甘薯块根发育过程中关键蔗糖分解酶及其基因家族成员的鉴定

蔗糖分解酶在马铃薯和胡萝卜等块根/块茎的生长发育中发挥着重要作用,但在甘薯块根发育中的作用机制尚不清楚。本研究以2个在块根数量和鲜重上存在显著差异的甘薯品种‘高系14'及其突变体为材料,对其不同发育时期（30、60、90、120 d）块根中的可溶性糖（蔗糖、葡萄糖和果糖）、淀粉含量、蔗糖分解酶活性以及相关基因家族成员的表达水平进行测定,以明确调控块根数量和大小的关键蔗糖分解酶及主要基因家族成员。结果表明：（1）阐明了4种蔗糖分解酶活性在薯块根发育过程中的变化规律,细胞质转化酶（CIN）和液泡转化酶（VIN）活性的整体变化趋势呈现‘u'形曲线,即块根发育早期、晚期活性相对较高,发育中期最低;细胞壁转化酶（CWIN）和蔗糖合成酶（Sus）活性整体变化趋势呈‘n'形曲线,与前者正好相反,即在块根发育早期、晚期较低,发育中期最高。（2）和突变体相比,具有较高块根数量和鲜重的‘高系14'在块根发育早期（30 d）具有较高的Sus和CIN活性,而高Sus和CIN活性可以促进蔗糖由叶片向块根转运,从而提高块根中的淀粉、蔗糖和葡萄糖含量,最终为块根的生长发育提供能量和碳骨架以增加块根数量和鲜重。（3）从甘薯基因组中共鉴定出9个Sus基因家族成员和12个CIN基因家族成员,其中有1个Sus基因（IbSus6）和5个CIN基因（IbCIN4、IbCIN6、IbCIN8、IbCIN10和IbCIN11）的表达水平在30 d时表现为‘高系14'显著高于突变体,同时IbSus6和IbCIN4、IbCIN8、IbCIN10、IbCIN11分别为30 d块根中表达的主要Sus和CIN基因家族成员,因此上述1个Sus基因家族成员和4个CIN基因家族成员可能是调控甘薯块根发育的主要蔗糖分解酶基因。总之,Sus和CIN在甘薯块根早期发育中发挥着重要作用,其关键基因家族成员的阐明可为优异甘薯新品种的选育提供理论依据。     

大豆PPR基因家族生物信息学分析

为明确大豆PPR基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系及表达特征等,采用生物信息学方法,基于Pfam的PPR种子序列模型筛选大豆基因组数据库,获得631个大豆PPR家族基因;利用MEME、ExPASy、TBtools、FigTree等工具对大豆PPR家族基因进行分类,分析各亚族的进化关系和保守结构域差...     

甘薯秧苗存放对成活,块根形成及产量的影响

为了提高甘薯产量和干物质收获量,设法迅速缓苗,消除栽秧后的生育停滞是重要关键。日本栽培甘薯历来采取拔苗后在贮藏室存放数日再行栽植的方法。插条存放与贮藏在树木与园艺植物中均巳广泛应用,但对甘薯在这方面确切、有价值的试验报告很少。本研究用日本普遍应用的地膜覆盖栽培法,就薯苗存放处理对成活、块根形成、产量、干物质收获量的影响进行2年3个生育期的试验。     

关于甘薯块根膨大特性的研究：第Ⅱ报养分供给量对块根膨大的影响

关于养分供给量对块根膨大影响的报告相当多,见解也很多。但将这些见解用于高产栽培试验时,往往由于环境条件的差异而产生不同的效果,因此将其作为获得高产的基本依据不太适宜。究其原因是试验方法问题。在田间条件下试验时控制养分供给量与地下环境条件     

