葡萄LIM家族基因特征及表达模式分析

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄(Vitis vinifera‘Pinot Noir’)试管苗为试验材料,利用q RT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LIM基因家族有14个成员,可分为4个亚族,各亚族编码蛋白氨基酸数量差异较大,但亚族内差异较小;分析葡萄基因和拟南芥基因间的选择压发现,二者存在钝化选择关系;多序列比对发现,该家族基因成员含有1或2个锌指结构的保守结构域;保守基序分析结果表明,所有基因均包含motif2;基因结构显示Vv LIM含有4～15个外显子;14个基因中有11个编码蛋白存在互作关系。该家族基因存在大量的光诱导元件和水杨酸等逆境胁迫相关元件。基因芯片表达数据表明,高表达的基因主要存在生长旺盛的组织中。q RT-PCR分析发现,Vv LIM1在100 mmol·L^-1NaCl、10%PEG和50 mg·L^-1 SA胁迫下表达量与对照相比显著上调,且随处理时间的延长表达量显著增加。     

欧李NAC基因家族的鉴定及表达分析

【目的】对ChNAC基因进行鉴定并分析其表达模式,明晰ChNAC基因结构,预测其潜在功能,筛选抗逆相关基因,为欧李抗逆性状形成的分子机制研究提供理论依据。【方法】在全基因组数据的基础上对ChNAC基因进行生物信息学分析,并对不同非生物胁迫处理下ChNAC基因的转录组数据进行分析。【结果】欧李NAC基因家族有76个家族成员,33个ChNAC基因编码碱性氨基酸,17个ChNAC基因编码酸性氨基酸,26个ChNAC基因编码中性氨基酸。ChNAC蛋白均为亲水性蛋白,80%ChNAC蛋白为不稳定蛋白,79%ChNAC蛋白定位于细胞核中。ChNAC基因可分为17个亚族,主要为OsNAC7、ANAC001、ONAC003等亚族。ChNAC基因多存在于Chr5染色体上,有8对ChNAC基因由染色体大片段复制而来,其中ChNAC01、ChNAC20、ChNAC64这3条基因是互为共线性。启动子分析结果表明ChNAC基因可能参与欧李的生长发育、激素调控及胁迫响应等方面。【结论】ChNAC基因的表达具有组织特异性。ChNAC基因家族成员响应不同的胁迫处理,尤其是ChNAC49基因在盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫...     

草莓CIPK基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得CIPK基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在蔷薇科森林草莓(Fragaria vesca)数据库中得到CIPK基因家族成员19个,可分为6个亚族。该基因家族分布在草莓7条染色体中的6条上。其编码蛋白的氨基酸数157～1 196,理论等电点3.91～9.34,分子量18 667.68～133 714.31 D。基因结构分析表明,有11条基因只有1个外显子,其余基因外显子数2～15。亚细胞定位结果表明,该基因家族成员主要在细胞质、细胞核和叶绿体上表达。蛋白质二级结构预测表明,该基因家族成员主要以α–螺旋、β–转角和不规则卷曲为主。对上游2 kb区域启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员对逆境胁迫应答MYB响应明显,除FvCIPK02、FvCIPK15、FvCIPK17外,其他基因均对脱落酸应答元件ABRE响应明显。qRT-PCR数据分析表明,FvCIPK16、FvCIPK10和FvCIPK09分别在PEG、ABA和NaCl处理下,草莓试管苗中的相对表达量最高,分别是对照的18.4倍、29倍、13倍,说明FvCIPK16强响应干旱胁迫,FvCIPK10强响应A...     

大白菜LOG基因家族的鉴定与生物信息学分析

LOG基因编码5′-核糖单磷酸水解酶,将细胞分裂素的前体物质直接转化成具有生理活性的细胞分裂素,在细胞分裂素合成途径中具有重要作用。为深入研究大白菜LOG基因家族的功能,利用生物信息学方法对大白菜基因组中LOG基因家族成员进行了鉴定,并对其基因组信息、蛋白质生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化等方面进行了研究。结果表明:在大白菜基因组中共鉴定出17个LOG基因,可以聚类到7个分支A~G中;LOG基因在大白菜10条染色体上呈现不均匀分布,在第2和4号染色体上分布相对较多;对大白菜LOG蛋白氨基酸序列进行了多重比对,比对结果表明LOG蛋白的氨基酸中均具有一致序列为MHxRKAxMx(5)FxALPGGYGTxxEE的LOG蛋白特异的LDC motif;通过MEME软件对大白菜LOG蛋白motif的预测发现了8个比较保守的motif。研究结果为大白菜LOG基因功能的研究奠定了基础。     

