香蕉CASP家族全基因组鉴定与分析

[目的]了解香蕉CASP家族成员的生物学功能。[方法]以拟南芥CASP基因作为参考序列,基于香蕉基因组数据,通过Blast鉴定香蕉A、B基因组中的CASP家族成员,并对CASP家族成员进行序列特征及低温下的表达分析。[结果]共鉴定得到61个香蕉CASP家族成员,其中A基因组44个(MaCASP)、B基因组17个(MbCASP); CASP基因编码的蛋白存在DUF588和MARVEL保守结构域;根据与拟南芥的亲缘关系将香蕉A、B基因组中的CASP家族成员分为5类; CASP家族成员启动子顺式作用元件中包含光响应元件、激素响应元件、压力响应元件以及多种生长发育响应元件;在低温胁迫下,6个成员(MaCASP21、MaCASP19、MaCASP32、MaCASP43、MaCASP11、MaCASP16)在4℃时呈现特异性表达。[结论]香蕉CASP家族具有功能的多样性,且CASP家族成员在A、B基因组中存在一定的差异,还可能参与低温响应过程。     

玉米GRAS基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

GRAS基因家族是植物中广泛存在的一类转录因子,在植物生长发育、生物和非生物逆境胁迫、光信号和激素信号应答等多个过程中发挥重要作用。对玉米GRAS基因家族成员的理化性质、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明,在玉米全基因组中共鉴定出49个ZmGRAS基因,不均匀地分布于1～10号染色体上,编码蛋白质理化性质差异较大,可能在不同的微环境下发挥作用。系统进化分析将GRAS蛋白分为8个亚家族,可能在调节自身生长发育、逆境应答等过程中具有重要作用。玉米GRAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答等多种顺式作用元件,推测其可能响应激素、胁迫等多种信号。共线性分析显示,具有共线性关系的基因可能是染色体片段复制的结果,且属于同一亚家族,具有相似的结构和功能。研究结果为进一步研究玉米GRAS基因的功能和逆境胁迫响应机制提供了依据。     

西瓜NAS基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

为了探究西瓜NAS基因家族的生物学功能,基于西瓜全基因组组装注释数据,利用HMMER、MEGA、TBtools等工具对西瓜NAS家族进行生物信息学的鉴定和分析,包括染色体定位、蛋白质结构、蛋白保守基序、系统进化树、启动子顺式作用元件和共线性分析。结果表明：在西瓜全基因组中共鉴定出4个ClaNAS基因,分布于2号染色体、3号染色体、6号染色体上;编码的氨基酸数量变化范围为277～356aa、分子量为30.68～39.88kDa、等电点为4.71～7.46;4个claNAS成员编码蛋白质的二级结构组成一致,三级结构差异明显;拟南芥、水稻、甜瓜、番茄和西瓜5个物种的NAS基因家族被分为3个亚族,其中葫芦科植物被单独聚为一类;西瓜NAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答、转录因子结合位点等多种顺式作用元件;西瓜基因组内未发现NAS基因的串联重复和片段复制,但西瓜NAS基因与拟南芥、番茄的NAS基因间分别存在2个共线性基因对。西瓜NAS基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析为进一步研究西瓜NAS基因的功能和分子机制提供了依据。     

花生KNOX基因家族的全基因组鉴定及组织表达分析

为研究花生KNOX基因家族在生长发育以及非生物胁迫响应中的功能,本研究采用生物信息学手段在栽培种花生基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、基因结构、蛋白质保守结构域、系统进化、启动子顺式作用元件以及组织与逆境下的表达模式进行分析。结果显示：花生基因组中共有26个KNOX基因家族成员,分布在17条染色体上,绝大多数编码酸性蛋白,均为亲水性蛋白,并全部定位于细胞核。系统发育分析可将花生KNOX家族分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,并进一步分为4个亚组。启动子分析发现一些与生长发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用调控元件。全生育期组织表达分析结果显示,ClassⅠ类基因表达组织特异性明显,主要在花、营养茎尖、生殖茎尖、果针等组织中高表达;ClassⅡ类基因时空表达更广泛。在7种非生物胁迫处理下,部分基因表达量变化较大,其中5个基因响应特定胁迫,RT-qPCR验证了2个特异性响应PEG胁迫的基因。本研究为进一步探究花生KNOX基因在生长发育、逆境响应中的功能奠定了基础。     

