基于转录组的甘蔗ScJAZ基因家族鉴定及表达分析

Jasmonate ZIM domain(JAZ)蛋白是茉莉酸信号转导途径的关键因子,参与植物抵御生物和非生物逆境胁迫信号的响应和调控.本研究基于课题组构建的多个甘蔗转录组数据库鉴定了 19个具有完整编码区的甘蔗ScJAZ家族基因(ScJAZ15～ScJAZ33),并分析了相应编码蛋白的理化性质、结构特征、进化分类及在...     

马铃薯PIF家族成员鉴定及其对高温胁迫的响应分析

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors,PIFs)属于碱性-螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)转录因子家族,通过将光和温度等外部环境信号与植物体内源信号途径相整合,进而形成复杂的信号转导网络来精密调控植物的生长发育进程。目前,关于马铃薯PIF家族基因的研究较少,鉴定和分析StPIF家族成员有助于进一步提高马铃薯的产量和品质。本研究运用生物信息学方法,以拟南芥PIF家族成员蛋白序列作为源序列,通过在马铃薯基因组数据库中进行BlastP分析鉴定出7个StPIFs家族成员,并对其进行系统进化、染色体分布、复制事件、蛋白理化性质、基因结构、Motif预测、启动子顺式作用元件、基因表达模式以及对高温胁迫的响应分析。结果显示,StPIF家族所有成员均含有Motif 1 (bHLH结构域)、Motif 2 (APB结构域)基序;在StPIF基因的启动子区域预测到多个参与光响应、激素、干旱、低温、昼夜节律以及防御和应激反应调控元件;基因表达模式和现蕾期高温胁迫响应分析表明,家族成员具有明显的组织表达特异性,基因存在功能...     

甘薯全基因组SBP-box基因家族鉴定及表达分析

SBP (SQUAMOSA promoter binding proteins)家族是植物特有的一类转录因子家族,广泛存在于绿色植物中,调控植物生长发育、信号转导及响应非生物胁迫等多种生理过程。已有多种植物SBP-box基因相继被报道。为探究SBP-box基因在甘薯中的分布情况及对甘薯生长发育的影响,本研究从甘薯全基因组鉴定出30个SBP-box基因,依次命名为IbSPL1～IbSPL30,并分析了其基因结构、蛋白质结构和理化性质、系统进化关系、串联重复、启动子顺式作用元件分布和组织特异表达情况等。结果表明大部分甘薯SBP-box蛋白理化性质、结构有一定分化,甘薯SBP-box蛋白与拟南芥同源进化关系较近,不同亚家族间具有不同数量和类型的motif分布;甘薯SBP-box基因在染色体上分布较为均匀,除3条染色体外,其余12条染色体均有1～4个SBP-box基因分布,共线性分析发现甘薯SBP-box基因可能来源于多次片段重复事件;通过启动子区域顺式作用元件分析和不同组织、不同处理下的差异表达分析,发现16个基因与甘薯地上部分的生长发育相关,7个基因与干旱胁迫响应相关。本研究从各个角度分析...     

黄梁木ACS基因家族鉴定及其表达模式分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase, ACS)作为乙烯生物合成途径的限速酶,由多基因家族编码,对于乙烯在高等植物体内调控代谢和生长发育具有重要的意义。本研究利用生物信息学方法鉴定得到13个黄梁木ACS基因,并对其编码的蛋白进行系统进化和表达模式分析。结果显示,Nc ACSs可分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。序列分析显示,NcACSs基因长度在1 412～4 257 bp之间,含有3～5个外显子,共分布在10条染色体上。NcACS蛋白序列长度为327～537 aa,NcACS蛋白有7个显酸性和6个显碱性,且均为亲水性蛋白,其中包含3个稳定蛋白。NcACS蛋白具有多个潜在磷酸化位点,可通过磷酸化位点调节ACS酶活性。ACSs系统进化分析显示,NcACS6.1和NcACS6.2与AtACS6亲缘关系较近,推测NcACS6.1和Nc ACS6.2在功能上与AtACS6相似,在响应非生物胁迫时具有重要意义。通过转录组测序技术,对Nc ACSs进行表达模式分析,结果表明,NcACSs基因具有时空特异性,其中NcACS1...     

马铃薯HAK/KUP/KT基因家族鉴定与表达分析

为探究马铃薯HAK/KUP/KT基因家族在介导植物K+跨膜运输过程中的重要性,我们从二倍体马铃薯的基因组中鉴定到16个HAK/KUP/KT家族基因,并对马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族进行了进化、表达、蛋白产物定位及逆境胁迫下的表达变化综合分析,发现马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族除7、10和11号染色体外...     

