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%。     

葡萄NAC转录因子的生物信息学分析

NAC基因家族是高等植物所特有的一类转录因子家族,广泛参与植物生长发育、逆境胁迫应答等反应。通过对71种葡萄NAC蛋白与22种其他物种NAC蛋白的生物信息学分析,对与非生物逆境胁迫相关的12种NAC蛋白的染色体定位、理化性质、亲/疏水性、二级结构及亚细胞定位等进行了分析和预测。结果显示,葡萄NAC蛋白共分为5大类,与非生物逆境相关的NAC蛋白聚集在第Ⅲ类。分析显示不同NAC蛋白间氨基酸、疏水性及稳定性之间存在一定差异,二级结构主要为随机卷曲等。分析结果可为进一步研究通过葡萄NAC基因调控葡萄的生长与抗逆机制提供参考。     

大蒜NAC基因家族的鉴定与低温表达分析

为挖掘大蒜NAC转录因子家族成员,研究其在低温胁迫下的表达特性,基于大蒜转录组的测序结果,对低温胁迫下大蒜NAC转录因子家族的响应进行分析。结果表明,共鉴定出49个大蒜NAC基因,根据系统发育特征将其分为10个亚族。大蒜NAC蛋白的序列长度为81～619 aa,分子量9 293.66～70 229.04 Da,且均为亲水蛋白。保守结构域分析发现,大部分NAC蛋白在N端具有保守性,其中18个NAC蛋白在N端均有motif 3、motif4、motif1、motif2、motif5保守域。从中随机挑选6个蛋白（AsNAC001、AsNAC010、AsNAC013、AsNAC014、AsNAC017、AsNAC047）对其进行蛋白二级及三级结构的预测,发现无规则卷曲是构成大蒜NAC蛋白的重要组成部分,其次是α-螺旋和延长链,且这6个NAC蛋白具有高度的相似性。实时荧光定量分析发现,检测的6个NAC基因中有4个（AsNAC001、AsNAC010、AsNAC013、AsNAC014）在低温胁迫12和24 h时显著上调表达;2个（AsNAC017、AsNAC047）在低温胁迫4 h时显著下调表达...     

苦荞NAC基因家族的生物信息学分析

以苦荞基因组数据库为基础,利用比对程序,经鉴定和筛选,共获得72个苦荞NAC家族基因的序列,对其进行生物信息学分析。基因结构分析表明,除FtPinG0002967400.01.T01基因外,苦荞NAC家族其余71个基因均含有内含子。蛋白质理化性质预测分析表明,72条蛋白序列具有NAC结构域。72个NAC基因共有7个保守基序,在苦荞8条染色体上均有分布。有33个NAC基因在种子发育过程中差异表达。系统进化分析表明,苦荞NAC蛋白序列与拟南芥的可以分为9个亚家族。     

抗逆性转录因子NAC的生物信息学分析

根据在NCBI中已登录的植物转录因子NAC家族中与抗逆性有关成员的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件分析了其理化性质、疏水性/亲水性、跨膜结构、二级结构、功能结构域等,并构建了这类NAC家族成员的系统进化树.结果表明,17种NAC成员的蛋白质一级结构中存在明显的疏水区和亲水区,都存在明显的α--螺旋和β折叠.二级结构组成上相似,都由α-螺旋、β折叠和无规则卷曲组成.这些成员都能够通过同源建模分析NAC蛋白质的三维结构.进化分析表明,它们主要分成4大类群.通过多序列比对得到了这些成员的保守区段,并设计了简并引物.     

水分胁迫下16个玉米NAC转录因子的序列特征和表达分析

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子是植物所特有的转录因子家族,其参与植物生长发育、激素调控和胁迫响应等众多生理生化过程。对16个玉米NAC转录因子进行了序列特征、基因结构和保守区域分析发现,它们均含有保守的NAC结构域和不稳定的转录激活域,编码的氨基酸长度变异幅度为174~1 467aa。通过qRT-PCR发现,水分胁迫下NAC基因在玉米幼苗根茎叶中均有不同程度的上调或下调,其中,GRMZM2G014653_P01和GRMZM2G180328_P01这2个基因在水分胁迫条件下,不同胁迫时期在根茎叶中都呈现上调表达,各时期上调表达的总量达到对照的221倍。试验证明,部分NAC转录因子参与了玉米对干旱胁迫的响应过程,在玉米耐旱遗传改良中具有潜在的实际应用价值。     

