黄瓜TRM基因家族鉴定及分析

黄瓜是我国极为重要的一种经济作物,而果实大小是黄瓜最重要的性状之一。CsTRM5是已被定位到的控制黄瓜果形的少数基因之一,但是目前研究者对黄瓜中TRM (TONNEAU1 Recruiting Motif)家族的认识还比较少。本研究通过生物信息学技术对黄瓜TRM家族基因进行分析,从氨基酸序列的相似性、不同物种TRM的进化关系、结构域、亚细胞定位等方面进行了比较。黄瓜TRM家族共有28个成员,主要分布在1、2、3、5四条染色体上,都有细胞核定位信号。通过等电点分析我们发现,黄瓜中TRM一半偏酸性,一半偏碱性。表达特异性分析表明,大部分TRM在果实中的表达量较高,这说明TRM可能对于果实的生长发育有重要作用。     

栀子WRKY基因家族鉴定及其响应盐胁迫的表达模式

【目的】为进一步研究WRKY基因家族在调控栀子盐胁迫中的功能作用、培育栀子抗盐新品种。【方法】利用生物信息学方法对栀子WRKY基因家族成员(GjWRKY)进行全基因组鉴定和相关分析。【结果】共鉴定出47个WRKY基因,非均匀地分布在10条染色体上,通过系统发育树将其分为3大组：GroupⅠ、Ⅱ和Ⅲ。GjWRKY基因以串联重复为主要扩增方式,且多数基因成员含有3个外显子。GjWRKY基因家族启动子2000 bp区域含有大量激素类和胁迫类响应顺式作用元件。46个GjWRKY基因在中度(MS)和重度盐胁迫(SS)下具有不同程度的高表达,部分GjWRKY基因产生特异性表达,17个GjWRKY基因表现为上调表达,推测这部分GjWRKY基因可能起正调控作用。【结论】GjWRKY基因在栀子抗盐胁迫中发挥了重要作用。     

黄瓜RNA解旋酶基因家族的生物信息学鉴定和表达分析

利用生物信息学方法对黄瓜RNA解旋酶基因家族成员、基因分类、染色体定位和系统进化关系进行了分析预测,并利用实时荧光定量PCR技术检测了11个黄瓜DEAD-box RNA解旋酶基因的组织表达模式和NaCl、低温4℃、脱落酸(ABA)以及高温39℃胁迫条件下的表达变化。结果表明,黄瓜RNA解旋酶家族包含101个基因,DEAD-box、DEAH-box和DExD/H-box 3个亚家族分别包含32、27和42个基因成员;黄瓜的7条染色体均有RNA解旋酶基因分布,其中第3条染色体最多,有30个RNA解旋酶基因,仅有8个基因分布在第4条染色体上;黄瓜RNA解旋酶基因编码的蛋白包含376~2 330个氨基酸,等电点在5.13~10.00;qRT-PCR分析发现,除CsDEAD16和CsDEAD25外,其他基因在花中表达量均最高,在黄瓜根中仅检测到CsDEAD17、CsDEAD21、CsDEAD22和CsDEAD24的表达;黄瓜幼苗经上述胁迫处理后11个基因均有不同程度的表达量变化,其中CsDEAD16、CsDEAD21、CsDEAD22、CsDEAD24、CsDEAD25和CsDEAD27明显受ABA上调,而CsDEAD24的表达受高温诱导。本研究为进一步探索黄瓜RNA解旋酶基因在其生长发育中的作用和抗性作用机制,奠定了一定的理论基础。     