大白菜BraHHP基因家族鉴定及在不同光周期处理下的表达分析

Heptahelical protein (HHP)转录因子家族在调节植物响应低温、盐害和激素处理等非生物胁迫中起着重要作用。生物钟能调控植物体的基因表达,光是调节植物生物钟,使植物与环境变化相适应的一个关键信号,然而对于HHP基因家族如何响应光信号的研究还鲜有报道。本研究利用生物信息学手段对大白菜BraHHP基因家族成员进行鉴定分析,并通过RT-qPCR方法,对BraHHP基因家族在不同光周期条件下的表达模式进行研究。本研究一共从大白菜基因组中鉴定出9个BraHHP基因,聚类在3个亚族中,BraHHP蛋白家族的氨基酸长度在323～387 aa,分子量在36.91～44.49 kD,所有蛋白成员均含有1个HlyⅢ保守结构域。另外,荧光定量结果表明,不同BraHHP基因在长日照(16 h光照/8 h黑暗)处理下的表达模式非常一致;在中日照(12 h光照/12 h黑暗)处理下,不同BraHHP基因之间的表达模式不尽相同;在短日照(8 h光照/16 h黑暗)处理下,除BraHHP2-2外,其他BraHHP基因的表达模式基本一致。本研究初步明晰了大白菜BraHHP基因家族对不同光周期的适应性反...     

菠萝乌头酸酶家族基因鉴定及其表达分析

为了探究菠萝乌头酸酶家族基因在柠檬酸代谢中的作用,本研究系统鉴定了AcACOs家族基因及其生物学分析,共鉴定了6个菠萝乌头酸酶基因。根据构建系统进化树结果表明,单子叶植物与菠萝乌头酸酶基因家族亲缘关系更近,将6个成员命名为AcACO1～AcACO6;AcACOs理化性质分析结果表明,菠萝乌头酸酶家族基因差异较大,亚细胞定位均定位在线粒体;通过全基因组GFF注释文件,对其外显子-内含子结构进行分析,结果表明Ac ACOs家族成员均含有一个或多个外显子;可视化该家族成员种间进化关系、motif和基因结构分析结构,表明AcACOs可分成3个亚组,AcACO4、AcACO5和AcACO6属同一类群,为类群Ⅰ;AcACO1和AcACO2归属同一类群,为类群Ⅱ,AcACO3单独为一类群,为类群Ⅲ;基因组定位结果显示菠萝ACO家族基因共分布在5条不同的染色体中。联合单子叶和双子叶植物ACOs基因作了系统进化分析,采用邻接法(neighbor joining, NJ),其结果显示,AcACOs与大多数单子叶植物聚为一类;顺式作用元件预测分析结果表明,AcACOs含有数量较多的光响应元件和胁迫响应元件。...     

蓖麻CNGC基因家族鉴定与冷胁迫下的表达模式分析

环核苷酸门控通道蛋白(cyclic nucleotide-gated channel proteins,CNGCs)是介导低价阳离子转运的重要蛋白,在植物信号传递、生长发育与非生物胁迫响应等方面发挥重要作用.本研究利用序列比对法在蓖麻基因组水平进行CNGC家族成员鉴定;利用生物信息学手段对蓖麻CNGC家族成员的基因结构、保守基序、特征结构域、聚类方式、顺式作用元件及染色体定位信息进行分析.研究成功鉴定到17个蓖麻CNGC基因家族成员,定位于16个未完整拼接的染色体片段上;除RcCNGC13外,其他蛋白序列均包含高度保守的环核苷酸结合结构域CNBD,但RcCNGC4RcCNGC6RcCNGC13RcCNGC14均存在明显的基序缺失;部分RcCNGCs启动子区均含有MYB、MYC与ABRE、ARE元件,推测其响应逆境胁迫.聚类分析将蓖麻CNGC成员分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组,推测不同类型CNGC蛋白存在功能差异.转录组数据分析发现仅有RcCNGC14受冷胁迫显著上调表达,暗示该基因参与调控蓖麻的冷适应性.本研究首次在蓖麻全基因组水平对CNGC基因家族进行鉴定,并分析其冷胁迫下的表达模式,为进一步创制蓖麻抗冷新种质提供重要的候选基因.     

