谷子Ⅲ型PRX基因家族全基因组鉴定及干旱胁迫下表达分析

Ⅲ型过氧化物酶(Class Ⅲ peroxidase, PRX)是植物中特有的过氧化物酶家族,在植物生长发育以及非生物胁迫中发挥重要作用。谷子作为C4植物是禾本科抗逆研究的模式植物,然而目前对于谷子中Ⅲ型过氧化物酶家族基因功能鲜有报道。为探究谷子Ⅲ型过氧化物酶基因家族(SitPRXs)在干旱胁迫和ABA诱导下的表达模式,进行了全基因组表达分析。本研究利用生物信息学方法在谷子全基因组中鉴定出132个Ⅲ型PRX基因家族成员,并根据其在染色体上位置顺序依次命名为SitPRX1～SitPRX132。通过对谷子、拟南芥和水稻的系统进化分析将其分为5个亚家族,基因结构和保守基序分析表明同一亚家族具有较高的保守性。基因复制分析显示, 17个SitPRX基因(13%)存在片段复制,78个SitPRX基因(59%)存在串联复制,串联复制事件在SitPRX基因扩增中起重要作用。谷子与拟南芥、水稻和玉米的物种间同源性分析显示谷子中大多数SitPRXs是在双子叶植物和单子叶植物分化后形成的。转录组分析显示, SitPRX基因家族成员在谷子幼苗、根、茎、叶以及圆锥花序中表达存在差异。启动子顺式作用元件分析显示,...     

山杏LACS基因家族生物信息学及表达分析

在植物脂肪酸的代谢途径中,长链酰基辅酶A合成酶把游离脂肪酸活化成酰基辅酶A,是调控脂肪酸代谢的重要酶。依据山杏(Prunus sibirica)转录组数据,开展LACS保守域比对分析,共确定6个具有完整ORF的LACS基因,其长度为2 360~2 900 bp,编码氨基酸为654~730 aa。开展LACS蛋白保守域及进化树分析,确定了山杏LACS具有AMP绑定域,说明其在物种间的高度保守性。同时,对不同发育期山杏杏仁的LACS基因开展q RT-PCR表达谱分析。为探究杏仁发育过程中油脂的累积模式,以山杏为试材,采用索氏提取法对其油脂含量进行测定,确定杏仁油的主要累积期在20~50 DAF。结合油脂含量的检测结果,对蛋白互作网络和基因表达等方面加以分析,确定山杏LACS9与油脂累积密切相关。本研究结果可为后续探究LACS基因家族在山杏杏仁发育及油脂累积中的调控机制奠定基础。     

甘薯Dof基因家族挖掘及表达分析

单锌指蛋白超家族Dof (DNA binding with one finger)转录因子广泛参与植物的各种生命活动。以甘薯泰中6号基因组为参照挖掘得到46个甘薯Dof基因,每个家族成员均具有C2C2-Dof锌指结构,按照其在染色体上的位置,命名为IbDof1～IbDof46。该基因家族可分为4个亚家族(A～D),且不同亚族的基因结构和基序的分布差异显著。基序1和基序2存在于所有亚家族中;基序5和基序9只存在于亚家族A中;基序6、基序7、基序8和基序10只存在亚家族D中。IbDof的进化极为保守,共有12对染色体复制事件和5对串联重复序列事件(IbDof2/IbDof3、IbDof12/IbDof13、IbDof9/IbDof10、IbDof28/IbDof29和IbDof32/IbDof33),分歧时间平均是3552万年前和186万年前,Ka/Ks比值范围从0.07(IbDof12/IbDof13)到0.68(IbDof6/IbDof25),且与甘薯野生近缘种Ipomoeatrifida同一染色体上的Dof同源基因对有38对。组织特异性分析表明, IbDof各亚族在各个组织器官中表达...     

辣椒MLO基因家族鉴定及表达分析

MLO基因是植物中特有的一类抗病负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。运用生物信息学方法,在辣椒基因组中鉴定出17条候选MLO基因序列。其分子量范围187~593kDa,等电点范围6.65~9.7。结构分析发现,辣椒MLO基因具有较多内含子,并且差异性较大。发现辣椒MLO基因有20个基序,分布较均匀且排列顺序一致。进化分析发现,单子叶和双子叶MLO基因在进化上有差异,与辣椒关系最近的是茄科的番茄。表达分析显示,辣椒MLO基因具有表达特异性。Capana01g003047在脱落酸诱导下,显著上调表达。Capana05g002411对脱落酸和疫病具有抵抗作用,在其诱导下上调表达。Capana08g000223同样在疫病胁迫下上调表达。     