3种植物Ran基因的克隆及序列分析

［目的］研究洋葱、大蒜和油菜中Ran基因与拟南芥Ran2基因的同源性,以确定3种植物材料能否作为拟南芥的替代材料研究Ran的定位。［方法］采用RTPCR方法,以拟南芥Ran2的引物分别从洋葱、大蒜和油菜分裂细胞提取的总RNA中克隆出同源基因,进行测序、比对分析。［结果］洋葱、大蒜和油菜的Ran基因开放阅读框分别为666、663和666bp;分别编码221、220和221个氨基酸,分子量约24.3kD;与拟南芥AtRan2氨基酸序列同源性分别为99.1%、100.0%（除末端缺少1个天冬氨酸D外）和96.4%;进化树分析显示洋葱和大蒜Ran基因与拟南芥进化关系更近。［结论］为进一步研究植物Ran基因的生物学功能奠定了基础。     

芥蓝TCP家族全基因组鉴定及表达分析

为明确芥蓝TCP家族相关基因在叶片发育中的功能,基于甘蓝基因组数据,分析鉴定出芥蓝TCP基因家族有40个成员,参考拟南芥同源TCP基因注释及拟南芥数据库基因的相对表达量,初步选取BoTCP21和BoTCP25基因,采用qRT-PCR分析。结果表明：BoTCP21和BoTCP25均在叶片中大量表达,但二者在真叶不同部位的表达模式存在差异。为了进一明确TCP基因家族中参与叶片发育的基因,采用生物信息学方法并结合qRT-PCR对BoTCP家族进行了全面分析。结果显示：40个BoTCP都属于非分泌亲水性蛋白,分别定位在8条染色体上;系统进化树构建和亲缘关系分析将芥蓝中的BoTCP成员归为3类,其中PCF亚家族有19个成员,CYC亚家族8个成员,CIN亚家族13个成员。qRT-PCR结果表明：BoTCP21和BoTCP25在真叶和薹叶中具有较高的表达量,BoTCP14在开花结荚的植株根部表达量较高,而BoTCP16则在抽薹植株的根部表达量最高,说明BoTCP家族成员在组织部位表达存在时空特异性且广泛参与了植株的形态建成和器官发育。     

玉米DREB转录因子家族的全基因组鉴定与分析

借助生物信息学手段,从玉米DREB家族基因的鉴定、基因结构、顺式作用元件等多角度进行解析,以期了解其在抗逆途径中的潜在功能。结果表明：玉米中共有87个DREB家族成员,分为6个亚组,理化性质分析结果表明其编码的氨基酸序列长度为125～452个氨基酸,均编码亲水性蛋白;在玉米10条染色体上均有分布,在4号、5号染色体长臂处较为集中;仅有少数基因含有内含子,大多数成员只以CDS的形式存在且在各亚组之间保守;启动子区域除含有MBS等响应干旱胁迫的元件外,还含有响应赤霉素、ABA、MeJA等相关调控途径的元件;物种共线性分析结果表明,高粱与玉米DREB家族成员之间存在共线性特征,且部分基因呈现倍性关系;基于转录组数据的表达模式分析显示,在干旱、盐、干旱和盐双重胁迫处理下,仅有几个基因的表达水平显著升高,多数DREB家族基因以下调的表达方式参与胁迫响应。     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

家蚕Septin基因家族的全基因组鉴定及分析

Septin基因家族存在于除植物外的所有真核生物中,是具有GTPase活性保守基因家族。Septin蛋白功能多样,能够参与细胞分裂、细胞内物质转运、细胞周期调控及细胞凋亡等生理反应,并与肿瘤发生、神经功能障碍和病原物侵染的过程直接相关。利用果蝇的5个Septin基因家族蛋白序列检索家蚕基因组数据库,发现家蚕基因组中存在4个septin基因,其蛋白序列都具有完整的保守结构域;通过与果蝇、酵母等Septin蛋白进行聚类分析,发现该基因家族具有高度保守性,并对家蚕4个septin进行命名为BmPnut、BmSeptin1、BmSeptin2和BmSeptin4;通过查找基因芯片数据库分析了家蚕septin基因家族在各组织的表达模式,4个septin基因在各组织表达量各不相同,为下一步研究家蚕septin基因功能奠定了基础。     