利用分子标记鉴定白菜细胞质雄性不育类型的研究

通过对9份白菜细胞质雄性不育材料的不育胞质类型进行分子标记鉴定,以期为今后更好的利用分子标记来进行辅助育种奠定基础。通过CTAB法提取白菜的基因组DNA,根据GenBank中orf138基因保守序列设计2对特异引物,对9份白菜基因组DNA进行PCR扩增,将扩增出条带的PCR产物进行测序,在NCBI中进行同源性比对,最终确定其不育胞质类型。结果表明：2对特异引物PI/PII和PIII/PIV只在4份白菜雄性不育基因中均扩增出条带,在另外5份材料中未扩增出条带,与田间育性鉴定相符,获得4份白菜Ogura胞质雄性不育的分子标记;在GenBank中用BLAST进行同源性比对分析,发现L1-CI、L3-CI、L3-F1 3个不育材料的特异片段与已报道的青花菜Ogu CMS所具有的Ogu orf138基因（Genbank登录号：HQ149728）同源度高达100%,L1-F1的同源度达99%,出现了一个变异位点,另外5份材料的胞质不育类型有待进一步研究。通过该方法鉴定出9份材料中有4份材料是萝卜胞质雄性不育的材料,得到了4条分子标记,该结果可为白菜细胞质雄性不育的分子鉴定提供了新的标记,也为今后利用分子标记辅助育种奠定了基础。     

大白菜SSR检测体系的优化

以不同地区栽培的5份大白菜品种为试材,从PCR反应组成、扩增程序、电泳检测等环节对SSR技术进行了优化,建立了一套适用于大白菜品种鉴定的SSR-PCR体系.即10 μL反应组成为:1×buffer;2.50 mmol/L MgCl2;0.10 mmol/L dNTPs;0.35 μmol/L SSR引物;1.00 ng/μL模板DNA和0.40 U Taq酶.适宜的扩增程序为72℃热启动3 min,94℃预变性2 min后进行20个迫降循环:94℃变性60 s,68℃退火60 s,72℃延伸45 s(-1℃ /2 cycles);再进行20个循环:94℃变性60 s,58℃退火60 s,72℃延伸45 s,72℃延伸10 min.应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶(银染)电泳检测并取得很好的效果.选用108对芸薹属SSR引物,对这5份品种的基因组进行扩增,筛选出具有2条以上特异扩增条带的SSR引物22对.用这些引物对5份品种进行扩增,初步分析了SSR标记的多态性及用于大白菜指纹分析的潜力.     

大麦基因组GRAS基因家族的全基因组鉴定与表达分析

GRAS基因家族是一类仅存在于植物并广泛参与其生长发育调控的转录因子,根据其序列结构和系统发育树分化特征,GRAS转录因子包含PATI,DELLA,HAM,SCR,SHR等多个亚家族成员.本研究利用大麦最新的基因组数据库,采用生物信息学的方法筛选鉴定出41条GRAS基因序列,其中有34条序列具有完整的GRAS家族蛋白特...     

茶树CsADH基因家族的鉴定和表达模式分析

ADH转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起重要的调控作用。本研究基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定到51个ADH基因,对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明:51个茶树CSADH基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树ADH基因分为Ⅱ类;基因结构和保守基序分析发现相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;基因表达分析显示,CSADH基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CSADH基因在PEG诱导的干旱胁迫和冷处理下存在差异表达,说明CSADH基因广泛参与茶树生长发育和响应非生物胁迫中发挥重要作用。茶树ADH基因家族的鉴定与表达分析,为深入解析ADH基因响应茶树生长发育和非生物胁迫中的功能及分子机制提供理论依据,进一步为茶树抗逆育种提供更多基因资源。     

油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达

柠檬酸合酶是植物多种代谢途径的限速酶, 及代谢变化的标志酶。为了解油菜柠檬酸合酶基因的生理功能, 以甘蓝型油菜叶片cDNA为模板, 设计特异性引物, 获得一编码柠檬酸合酶基因的cDNA序列, 全长1 659 bp, ORF区含476个氨基酸残基, 序列比对显示其蛋白序列与拟南芥有较高的同源性(96.0%), 氨基末端含一线粒体靶信号。聚类分析表明, 油菜柠檬酸合酶基因与其他植物内该基因高度同源。对油菜幼苗进行植物生长调节物质、高温和低温、强光照和弱光照、盐、菌核病、干旱和水渍等处理, 采用半定量PCR法对油菜叶片柠檬酸合酶基因的表达模式进行检测, 发现在盐胁迫、暗光和强光的处理下, 柠檬酸合酶基因的表达基本没有变化;在水渍、干旱、IAA和6-BA胁迫下, 其表达有所升高, 但出现峰值的时间不同, ABA对表达模式的影响与IAA相反;感染菌核病后其表达降低;对GA₃的应答呈鞍型。对部分处理采用荧光定量PCR验证, 其结果与半定量PCR结果基本一致。     