番茄NAC家族基因的鉴定及其功能预测

利用生物信息学方法对番茄NAC转录因子家族成员、序列、保守区、分子量、等电点等基本信息进行分析,结果显示,番茄NAC家族包含101个蛋白质,分为12亚族(I~XII)。功能预测显示,20个NAC基因可能与植物抗逆相关,8个NAC基因可能与植物所参与的渗透胁迫和衰老有关,24个NAC基因可能与发育相关。该研究为番茄NAC转录因子家族基因功能分析提供信息基础,从而对番茄品种的改良提供候选基因。     

苹果NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC转录因子是植物特有的且具有多种生物功能的一类重要转录因子,该家族转录因子广泛参与植物生长发育以及器官建成、逆境胁迫应答等反应.首先利用生物信息学方法对苹果256条NAC蛋白序列的系统发生和NAC基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构和三级结构进行预测和分析,同时还分析了苹果与拟南芥NAC转录因子家族之间的联系.结果显示苹果256条蛋白序列与拟南芥94条NAC蛋白序列一起被分成了 23个亚族,拟南芥与苹果MC基因间具有较高的保守性.基因组定位结果显示苹果256条MAC基因分布在17条染色体上.研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列疏水性存在一定的差异;二级结构预测分析发现,256条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,且256条氨基酸序列三维结构相似.本试验结果将为苹果NAC转录因子家族的进一步功能分析提供重要研究基础.     

基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

桃PpCBF2基因克隆及其响应低温表达特性研究

为探讨桃品种间抗寒差异的分子基础,以野生毛桃(Prunus persica)和17个桃品种和品系为试验材料,通过PCR与RT-PCR克隆PpCBF2基因;并利用qRT-PCR分析‘早红霞’和‘大久保’叶片中PpCBF2在低温下的表达特性。结果表明:1)毛桃PpCBF2基因的DNA和cDNA全长序列均为894bp,开放阅读框为690bp,编码229个氨基酸并且含有CBF家族的AP2/EREBP功能域;2)供试的17个桃品种和品系的PpCBF2基因核苷酸序列全长和编码氨基酸数目与毛桃相同,但有9个品种发生1～2个氨基酸位点突变:其中‘白芒蟠桃’、‘81715’和‘大久保’的突变发生在N-豆蔻酰化位点或酪蛋白激酶II磷酸化位点;‘Italia 3’、‘寒露’和‘B6832’的突变发生在AP2/EREBP功能域;3)‘早红霞’和‘大久保’PpCBF2基因均被低温诱导,品种间表达水平有显著差异。综上,该基因在桃品种间进化较为保守,但少数品种基因功能位点发生了突变;该基因被低温显著诱导,与抗冷性有关。     

杨树HSF家族基因生物信息学与胁迫应答表达分析

[目的]探究小黑杨热激转录因子HSF在应答高温和高盐胁迫时发挥的关键作用.保守结构域和顺式作用元件预测等对杨树HSF转录因子家族基因进行生物信息学分析.本研究以小黑杨为材料,经过37℃高温胁迫半个月后观察其形态变化;将小黑杨在37℃下分别处理0、12、24、48 h,采用RT-qPCR对小黑杨组织中的PsnHSFs基因...     

植物对低温胁迫的响应机制研究进展

为了解植物对低温胁迫响应机制的研究现状,以“低温胁迫”、“CBF”、“抗寒性”为关键词,在Web of Science核心合集、SpringerLink与中国知网等数据库就2000—2022年已发表的文献进行检索,对研究植物低温胁迫响应机制的相关文献进行总结和分析,结果表明：1)研究植物对低温胁迫的响应机制有助于为提升植物低温抗性提供依据,对应对全球复杂气候变化有重要意义;2)植物发生低温胁迫时,生物膜系统会遭到损伤,细胞渗透调节物质含量会发生变化以维持正常渗透压,而抗氧化酶的活性一般会呈现先上升后下降的趋势;3)植物有一套复杂信号通路响应机制来抵御低温胁迫,CBF途径可以通过对一些关键蛋白的翻译后修饰来调控植物对低温胁迫的抵抗,在植物抵御低温胁迫时发挥重要作用;4)关于CBF不依赖途径、低温信号感受器和低温信号分子的研究仍有待深入。     

桃不同品种对低温胁迫的生理响应及评价

为探讨桃不同品种的抗寒性,给我国北方地区桃品种选择提供科学依据,以12个桃品种的一年生枝条为材料,研究低温胁迫(-10、-15、-20、-25、-30、-35和-40℃)对相对电导率(REC)、发芽率、束缚水/自由水、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸质量分数的影响,并运用隶属函数法对其抗寒性进...     

