遵辣一号及其墨西哥野生祖先种BPC转录因子家族的差异

BPC(basic penta cysteine)转录因子是植物特有的转录因子家族。在拟南芥中,BPC家族成员广泛而特异的表达。bpc1-1、bpc2、bpc4、bpc6四突变体植株生长、发育多个生理过程受到严重影响。利用中国重要的辣椒Capsicum annuum L.栽培品种遵辣一号(Zunla-1)及其墨西哥野生祖先种Chiltepin(C.annuum var.glabriusculum)的基因组序列,我们获得了遵辣一号及其野生祖先种基因组中BPC家族成员,并对其进行染色体定位、系统发育和可能的功能等一系列分析。发现了甜辣椒中存在拟南芥中没有的BPC亚家族,以及野生祖先种Chiltepin中存在栽培种遵辣一号中没有的BPC基因。甜辣椒中存在而拟南芥中没有的BPC亚家族,序列中含有拟南芥BPC基因没有的保守基序。在驯化过程中,野生祖先种Chiltepin中存在而栽培种遵辣一号中没有的BPC基因对改变甜辣椒农艺性状的作用,值得进一步的研究。     

毛果杨YABBY基因家族生物信息学分析

YABBY基因家族是仅存在于植物中的一类含有C₂C₂锌指结构域和YABBY结构域的转录调控因子,与植物的形态发育有关,在植物的茎、叶和花等器官的生长发育过程中起到重要的调控作用。本研究通过对毛果杨(Populus trichocarpa) YABBY基因家族生物信息学分析,共筛选出12个YABBY家族成员,分别位于第1、2、3、6、8、9、10、14、16和18号染色体。这些成员结构域保守,且具有低亲水性的特点。通过亚细胞定位预测,所有成员都定位在细胞核中。基因组织表达分析表明,毛果杨YABBY家族成员在不同组织中的表达有明显不同,在雌花、雄花和芽中表达量较高。     

水稻YABBY家族的全基因组鉴定与表达分析

YABBY转录因子家族广泛参与植物的生长发育,但在单子叶植物的作用机理有待进一步研究。本研究利用生物信息学方法系统分析了水稻YABBY家族成员。保守性分析表明,水稻基因组中共有8个YABBY成员,不均匀地分布在2、3、7、10和12染色体上,成员之间相对保守,分为四个亚族。进化分析表明,片段复制或全基因组复制是YABBY基因在进化过程中的主要扩张方式,且YABBY家族的分化可能晚于单双子叶植物的分化。启动子和表达分析表明,水稻YABBY家族成员可能在水稻的花器官的发育、多中激素的响应中具有重要的作用。本研究为水稻YABBY基因的功能鉴定提供了理论支持和参考依据。     

生物信息学鉴定分析茄子脂肪酸去饱和酶(FAD)基因家族

脂肪酸去饱和酶(FAD)广泛分布于生物体内,其主要功能是在脂肪酸的生物合成过程中,从碳链中去除氢,从而产生碳碳双键。利用拟南芥FAD家族基因和茄子基因组数据,对茄子基因中可能含有的FAD基因进行鉴定和生物信息学分析。共鉴定出茄子FAD基因家族成员38个,其中FAB亚家族成员5个。对家族成员进行蛋白理化性质分析、系统进化分析和保守结构域分析,发现各亚家族成员间具有较为相似的保守基因序列和蛋白特性;基因结构分析表明,FAD家族成员间存在着不同的基因结构,但聚为一类的亚家族基因具有进化的保守性;染色体定位显示茄子FAD家族成员主要分布在5号染色体、6号染色体和4号染色体上。亚细胞定位预测茄子FAD家族成员主要分布在内质网、叶绿体和质膜上,FAB亚家族则全部定位在叶绿体上。     