白菜型冬油菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的克隆、表达及其活性分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是一种在逆境条件下清除细胞内氧自由基、增强植物抗逆性的关键酶。本研究根据已发表植物抗坏血酸过氧化物酶基因APX的同源保守序列设计引物, 采用RT-PCR扩增超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号的DNA, 获得APX基因开放阅读框, 长度为753 bp, 编码250个氨基酸残基, 推导的氨基酸序列具有APX蛋白的典型特征。生物信息学分析显示, 与已报道的大白菜的APX氨基酸序列同源性达到99%, 该酶蛋白具有高度的进化保守性, 其保守序列属于植物的POD超家族, APX相对分子质量和理论等电点依次为27.7 kD和5.58;APX基因无信号肽, 是一个亲水性蛋白, 可推测其定位于细胞质中;二级结构预测表明陇油7号的APX是由不规则卷曲和α-螺旋组成的稳定蛋白。实时荧光定量PCR和酶活性分析显示, 该基因表达和酶活性受低温胁迫诱导, 表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。     

小麦VQ家族全基因组鉴定与表达分析

近年来,VQ蛋白因发现与WRKY转录因子相互作用而引起广泛关注。目前,关于VQ基因家族在小麦中的研究鲜有报道。为了解小麦VQ基因的存在数量和结构等特征,本研究采用生物信息学技术在小麦基因组中鉴定了25个小麦VQ基因,并对其编码蛋白的结构、性质、亚细胞定位和进化关系进行了分析。结果表明,大多数小麦VQ蛋白序列较短,为中性或偏碱性蛋白,由单外显子基因编码;小麦VQ蛋白主要分布于细胞核中。25个VQ基因不均匀地分布在21条小麦染色体上,片段复制是小麦VQ基因家族的主要扩张方式。通过基因表达模式分析,发现部分小麦VQ基因响应干旱和高温的胁迫,并呈组织表达特异性。研究结果为进一步分析该家族成员,并深入探讨其在小麦中的生物学功能和进化模式奠定了基础。     

白菜型春油菜花芽分化研究

通过石蜡切片结合光学解剖镜观察分析,发现青海省小油菜(Brassica campestris L.)花芽花器分化为向心分化顺序。即按花芽原基、花萼、花瓣原基、雄蕊及心皮的先后顺序依次进行分化。根据这个顺序及花芽分化的其它特性,将花芽分化过程划分为八个时期:1.花芽分化准备期;2.花芽原基形成期;3.花萼形成期;4.花瓣原基形成期;5.雄蕊     

榴莲PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

本研究从榴莲全基因组中鉴定榴莲PEPC基因,并分析了它们在‘猫山王’榴莲不同组织(根,茎,叶和果肉)与3个不同品种(‘猫山王’,‘金枕头’和‘普玛尼’)果肉中的表达情况。结果共获得6个榴莲Dz PEPC家族成员,其蛋白理化特征较为相似,且所有榴莲PEPC蛋白亚细胞定位预测均可能存在于细胞质中。染色体定位显示榴莲PEPC位于5条不同的染色体。联合榴莲、水稻、菠萝、拟南芥的PEPC蛋白共同进行系统进化分析,结果显示共可分为2个亚组,Dz PEPC1、Dz PEPC3、Dz PEPC4和Dz PEPC5为PTPC亚族(植物型),Dz PEPC2和Dz PEPC6为BTPC亚族(细菌型),且发现榴莲PTBC和BTPC分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间,两者基因结构和蛋白序列差异大,但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示,DzPEPC含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析发现,DzPEPCs在不同榴莲组织中的表达具有偏好性,可能参与榴莲的多个生物学过程(包含光合和非光合过程),并初步推测DzPEPC4与榴莲果肉发育过程相关。本研究可为进一步探究DzPEPC家族在榴莲中的生物学功能提供参考。     

白菜型油菜WRKY基因片段的克隆与表达分析

WRKY转录因子能广泛地参与植物的生物与非生物胁迫反应。为了研究WRKY转录因子在ABA诱导下的表达调控,首先利用同源克隆法在白菜型油菜中克隆WRKY基因和Actin基因片段, 用BLAST和DNAMAN软件对核酸及氨基酸序列进行分析;通过荧光定量PCR技术检测白菜型油菜WRKY基因在ABA处理条件下的相对表达趋势;然后利用相对定量PCR技术（real-time relative quantification PCR,以下简称RT-qPCR）检测WRKY基因在ABA(100 μM)诱导不同时段的差异表达。在白菜型油菜中克隆到一段中克隆到一段长度为680 bp的WRKY基因片段和一段长度为933 bp的β-actin基因片段。RT-qPCR实验结果表明,BcWRKY能被ABA诱导表达,且在诱导1 h后表达量最高。本实验文成功地克隆了白菜型油菜的WRKY转录因子基因和Actin基因片段,并证明了白菜型油菜WRKY基因的表达受ABA的影响。