梨全基因组生长素反应因子（ARF）基因家族鉴定及表达分析

【目的】明确梨ARF转录因子在梨基因组中的数量、结构和组织表达差异,为揭示ARF转录因子在梨树生长素信号途径及在矮生梨生长发育中的作用奠定理论基础。【方法】根据文献报道的苹果、拟南芥等植物中的ARF转录因子基因,利用BLAST软件鉴定梨基因组中的ARF。采用SMART、PROSITE、WebLogo 3、DNAMAN 5.0、MEME、GSDS 2.0和MEGA 5.1等软件对其蛋白和基因序列进行生物信息学分析。采用qPCR方法检测梨ARF在矮生梨‘中矮1号’不同组织器官及3个不同生长势梨品种木质部和韧皮部中的表达情况。【结果】鉴定得到31个梨ARF,所有PbARF蛋白均含有1个Auxin_resp结构域和1个B3结构域,除PbARF11、12、24、25和26外,其他序列的C末端还存在一个PB1（AUX_IAA）结构域。保守元件分析表明,PbARF基因家族包含15个保守元件,并非每个蛋白均含有所有保守元件。分组鉴定和进化树分析结果显示,PbARF蛋白可以被分为4组。基因结构分析表明,PbARF基因家族成员由2-15个外显子组成,基因结构进化高度保守。qPCR结果显示,所有PbARF在‘中矮1号’根、韧皮部、木质部、叶、花和果实中均有表达,表达模式各有不同,PbARF29在3个梨品种韧皮部中的表达表现出植株越矮表达量越高的趋势,PbARF16、17、18、27等4个基因在3个梨品种木质部中的表达表现为植株越矮表达量越低的趋势。【结论】梨基因组中含有31个ARF基因家族成员;所有PbARF蛋白均含有Auxin_resp和B3两个高度保守的结构域;PbARF结构进化高度保守;所有PbARF在‘中矮1号’不同组织器官、基砧杜梨根系及3个梨品种的木质部和韧皮部中均有表达,其中,PbARF29、16、17、18、27等5个基因的表达可能与梨树植株的高矮有关。     

香蕉α-1,4-葡聚糖淀粉磷酸化酶基因家族全基因组鉴定与进化分析

为了研究香蕉(Musa nana Lour.)α-1,4-葡聚糖淀粉磷酸化酶(α-1,4-glucan starch phosphorylase,PHS)基因家族的特征和功能,利用生物信息学方法对香蕉PHS家族进行了全基因组查找、鉴定及相关分析。结果表明,在香蕉中共鉴定出2个成员,Ma PHS1的开放阅读框长度为2 784 bp,编码927个氨基酸,分子质量为104.8 ku,等电点为6.59;Ma PHS2的开放阅读框长度为2 517 bp,编码838个氨基酸,分子质量为95.09 ku,等电点为6.09。Ma PHS1和Ma PHS2分别含有17个和15个外显子;Ma PHS1和Ma PHS2均含有淀粉磷酸化酶的保守性基序,进化过程中比较保守。     

巴西蕉愈伤组织的诱导

从外植体来源、生长调节剂种类、浓度等方面研究影响巴西蕉愈伤组织诱导的因素。结果表明,以未成熟雄花花序或球茎为外植体,MS 2,4-D4mg/L IAA1mg/L NAA1mg/L为愈伤组织诱导培养基,28℃下暗培养条件下,雄花花序的愈伤组织诱导率仅为1.7%,而以球茎为外植体的愈伤组织诱导率可达91.3%。     

黄瓜DIR家族基因的全基因组鉴定及其表达分析

【目的】基于黄瓜基因组信息和转录组测序大数据,利用生物信息学手段,对黄瓜中DIR基因家族进行鉴定,并分析其在不同组织器官和胁迫响应过程中的表达模式,为后续深入研究黄瓜DIR基因的生物学功能奠定重要基础。【方法】基于已报道的DIR基因HMM模型文件,利用HMMER软件包的hmmsearch程序从黄瓜蛋白数据库中筛选出可能的DIR基因ID,并利用在线工具Pfam和SMART进行验证,最终确定黄瓜DIR家族基因。利用ExPASy、TBtools、GSDS、MEME、MEGA、MCScanX和Circos等工具分析黄瓜DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、基因结构、系统进化树和共线性。基于黄瓜在不同组织和胁迫响应下的转录组测序大数据,利用黄瓜V3版本基因组信息进行转录组分析,检索黄瓜DIR基因在不同转录组测序分析中的表达情况,利用TBtools软件绘制表达热图,分析黄瓜DIR基因在不同组织和胁迫响应过程中的表达模式。【结果】在黄瓜中鉴定到23个DIR家族基因,分布于7条染色体上,编码氨基酸个数在78—684,分子量8.70—73.82 kD;系统进化分析将黄瓜DIR基因家族划分为3个亚族,...     

