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。     

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。     

植物抗白粉病MLO基因研究进展

目前,人们已从多种植物中分离并克隆了MLO(mildew resistance locus O)基因,构成了MLO基因家族,该基因家族为植物所特有。MLO基因存在于植物的各个组织中,功能各异,研究较多的是MLO基因能够促进白粉菌(Erysiphe)侵入植物细胞中,为植物感染白粉病(powdery mildew)所需,MLO基因可通过缺失或突变获得等位基因mlo,导致MLO蛋白功能丧失,从而获得具有对白粉菌持久而广谱抗性的mlo突变体植株。传统的抗病基因(resistace gene,简称R)专化性较强,维持抗性的时间短,MLO基因弥补了R基因的这种抗性上的缺陷,因此该基因的研究对培育抗病品种具有深远的意义。本文主要对MLO基因的发现、基因的生物信息学研究、基因的抗病机制进行了讨论。     

芒果VOZ转录因子基因家族成员鉴定及生物信息学分析

【目的】对芒果维管束锌指蛋白（VOZ）基因家族成员进行鉴定并对其生物信息学进行分析,为深入探究芒果VOZ转录因子在免疫反应中的生物学功能提供理论参考。【方法】基于芒果全基因组数据,利用生物信息学方法鉴定芒果VOZ转录因子基因家族成员,并分析其理化性质、保守基序及系统发育进化。通过实时荧光定量PCR检测胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）与细菌性黑斑病菌（Xanthomonas citri pv.mangiferaeindicae）侵染下的相对表达量。【结果】从芒果全基因组中间鉴定出4个VOZ转录因子家族成员,分别为MiVOZ1、MiVOZ2、MiVOZ3和MiVOZ4基因,开放阅读框（ORF）长度为1290~1482 bp,编码氨基酸数量为429~493,蛋白分子量为47.26~54.96 kD,等电点（pI）为5.47~6.00,亲/疏水性指数为-0.663~-0.552,不稳定指数为37.66~50.86,二级结构均以无规则卷曲和α-螺旋为主要元件。芒果和其他9个物种的49个VOZ蛋白聚为十个分支,在ClassⅠ中3个MiVOZs蛋白（MiVOZ2、MiVOZ3和MiVOZ4）与苹果、木薯和毛果杨聚类在一起,在ClassⅤ中MiVOZ1与拟南芥、木薯和毛果杨聚类在一起。在胶孢炭疽菌侵染下,仅MiVOZ1和MiVOZ2基因的相对表达量较对照显著升高（P<0.05,下同）;在细菌性黑斑病菌侵染下,仅MiVOZ2基因的相对表达量较对照显著升高。【结论】芒果VOZ转录因子在抵御不同病原菌侵染的生物学功能方面存在差异,其中MiVOZ2基因在抵御胶孢炭疽病和细菌性黑斑病侵染的免疫反应中具有相似生物学功能,属于正调节因子。     

大麻PEBP基因家族鉴定及生物信息学分析

【目的】对大麻中磷脂酰乙醇胺结合蛋白（phosphatidyl ethanolamine binding protein, PEBP）进行鉴定和生物信息学分析,为PEBP基因家族调控大麻的生长发育及开花奠定基础。【方法】以拟南芥PEBP家族基因作为参考序列,利用NCBI、MEME、TBtools等生物信息学工具对已有的大麻基因组数据进行筛选并鉴定大麻PEBP基因。【结果】从大麻基因组中共筛选出12个PEBP基因,分为FT-LIKE、TFL-LIKE、MET-LIKE三个亚家族,均为亲水性蛋白,分布于细胞质与细胞核中;motif1-motif5为大麻PEBP基因的特征基序,定位在7条染色体上。大麻PEBP基因含有2个外显子及2个以上内含子,其启动子主要含有光反应顺式调节元件、各类激素顺式调控元件,编码蛋白主要由无规则卷曲构成。【结论】共鉴定出12个CsPEBP基因家族成员,通过motif分析、多物种构建进化树,确定大麻PEBP基因具有高度保守性,并预测和分析其潜在的分子功能。     

胡萝卜YUCCA基因家族鉴定及生物信息学分析

胡萝卜是重要的根菜类蔬菜之一,根部性状影响最终的产量和品质.YUCCA基因通过介导生长素调控植物根部发育,是生长素合成途径中的关键基因.利用生物信息学方法对胡萝卜YUCCA基因家族成员进行鉴定,对其理化性质、染色体定位、系统进化树、蛋白质的二级和三级结构以及保守基序进行分析.结果表明,在胡萝卜的5条染色体上共鉴定到了14个YUCCA基因家族成员,其大部分基因含有3～4个外显子;该家族编码的蛋白质为富含碱性氨基酸的亲水性蛋白质,氨基酸数量为290～424个,其蛋白质结构主要以α-螺旋和无规则卷曲构成,通过构建系统进化树可将其分为3个亚族,且亚细胞定位结果显示,YUCCA基因家族蛋白质大部分被定位在细胞质中.这为YUCCA基因家族在调控胡萝卜根发育和膨大机制研究奠定了理论基础.     