辣椒Trihelix转录因子家族的生物信息学分析

Trihelix转录因子在调控植物生长发育以及响应逆境胁迫等多方面发挥着重要作用,属于一个小家族。通过系统地阐述辣椒Trihelix转录因子家族成员特征和进化关系,进一步为研究辣椒Trihelix转录因子的生物学功能提供理论基础。本研究在辣椒基因组范围内,通过HMMER 3.0软件鉴定Trihelix基因家族成员,应用CDD验证其蛋白的功能结构域;采用MEGA5.2软件进行系统进化树分析;利用MEME和Map Inspect工具对其蛋白序列进行基序和染色体定位分析。利用功能已知的拟南芥Trihelix蛋白家族为参考序列,系统分析鉴定了28个辣椒Trihelix家族基因,并将其分为GT-1、GT-2、GTγ、SIP1和SH4 5个亚族。基因定位表明,辣椒Trihelix家族成员不均匀的分布在12条染色体上,其中7号和11号染色体上没有辣椒Trihelix成员的分布。保守元件显示辣椒Trihelix基因家族成员部分是高度保守的,各个家族均具有特殊的结构域。辣椒Trihelix基因家族大部分成员结构是保守的,保守基序与聚类分析具有高度的一致性,有可能参与调控辣椒生长发育及逆境胁迫等多种过程。     

野生二粒小麦YABBY转录因子家族的鉴定与表达分析

YABBY基因是植物所特有的一类转录因子家族,在植物器官形成、生长发育、信号转导以及胁迫响应等生物学过程发挥着重要调控作用。野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)作为普通小麦的四倍体祖先种,一直是小麦遗传改良的重要种质和基因库,但目前有关野生二粒小麦的YABBY基因还未见报道。为了挖掘野生二粒小麦的YABBY基因,本研究利用生物信息学方法对野生二粒小麦YABBY转录因子家族进行了全基因组鉴定和分析,结果在野生二粒小麦基因组中共鉴定到了12个YABBY基因,归属于6个同源基因对且位于5个同源染色体组上。系统进化分析将它们分成YAB1/3、YAB5和CRC 3个亚家族,而且同一亚家族成员间具有相似的结构特征。基于RNA-seq数据的表达特性分析发现,YABBY在野生二粒小麦不同组织中具有特异性表达;同时,还鉴定发现了3个YAB5亚族成员在盐胁迫下发生了差异表达,进一步的qPCR分析验证了它们的表达特性,表明它们可能是盐胁迫响应相关的YABBY转录因子。     

辣椒HD-Zip转录因子家族鉴定与生物信息学分析

从辣椒基因组数据库中鉴定HD-Zip转录因子,并对其进行生物信息学分析。对鉴定到的转录因子的基本理化性质、染色体定位、系统进化、保守基序和基因结构进行分析。共鉴定到45个辣椒HD-Zip转录因子;该家族成员均含有高度保守的HD-Zip结构域;45个HD-Zip基因以不均匀的方式分布在12条染色体上。根据拟南芥HD-Zip家族分类关系,在结合辣椒HD-Zip基因结构的特点分为GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ和GroupⅣ。辣椒HD-Zip转录因子在同一亚族中含有相同的保守基序和基因结构。本研究初步明确了辣椒HD-Zip转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究辣椒HD-Zip转录因子家族的系统发育以及生物学功能提供了依据,为辣椒的分子育种提供科学依据。     

紫花苜蓿(Medicago sativa)YABBY基因家族的生物信息学分析及其对逆境胁迫的响应

YABBY转录因子家族是植物特有转录因子,与植物形态有关,在植物响应胁迫方面也有重要的调控作用。为了研究YABBY基因家族在苜蓿抗逆性中的作用,本研究利用生物信息学对苜蓿的YABBY转录因子家族成员、分布及结构等进行分析。对苜蓿、大豆、水稻和拟南芥进行系统进化树的分析,表明该家族基因在植物中具有同源性。理化性质和结构分析表明,苜蓿中YABBY基因主要分布在第2、4、5条染色体上,苜蓿YABBY家族基因中包含5个保守结构域,其蛋白质主要以无规则卷曲的形式构成,α-螺旋、β-折叠和β-转角含量较少,启动子序列分析发现该家族存在ABRE顺式反应元件,能够响应盐胁迫及ABA(Ascisic acid)胁迫,通过基因表达模式分析,发现MsYABBY2基因响应盐、碱、干旱等逆境胁迫,推测其在抗逆境胁迫中起到关键调节作用。本研究为后续研究MsYABBY基因的抗逆机制及调控机理提供了理论基础。     

