毛果杨全基因组ANK基因的鉴定及表达分析

锚蛋白重复序列(ankyrin repeats)是普遍存在于生物体中的介导蛋白与蛋白相互作用的一种结构域。具有这种结构域的蛋白参与转录的启动、细胞周期的调控、细胞骨架系统的形成及离子的运输和信号转导。利用生物信息学方法,以杨树最新基因及蛋白序列为基础,通过对毛果杨全基因组中ANK基因的鉴定,获得较为完整的ANK家族信息。同时,对该家族成员的分类、进化、定位、结构和表达进行全面分析,为下一步研究ANK基因的功能提供重要的生物信息依据。     

大豆GmANKTM家族非生物胁迫生物信息学分析

ANKTM(Ankyrin repeats transmembrane)蛋白属锚蛋白超家族,包含ANK基序和跨膜结构域,在非生物胁迫、生物胁迫、诱发衰老中起重要作用。为了解大豆ANKTM (Ankyrin repeats transmembrane)家族成员及其胁迫响应规律,利用生物信息学和q-PCR方法研究大豆ANKTM家族成员。结果表明,从大豆中鉴定出62个ANKTM家族基因,分为5个亚家族。该家族编码蛋白含346～1 039个氨基酸,分子质量为37.88～114.83 ku,等电点(pI)为4.46～9.61。分析蛋白结构域发现,GmANKTM家族含ANK基序和跨膜结构域,58个基因含PGG结构域,此外还含ACBP、SBP、DHHC、G-PCR等其他结构域。除ANK基序、跨膜结构域和PGG结构域外其他结构域主要集中在第5亚家族。其余亚家族结构域分布位置和数量相近。启动子区域顺式元件分析发现,GmANKTM家族基因含光响应元件、激素响应相关元件和逆境响应相关元件。组织分析发现GmANKTM家族第5亚家族组织表达量高于其他亚家族。利用大豆转录组数据库分析发现,GmANKTM家族基因受盐胁迫和干旱胁迫强烈诱导。     

玉米CCCH基因家族鉴定及分析

CCCH锌指蛋白与植物生物和非生物胁迫、生长发育及抗病性密切相关。以玉米为材料,应用在线工具与公共数据库,共鉴定出63个CCCH基因,命名为Zm CCCHs,进一步对玉米与水稻、拟南芥、小立碗藓的CCCH基因进行生物信息学分析。结果表明:玉米的CCCH家族基因在染色体上呈不均匀分布,蛋白质氨基酸序列长度在110～962 aa之间。Zm CCCHs基因具有相对保守的结构,即包含CCCH结构域、WD40结构域、C2H2结构域、C3HC4结构域,CCCH蛋白结构中含有2个α螺旋和4个β折叠结构域。进化树分析表明玉米CCCH蛋白与水稻CCCH蛋白序列具有较高的同源性。上述结果为深入研究该基因家族的功能与表达调控提供了参考信息。     

香蕉Ran家族基因的全基因组分析

Ran是一类在多种基本细胞活动中扮演者重要角色的小GTP酶。从香蕉基因组中鉴定出9个MuRan家族基因成员,并对其染色体分布、基因结构、蛋白理化性质、结构域和系统进化等进行分析。结果表明:MuRan家族基因不均匀的分布在第1、4、5、6号等4条染色体上。MuRan蛋白与其它植物Ran蛋白的氨基酸序列都有很高的同源性,带有GTP水解结构域、Ran GAP结合结构域和酸性尾巴等Ran蛋白的典型结构域,与拟南芥AtRan蛋白亲缘关系较近。为进一步研究香蕉MuRan家族基因的生物学功能提供参考。     

尼瓦拉野生稻FKBP基因家族的鉴定及功能分析

用HMMER软件,根据FKBP蛋白特征保守结构域初步鉴定了FKBP家族蛋白,再对初步鉴定的FKBP家族蛋白序列进行Pfam数据库保守结构域搜索,进一步甄别确定。据此得到尼瓦拉野生稻FKBP基因25个,转录本40个;亚洲栽培稻FKBP基因26个,转录本33个。根据尼瓦拉野生稻和亚洲栽培稻FKBP蛋白的系统进化关系和相关注释信息对尼瓦拉野生稻FKBP基因家族成员进行了命名,并用在线软件对比分析了尼瓦拉野生稻和亚洲栽培稻FKBP家族蛋白理化性质、转录本结构和蛋白保守基序,初步讨论了尼瓦拉野生稻与对应的亚洲栽培稻FKBP家族成员间的异同点,并结合NCBI的SRA数据库中相关RNA测序数据分析FKBP基因在不同生长时期和不同器官内的表达情况,为相关研究提供有益参考。     

