,谷子基因组测序的完成,为分离鉴定谷子抗旱基因提供了便利,WRKY基因参与植物非生物胁迫应答,在植物抗旱方面也发挥重要作用。为分离鉴定谷子WRKY类抗旱转录因子基因,从而为谷子抗旱机理研究和抗旱育种提供参考。[方法]采用生物信息学方法,对谷子转录因子SiWRKY基因家族进行了分离鉴定和表达分析。[结果]我们发现,谷子基因组中存在103个WRKY基因,分布在谷子的9条染色体上,根据在染色体上的位置命名为SiWRKY1-SiWRKY103。[结论]80%的谷子WRKY基因在干旱胁迫后上调表达,表明其参与谷子抗旱机制,为植物抗旱研究提供了候选基因。     

玉米全基因组谷胱苷肽-S-转移酶基因家族的分析

谷胱苷肽转移酶(glutathione-S-transferase,GST)是植物生长发育过程中一类多功能酶,在植物的初级代谢和次级代谢以及调控植物的逆境胁迫和细胞信号转导等过程中具有重要作用。根据GST蛋白序列构建的隐马尔可夫模型(hidden markov model,HMM),鉴定玉米全基因组GST基因,并对GST基因数量、类型、染色体定位和进化关系进行分析。结果表明,玉米全基因组中共含有37个GST基因,在10条染色体上呈非随机分布,具有U型、F型和Z型3个亚族。与水稻比较,玉米未发现T亚族。该研究结果对深入了解GST基因家族的分子进化以及GST基因的克隆和功能验证提供了重要参考依据。     

玉米全基因组谷胱苷肽-S-转移酶基因家族的分析

谷胱苷肽转移酶(glutathione-S-transferase,GST)是植物生长发育过程中一类多功能酶,在植物的初级代谢和次级代谢以及调控植物的逆境胁迫和细胞信号转导等过程中具有重要作用。根据GST蛋白序列构建的隐马尔可夫模型(hidden markov model,HMM),鉴定玉米全基因组GST基因,并对GST基因数量、类型、染色体定位和进化关系进行分析。结果表明,玉米全基因组中共含有37个GST基因,在10条染色体上呈非随机分布,具有U型、F型和Z型3个亚族。与水稻比较,玉米未发现T亚族。该研究结果对深入了解GST基因家族的分子进化以及GST基因的克隆和功能验证提供了重要参考依据。     

小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族比较分析

CBF(C-repeat-binding factor)是植物响应低温胁迫的主要转录因子。对小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族进行了全基因组鉴定和比较分析,并采用生物信息学技术对CBF基因的结构、系统发育、染色体定位、顺式作用元件以及共线性进行了分析,然后利用转录数据分析了该基因在不同胁迫条件下以及不同组织中的表达模式。经鉴定,小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因分别有75、31、19个。CBF基因具有很强的保守性,编码蛋白为亲水蛋白,绝大多数具有单一外显子结构,在第5染色体上集中分布;CBF基因家族存在片段串联重复和染色体倍加现象;不同CBF基因具有不同顺式作用元件。在不同胁迫条件下CBF基因表达水平不同,不同组织中的CBF基因表达水平也不同。由此推测CBF基因结构和功能出现分化可能是植物对不同环境的自适应结果,片段串联重复和染色体倍加是CBF基因家族扩张的驱动力。     

烟草YABBY基因家族的全基因组鉴定与分析

YABBY基因家族是种子植物特有的一类转录因子，具有C₂C₂锌指结构域和YABBY结构域，该家族在植物的发育过程中起重要调控作用。为研究烟草YABBY基因家族的成员及其作用，利用生物信息学技术从烟草基因组数据库中鉴定YABBY基因，并分析其蛋白理化性质、构建系统发育树、分析启动子顺势作用元件等。结果表明：在烟草基因组中一共鉴定到7个NtYABBYs基因，分为5个亚家族，均无跨膜结构，定位于细胞核内，启动子顺式作用分析表明NtYABBY基因含有与植物生长发育、植物激素、防御与胁迫等相关的顺势作用元件。该结果可为烟草NtYABBYs基因家族的进一步研究提供理论基础。