番茄GeBP转录因子家族的鉴定及其进化和表达分析

利用生物信息学方法,在番茄全基因组范围内筛选出10个Ge BP基因,并从基因的分子量、等电点、与拟南芥同源基因的系统发育关系、基因结构、染色体的位置分布、番茄不同组织和果实不同发育时期基因的表达谱等方面进行该基因家族特征分析。通过系统发育关系和序列相似性将拟南芥和番茄Ge BP基因家族26个基因分为4类,分别有10个、7个、5个和4个基因。通过分析番茄Ge BP家族成员染色体分布,发现这些基因分布于4条染色体上。番茄2号和7号染色体上分别分布有4个Ge BP,1号和5号染色体上各分布1个基因。该家族成员基因结构相对简单,仅有2个成员含有内含子。通过对Ge BP转录因子家族的基因表达分析发现,不同基因的在番茄不同组织和果实发育阶段的表达具有特异性。该研究为进一步研究Ge BP在番茄发育中的角色奠定了理论基础。     

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。     

棉花WOX转录因子家族基因的全基因组鉴定与分析

为了挖掘可用于棉花花器官或纤维发育研究的候选基因,基于已发布的陆地棉全基因组数据,利用生物信息学的分析方法鉴定了陆地棉WOX(WUSCHEL-related homeobox,WOX)转录因子基因家族,并从染色体分布、基因及蛋白理化性质、蛋白结构、多重序列比对、系统进化树和基因表达模式等方面对该基因家族的特征进行了比较分析。结果表明,鉴定到37个陆地棉WOX转录因子家族基因,命名为GhWOX1~GhWOX37。亚基因组定位结果显示,37个陆地棉WOX转录因子家族基因分布在除了A04、A06、A09、D04、D06和D09号亚基因组以外的20个亚基因组,A亚组比D亚组多1个GhWOX转录因子家族基因。多重序列比对分析棉花WOX转录因子家族成员均具有高度保守的同源异型结构域;系统进化树分析发现棉花WOX转录因子家族可以分为3个亚家族(Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类),各亚类分别含有23,7,7个GhWOX转录因子家族基因成员。对NCBI中陆地棉的EST数据库比对分析,有11个GhWOX转录因子家族成员没有可匹配的EST序列,其他26个GhWOX转录因子家族成员在棉花的根、茎、叶、花、胚珠、纤维和种子等组织和器官中广泛表达。为深入研究棉花和其他植物中WOX家族的鉴定和功能研究奠定了基础。     

植物酰基载体蛋白基因家族序列分析

以拟南芥酰基载体蛋白为查询序列,检索18个植物物种的基因组数据库,获得138个酰基载体蛋白基因和12个基因片段。植物酰基载体蛋白由1个基因家族编码,成员2～16个。植物酰基载体蛋白磷酸泛酰巯基乙胺结合位点(Ser)周围的氨基酸序列高度保守,该位点包含在保守的DSL基序中。植物酰基载体蛋白基因结构类型分为5种,其中类型III酰基载体蛋白基因所占比例最大。绝大多数植物酰基载体蛋白基因家族成员单独或2～4个成员分布在一条染色体上。在138个植物酰基载体蛋白基因中,19个具有不同剪接体。植物酰基载体蛋白基因家族成员可能起源于一个共同的祖先基因。     

普通烟草VQ家族基因的鉴定及表达

VQ家族是一类植物特有的家族,被报道参与生长发育、生物和非生物逆境胁迫响应等过程。本研究利用生物信息学和比较基因组学的方法,在烟草基因组中对VQ家族成员进行鉴定,并进行进化分析、共线性分析、复制分析以及表达模式等分析。本研究从烟草基因组中鉴定出57个VQ家族成员编码基因,其中33个普通烟草VQ基因被锚定到染色体上。系统发育分析发现,普通烟草和拟南芥的VQ家族成员被分成了9个亚家族。共线性分析表明,普通烟草NtVQ23与拟南芥中的AtVQ16形成共线性基因对。同时,对烟草基因组中的复制事件分析表明,全基因组重复事件在VQ家族成员的扩张中发挥着重要作用。此外,还对部分VQ家族成员的表达模式进行了分析,结果表明VQ基因的表达具有组织特异性,NtVQ9、NtVQ26等基因能够被青枯病接种和盐胁迫处理显著诱导。本研究对普通烟草VQ家族成员进行了鉴定与分析,为其后续研究VQ家族成员的功能提供了一定基础。     