谷子KCS基因家族鉴定及其对干旱胁迫的响应

酮脂酰辅酶A合酶（β-ketoacyl-CoA synthase,KCS）是超长链脂肪酸合成过程中的限速酶,主要负责调控脂肪酸和蜡质的合成与积累。为了为谷子抗旱品种的选育提供新的线索,研究利用隐马尔可夫模型对谷子KSC基因家族进行鉴定,并利用生物信息学技术对谷子KCS基因家族进行系统分析与鉴定,并对其理化特征、进化关系、保守基序、基因结构、顺式调控元件、亚细胞定位、共线性进行分析和表达模式分析。结果表明,从谷子基因组中共鉴定到33个KCS基因;系统进化和共线性分析结果显示,谷子KCS基因与高粱、玉米进化关系更近;启动子区包含许多激素响应、逆境响应和生长发育相关元件,暗示KCS基因可能参与多个生物学过程;谷子KCS基因在穗部表达量最高,其次为叶片,早晚表达量均高于中午。此外,干旱胁迫下谷子Seita.9G470700和Seita.9G487500基因的表达量显著高于对照,表明这2个KCS基因在谷子干旱响应中发挥重要作用。     

番茄BZR基因家族鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

番茄是一种世界性蔬菜,BZR基因在植物生长发育中发挥重要作用,但目前有关番茄BZR基因响应非生物胁迫研究较少.为更好研究BZR基因在番茄中分布与功能,研究共鉴定9个SlBZR基因家族成员,并利用生物信息学技术分析其基本信息、保守基序、染色体定位、系统进化、顺式作用元件及非生物胁迫下表达模式.结果表明,9个SlBZR基因成员分布在番茄8条染色体上.qRT-PCR分析表明,SlBZR基因在植物逆境或激素响应方面具有重要作用.SlBZR3和SlBZR8在非生物胁迫中明显上调表达,说明其可能在番茄响应非生物胁迫中发挥重要作用.研究为进一步探索番茄BZR基因功能提供理论依据.     

葡萄MAPK基因家族鉴定及逆境胁迫下的表达分析

探究葡萄MAPK家族成员的特性及潜在功能,为葡萄抗逆基因资源的挖掘和利用提供理论依据。本研究克隆获得葡萄MAPK基因家族成员并对其进行生物信息学分析,根据基因芯片数据分析各成员的组织表达特征,结合qRT-PCR明确其对非生物胁迫的响应情况。结果表明,葡萄中共获得43个MAPK成员,分别命名为 VvMAPK1~ VvMAPK43,分布于15条染色体上,其中有6个成员集中分布于18号染色体上,5个分布于5号染色体上。氨基酸大小为114~1 520 aa, VvMAPK15编码的氨基酸序列最长,为1 520个氨基酸残基, VvMAPK23编码的氨基酸序列最短,为114个。相对分子量集中为12.26~16.70 ku,等电点为4.94~10.01。芯片数据分析发现,经ABA处理后, VvMAPK5、 VvMAPK7和 VvAMAPK13的表达量明显下调,在盐、PEG和低温处理下, VvMAPK6、 VvMAPK9和 VvMAPK13的表达量明显上调;不同成员在不同组织以及同一组织的不同生长阶段表达水平差异显著。qRT-PCR分析发现,大多数VvMAPK家族成员受到200 mmol·L^-1 NaCl的诱导,表达水平较对照上调显著, VvMAPK9、 VvMAPK27、 VvMAPK29和 VvMAPK38在500 μmol·L^-1 ABA、200 mmol·L^-1 NaCl和10% PEG处理后均上调表达显著,对3种非生物胁迫的响应强烈。研究结果表明,葡萄MAPK家族成员在不同非生物胁迫下存在不同的潜在功能,为葡萄基因改良和遗传育种提供理论基础。     