葡萄miR169及其靶基因的生物信息学分析

[目的]明确葡萄miR169(vvi-miR169)基因家族在葡萄生长发育及逆境胁迫响应中的重要作用,为其在葡萄分子育种和抗逆新品种选育中的应用提供参考依据.[方法]利用miRNA、Phytozome、NCBI等数据库及ClustalX 2.1、MEGA 6.0、RNAfold WebServer、psRNATarget等在线软件对vvi-miR169基因家族的序列分布、定位特征、二级结构、发育进化树和靶基因调控功能进行生物信息学分析.[结果]在miRBase中搜索到25条vvi-miR169基因同源序列,分别分布在6条染色体上,其中以位于Chr11上的序列最多,共有17条,位于Chr01、Chr04和Chr14上各有2条,而在Chr08和Chr17上各有1条.vvi-miR169基因家族成熟序列的碱基保守性很高,其前体序列均可形成稳定的二级茎环结构,且位于同一条染色体上的miR169基因序列显示出相对更近的亲缘关系.vvi-miR169基因家族共预测到21个靶基因,绝大部分miRNA都有多个靶基因,且不同miRNA具有相同的靶基因,其中有22个miRNA靶基因均含有GSVIVT01015120001(NF-YA转录因子).[结论]vvi-miR169基因家族序列保守性较高,家族特征明显,且具有相似的调控功能;NF-YA转录因子是vvi-miR169基因家族最主要的靶基因,也是葡萄生长发育过程中抗逆境胁迫的主要调控元件.     

苹果CAX基因家族生物信息学和表达分析

[目的] CAX(Ca2+/H+exchanger antiporter)是一类重要的跨膜转运蛋白,在植物体内阳离子转运上起着非常重要的作用.本文对苹果MdCAXs基因进行了生物信息学和组织特异性表达分析,以期为该类基因的功能研究奠定基础.[方法]利用生物信息学的方法对苹果MdCAXs基因家族染色体定位、蛋白质等电点、亲疏水性、跨膜区域、亚细胞定位及保守结构域进行了预测和分析,同时还分析了MdCAXs基因与其他物种CAXs基因的进化关系.采用实时荧光定量PCR法对苹果MdCAXs基因在不同盐处理下根、茎、叶中的表达变化进行分析.[结果]苹果MdCAXs家族包含8个成员,分别属于CAXsⅠ型中的A亚型和B亚型,编码436～817个氨基酸,等电点4.97～7.12,且都为疏水性蛋白;所有MdCAXs基因编码的氨基酸都有11个及以上的跨膜区域,含有CAXs基因5个典型的功能域:N-端自抑制区域(NRR)、C-端功能区域、Ca2+功能域(CaD)、C功能域和D功能域.亚细胞定位预测MdCAXs主要是定位在质膜和内质网上.苹果MdCAXs基因具有组织特异性表达特点,不同种类盐处理根、茎、叶中表达发生不同程度的变化,反映了MdCAXs存在功能上的差异,对不同阳离子有特异性的应答反应.[结论]苹果MdCAXs是一类跨膜转运蛋白,具有植物CAXs基因典型的结构特征,根、茎、叶对不同的盐离子具有不同的表达响应.     

大豆5个新发现ERF基因的生物信息学及表达分析

ERF转录因子广泛存在于植物中并且参与植物对生物及非生物胁迫的响应。从NCBI数据库中获得5个新的ERF基因,GmERFa/b/c/d/e。蛋白序列分析显示,5个ERF基因均含有一个保守的AP2/ERF结合域。进化分析表明,GmERFe与GmERF3和GmERF7同源性最高,GmERFb、GmERFc与GmERF5的同源性最高,GmERFd与GmEREBP1的同源性较高,而GmERFa与其他ERF蛋白的同源性均较低。实时荧光定量PCR结果显示,5个基因都主要在大豆的根和叶中表达。逆境处理后的实时荧光定量PCR结果显示,GmERFd/e主要对乙烯信号和低温产生响应,GmERFb主要对干旱产生响应,而GmERFa主要对低温产生响应。