桃磷酸肌醇特异性磷脂酶C基因家族鉴定与分析

为了对桃(Prunus persica var.Lovell)中PI-PLC家族基因进行系统分析,利用桃基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定桃PI-PLC家族基因的基因结构、染色体定位和编码蛋白,通过序列比对进行进化和分类分析。结果表明,桃中含有5个PI-PLC家族基因,预测他们均含有9个外显子,分布于桃的2条染色体上。保守结构域分析结果显示,桃中PI-PLC蛋白均含有4个保守的EF、X、Y和C2结构域。进化树分析结果表明桃PI-PLC家族基因可分为4个亚家族。     

苦荞WOX家族全基因组鉴定及响应愈伤诱导率表达分析

【目的】全基因组鉴定苦荞WOX(WUSCHEL-related homeobox)基因,揭示其基因家族成员序列特征、基因表达模式及与出愈率的相关性,为突破苦荞再生及遗传转化难题提供理论基础。【方法】基于同源性搜索策略,以拟南芥WOX基因蛋白为参考序列,进行苦荞全基因组比对,获得苦荞WOX基因家族成员蛋白及核酸序列。基于蛋白同源性及保守结构域分析,鉴定出苦荞WOX基因家族所有成员。同时使用TBtools软件展示FtWOXs家族成员基因结构、保守结构域及启动子顺式作用元件特征。比较分析WOX基因家族成员在苦荞与拟南芥之间的基因组共线性。基于邻近法,利用MEGA X软件构建苦荞、拟南芥和水稻WOX基因家族成员蛋白序列系统进化树。以MS+2,4-D 3.0 mg·L^-1+6-BA 1.0 mg·L^-1为愈伤诱导培养基,下胚轴为外植体,选取70份苦荞品种诱导愈伤组织,评价不同基因型的出愈率。qRT-PCR比较分析高、低出愈率苦荞品种间FtWOXs基因表达水平。基于Pearson相关系数分析出愈率与FtWOXs基因家族成员表达相关性。【结果】共鉴定出30...     

杨树磷酸肌醇特异性磷脂酶C基因家族鉴定与分析

为了对已测序杨树Populus trichocarpa Torr.Gray中磷酸肌醇特异性磷脂酶C(phosphoinositidespecific phospholipase C,PI-PLC)家族基因进行系统分析,利用杨树基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定杨树PI-PLC家族基因的基因结构、染色体定位和编码蛋白,通过蛋白序列比对进行进化和分类分析。结果表明,杨树中含有7个PI-PLC家族基因,含有8~10个外显子,分布于杨树的4条染色体上。MEME和Pfam保守结构域分析显示,杨树PI-PLC蛋白均含有4个保守的EF、X、Y和C2结构域。蛋白质进化树分析结果表明PI-PLC可分为2个亚家族。     

榛属ycf1基因生物信息学分析

为研究ycf1基因家族成员在榛属(Corylus)中的生理功能,利用榛属叶绿体基因组数据库,经过生物信息学分析,获得榛属ycf1基因家族成员的基因结构、定位和编码蛋白,经过多重序列比对进行进化和分类分析。结果表明,榛属叶绿体基因组中的ycf1基因家族成员不含有内含子;TMHMM跨膜区结构分析显示,榛属YCF1蛋白均不含有跨膜区;MEME保守结构域分析显示,榛属YCF1蛋白均含有3个保守结构域。研究结果对解析榛属YCF1蛋白的生物学功能提供重要的线索。     

甘蓝脂质转运蛋白基因BoLTP的克隆与表达分析

[目的]克隆甘蓝脂质转运蛋白基因(BoLTP)的cDNA及DNA片段,为进一步研究其生物学功能奠定基础.[方法]根据NCBI数据库中脂质转运蛋白基因的信息,克隆甘蓝不同组织BoL TP基因,对其核酸序列及预测蛋白进行生物信息学分析;检测甘蓝多种组织中BoLTP的表达情况.[结果]克隆获得甘蓝BoL TP的cDNA序列为720 bp,无内含子,编码102个氨基酸.生物信息学分析发现,甘蓝BoLTP具有脂质转运蛋白家族共有特征,具有显著的疏水区,并存在信号肽结构域、AAI结构域.RT-PCR检测结果表明,BoL TP主要在甘蓝雄蕊中表达,在雌蕊、萼片、花瓣、花茎及叶片中均无表达.[结论]甘蓝BoLTP基因可能与甘蓝雄蕊中花粉的发育相关.     