西瓜OSCA基因家族全基因组鉴定及胁迫响应分析

【目的】对西瓜OSCA基因家族进行成员鉴定、系统发育分析以及胁迫响应分析,为揭示西瓜OSCA基因生物学功能和抗逆分子机制提供参考依据。【方法】运用生物信息学的方法从西瓜全基因组数据库中鉴定出西瓜OSCA基因家族成员,根据染色体定位信息进行命名。对基因家族成员染色体位置、基因结构、共线性、启动子、蛋白结构和系统发育等进行全面分析。利用转录组数据和qRT-PCR分析西瓜OSCA基因在胁迫条件下的表达情况。【结果】西瓜OSCA基因家族有10个成员,不均等地分布在6条染色体上。西瓜OSCA蛋白分子量变化范围为24.59~91.97kD,氨基酸数量为214~809aa,多数定位于质膜上。共线性分析结果表明,西瓜OSCA基因在进化过程中发生了片段复制事件。西瓜OSCA基因家族分为三大类群,同一类群成员的外显子一内含子的组成模式、蛋白保守基序排列、蛋白二级结构数量比例和蛋白三级结构模型均相似。西瓜、水稻、番茄和拟南芥的OSCA基因被分为6个亚族,每个亚族均有西瓜OSCA基因分布。西瓜OSCA基因启动子区域含有厌氧诱导、冷胁迫应答、光反应和干旱胁迫应答等多种非生物胁迫响应元件。在干旱、低温和盐胁迫下,西瓜OSCA基因家族各成员表达量均有不同程度变化,其中ClaOSCA3和ClaOSCA5在3种不同胁迫条件下表达量均有显著差异（P<0.05）。【结论】西瓜OSCA基因在进化过程中具有一定保守性,与拟南芥、水稻和番茄OSCA基因存在较近亲缘关系。西瓜OSCA基因家族内部存在功能分化,ClaOSCA3和ClaOSCA5可能是胁迫响应机制中的重要抗逆基因。     

甘蓝蔗糖合成酶基因家族鉴定及响应低温胁迫表达模式分析

蔗糖合成酶(SUS)是植物蔗糖代谢的关键酶之一,它不仅影响植物的产量和品质,还在植物抵御逆境胁迫中起重要作用.基于已经公布的甘蓝全基因组数据信息,利用生物信息学方法对甘蓝BoSUS基因家族成员进行鉴定,分析其系统进化关系、染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件和低温胁迫下的表达模式.结果表明,甘蓝全基因组共鉴定到7个...     

丹参DnaJ基因的鉴定及胁迫响应分析

[目的]DnaJ蛋白在植物适应环境的过程中起着重要作用,本文旨在研究丹参DnaJ基因的进化关系和生物学功能,进一步了解丹参的抗逆性和次生代谢途径调控.[方法]对丹参DnaJ基因进行鉴定以及综合分析,包括外显子-内含子结构、保守结构域、顺式调节元件、系统发育关系和共表达谱.[结果]鉴定出67个丹参DnaJ基因,按顺序命名...     

高粱SBP基因家族鉴定及干旱胁迫下的表达模式分析

在高等植物中,SQUAMOSA Promoter Binding Protein-Box(SBP)普遍参与植物的生长、开花调控及细胞程序性死亡等过程。本研究对高粱(Sorghum bicolor L.)SBP转录因子家族进行鉴定并进行生物信息学分析,同时利用qRT-PCR对高粱SBP基因在PEG-6000模拟干旱胁迫下的表达进行分析,以验证其功能。结果表明,从高粱中共鉴定出19个SBP成员,除第8条染色体外,其他9条染色体上均分布有SBP基因;绝大部分SBP蛋白在亚细胞水平定位于细胞核,且均为亲水性蛋白质。系统发育分析结果表明,与水稻类似,这19个高粱SBP基因也可分为3个亚类,分别含有7、5、7个SBP基因;相比于拟南芥,高粱SBP与水稻、玉米的SBP关系更近。启动子顺式作用元件预测结果显示,高粱SBP可能参与了脱落酸、茉莉酸甲酯信号通路,部分成员可能与植物的低温响应、昼夜节律调控有关。qRT-PCR分析结果显示,高粱SBP基因的表达具有组织特异性,有17个基因受干旱胁迫诱导上调表达,且随胁迫时间的延长存在差异化表达模式。本研究结果可为后续研究高粱SBP基因的功能提供理论依据。     