黄瓜DnaJ基因家族鉴定及对高温胁迫的表达响应

[目的]本文旨在研究黄瓜热激蛋白DnaJ(CsDnaJ)的家族基因鉴定,并分析其在高温胁迫环境下的响应模式.[方法]利用生物信息学软件及黄瓜的全基因组测序数据库、公共数据库对CsDnaJ进行基因家族成员、染色体位置、蛋白特性、结构特征、进化及复制模式和组织表达特性分析,同时通过实时定量PCR技术分析其在高温胁迫环境下的...     

星星草脂氧合酶基因家族鉴定及生物信息学分析

星星草（Puccinellia tenuiflora）具有较强的耐盐碱特性,是改良土壤盐碱化的优良牧草。脂氧合酶（Lipoxygenase,LOX）广泛存在于动植物中,催化多不饱和脂肪酸的双加氧反应,最终生成各种氧脂素,从而在植物生长发育、响应逆境胁迫中发挥重要的生物学功能。目前,星星草中的LOX家族基因仍未见报道。本研究利用生物信息学方法对PutLOX基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、亚细胞定位和系统进化进行了分析。结果表明,星星草基因组中共有8个LOX基因,它们均具有Lipoxygenase homology 2（beta barrel）（简称LH2）和Lipoxygenas结构域,均不包含跨膜结构域,预测定位于细胞质或叶绿体。系统发生分析表明PutLOXs蛋白分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,并且与水稻和玉米这类单子叶植物的LOXs系统发生关系更近。本研究将为后期深入解析星星草耐盐碱分子机制提供理论依据。     

番茄CIPK基因家族鉴定及生物信息学分析

为挖掘番茄中CIPK基因家族成员序列信息,以拟南芥CIPK基因家族成员氨基酸序列为参照,用tBLASTn方法鉴定22个番茄CIPK基因家族成员,分析其理化性质。MEGA软件构建系统进化树、GSDS软件绘制番茄CIPK基因家族结构图。plantCARE对CIPKs上游1500bp顺式作用原件作功能预测。运用STRING软件探究番茄中CBL与CIPK基因家族互作情况,分析冷胁迫下番茄转录组数据确定番茄CIPKs表达情况。根据系统进化关系发现CIPK基因家族可分为八个亚组,每个亚组中均含番茄CIPK成员,存在多个平行同源基因对。SlCIPK基因分为内含子富集(11~14)和少内含子缺失(0~1)两类。经鉴定,在番茄CIPKs基因的上游1500bp序列中存在不同顺式作用元件,预测番茄CIPK基因家族在逆境胁迫中可能发挥作用,且番茄CBL-CIPK存在较多互作通路,可能在低温胁迫下发挥作用。研究结果为揭示CIPK家族成员生物学功能奠定基础。     

玉米LEC1基因家族的鉴定与生物信息学分析

LEC基因家族包含LEC1和LEC2,参与植物的生长发育及储藏物质的积累。LEC1（Leafy Cotyledon 1）是NF-YB9蛋白家族的成员,编码了CCAAT-box结合转录因子HAP3（Heme activated protein 3）亚单位。利用生物信息学方法,获得了16个玉米LEC1基因。分析发现,ZmLEC1蛋白大部分都是酸性的不稳定亲水蛋白,含有1个保守结构域CBFD_NFYB_HMF及10个保守基序。通过与拟南芥LEC1基因和水稻LEC1基因的聚类分析,将玉米LEC1基因家族分为4类:ClassⅠ、ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ。经RNA-seq等分析发现,玉米LEC1家族基因具有组织特异性,响应非生物胁迫。启动子分析发现,玉米LEC1基因启动子上含有响应激素和非生物胁迫的顺式作用元件。     