茶树COBRA基因家族全基因组鉴定及表达分析

COBRA基因编码糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,是次生壁加厚和纤维素含量的调节因子,对植物生长、纤维素含量等有重要作用.本研究通过对茶树基因组数据进行分析,成功的从中鉴定到COBRA基因,并对该基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位、进化关系、保守结构域、染色体定位等进行生物信息学分析,同时分析了茶树COBRA成员在PEG诱导的干旱胁迫、茉莉酸甲酯处理、盐胁迫、冷胁迫处理中的转录组数据,最后对茶树进行茉莉酸甲酯处理,基于荧光定量PCR技术的表达水平验证.结果表明:茶树COBRA基因有16个家族成员,相对分子质量24807.70～74813.12,等电点5.43～9.14,亚细胞定位显示在细胞膜和细胞外;根据系统进化树将茶树COBRA基因家族分为5类;保守结构域和motif分析发现相同亚家族的基因结构,保守结构域都属于COBRA基因家族;基因表达分析显示COBRA基因在不同茶树部位和胁迫的表达量有不同差异,说明茶树COBRA基因广泛参与茶树生长发育和非生物胁迫响应.实时荧光定量PCR显示经茉莉酸甲酯处理后,3个CsCOBRA基因表达量趋势大致与转录组数据一致,本研究将为进一步开展茶树COBRA基因家族的功能验证和抗逆作用机理研究等提供参考.     

甘薯块根的库容：Ⅰ.库容的发展对源活力的影响

人们已经认识到许多作物的库活力或潜力是决定产量的最重要因素。通过嫁按试验,巳经搞清甘薯块根的库作用与地上部源的作用相比、是决定产量更重要的因素。     

大豆OPR基因家族全基因组鉴定与表达分析

为了揭示大豆12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase, OPR)家族成员GmOPRs在大豆生长发育中和非生物胁迫下发挥的作用,本研究运用生物信息学方法进行大豆OPR基因家族全基因组鉴定及表达分析。结果显示：大豆基因组中共有12个OPR家族基因成员,分布在8条不同染色体上。系统发育进化分析、基因结构分析和保守基序分析结果显示,GmOPRs可分为两个亚组,含有外显子4～5个,内含子3～5个,GmOPR蛋白之间保守基序分布相似。共线性分析鉴定表明共有4对基因存在共线关系,均为片段复制。GmOPRs启动子区域含有响应厌氧、干旱和低温等非生物胁迫以及JA、ABA等多种激素的顺式作用元件。不同的大豆品种及不同的组织中,GmOPRs的表达模式有差异。GmOPR1、GmOPR4和GmOPR9受干旱胁迫影响后表达量下降,GmOPR7、GmOPR8、GmOPR11和GmOPR12随着盐胁迫影响时间的增长表达量增加,表明GmOPRs基因通过多种表达模式响应干旱和盐胁迫。GmOPRs在系统发育进化和基因结构上比较保守,基因家族数量的扩增主要归因于片段重复...     

马铃薯St PEBP基因家族成员鉴定及其在块茎中的表达分析

马铃薯作为世界上主要的粮食作物之一,其营养价值高,抗逆性强,在全球各地广泛种植。磷脂酰乙醇胺结合蛋白（Phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP）家族成员StSP6A和StSP5G在块茎形成中起着重要作用,但其他StPEBP家族基因成员在块茎形成中的作用尚未解析。研究利用拟南芥PEBP基因家族蛋白序列在马铃薯全基因组内进行Blastp比对,并对马铃薯StPEBP基因家族的保守基序、基因结构、顺式作用元件、染色体位置、共线性关系以及该家族在不同组织中特别是块茎发育中的表达模式进行分析。马铃薯StPEBP基因家族成员共有10个基因,该家族大部分成员含有4个外显子和3个内含子以及保守基序motif 5。系统进化分析表明StPEBP家族基因分为4个亚家族。顺式作用元件预测发现StPEBP家族基因含有大量光响应、激素响应和防御及应激反应元件。染色体定位分析发现StPEBP家族基因定位在6条染色体上,共线性分析检测到马铃薯中2对StPEBP基因间为重复基因。非同义/同义置换率的比率说明马铃薯StPEBP基因家族受到了纯化选择。qRT-PCR结果表明...     