绵羊肺炎支原体 p113 基因的序列分析及功能预测

采用多种软件对p113基因的相似性、跨膜结构、重复序列、信号肽、抗原表位等进行预测,并与同源序列进行比较分析.结果表明,p113基因是猪肺炎支原体黏附素基因p97的直系同源基因,并具有与P97蛋白R2区类似的特征性重复序列.通过综合比较分析,推测P113蛋白极可能是绵羊肺炎支原体的黏附素和膜表面免疫原.     

西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因鉴定及表达分析

Sirtuin蛋白是一类进化保守的NAD⁺依赖性脱酰基酶家族，可调控生物的新陈代谢、基因组稳定性和寿命。为探究西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因种类、分布和分子特征，以及不同级型、不同发育时期的表达模式，基于西方蜜蜂全基因组数据，采用生物信息学方法对西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族成员进行鉴定，预测家族基因的结构和染色体位置，分析家族基因的结构域和系统发育关系；采用qRT-PCR分析Sirtuin蛋白家族基因在西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期的表达情况。结果表明，在西方蜜蜂全基因组中鉴定出10个Sirtuin蛋白基因，属于6个家族成员（ AmSirt1、 AmSirt2、 AmSirt4~ AmSirt7）， AmSirt1和 AmSirt2家族成员各包含3个基因。6个家族成员基因分别定位于不同的染色体上，其中 AmSirt1和 AmSirt2呈现典型的串联重复分布， AmSirt1、 AmSirt6和 AmSirt7主要定位于胞质/细胞核， AmSirt2和 AmSirt5主要定位于胞质， AmSirt4定位于线粒体。西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因的编码氨基酸数为265~899个，分子质量为 29.45~102.91 ku，等电点为4.58~9.09，外显子数为4~9个，内含子长56~2 719 bp，Sirtuin蛋白家族基因包含12个保守结构域，并发现3个西方蜜蜂所特有的保守氨基酸位点。Sirtuin蛋白家族基因鉴定和系统发育关系表明，西方蜜蜂缺少 Sirt3基因，10个Sirtuin蛋白基因聚合为4类6个分支，与东方蜜蜂、大蜜蜂的同源性较高。6个家族基因在蜂王和工蜂不同发育时期均有表达，蜂王整体基因表达量高于工蜂，各家族基因表达量均在2日龄蛹达到峰值。综上表明，西方蜜蜂有6个Sirtuin蛋白家族成员，系统进化中分为4类，缺少Sirt3家族成员。推测在西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期，Sirtuin蛋白基因表达受禁食行为、热量限制和器官分化的影响。     

汉麻Alfin-like转录因子家族鉴定及表达分析

对汉麻Alfin-like转录因子家族进行鉴定和生物信息学分析,为Alfin-like转录因子调控汉麻生长发育及抗性奠定基础。通过利用拟南芥Alfin-like转录因子蛋白序列作为模板,利用TBtools、MEGA等生物信息学工具分析汉麻全基因组数据。在汉麻基因中共鉴定出5个CsALs基因,对其进行了理化性质分析、亚细胞定位、保守基序、基因结构、染色体定位、顺式元件、共线性分析、进化分析及聚类分析等基础分析。结果表明：鉴定的5个汉麻AL转录因子均含有DUF3594结构域（PAL结构域）和PHD手指状结构域;经理化性质分析得出,CsALs蛋白质长度在239～256 aa之间,等电点在4.97～5.31之间,亲水性为-0.809～-0.623,属于酸性亲水蛋白;CsALs基因分布在4条染色体上,亚细胞定位发现AL转录因子均定位在细胞核;上游2 000 bp启动子元件分析与光响应、胁迫响应和激素相关;根据与拟南芥、大豆、水稻、玉米、烟草等系统发育分析共分为B、E、F 3个亚族;热图聚类分析表明CsALs基因在汉麻中具有较高表达。     