陆地棉NCS1基因家族的全基因组成员鉴定及分析

核碱基阳离子转运蛋白-1(NCS1)家族是一个次级活性转运蛋白家族,由细菌、古菌、真菌和植物等2 500多个序列成员组成。在其他研究中发现,该蛋白与溶质特异性转运相关,进而影响植物的生长发育,本研究拟通过分析揭示核碱基阳离子转运蛋白在棉花生长发育中的作用。通过全基因组序列分析鉴定陆地棉NCS1基因家族成员;在此基础上,对这些基因进行定位、结构分析、进化发育分析,并开展启动子顺式作用元件鉴定的系统研究。本研究在全基因组水平一共鉴定出4个陆地棉NCS1基因,染色体定位发现,这些基因分布在A09和D09两条染色体上,motif结果显示所有NCS1蛋白质中都有NCS1结构域的存在,基因结构分析发现,外显子、内含子结构和长度在亚组表现一致。棉花、拟南芥、水稻、玉米等物种的系统发育分析比较表明,该基因家族在物种进化过程中出现了明显的分化。启动子序列分析则表明,该基因家族中存在有大量与脱落酸、赤霉素反应相关的顺式作用元件。取开花后17和21 d的棉花纤维开展qRT-PCR验证实验,结果表明,NCS1基因家族成员在纤维发育过程中具有显著的调节作用。本研究是首次在陆地棉中对NCS1家族进行全基因组的鉴定...     

毛果杨BBX基因家族鉴定与生物信息学分析

BBXs(B-box)转录因子家族在植物生长发育和胁迫反应中发挥重要作用。本研究利用生物信息学手段在毛果杨（Populus trichocarpa）基因组筛选并鉴定出28个PtBBXs基因家族成员,对该家族成员进行结构和表达分析表明,PtBBXs基因不均匀地分布于15条染色体上,其编码的氨基酸残基数介于184～514,全部为酸性蛋白质。依据基因结构和蛋白质保守基序,可将其分为5个组（A～E）,全基因组加倍事件是PtBBXs家族基因数量扩增的主要方式。PtBBX家族基因的启动子区域包含大量激素（脱落酸、赤霉素,和水杨酸等）与非生物胁迫（干旱、低温）响应相关的元件,大多数PtBBXs基因在叶片中高表达,而少量PtBBXs基因（PtBBX5/11/12/28）在根或花序中高表达。转录组数据分析表明,PtBBXs在响应非生物胁迫过程中分工不同,组A和组D的多数成员响应了茉莉酸、水杨酸和低温处理,组B(PtBBX16/19)和组C(PtBBX1/2)基因同时响应盐和干旱胁迫。这些结果为今后进一步挖掘PtBBX基因家族成员功能,以及创制林木抗逆新种质,提供了重要的理论依据。     

芋淀粉合成酶基因家族的鉴定、生物信息学及表达分析

【目的】鉴定芋淀粉合成酶(CeSS)基因家族,并对其生物信息学及表达模式进行分析,为芋产量、品质和营养性状的遗传改良提供参考。【方法】使用HMMER 3.12b软件以SS基因家族典型保守结构域Glyco＿transf＿5为模型,鉴定芋基因组中SS基因家族信息,利用生物信息学软件分析其分子结构特征、系统发育关系及顺式作用元件,采用转录组和实时荧光定量PCR技术检测其在正常生长发育条件和干旱胁迫下的转录表达。【结果】在芋基因组中鉴定了6个SS基因(CeSS1、CeSS2、CeSS3-1、CeSS3-2、CeSS4和CeGBSS1)。6个预测的芋SS基因长度为4980～61 347 bp,对应的CDS长度为1275～2895 bp,编码蛋白的氨基酸残基数量为424～964个,分子质量为48 067.43～109 391.75 Da,理论等电点为5.18～6.11。系统进化分析显示6个芋SS蛋白分布在5个亚家族。基因结构分析显示,6个CeSS基因外显子数量为7～15个。在6个CeSS蛋白中鉴定出10个保守motif,其中7个获得注释。在保守结构域上,CeSS1、CeSS2、CeSS4和CeGB...     