海马齿 NHX 基因家族的鉴定及表达分析

【目的】海马齿（Sesuvium portulacastrum L.）是典型的海岸植物和红树林伴生植物,能够固沙护岸,在海水中可以正常生长,具有极强的耐盐性。Na+/H+ 逆向转运蛋白（Na+/H+ exchange,NHX）在植物耐盐和生长发育中起关键作用,为了解 NHX 在海马齿耐盐过程中的作用,对海马齿 NHX 基因家族进行鉴定和分析。【方法】采用生物信息学方法从海马齿全长转录组数据中鉴定 NHXs 成员,对其蛋白理化性质、保守基序和进化关系进行分析,并利用荧光定量 PCR 技术研究盐胁迫下 NHXs 成员的表达模式。【结果】从海马齿中共鉴定出 12 个SpNHX 基因,命名为 SpNHX1~SpNHX12。SpNHXs 基因编码的氨基酸长度为 276~554 aa,分子量为 31.22~61.21 kD,等电点为 5.55~8.64,不稳定指数为 32.14~50.54,均为疏水性蛋白。系统发育分析表明,SpNHX 蛋白可分为 2 个亚组,同一亚组具有相似的保守基序。多序列比对结果发现,SpNHX 均具有 Na+/H+ exchange 保守结构域。转录组数据和荧光定量 PCR 结果显示,SpNHXs 基因在盐胁迫下均受到不同程度的诱导,其中 SpNHX1、SpNHX9、SpNHX10、SpNHX11 和 SpNHX12 在盐胁迫下显著上调表达。【结论】本研究明确了海马齿 NHX 基因家族在高盐胁迫下的表达模式,表明 SpNHX1、SpNHX9、SpNHX10、SpNHX11 和 SpNHX12 可能参与海马齿盐胁迫响应,为进一步研究 NHX 在海马齿耐盐过程中的作用提供理论基础。     

番茄OSCA基因家族鉴定及不同胁迫条件下表达分析

为阐明高渗性钙离子通道OSCA基因在不同胁迫条件下作用,基于番茄全基因组信息,从栽培番茄中鉴定出12个SlOSCA基因,均含DUF221结构域,分别位于1、2、4、6、7、8、9、12号染色体上,亚细胞定位分析表明均位于质膜和高尔基体上。系统进化分析显示SlOSCA基因家族可分为5个进化群。根据番茄表达量数据库组织特异性分析发现,SlOSCA基因家族在不同组织部位表达量不同,其中根部和叶片表达量相对较高。Real-time PCR结果表明,多数SlOSCA基因响应干旱、盐、低温、ABA和灰霉病胁迫。SlOSCA基因响应ABA胁迫普遍强烈,受低温胁迫影响较小。其中SlOSCA9受干旱、盐和ABA胁迫强烈诱导,SlOSCA10受灰霉病胁迫强烈诱导。     

拟南芥GT47基因家族鉴定及不同胁迫下的表达特征

【目的】筛选拟南芥糖基转移酶GT47基因家族,进一步了解GT47基因家族的生物信息学特征,为其功能及抗逆性研究提供参考。【方法】利用生物信息学方法在拟南芥GT47基因家族中挖掘并鉴定出39个基因,并对这些基因进行系列分析。【结果】家族蛋白为亲水性蛋白质,大部分蛋白稳定性较差,亚细胞定位预测显示,大部分基因定位于高尔基体。蛋白质结构预测表明,α-螺旋和无规则卷曲是二级结构的主要组成部分,三级结构具有相似性。基因结构和保守基序分析发现,各亚族成员间具有相似的保守基序和进化的保守性。系统发育树分析显示,该基因家族可分为6个亚家族,基因在不同物种间具有一定保守性。启动子顺式作用元件分析表明,拟南芥GT47家族基因具有多种激素响应元件及非生物胁迫响应元件。表达模式分析表明,拟南芥GT47基因家族在不同组织中广泛表达,对6 h的热胁迫表现明显的响应,尤其是AT1G63450在冷、干旱、盐及2 h热胁迫下发生了下调,但是在6 h热胁迫下发生了上调。【结论】糖基转移酶基因在不同组织中的表达具有显著差异,能响应ABA激素信号传导并参与植物调控胁迫应激过程,对植物生长发育有重要意义。     

菠菜NHX家族基因鉴定及其响应盐胁迫的表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白(NHX)在植物响应盐胁迫和生长发育过程中发挥着重要的调控作用.本研究对菠菜NHX家族基因进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达.结果显示,从菠菜基因组中共鉴定出6个SpoNHXs基因,系统进化树分析发现其分属3个亚家族——Vac、Endo和PM...     