大豆SPL基因家族生物信息学分析

SQUAMOSA启动子结合蛋白样(SPL)转录因子广泛存在于植物中,主要参与植物生长、发育以及多种生理生化过程。为明确大豆SPL基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系等,采用生物信息学方法对大豆SPL家族基因进行分析。本研究从大豆基因组数据库中筛选得到43个SPL基因家族成员,系统发育树分析得到5个亚群。保守结构同源性分析发现,SPL基因家族都含有SBP-box的锌指结构和核定位信号。染色体定位发现除14号染色体没有SPL分布外,其他染色体均有不同数量的SPL基因分布。基因加倍、扩张分析表明,大豆SPL基因家族成员之间不存在串联重复,但是存在36对片段重复,表明部分大豆SPL基因可能是由基因重复产生;大豆与拟南芥SPL基因家族之间有29个基因之间存在共线性关系,表明大豆与拟南芥SPL基因家族之间具有较高同源性。本研究对SPL基因家族的进化分析,将有助于理解大豆SPL基因的结构、功能及进化关系,为深入研究大豆SPL基因的功能提供有利的理论依据。     

基于油橄榄全基因组参与水胁迫NAC基因的鉴定及表达分析

本研究以干旱和水淹胁迫中的‘佛奥’和‘TYZ-1号’2个油橄榄品种苗木为试材,基于油橄榄全基因组数据,鉴定出36个油橄榄NAC转录因子家族成员,利用生物信息学软件进行结构及功能预测,将油橄榄OeNAC蛋白与模式植物拟南芥AtNAC蛋白构建进化树。结果表明OeNAC转录因子分为两个大类和14个亚家族,14个亚家族中有13个亚族同时包含了油橄榄和拟南芥NAC蛋白,说明拟南芥和油橄榄的NAC家族在进化水平上有一定的相似性。结合油橄榄水分胁迫(干旱,水淹)基因表达谱,分析出8个NAC转录因子(OeNAC31, OeNAC33, Oe NAC25, Oe NAC30, OeNAC7, OeNAC23, OeNAC20, OeNAC1)在‘佛奥’和‘TYZ-1号’中均呈现高表达且对水分胁迫均有响应,推测这8个基因是油橄榄水分调节的主要基因。将在水分胁迫下具有表达量的Oe NAC蛋白与已知水分胁迫相关的NAC转录因子构建进化树发现8个胁迫相关的转录因子中的Oe NAC31与已知的水分调控因子支持率更高,表明OeNAC31转录因子可能是参与油橄榄水分调控的最主要基因,其在两个品种中都有不同的表达量,这...     

高粱WRKY家族成员鉴定及生物信息学分析

WRKY转录因子是调控植物生长发育的重要转录因子,本研究利用高粱基因组数据库(v3.1.1),通过生物信息学分析鉴定出97个高粱WRKY基因家族成员,其CDS序列长度为423～4 965 bp,编码氨基酸长度为141～1 655 aa。染色体定位发现97个基因不均匀地分布于10条染色体上,其中3号染色体上数目最多,有23个WRKY基因,6号染色体最少,只有5个WRKY基因。根据WRKY保守结构域和锌指结构的特点对97个转录因子进行分类,可将它们分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三大类,分别有11个、70个和16个成员。另外对WRKY蛋白保守基序分析发现WRKY结构域有3个保守基序组成,各组成员的保守基序基本一致。部分蛋白的WRKY保守域和锌指结构具有多样性,分析发现部分高粱WRKY蛋白的WRKYGQK结构域中‘Q’突变为‘E’、‘S’和‘K’。系统进化关系显示高粱Ⅱ、Ⅲ类WRKY转录因子类聚在Ⅰ的下级分支上,表示Ⅱ和Ⅲ类可能是由Ⅰ类进化而来的。     