苹果NLP（Nin-Like Protein）转录因子基因家族全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】探究苹果NLP转录因子全基因组特征与表达模式,以便更深入地了解其结构特点与作用机制。【方法】基于本地BLAST数据库和Pfam数据库两大数据库,运用blastp和hmmsearch两种查询策略,对苹果全基因组范围内的NLP转录因子家族成员进行鉴定。经过严格筛选与确认后,对搜索结果进一步展开分析,主要分为3部分,包括NLP蛋白分析、NLP分析与苹果NLP表达分析,其中ProtParam、Clustal Omega、MEGA7、MEME 5.0.2、SOPMA、Phyre ²、WoLF PSORT、STRING等程序或软件用于蛋白质分析,基因分析使用MG2C、GSDS 2.0、PlantCARE、psRNATarget等在线工具,对于苹果NLP表达情况利用qRT-PCR进行定量检测。【结果】从苹果全部蛋白数据库中共筛选出6个NLP成员,系统进化分析可将它们分为I、II、III三类;蛋白二级结构以无规则卷曲为主,其次是α-螺旋,占比最小的是β-转角;亚细胞定位预测均定位于细胞核中,符合转录因子的特征;染色体定位显示5个基因（MDP0000584547除外）定位于4条染色体上;启动子分析发现大量与激素和逆境响应相关的顺式作用元件,暗示它们可能参与到激素和逆境信号的调控过程中,此外还识别到一个响应氮的GCN4作用元件,进一步说明该类转录因子与氮素有密不可分的关系;通过定量检测揭示苹果NLP家族在茎、叶等组织高表达的特征模式,并且表达分析结果也证实苹果NLP响应氮饥饿、干旱胁迫等。【结论】通过对苹果全基因组的分析,共识别6个NLP转录因子,对6个基因的结构与蛋白保守域分析,发现它们之间具有极高的相似性、保守性,同时又存在差异。类比拟南芥NLP蛋白的关联网络,推测与拟南芥NLP7同源性最高的MDP0000132856可能也具有复杂的功能。     

香蕉miRNA及其靶基因的生物信息学预测

利用生物信息学方法预测香蕉中的miRNA,即通过将miRBase数据库中的已知植物的miRNA与香蕉EST和GSS数据库进行BLAST比对搜索,筛选出潜在的miRNA,最后得到16条香蕉miRNA,分属于9个miRNA家族,其中3条来源于EST数据库,13条来源于GSS数据库,并利用在线软件psRNATarget预测其靶基因,共得到168个靶基因,分别编码多种功能蛋白,参与各生物学过程。     

潘那利番茄GRF基因家族全基因组鉴定分析

【目的】分析研究潘那利番茄GRF基因家族全基因组鉴定分析。【方法】研究基于生物信息学方法对潘那利GRF基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,并对其起源及进化进行了追溯。【结果】潘那利番茄中共鉴定了10个SpGRF成员,不均匀分布在7条染色体上,预测了SpGRFs蛋白的分子量、等电点、亲水性总均值等理化性质。SpGRFs基因可分为6个亚家族。所有SpGRF基因N端都含有1个QLQ和1个WRC结构域,C端则为多种保守基序。共线性结果显示基因组内有3对6个旁系同源基因,全部为片段复制,SpGRFs受自然选择压力下,有共同起源祖先,与拟南芥亲缘关系更近。【结论】鉴定了潘那利番茄中GRF基因家族的基本信息。     

巴西蕉假茎对2种香蕉象甲的诱捕效果分析

为明确巴西蕉假茎对香蕉假茎象甲和香蕉球茎象甲的诱捕效果,为利用巴西蕉假茎防治香蕉象甲这一农业防治措施提供理论依据,采用假茎田间诱捕试验及室内选择反应试验,研究了巴西蕉假茎对2种香蕉象甲的诱捕效果。田间诱捕试验结果表明,巴西蕉假茎对2种香蕉象甲具有有效的诱捕作用,其5d和10d的诱捕量分别达8.3~11.3和14.7~18.0头/诱捕器;室内选择反应试验结果表明,与空白对照相比,2种香蕉象甲对巴西蕉假茎均表现出显著的选择趋性。因此,巴西蕉假茎可用于蕉园香蕉象甲的诱捕防治。     

玉米自交系B73全基因组cystatin抗虫基因家族分析

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因具有cystatin结构特征的蛋白结构域,广泛存在于植物或动物体内。此类基因在植物或动物蛋白质组中具有多个功能各异的家族成员,并在抗虫中扮演重要角色。通过利用玉米B73全基因组的基因表达序列数据,对12个cystatin基因的结构组成、染色体分布、系统进化等进行了分析。鉴定了该基因家族在蛋白序列间3个高度保守基序,构建了基因家族系统进化树,为该重要基因家族的进化提供了依据的同时也为克隆和分离该类抗虫基因提供参考。