猕猴桃DCL、RDR和AGO基因家族的鉴定与分析

为研究猕猴桃RNAi抗病毒机制相关基因DCL、RDR和AGO。本研究采用blastp比对法和NPS@、SignalP-5.0及TMHMM 2.0等数据库对猕猴桃RNAi相关蛋白家族进行鉴定及其对应基础性质(如：亚细胞定位、二级结构等)的分析。结果在猕猴桃中共鉴定获得4个DCL、6个RDR和18个AGO基因,其中19个基因分布在13条染色体(即第3、6、9、12、13、16、17、18、19、23、26、27、29号染色体)上,另外9个基因未定位到染色体具体位置。 AcAGO1d、 AcAGO2a、 AcAGO2b、 AcAGO2d基因在19号染色体成簇存在。RDR基因和 AGO2/7基因包含的内含子较少,其他的AGO和DCL基因包含的内含子较为丰富。这些猕猴桃基因均与番茄更近缘,它们编码的蛋白质含有不同比例的二级结构类型,无规则卷曲占50%左右,其次是α-螺旋和β-折叠。本研究完善了猕猴桃DCL、RDR和AGO编码基因的鉴定,后分析其对应的基础性质,以期为猕猴桃抗病毒研究奠定基础。     

结球甘蓝SET基因家族鉴定与表达分析

植物SET基因是一类含有SET结构域的高度保守的基因家族,参与调控植物多种生命过程。为探讨结球甘蓝SET基因家族及其表达情况,采用生物信息学方法对SET基因家族进行鉴定,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和半定量PCR（RT-PCR）对SET基因在不同组织中的表达模式进行分析。结果鉴定出28个结球甘蓝SET基因,它们不均匀分布在除1号染色体外的其他8条染色体上,编码蛋白的相对分子质量在29.20 ~ 185.16 kDa之间,预测等电点在5.02 ~ 9.06之间。基因结构分析表明结球甘蓝SET基因有0 ~ 23个内含子。系统进化分析将该家族成员分为7个亚族,其中第Ⅱ和第Ⅴ亚家族成员最多。在7个亚家族中,每个家族挑选1个基因,qRT-PCR结果显示选取的7个SET基因在结球甘蓝的叶片中不表达,而在根、茎、花蕾和花中均有表达,其中花蕾中表达量较高,进一步RT-PCR检测发现其在花粉母细胞时期高度表达。对结球甘蓝SET基因家族进行了鉴定,分析其进化关系和表达模式,可为深入研究该家族基因功能奠定一定的理论基础。     

陆地棉小GTP结合蛋白基因GhROP1和GhROP8的克隆及表达分析

为探究棉花ROP基因在非生物逆境胁迫及外源激素处理下的表达模式,利用同源克隆的方法获得2个陆地棉(Gossypium hirsutum L.)ROP基因GhROP1和GhROP8,通过生物信息学方法分析其理化性质、结构及进化关系,并利用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对其组织表达的特异性及不同逆境胁迫和外源激素处理下的表达模式进行分析。结果表明：1)GhROP1和GhROP8基因的开放阅读框(ORF)分别为591和630 bp,各编码197和210个氨基酸,均含有1个保守的RHO结构域。2)多序列比对显示2个GhROPs蛋白均符合ROP蛋白结构特征且与其他物种ROP蛋白具有高度的相似性,聚类分析表明,GhROP1蛋白属于Ⅰ类ROP蛋白,GhROP8蛋白属于Ⅱ类。3)2个GhROPs基因在不同组织中均有表达且存在组织特异性：GhROP1基因在真叶中表达量最高,在根部和茎部表达量较低;GhROP8基因在根部表达量最高,其他组织中均为低表达量。2个GhROPs基因对于干旱、高盐、低温及高温等非生物逆境胁迫和外源脱落酸(ABA)、生长素(IAA)的处理均有响应：2个GhROPs基因表达均受...     