萝卜LIM基因家族生物信息学及表达分析

为明确LIM家族基因在萝卜小孢子胚胎发生诱导中的表达特性,本研究在萝卜全基因组中鉴定LIM,通过分析理化性质、基因及蛋白结构、基因进化和表达模式。共鉴定到12个萝卜LIM家族成员,包含189～320个不等的氨基酸。亚细胞定位结果显示,RsLIM蛋白在细胞核中均有分布,部分在高尔基体中也有分布。启动子顺式作用元件分析表明,RsLIM启动子回应光、激素诱导的元件最多。基因结构分析表明,RsLIM中外显子数为3～10个。结构域分析表明,RsLIM蛋白中除Rs LIM2外,均具有2个LIM结构域。根据聚类分析结果可将RsLIM分为3组。染色体定位结果显示,Rs LIM分布在萝卜9条染色体中的6条,且呈不均匀分布。转录组数据表明,12个RsLIM基因在不同组织中的表达具有明显差异,显著分为2类。游离小孢子不同预处理的实时荧光定量PCR结果显示,12个Rs LIM对不同预处理的反应效果不同,低温诱导促进多数基因表达,高温诱导抑制多数基因的表达,RsLIM基因家族具有一定的表达特异性。本研究为萝卜LIM基因家族的功能分析提供了依据。     

玉米KNOX基因家族鉴定及表达分析

KNOX基因家族存在于大部分植物体中,是同源异型盒基因家族的一类,其编码的转录因子参与调控植物的模式形成、形态建成等生理活动。用含有KNOX结构域的隐马尔可夫模型文件(PF03790, PF03791)作为探针结合Hmmsearch软件,对玉米(Zea mays L.)基因组中KNOX家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、亚细胞定位、系统进化树、基因在染色体定位、顺式作用元件和组织特异性表达模式进行了分析。通过hmmer搜索鉴定出16个玉米KNOX基因,其蛋白的氨基酸数在154～484之间,分子量在16.3～52.9 kD之间,等电点在4.33～7.74之间,其成员基因主要位于细胞核。根据玉米和拟南芥KNOX基因进化树分析,可将其分为2个进化分支。染色体定位结果表明,玉米KNOX基因家族的16个家族成员分布于9条不同染色体。1号染色体(Chr.01)分布6个成员,其中2个成员基因为串联重复基因。除ZmKNOX8和ZmKNOX9外,所有成员启动子区域都存在多个响应激素、光和逆境信号的cis-element。此外,ZmKNOX14和ZmKNOX15在嫩叶中表达量最高,可能与玉米叶细胞中次生细...     

马铃薯PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

作为关键信号分子,脱落酸(ABA)通过其核心信号通路PYLs-PP2Cs-SnRK2s广泛调控植物的生长发育和逆境响应过程,PYLs蛋白作为ABA信号传导的核心组件,在ABA信号传导中发挥着不可替代的作用。为探究PYLs (PYR/PYL/RCARs)基因在马铃薯中的进化以及表达模式,本研究从马铃薯全基因组‘DM-v 6.1’共鉴定到17个StPYLs基因,并对其分布、蛋白理化性质、系统进化、基因结构特征以及基因表达模式进行了分析。结果表明,17个StPYLs基因不均匀分布在8条染色体上,其氨基酸大小在163～231aa之间,等电点在4.5～8.6之间,相对分子量在18.71～25.29 kD之间。根据基因结构和蛋白的系统发育特征, StPYL家族成员共分为3个亚组, motif 1存在于本家族所有基因中,说明它在StPYLs的进化过程中较为保守。基因表达模式分析表明,StPYL家族成员具有明显的组织表达特异性,且除StPYL1在外源激素(BAP、ABA和IAA)和非生物胁迫(高温、盐和干旱)下均上调表达外,其余基因存在功能分化,不同胁迫下的表达模式各异。本研究结果为进一步阐明StPY...     

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...     

亚麻赤霉素氧化酶基因家族鉴定及表达分析

亚麻(Linum usitatissimum L.)是世界上重要的纤维作物,赤霉素对亚麻的生长发育起着重要的调控作用。通过对亚麻赤霉素氧化酶基因GA2ox、GA3ox和GA20ox进行全基因组鉴定和序列分析,并运用转录组和实时荧光定量PCR技术分析亚麻快速生长期茎尖中GAoxs的表达水平。本研究从亚麻全基因组共鉴定出23个赤霉素氧化酶基因,其中GA2ox类11个、GA3ox类4个,GA20ox类8个,分布于除6、7、9号染色体外其他染色体上;亚麻赤霉素氧化酶基因包含2～4个外显子;蛋白质理论分子量在35.36～47.71 kD之间;等电点为5.25～8.90;基因结构和保守结构域分析发现motif 1、motif 2、motif 3、motif 4、motif 5、motif 6、motif 9、motif 10是大部分基因所共有的,motif 8是GA2ox所特有的。系统发育分析将23个赤霉素氧化酶基因聚类在4个分支上。转录组结果表明,在高秆和矮秆亚麻快速生长期的茎尖中有6个基因差异表达,分别为4个GA2ox (LuGA2ox5, LuGA2ox6, LuGA2ox10, LuGA2...     