玉米PLDs基因家族生物信息学分析

磷脂酶D(PLD)为植物中重要的一种水解酶,PLD在逆境下不仅参与细胞膜的老化过程和种子萌发的过程,还作为一个信号物质响应脱落酸的形成。为了进一步明确玉米PLDs基因家族的功能,通过对玉米PLDs基因家族基本信息的预测,结构域的预测,染色体定位,基因结构的分析,蛋白系统进化树分析以及盐碱胁迫下的ZmPLDs进行转录组分析,共鉴定出ZmPLDs15个,分布在α、β、ε、ζ四个亚家族中,且预测基因主要功能为响应逆境信号和ABA诱导的气孔开闭过程。通过对ZmPLDs生物信息学分析进一步明确了ZmPLDs基因家族的生物学功能。     

桃NAC基因家族生物信息学分析

NAC基因家族是最大的植物特有的转录因子家族之一,因在植物发育和逆境应答过程中起着多样的作用而被广泛关注。为进一步进行桃NAC家族基因鉴定、功能分析等研究提供基础信息,采用生物信息学方法预测了桃NAC基因家族成员数目、在基因组骨架上分布、表达模式、假定蛋白质结构和亚族分类。预测结果显示桃NAC基因家族包含115个假定NAC蛋白质,被分为17个亚族,且与拟南芥中NAC家族基因具有一定的相似性;1个NAC基因分布在11号骨架上,其余分布在1～8号基因组骨架上;对一级结构的分析结果显示桃NAC家族蛋白质分子量和氨基酸数目成正相关,绝大多数是亲水氨基酸,各亚族间等电点没有规律;115个蛋白质的二级结构全部以无规则卷曲为主要构成元件,且它们的三级结构大部分相似。在果皮中表达的NAC家族基因数最多,达到75%;在花芽中表达的NAC家族基因数较少,为1%。     

黑龙江省黄瓜白粉病病原鉴定

对黑龙江省哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯和大庆等5个城市的11份黄瓜白粉病病样从分生孢子形状、大小、纤维体的有无、芽管着生位置、闭囊壳的特征以及鉴别寄主反应等方面进行了病原鉴定。结果表明,所有菌株分生孢子内均可见明显的纤维体,萌发管叉状,从分生孢子的侧面长出;闭囊壳内含1个子囊,每个子囊内有8个子囊孢子;均可侵染鉴别寄主Lagenaria leucantha。由此可知,引起黑龙江省黄瓜白粉病的病原为Sphaerotheca fuliginea。     

玉米SEs基因家族生物信息学分析

为获悉玉米SEs基因家族的功能和系统进化关系,利用生物信息学方法对玉米SEs基因家族进行鉴定,同时分析其家族成员理化性质、蛋白质二级结构、进化关系、基因结构、保守结构、氨基酸序列、染色体及启动子顺式作用元件。结果表明,在玉米中共鉴定到10个SEs基因家族成员,编码蛋白质的氨基酸序列长度为320～534 aa,分子量大小为33.85～56.94 kDa,等电点为6.57～9.15;亚细胞定位预测结果表明大部分玉米SEs蛋白定位在细胞质和原生质;系统进化树将玉米SEs基因家族分为3支;基因结构的保守基序分析说明玉米SEs基因家族存在一定的差异性;10个玉米SEs基因家族成员主要分布在Chr1、Chr5和Chr9上;氨基酸多序列比对分析表明10个玉米SEs基因家族成员存在一定的结构相似性;蛋白序列中存在10种Motif;启动子顺式作用元件分析表明玉米SEs基因主要受光响应、茉莉酸信号响应调控。     

甜荞热激转录因子基因家族的鉴定及生物信息学分析

利用Blastp比对程序对甜荞基因组数据库进行搜寻,共鉴定到23个甜荞HSF基因。基因结构分析显示,所有HSF基因都含有内含子,且大部分基因只含有1个内含子。蛋白序列多序列比对分析表明,23个HSF蛋白均含有氨基酸序列高度保守的DNA结合域(DNA–binding domain,DBD)和不保守的寡聚化结构域(oligomerization domain,OD)。蛋白保守基序分析表明,23个HSF蛋白共包含10个保守基序,基序长度为11~62个氨基酸,其中基序1、2和3代表DBD区。亚细胞定位分析表明,除Fe HSF13、Fe HSF14和Fe HSF18同时定位于细胞核和细胞质上,其余20个Fe HSF蛋白均定位于细胞核上。磷酸化位点分析表明,所有HSF蛋白均含有潜在的丝氨酸(Ser)和苏氨酸(Thr)磷酸化位点,部分HSF蛋白还含有酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。系统发育分析表明,23个HSF基因可以分为A、B和C 3类,进一步细分为A1、A3、A4、A5、A6、A7、A9、B3、B4和C共10个亚类。     

水稻dirigent基因家族生物信息学分析

摘　要：利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent (OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片段与基因的复制特征表明,OsDIR基因可能起源于共同的祖先(基因)。