高温胁迫对黄瓜叶片叶绿素荧光猝灭的效应

以黄瓜叶片为试材,研究其在不同强度的高温胁迫下叶绿素荧光猝灭的差异,以揭示高温对黄瓜光合作用的伤害机理.结果表明:42℃/29℃(昼/夜均为12 h)高温处理对黄瓜叶片的光合机构造成了不可逆性伤害,而35℃/22℃的高温昼夜处理则对光合机构不会造成伤害.在42℃/29℃处理后黄瓜叶片PSⅡ光合电子传递量子效率(ФPSⅡ)、黄瓜叶片光化学猝灭系数(qP)和黄瓜叶片天线转化效率(Fv′/Fm′)明显下降,而35℃/22℃处理则变化不大.     

黄瓜光敏色素互作因子的鉴定及表达分析

【目的】对黄瓜光敏色素互作因子（Phytochrome-interacting factor,PIF）家族基因进行系统分析和表达特征分析,为探究其在黄瓜生长发育与胁迫响应中的作用机理提供参考。【方法】基于黄瓜全基因组数据,通过生物信息学方法鉴定黄瓜PIF家族基因,并对家族基因的外显子—内含子结构、染色体定位、基因复制事件、系统进化树、保守基序及组织和胁迫相关表达模式等进行系统分析。【结果】从黄瓜基因组中鉴定出6个PIF基因,其不均等地分布于黄瓜的6条染色体上。基因复制事件分析结果表明,黄瓜PIF基因存在一个片段重复事件（CsPIF1a和CsPIF1b）。系统发育分析表明,来自黄瓜、拟南芥、辣椒、玉米和水稻的PIF蛋白可分为4个不同的组（PIF1、PIF2/3/6、PIF4/5、PIF7/8）。保守基序分析揭示了许多保守基序的存在,与PIF蛋白的分类一致。基因结构分析表明,CsPIF基因有5或6个内含子,与其他植物相比,内含子数量相对稳定。CsPIF基因在黄瓜各组织均有一定的表达,但在不同组织中表达量差异明显,CsPIF1a、CsPIF1b和CsPIF7分别在雌花、叶和卷须中表达量最高,...     

高温胁迫下外源壳聚糖对黄瓜幼苗生长的影响

以夏之光黄瓜品种为试验材料,研究用不同浓度壳聚糖(0、25、50、100、200 mg/L)在高温(昼—夜温度周期为36℃—28℃)条件下处理1、3 d及恢复常温2 d后,黄瓜幼苗形态指标和生理指标的变化。结果表明,在高温胁迫环境下,外源壳聚糖能够增加黄瓜幼苗的茎粗、叶面积和根体积,提高壮苗指数和根冠比,降低丙二醛含量,提高叶绿素、脯氨酸和可溶性蛋白含量,增强抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]活性,缓解高温胁迫对黄瓜幼苗的伤害,以100 mg/L壳聚糖处理的效果最优。     

高温胁迫对不同类型黄瓜幼苗叶绿素荧光特性的影响

研究了5个不同类型黄瓜自交系幼苗在高温胁迫(昼温38℃/夜温28℃,昼温42℃/夜温32℃)下的热害指数和叶绿素荧光参数的变化。结果表明:高温胁迫下,最大荧光(Fm)、光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学量子产量(Yield)、光化学荧光淬灭系数(qP)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、可变荧光下降比值(Rfd)和光系统Ⅰ激发能分配系数(α)均随着胁迫温度的升高而降低;初始荧光Fo、光系统Ⅱ激发能压力(1-qP)、光系统Ⅱ激发能分配系数(β)和光系统Ⅰ和Ⅱ间激发能分配的不平衡性(β/α-1)则随着胁迫温度的升高而升高。表观光合电子传递速率(ETR)在38℃高温下迅速上升,42℃高温下则急剧下降。相关性分析表明:Yield、ETR与热害指数呈显著的负相关关系,可以作为黄瓜幼苗期耐热鉴定的可靠指标。