大蒜半胱氨酸合成酶基因家族鉴定及表达分析

大蒜含有丰富的含硫化合物,这些化合物均源于半胱氨酸,半胱氨酸合成酶在含硫化物的代谢中占据了重要地位。本研究通过大蒜的转录组数据库分析了118条注释为半胱氨酸合成酶的Unigene,从中找到9条具有全长的序列,使用生物信息学软件预测了其分子量、等电点、疏水性、稳定性系数、跨膜结构域、亚细胞定位,并对这些基因的蛋白结构域、Motif进行了预测,采用多重比较对这9个基因进行了相互比较,与植物中其他的半胱氨酸合成酶序列构建了系统进化树。结果表明,As CS6与As CS2X1在N端存在跨膜结构域,As CS26在N端存在低复杂度区域,其余半胱氨酸合成酶都仅有1个PALP结构域。MEME motif分析表明大多数大蒜半胱氨酸合成酶均有7个motif,As CS26缺少motif 4,As CS2X1缺少Motif 5。As CS2X1在序列中比其他半胱氨酸合成酶多出19个氨基酸残基,As CS2X1与其他半胱氨酸合成酶序列的一致性均小于0.26。系统进化树分析表明植物的半胱氨酸合成酶家族分为了6个亚家族,大蒜的9个半胱氨酸合成酶分布于其中的4组,As CS2X1所在第VI组与其他半胱氨酸合成酶的...     

白菜生长素受体基因家族鉴定及表达分析

生长素在植物生长发育过程中具有多方面的调控作用,生长素受体是生长素信号分子通路的关键组分之一,但目前对大白菜中生长素受体基因相关研究未见报道。本研究在白菜基因组中共鉴定到10个TIR1/AFB (Transport inhibitor response 1/auxin signaling F-box protein)生长素受体基因家族成员,在系统进化树上可聚类为6个分支,并依据其与拟南芥TIR1/AFB家族基因的系统发育进化关系命名为BrTIR1/AFBs。基因染色体定位分析结果表明,这10个BrTIR1/AFB基因分于白菜基因组10条染色体中的7条;外显子-内含子结构分析表明,除BrTIR1C以外,其余基因结构均相似;蛋白结构域分析结果表明,全部BrTIR1/AFB蛋白均含有AMN1结构域,而仅BrTIR1、BrAFB1、BrAFB2和BrAFB3蛋白含有F-box结构域;启动子顺式作用元件分析结果表明,BrTIR1/AFBs启动子含有与生长素、脱落酸、水杨酸以及响应逆境胁迫相关的多个顺式作用元件。通过RT-qPCR分析发现BrTIR1/AFB家族基因组织表达水平存在差异,BrAFB1A、BrAFB1B、BrAFB3A、BrAFB4受盐胁迫诱导表达,BrTIR1A、BrTIR1C和BrAFB3B受根肿菌侵染诱导表达。研究结果可为进一步研究白菜生长素受体基因功能及白菜响应生物及非生物逆境胁迫提供依据。     

谷子(Setaria italica)DNA甲基化修饰相关酶类基因的进化及表达分析

为系统研究谷子(Setaria italica)参与DNA甲基化修饰相关酶类的编码基因,本研究以测序品种‘豫谷1’为材料,水稻(Oryza sativa L.) DNA甲基化修饰相关酶类基因作为参考,运用序列比对和系统进化树构建的方法,得到13个参与谷子DNA甲基化修饰相关的酶类基因,这些基因与水稻的相应基因相似度为64%~80%。谷子与水稻中DNA甲基化修饰相关酶类基因在系统进化树上主要分成了三个进化枝,并且同功的DNA甲基化修饰相关酶类基因在分枝上彼此相邻。同时,实时荧光定量PCR筛选出13对在谷子中能成功扩增的引物,并对实时荧光定量PCR的程序进行确立和优化。本研究为深入开展谷子的表观遗传学研究提供了科学依据。     