小桐子CDPK及相关激酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

基于小桐子基因组数据库,在全基因组水平对小桐子CDPK及相关激酶基因家族进行鉴定,并对其系统进化、基因结构、保守结构域、染色体定位以及器官与低温胁迫表达进行分析,为深入开展小桐子CDPK及相关激酶基因的功能鉴定及其在小桐子遗传改良中的应用提供依据。利用CDPK结构域的隐马尔可夫模型对小桐子蛋白质数据库进行相似性检索,经过Pfam与CDD在线工具的验证获得小桐子CDPK及相关激酶基因家族成员。利用不同的工具对CDPK及相关激酶基因进行生物信息学对比分析。通过小桐子器官与低温表达谱数据进行CDPK及相关激酶基因的表达分析。小桐子基因组中共检索到17个CDPK基因、5个CRK基因、2个PPCK基因、4个PEPRK基因以及1个CCaMK基因,各基因家族成员的基因长度、蛋白质等电点及亚细胞定位等理化参数具有家族特异性。序列比对与系统进化分析显示,5个基因家族都单独聚类,而CDPK与PEPRK基因家族又分别聚类为4个与2个亚族,且鉴定到小桐子CDPK家族成员的N-端可变区、激酶结构区、自抑区及EF-hand调控区4个保守结构域以及其他激酶成员的激酶结构域。同时,分别有21个与24个CDPK及相关激酶可能发生N-豆蔻酰化与N-十六烷酰化的修饰。染色体定位表明,小桐子CDPK及相关激酶基因不均匀地分布于10条染色体上,且存在JcCDPK7/JcCDPK9串联复制现象。转录组表达分析表明,29个CDPK及相关激酶基因中,有24个基因在叶片、根及种子中都有表达,而JcCDPK3、JcCDPK11、JcCRK3及JcCCaMK属于低温诱导高表达基因,与小桐子的抗冷性直接相关。     

甘蓝型油菜WOX基因家族的鉴定与表达分析

对甘蓝型油菜WOX基因家族进行研究，利用生物信息学方法鉴定到58个家族成员，对其理化性质、系统发育树、基因结构、保守结构域、染色体位置、顺式作用元件和表达模式等进行分析，结果表明：氨基酸长度为121~397，分子质量为13 962.77~44 157.46 u，等电点为5.23~9.63，亲水性均小于0，不稳定系数为42.12~75.63，亚细胞定位在细胞核和叶绿体；系统进化树将WOX基因分为3大类和9个亚支；相同亚支的成员motif和基因结构相似或相同；除 BnWOX1、 BnWOX3、 BnWOX4、 BnWOX15、 BnWOX32、 BnWOX42、 BnWOX43、 BnWOX51、 BnWOX53 基因外，其余 49 个BnWOX基因不均匀分布在19条染色体中的18条染色体上(ChrC06 除外)，有38对串联重复基因；基因上游序列中包含转录因子结合位点、逆境响应、光响应、激素响应、分生组织调控等顺式作用元件等；各组织器官表达分析表明，BnWOX基因在根、茎尖、种子、角果中表达量较高；对WOX基因进行定量分析发现，在冷胁迫和干旱胁迫下基因表达量有显著变化，表明BnWOX基因可能在油菜响应冷/旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用。     

瘤背石磺低频听力相关基因OrNXN克隆及表达分析

从瘤背石磺不同频率声音基因转录组中将有显著差异表达的基因与IMPC人类听觉感知和耳聋相关基因对比发掘出与听力相关的基因NXN。利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆获得OrNXN基因cDNA全长序列,并对其序列进行生物信息学分析;利用实时定量PCR(qPCR)技术分析OrNXN在瘤背石磺不同组织、不同声音频率及不同潮汐节点的表达水平。结果显示,OrNXN基因cDNA全长为1 593 bp,开放阅读框长度为432 bp,共编码143个氨基酸,相对分子质量为15.57 ku;结构域预测分析表明,OrNXN含有Thioredoxin家族典型的硫氧还蛋白结构;多序列比对以及进化树构建结果表明,OrNXN与其他物种的相似度较高,保守性较强;荧光定量结果表明,在瘤背石磺7个组织中OrNXN在肠、神经节、性腺和腹足中均有表达,在肠中表达量最高,其次为神经节。不同声音频率刺激下,OrNXN在200和50 Hz处有差异表达,在不同潮汐节点,OrNXN表达量均不同,表达量基本与潮汐水位变化一致。研究表明,OrNXN可能在瘤背石磺参与感知潮汐节率时对潮汐发出的低频声音产生了响应。     

西瓜PIP5K基因家族鉴定及其在雄性不育花蕾中的表达分析

为了挖掘西瓜磷脂酰肌醇4-磷酸5-激酶(PIP5K)基因的功能,利用生物信息学方法对西瓜PIP5K家族成员进行鉴定和特征分析,并对其在多个组织的表达模式进行分析研究.结果显示:西瓜基因组中含有8个PIP5K家族成员,分布在6条染色体上;多数基因定位在细胞质或细胞膜上;共线性分析发现4个ClaPIP5K基因与5个AtPI...