基于转录组的番荔枝ARF基因家族鉴定及其在花发育中的表达分析

鉴定番荔枝ARF家族基因,并分析其在花发育中的表达谱,为深入探索ARF家族基因调控花发育的机制奠定基础,为解决番荔枝产业上出现的“花而不实”、结果率低等问题提供理论依据。以番荔枝为研究对象,基于转录组测序,筛选鉴定出11个番荔枝AsARF基因。通过同源进化分析、蛋白结构域分析、亚细胞定位、qRT-PCR等技术,初步分析了AsARF家族基因的生物学功能。进化树分析结果显示,AsARF蛋白可以被分为5组。AsARF的预测蛋白分子量在73.85～112.51 kDa之间,等电点分布于5.42～7.63之间。所有AsARF蛋白均含有1个DNA结合结构域和1个中间区域结构域,除AsARF3a、AsARF6a和AsARF6b外,其他蛋白还存在1个C-末端二聚化结构域。基于蛋白中间区域的氨基酸富集情况,推测AsARF5a、AsARF5b、AsARF6c、AsARF6d、AsARF7和AsARF16这6个蛋白可能为转录激活子,而AsARF2、AsARF3a、AsARF3b、AsARF6a和AsARF6b这5个蛋白推测为转录抑制子。鉴定得到3个CTD结构域缺失的ARF基因：AsARF3a、AsARF6a...     

花生紫色酸性磷酸酶基因家族的鉴定及表达分析

紫色酸性磷酸酶（purple acid phosphatase, PAP）是一类金属磷酸酯酶,参与植物的磷素利用、碳代谢、细胞壁合成等多种生理功能,尤其是对磷缺乏的适应。本研究利用生物信息学手段在花生（Arachis hypogaea L.）全基因组水平上对PAP基因家族进行了鉴定,并对其系统进化关系、保守结构域、基因结构以及它们在22个组织中的表达模式进行了分析。结果表明：花生基因组中有39个AhPAP基因,氨基酸序列长度为205~905,等电点大多数都小于7,蛋白质C端均含有金属磷酸酶结构域。以花生、拟南芥、水稻、苜蓿共74个PAP蛋白构建的系统发育树可分为四组,每组中都含有来自不同物种的PAP,并没有因为物种差异而各自聚为一类。AhPAP基因家族中部分成员的表达具有组织特异性,arahy.P03NME、arahy.DAPS6C在根瘤中表达量最高,而它们在其他组织中表达量较低或未检测到表达。本研究为揭示AhPAP基因家族在花生中的生物学功能奠定了基础。     

Aux/IAA基因家族鉴定及对大豆茎尖发育的调控作用分析

Aux/IAA基因家族在植物茎尖发育过程发挥重要作用.为了探究大豆Aux/IAA基因家族在大豆茎尖发育过程的调控作用,本文以拟南芥Aux/IAA基因家族蛋白序列为参照鉴定了大豆全基因组Aux/IAA家族基因,包括63个成员;然后以拟南芥、鹰嘴豆和大豆的Aux/IAA家族为研究对象,比对这些基因全长氨基酸序列并构建进化树...     

椰子ZF-HD基因家族的鉴定及生物信息学分析

ZF-HD蛋白是一类只存在于植物体内且含有锌指结构域的转录因子家族,其不仅能够调节植物的生长发育,且在植物响应逆境过程中也起着重要的作用。本研究通过比对已开发的椰子基因组数据,共鉴定出20个椰子ZF-HD蛋白。采用生物信息学的方法,对其基因结构、蛋白理化性质、蛋白质保守结构域、超二级结构、系统进化树及表达谱进行分析。结果显示：椰子ZF-HD蛋白多为碱性蛋白,且主要定位于细胞核、叶绿体及线粒体中。椰子ZF-HD基因家族可分为6个亚族,每个亚家族都具有相似的结构域和超二级结构。motif搜索分析显示,CoMIF亚族只含有锌指结构域保守序列,其他亚族均含有锌指结构域序列与同源异形盒结构域序列。表达谱分析显示,CoZHD18、CoZHD20在测序的各组织中表达较少,其他家族成员在各组织中的表达量具有差异性。     