石榴GST基因家族全基因组鉴定及表达分析

谷胱甘肽硫-转移酶(glutathione-S-transferase, GST)是一类重要的多功能蛋白酶(EC 2.5.1.18),可参与解毒作用、抵御生物与非生物胁迫以及次级代谢物质运输。本研究以石榴(Punica granatum)为材料,在其全基因组中共鉴定到44个Pg GSTs基因家族成员。44个成员编码蛋白氨基酸长度为103～417 aa,分子量为11.87～47.42 kD,理论等电点在4.96～9.34,大部分成员定位于细胞质。进化分析显示,Pg GSTs可以划分为8个亚家族,石榴U型和F型亚家族成员居多数。其中43个基因家族成员均含有GST_N保守基序motif 1和motif 2。染色体定位与共线性分析显示,44个成员在8条染色体不均匀分布,存在10处串联重复,并与苹果MdGSTs具有更近的基因进化起源关系。上游2 kb区域顺式作用元件分析表明,该基因家族成员能够响应非生物胁迫、植物激素等刺激。转录组表达分析显示Pg GST有一定的组织表达特异性,其中PgGSTF3可能参与了成熟花和果实外种皮花青苷转运积累过程。本研究可为深入研究石榴GST基因家族生物学功能提供理论基础。     

白桦TLP基因家族生物信息学及组织表达特异性分析

为全面了解白桦类甜蛋白(thaumatin-like protein, TLP)基因家族成员的结构、功能和表达特性,本研究采用同源序列比对法,从白桦基因组数据库中筛选并鉴定到41个类甜蛋白基因家族成员,分别命名为BpTLP1～BpTLP41,对其进行生物信息学分析,并通过半定量对白桦TLP家族成员的组织表达特异性进行了分析。结果表明,41个白桦类甜蛋白家族成员分别定位在11条染色体上,其中8号染色体分布最多,包括14个家族成员。该家族成员的氨基酸数量在336～975 aa之间,分子量在28 054.11～81 966.03 kD之间,理论等电点在5.01～5.21之间,偏酸性。基因半定量结果表明,41个白桦TLP家族成员在根、茎、叶中均有不同程度的表达,其中,BpTLP35、BpTLP39在叶片中表达量较高,Bp TLP14、BpTLP35、BpTLP36在茎中表达量较高,BpTLP41、BpTLP3在根中表达量较高。     

油茶SnRK2基因家族的克隆及表达分析

以油茶(Camellia oleifera)主栽品种'华硕'为试验材料,通过RT-RCR的方法克隆出油茶蔗糖非酵解相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2)基因家族,命名为 CoSnRK2.5,CoSnRK2.8.利用不同的在线网站对C...     

冬枣COBRA基因家族全基因组鉴定及表达分析

COBRA作为一类GPI锚定蛋白,主要作用于细胞伸长与纤维素沉积。本研究在冬枣全基因组中成功地鉴定到10个冬枣COBRA相似基因(ZjCOBL),并对该基因家族成员进行生物信息学分析,还研究了各成员在‘冬枣’7个不同组织中的表达模式。所有潜在的COBRA相似蛋白都具有CCVS保守结构域,其中8个相似蛋白具有N端信号肽序列,big-PI程序预测出7个蛋白为潜在的GPI锚定蛋白。根据基因结构和系统演化分析等依据,冬枣中的COBRA相似蛋白可以分为两个亚家族(SFs),其中SFⅠ亚家族氨基酸相似性为43.3%到79.9%,SFⅡ亚家族为58.3%到67.9%。10个ZjCOBL基因分别位于枣树12条染色体中的5条染色体和一段scaffold上。Real-time RT-PCR试验表明,所有ZjCOBL基因在冬枣各个器官和不同生长时期均有表达。其中,ZjCOBL7与番茄上的Sl COBRA-like为直系同源基因,具有相似的表达模式,推测ZjCOBL7可能与枣果实的质地和成熟软化相关。     

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。     

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...     

白菜HSP90基因家族的鉴定及表达分析

本研究为了深入研究白菜(Brassica rapa)热激蛋白90(heat shock protein 90, HSP90)家族基因在温度胁迫下的响应机理及相关功能,利用生物信息学的方法对白菜HSP90基因家族成员进行了鉴定,同时分析了这些家族成员的理化性质、基因结构、进化关系、染色体分布、启动子元件以及表达模式。结果表明：白菜中至少含有14个HSP90基因,氨基酸长度在490～820之间,呈酸性,分布于10条染色体上,含有1～19个不等的内含子,10个保守基序;基于系统进化树分析,将14个基因分为5个簇;顺式作用元件分析得到7个响应温度胁迫基因;荧光定量分析表明这些基因在温度胁迫下存在显著差异,表明这些基因广泛参与温度胁迫响应。本研究为后续白菜HSP90基因功能挖掘提供科学参考。