苹果锚蛋白基因ANK家族生物信息学鉴定分析

 利用生物信息学方法对苹果ANK基因家族成员及分类鉴定,同时对其染色体定位、系统进化关系及芯片表达特性进行了分析。苹果MdANK家族包含351个基因,根据蛋白结构域差异分为16个类别,ANK-M类型最为庞大,有143个ANK蛋白;苹果的17条染色体均有ANK家族基因分布,其中第2条染色体上分布最多,有36个ANK基因。MdANK编码的蛋白在72 ~ 2 429个氨基酸范围内,等电点在4.30 ~ 11.13之间。芯片分析发现,在苹果果实成熟时期及砧木接穗互作过程中,多数MdANK基因的表达都有不同程度变化。     

椰子SPL基因家族的生物信息学及其表达分析

Squamosa promoter binding protein like(SPL)基因是植物特有的转录因子,在植物生长发育过程中发挥重要的调节作用.本研究根据已释放的椰子转录组序列信息和水稻SPL基因家族的蛋白序列信息,从椰子转录组中鉴定出24个CnSPL基因,分别命名为CnSPL1～CnSPL24.Pfam分析表...     

‘芙蓉李’糖转运蛋白家族基因鉴定及表达分析

基于‘芙蓉李’（Prunus salicina）基因组数据,采用生物信息学分析方法鉴定糖转运蛋白家族基因,并对其蛋白质理化特性、亚细胞定位、系统进化树、蛋白质保守结构域以及表达模式进行分析。共鉴定出49个该家族基因,根据保守结构域和系统发育分析将其分为7个亚家族。蛋白质介于313～948个氨基酸之间,预测定位于质膜或液泡膜;所有的蛋白都含有保守的糖转运体结构域（PF00083）,其中大多数含有12个跨膜螺旋。通过比对‘芙蓉李’果实发育过程的RNA-seq数据,对49个基因进行表达谱分析,其中15个在果实不同发育阶段差异表达;qRT-PCR分析表明,15个差异表达基因中有9个基因与果实葡萄糖和蔗糖含量显著正/负相关,其中1个肌醇转运蛋白亚家族基因（PsINT4）、1个糖转运蛋白亚家族基因（PsSTP11）、1个糖促进蛋白亚家族基因（PsSFP5）和1个液泡单糖转运蛋白亚家族基因（PsTMT1）在‘芙蓉李’果实发育过程中具有较高的表达量,可能在‘芙蓉李’果实发育和成熟过程中对糖分积累起重要作用。     

大白菜LEA家族基因的鉴定及其部分成员在低温胁迫下的表达分析

基于大白菜全基因组数据对LEA家族基因进行全基因组鉴定与生物信息学分析,研究其序列特征、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、进化关系以及在不同组织中和低温胁迫下的表达模式.从大白菜基因组中总共鉴定出65个LEA家族基因成员,根据系统发育与保守基序分析,其可分为8个组;内含子较少,且不均匀地分布在10条染色体上,另...     

西瓜YABBY基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

以西瓜YABBY基因家族为研究对象,利用TBtools、MEGA、ITOL等软件对西瓜YABBY基因家族进行全基因组鉴定与生物信息学分析,包括对西瓜YABBY基因家族的全基因鉴定、染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析、系统进化树分析、启动子顺式作用元件分析和共线性分析,以期能够为西瓜YABBY基因的功能研究与分子机制提供参考依据。结果表明：西瓜YABBY基因家族共9个成员,分布于7条染色体上。西瓜YABBY基因编码蛋白质组成的氨基酸数量范围为169～242 aa,蛋白质分子量变化范围为19.07～26.91 kDa,蛋白质理论等电点PI的范围为7.53～9.69。西瓜YABBY基因家族分为3个类群,同一类群具有相同的外显子-内含子排列方式,且具有相似的蛋白保守基序排列。西瓜、拟南芥、水稻、番茄的YABBY基因家族被分为5个亚族,每个亚族均有西瓜YABBY基因成员分布。西瓜YABBY基因启动子区域含有激素应答、光响应、胁迫应答、转录因子结合位点等相关的多种顺式作用元件。西瓜YABBY基因家族共有3对基因存在串联重复和片段复制。     