玉竹蔗糖合成酶（SUS）基因家族的鉴定、表达分析及PoSUS1基因的克隆

多糖是玉竹的质量标志物,在免疫调节、抗肿瘤等方面具有显著的药理作用。作为多糖合成的关键酶之一,蔗糖合成酶（sucrose synthase, SUS）一直是揭示植物多糖合成的重要研究内容。基于转录组序列信息,本研究利用生物信息学手段对玉竹SUS基因家族及其成员进行鉴定,并利用荧光定量PCR(qPCR)对其成员表达模式进行分析。结果表明：玉竹转录组共获得8个具有ORF序列的PoSUS基因家族成员,其编码蛋白质含有111～310个氨基酸,分子量为12.81～35.43 kDa,其理论等电点为5.83～9.18。系统进化树分析表明,8个PoSUS基因家族成员可分为3个亚家族,其中第Ⅲ亚家族基因成员数目最多。亚细胞定位预测显示大多数PoSUS蛋白定位在叶绿体。基因表达模式分析表明,PoSUS1和PoSUS6基因在多糖积累的根茎组织中表达量最高,且高多糖种质HN1中PoSUS1和PoSUS2表达量显著高于低多糖种质AH2。此外,本研究还从种质HN1和AH2克隆得到PoSUS1基因CDS序列,其编码蛋白在2份种质间存在3处氨基酸差异,且这些差异位于PoSUS1蔗糖合成酶结构域。本研究结果为深入研究...     

甘薯NAC转录因子家族的全基因组鉴定与分析

利用生物信息学方法对甘薯(Ipomoea batatas)基因组中NAC转录因子进行鉴定、保守结构域分析、motif查找、染色体定位、系统进化树分析以及逆境胁迫下基因表达分析.结果表明:甘薯全基因组序列中含有91个NAC转录因子基因,非均匀分布于甘薯15条染色体上;系统进化树及motif分析结果显示,91个甘薯NAC家...     

玉米天冬氨酸蛋白酶基因家族的鉴定与表达分析

以玉米B73基因组为参考序列,在全基因组水平系统分析玉米天冬氨酸蛋白酶家族成员的基因组结构信息,深入了解玉米天冬氨酸蛋白酶家族基因(ZmAPs)的生物学功能。结果表明,总共鉴定出75个ZmAPs,通过系统进化树分析将ZmAPs分为两大亚组,同一亚组之间的motif分布与基因结构都相对保守。染色体定位和共线性分析发现,ZmAPs不均匀地分布在玉米的10条染色体上,其中,7对为串联重复基因。对其启动子顺式作用元件分析后发现,ZmAPs可能参与光响应、MeJA及ABA等信号通路。对生物与非生物胁迫下的玉米转录组表达谱分析发现,ZmAPs对生物胁迫的响应更为强烈,表明ZmAPs可能参与玉米抗病的过程。     

甘薯生长期间块根β-胡萝卜素合成基因的表达分析

以β-胡萝卜素含量高的优质红心甘薯金山72和高产优质的黄心甘薯金山57为材料,栽后60～120d4个生长时期提取块根总RNA和β-胡萝卜素,用RT-PCR分析psy、pds、zds、lyc-b 4个酶基因的表达,用HPLC测定同一时期块根β-胡萝卜素的含量.结果显示,在金山57中,随着块根的生长,4个基因表达逐渐减弱,...     

香蕉GAPDH基因家族的生物信息学及转录表达分析

从香蕉基因组数据库和NCBI数据库中检索香蕉GAPDH基因家族的所有成员,并采用生物信息学方法对其进行亚细胞定位、进化树分析和保守结构域预测。克隆测序发现,巴西蕉内的GAPDH基因家族成员序列与小果野蕉基因组数据库中提供的序列基本一致,同源性超过98%。转录表达分析表明,GAPDH基因家族成员在巴西蕉不同器官的表达模式多样:MaGAPCP1,MaGAPC6/8/10/11成组成型表达,其余的基因则在各组织器官间成差异型表达,且差异型表达的基因在不同组织器官中表达模式也不相同,组成型表达的基因在不同组织器官中表达模式虽相同,但表达量有差异。GAPDH基因家族成员在表达模式上的多样化,可能暗示其功能的多样化,这种多样化可能是在进化过程中为适应环境而出现的功能分化或冗余。结果为进一步研究GAPDH基因家族成员在香蕉生长、发育,非生物胁迫,果实后熟等重要生物学过程中的功能奠定基础。