利用小麦55K SNP芯片解析‘丰德存麦5号’的遗传基础

为解析高产优质强筋小麦新品种‘丰德存麦5号’的分子遗传基础,利用高密度小麦55K SNP芯片对‘丰德存麦5号’及其亲本‘周麦16’和‘郑麦366’进行全基因组扫描分析。结果表明,‘周麦16’和‘郑麦366’对‘丰德存麦5号’的遗传贡献率差异较大,分别为26.33%和73.67%;在基因组水平上,‘郑麦366’在A、B和D基因组上的遗传贡献率均高于‘周麦16’;在不同染色体上,‘周麦16’在2B、4A、4B和5B染色体上遗传贡献率超过‘郑麦366’,而‘郑麦366’在其他染色体上的遗传贡献率都高于‘周麦16’;在双亲染色体较大片段遗传上,‘丰德存麦5号’继承了更多‘郑麦366’的较大遗传片段;在亲本特异性注释基因中,‘丰德存麦5号’来源于‘郑麦366’的特异性基因的数目远多于‘周麦16’,‘丰德存麦5号’在遗传物质继承上表现出明显的偏向选择,‘郑麦366’对‘丰德存麦5号’的遗传贡献率更大。     

石榴YABBY基因家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是种子植物特有的转录因子,该家族具有N-末端锌指结构域和C-末端螺旋-环-螺旋保守结构域;在植物的生长发育,特别是叶片的生长、果实的发育、花器官的形成和植物次生代谢物质的代谢中起重要作用。本研究从石榴基因组中鉴定到6个YABBY基因,并将其划分为5个亚族。不同器官和品种的表达分析表明:Pg YABBY基因家族在石榴的生长发育和生理过程中起重要作用。转录组分析表明:PgYAB2可能负调控石榴果皮和种子的发育。PgINO有可能负调控外种皮的发育。PgFILb基因有可能通过调控木质素或半纤维素等次生代谢物质的生物合成相关基因的表达进而调控石榴籽粒的硬度。本研究结果为石榴YABBY家族基因功能研究、探索YABBY调控石榴果实发育及品质形成提供参考,为石榴的分子育种提供科学依据。     

蒺藜苜蓿全基因组发育调控重要基因WOX家族的鉴定和生物信息学分析

在拟南芥中的研究显示,WOX蛋白调节植物的关键发育,在植物发育中起着广泛作用。我们应用多种生物信息学手段,从蒺藜苜蓿全基因组中筛选、鉴定了WOX家族成员,并进行基本特征、染色体定位、系统进化、表达特征等分析。蒺藜苜蓿基因组中共存在17个WOX基因,这些基因的分子量和等电点分布范围较广,但是有一定的聚集特征。绝大多数蒺藜苜蓿WOX基因都是小于300个氨基酸,等电点位于pH 5~7之间,但是有个别例外。与拟南芥WOX基因家族相同,蒺藜苜蓿WOX基因可分为3个系统进化分枝,分别是WUS,中间进化枝和古代进化枝。在蒺藜苜蓿4号和7号染色体上,有WOX基因聚集的位点。而且这两个WOX基因聚集位点上的基因具有较近的亲缘关系。Medtr4g084550.1和Medtr7g060630.1同属于WUS亚家族,聚集在一个进化分枝上。Medtr4g088070.1、Medtr4g088080.1和Medtr7g025010.1同属于中间进化枝,序列相似度同样非常高。蒺藜苜蓿WOX基因在各个器官中表达特异性非常高。根部和根尖中表达的WOX基因完全不同。外界胁迫处理,包括盐处理和根腐病菌侵染,会引起蒺藜苜蓿WOX基因表达的变化。     

辣椒全基因组TCP转录因子家族生物信息学分析

利用生物信息学方法对辣椒TCP转录因子家族成员、基因分类、基因结构、染色体定位、系统进化关系和结构域序列保守性进行了预测和分析。结果表明,辣椒TCP基因家族包含30个成员,Ca TCP蛋白含有95~550个氨基酸,等电点为6.30~10.91。进化树分析将其分为11个不同的亚族。辣椒TCP家族进化树以及基因结构的进一步分析,显示辣椒TCP家族可分为两大类,即Class I类和Class II类,而Class II类可分为两个不同的亚类,即CIN和CYC/TB1亚类。位于同一亚家族的大多数TCP基因具有相似的内含子和外显子结构。此外,染色体定位分析表明,辣椒TCP基因不均衡的分布于辣椒的10条染色体上,其中3号染色体上最多,有7个。