葡萄NHX基因家族的鉴定和表达分析

【目的】探究葡萄NHX基因家族生物信息学特性及在非生物胁迫下的表达情况,以期筛选出与非生物胁迫相关的家族成员,从而为葡萄抗逆性研究提供理论依据。【方法】以拟南芥、水稻及胡扬NHX基因序列为基础,对葡萄NHX基因进行同源克隆、染色体定位、氨基酸组成成分、理化性质、motif、蛋白质二级结构以及基因芯片表达等分析,同时利用qRT-PCR技术分析葡萄NHX基因家族表达情况。【结果】葡萄NHXs可分为2个亚族,主要分布在第1、5、7、14、15、19号染色体上,其外显子数为12～23个;VvNHX06的氨基酸数最少,有291个,VvNHX07的氨基酸数最多,有1141个。Motif分析发现,N端含有典型的锌指结构,蛋白质二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。亚细胞定位预测发现,葡萄NHX基因主要分布在细胞膜、内质网、线粒体、液泡和细胞质中。基因芯片表达显示,使用NaCl、ABA和PEG处理后,葡萄叶片中VvNHX02和VvNHX06基因表达量均呈上升趋势。qRT-PCR分析结果表明,在200 mmol·L~(-1)NaCl、100 mmol·L~(-1)ABA处理后的葡萄叶片中,VvNHX06表达量显著增加,分别是对照的30倍和60倍。用10%PEG处理实验材料6 h后,VvNHX05的表达量明显增加,是对照的5倍。【结论】VvNHX05和VvNHX06基因与植物耐盐和抗旱性有密切关系,可为葡萄的逆境胁迫机制研究提供参考。     

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。     

龙眼DRB家族全基因组鉴定及其表达分析

为了解龙眼中双链RNA结合蛋白家族(DRB)的潜在功能,采用生物信息学方法鉴定龙眼DRB基因家族成员,并分析其在龙眼体胚发生早期、不同组织部位和外源脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯处理下的表达模式。结果显示:龙眼DRB家族的8个成员分布在5个亚组中,并且都具有2～3个双链RNA结合结构域,内含子数1～7;龙眼DRB家族含有6种motif;启动子中含有大量光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件;龙眼DRB家族成员在体胚发生的各个阶段、各器官中均有表达,但表达量差异较大;外源脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯处理显著抑制龙眼DRB家族成员的表达。本研究结果表明,龙眼DRB家族成员高度保守,该家族成员可能参与龙眼体胚及各器官各阶段的生长发育过程,且参与脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯响应过程。     

柑橘属SAUR基因家族的全基因组鉴定及表达分析

分析SAUR(Small auxin up-regulated RNA)基因家族在不同柑橘基因组中的数量、连锁群分布、基因结构、系统进化、基因表达模式等,从香橼、柚、莽山野橘和克里曼丁橘等基因组中分别鉴定到69、62、58和70个SAUR基因。SAUR在基因组上分布不均,呈现明显的串联重复现象,基因家族成员的差异可能是由于串联重复和染色体大片段复制引起。大多数柑橘SAUR基因不含内含子,含有SAUR特有的4个保守motif。系统进化树分析显示,来源于拟南芥、水稻、番茄、马铃薯和柑橘的629个SAUR基因分为9组,每一组都含有5个物种的家族成员,并且同一个物种的SAUR基因具有较近的遗传距离。顺式元件分析表明,CclSAUR基因家族成员的上游序列含有光响应、转录因子结合、激素响应、伤害响应、低温响应、玉米素代谢和类黄酮生物合成相关的元件。q RT-PCR分析结果显示,大多数CclSAUR都能响应外源IAA和低温处理。     

西瓜DMP基因家族的鉴定及分析

DMP(domain of unknown function 679 membrane protein)基因家族在调控植物生长发育中起着重要作用,特别是在生殖发育和衰老等方面。西瓜营养成分丰富、味道鲜美,是我国重要的经济作物之一,在蔬菜生产和消费中具有重要地位。采用生物信息学技术系统挖掘了西瓜DMP基因家族成员,并对其理化特征、系统进化、染色体定位、保守基序等进行了研究。同时,利用转录组数据明确了DMP家族成员在果实不同发育时期及干旱胁迫处理下的表达模式。利用西瓜基因组数据共鉴定到6个ClaDMPs基因,命名为ClaDMP1-ClaDMP6,分布在1、2、5、6共4条染色体上。系统进化分析将西瓜DMP蛋白分为4个亚族,第Ⅲ亚族中的ClaDMP6与拟南芥单倍体诱导基因亲缘关系最高,位于同一进化分支,推测其为西瓜单倍体诱导的候选基因。表达水平分析表明,部分ClaDMPs基因在果实中呈现高表达,干旱胁迫可以诱导或下调DMP基因的表达。本研究为揭示西瓜DMP基因生物学功能奠定了一定基础,并为西瓜单倍体育种提供了靶标基因。     

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...     

辣椒氨基转移酶pAMT基因家族在基因组中的分布分析

为研究辣椒氨基转移酶(pAMT,putative aminotransferase)基因在辣椒基因组中的分布和功能,以尊辣1号基因组为参照,利用生物信息学方法对辣椒中pAMT基因家族成员进行全基因组水平分析。结果显示:辣椒基因组中存在9个pAMT基因家族成员,集中分布在8号和9号染色体上,氨基酸序列多重比对显示这9个蛋白分别聚类到3大分支上。结构分析表明,pAMT家族所有蛋白均含有5个保守结构域Motif 2、Motif 3、Motif 5、Motif 8和Motif 9。基因表达分析结果显示:基因Capana09g000427在叶片中不表达,在果皮中表达量最高,其次是子房,在种子和胎座也有表达。基因Capana08g000160在种子、胎座中不表达,仅在叶片中表达稍高,在其他组织的表达量均较低。辣椒氨基转移酶pAMT基因家族在基因组中的分布分析为进一步研究辣椒氨基转移酶pAMT基因家族的功能提供了科学依据。     

葡萄PYL基因家族的鉴定与表达分析

【目的】通过分析葡萄(Vitis vinifera L.)PYL基因在非生物胁迫条件下的响应情况,丰富PYR/PYL/RCAR(Pyrabactin Resistance/Pyr1-Like/Regulatory Components of ABA Receptor)在ABA信号和启动信号转导中的功能。【方法】利用生物信息学方法,筛选葡萄中的PYL基因,并对其进行生物信息学及非生物胁迫下的响应分析。【结果】从葡萄基因组中共鉴定出6个PYL基因,Vv PYL家族无染色体偏好性,Vv PYL5无内含子结构;除Vv PYL4外均富含酸性氨基酸,该家族成员主要定位于细胞质中,并有多个保守位点。10%(ω)PEG和100μmol·L~(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1和Vv PYL2表达水平与对照相比差异显著,分别为对照的1.3~1.8倍。50μmol·L~(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1表达水平与对照差异显著,为对照的1.5倍;400 mmol·L~(-1)Na Cl、10%PEG、50μmol·L~(-1)ABA和100μmol·L~(-1)ABA处理24 h后,Vv PYL1和Vv PYL2的表达水平显著高于对照,为对照的1.2~2.2倍,400 mmol·L~(-1)Na Cl处理24 h后,Vv PYL6的表达水平显著高于对照,为对照的1.6倍。【结论】克隆得到葡萄的6个PYL基因,高度保守,分为3个亚组;能够响应不同非生物胁迫。本研究为葡萄PYL基因在逆境应答中的功能研究提供了基础。     

桃SAUR家族基因分析及PpSAUR5功能鉴定

为了探究SAUR(Small Auxin-UpRNA)基因家族成员在桃树(Prunus persica)生长发育中的作用,利用生物信息学方法对桃SAUR家族成员(PpSAUR)进行鉴定,对其染色体定位、基因结构、保守元件、进化关系及基因表达等进行分析,并对PpSAUR5功能进行初步鉴定。结果表明:桃中共有80个SAUR成员,分为12个亚组,不均匀分布在8条染色体上;基因结构显示75个PpSAUR只有1个外显子,余下5个有2～3个外显子;通过分析不同树势(强、中、弱)桃品种的转录组获得18个与树体长势呈正或负相关的SAUR基因,这些基因对外源植物生长调节物质处理响应不同。PpSAUR5对生长素与赤霉素均有响应,功能验证显示PpSAUR5转基因拟南芥幼苗叶柄、下胚轴及根较野生型长,且对NAA与2,4-D处理敏感性降低。研究结果表明PpSAUR5能够促进器官伸长。     

毛竹SLAC家族基因鉴定及PheSLAC1功能分析

为了研究S型阴离子通道蛋白（slow type anion channel,SLAC）基因家族在毛竹（Phyllostachys edulis）响应干旱胁迫中的作用,利用生物信息方法以拟南芥和水稻中的SLAC/SLAH家族蛋白序列为模板对毛竹中SLAC家族成员进行鉴定,对其基因结构、进化关系和组织表达等进行分析,并对PheSLAC1的保守功能位点以及在干旱胁迫中的功能进行初步研究。结果表明：毛竹中包含15个SLAC家族基因,其中PheSLAC1.1(PH02Gene01933.t1)和Phe SLAC1.2(PH02Gene00592.t1)在叶片中表达量最高,基因编码区（coding sequence,CDS）序列长度分别为1 716和1 677 bp,分别编码572和559个氨基酸,且包含保守的关键功能位点。亚细胞定位结果表明,PheSLAC1.1和Phe SLAC1.2均定位于细胞质膜中。PheSLAC1.1和Phe SLAC1.2在拟南芥slac1-3突变体中的表达结果表明,其能够部分减轻突变体的干旱敏感表型,表明两者均能够通过调控气孔关闭在毛竹响应干旱胁迫中发挥重要作用。