萝卜LIM基因家族生物信息学及表达分析

为明确LIM家族基因在萝卜小孢子胚胎发生诱导中的表达特性,本研究在萝卜全基因组中鉴定LIM,通过分析理化性质、基因及蛋白结构、基因进化和表达模式。共鉴定到12个萝卜LIM家族成员,包含189～320个不等的氨基酸。亚细胞定位结果显示,RsLIM蛋白在细胞核中均有分布,部分在高尔基体中也有分布。启动子顺式作用元件分析表明,RsLIM启动子回应光、激素诱导的元件最多。基因结构分析表明,RsLIM中外显子数为3～10个。结构域分析表明,RsLIM蛋白中除Rs LIM2外,均具有2个LIM结构域。根据聚类分析结果可将RsLIM分为3组。染色体定位结果显示,Rs LIM分布在萝卜9条染色体中的6条,且呈不均匀分布。转录组数据表明,12个RsLIM基因在不同组织中的表达具有明显差异,显著分为2类。游离小孢子不同预处理的实时荧光定量PCR结果显示,12个Rs LIM对不同预处理的反应效果不同,低温诱导促进多数基因表达,高温诱导抑制多数基因的表达,RsLIM基因家族具有一定的表达特异性。本研究为萝卜LIM基因家族的功能分析提供了依据。     

百合LdGASA1基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从百合小鳞茎发育不同阶段蛋白质组数据中,筛选出调控鳞茎发育的上调表达基因LdGASA1,对其进行克隆、生物信息学分析及表达分析。序列分析显示LdGASA1基因全长725 bp,编码区CDS序列为336 bp,编码111个氨基酸。结构域分析显示,LdGASA1第52至第111个氨基酸含有一个典型的GASA保守结构域。其理化性质分析显示,编码蛋白质理论等电点(pI)为9.1,不稳定系数为35.14,属于稳定的疏水性蛋白,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位在细胞质中,其二级结构主要为无规则卷曲(65.86%)和α-螺旋(22.52%),另外含有少量延伸链(12.60)和β-折叠(9.01%)。通过RT-qPCR分析发现LdGASA1基因在小鳞茎出现前表达量相对较低,主要在小鳞茎形态建成和发育阶段表达,且在小鳞茎形态基本建成(35 d)时表达量达到最高。本研究结果为探索GASA基因调控百合生长发育的机制打下基础。     

棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的生物信息学分析

【目的】苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢的关键酶,对调节植物生长和抗逆有重要作用。从全基因组层次了解棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的进化和功能,可为相关研究提供数据支撑。【方法】利用HMMER和BLASTP从棉花基因组筛选苯丙氨酸解氨酶基因家族,利用MEGA-X进行进化分析,利用MCScanX进行共线性分析,并利用NCBI SRA的数据进行表达分析。【结果】本研究分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中筛选到12、13、7、8个苯丙氨酸解氨酶基因,依据进化分析和共线性关系数据,我们推测四种棉花的二倍体祖先起初应有6个苯丙氨酸解氨酶基因。顺式作用元件分析结果表明,苯丙氨酸解氨酶基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。苯丙氨酸解氨酶的蛋白序列具有保守的基序。陆地棉的12个苯丙氨酸解氨酶在低温、高温、盐和PEG胁迫下有不同的表达方式。【结论】本研究明确了苯丙氨酸解氨酶在棉花基因组中的数量、理化性质、进化和表达特征,为苯丙氨酸解氨酶的深入研究提供了参考。     

小麦PHD基因家族鉴定及干旱胁迫应答分析

PHD (Plant homeodomain)基因家族是一类编码锌指类转录因子的家族,在调节植物的生长发育过程中起着重要作用。然而,目前对于PHD基因家族如何参与杂交种小麦的干旱胁迫响应的报道较少。本研究利用小麦最新基因组数据鉴定出165个PHD家族基因,这些PHD基因分布在21条染色体上,且在这些基因中存在7对片段重复。外显子/内含子结构和蛋白基序分析发现每个分支中的基因均具有相似的结构。Gene ontology (GO)分析表明,大部分PHD蛋白主要在细胞核内发挥作用,参与多种结合过程、表观遗传、植物生长发育及逆境胁迫响应等生物学过程。通过抗旱转录组及组织表达数据,共筛选出7个PHD基因与干旱胁迫耐受相关。进一步使用干旱处理前后的小麦杂交种‘JM6’及其父母本为材料,对筛选出的7个PHD基因进行实时荧光定量PCR验证,发现TaPHD-D18、TaPHD-D23、TaPHD-A44和TaPHD-B57基因可能参与了杂交种‘JM6’的抗旱过程。综上所述,本研究从小麦PHD家族中筛选出4个参与杂交种小麦‘JM6’抗旱候选基因,为进一步深入研究小麦PHD家族基因在杂交种小麦中的抗旱性提供...     

白桦TLP基因家族生物信息学及组织表达特异性分析

为全面了解白桦类甜蛋白(thaumatin-like protein, TLP)基因家族成员的结构、功能和表达特性,本研究采用同源序列比对法,从白桦基因组数据库中筛选并鉴定到41个类甜蛋白基因家族成员,分别命名为BpTLP1～BpTLP41,对其进行生物信息学分析,并通过半定量对白桦TLP家族成员的组织表达特异性进行了分析。结果表明,41个白桦类甜蛋白家族成员分别定位在11条染色体上,其中8号染色体分布最多,包括14个家族成员。该家族成员的氨基酸数量在336～975 aa之间,分子量在28 054.11～81 966.03 kD之间,理论等电点在5.01～5.21之间,偏酸性。基因半定量结果表明,41个白桦TLP家族成员在根、茎、叶中均有不同程度的表达,其中,BpTLP35、BpTLP39在叶片中表达量较高,Bp TLP14、BpTLP35、BpTLP36在茎中表达量较高,BpTLP41、BpTLP3在根中表达量较高。     

植物FtsZ基因家族生物信息学分析

FtsZ (Filamentous temperature-sensitive protein Z)蛋白是一种高度保守的细菌和真核生物微管蛋白的同系物,在许多植物和藻类物种中存在,是质体分裂复合体的基本组成部分,在植物生长发育中发挥重要作用。本研究在一种藻类植物(红藻)、一种苔藓植物(小立碗藓)、两种单子叶植物(水稻和高粱)、四种双子叶植物(木薯,拟南芥,蓖麻和毛果杨)中共鉴定出21个Fts Zs成员,分析了其蛋白理化性质、二级结构、三级结构,预测了保守碱基、FtsZs成员的亚细胞定位、蛋白磷酸化位点并且构建了系统发育进化树。结果显示,FtsZs的脂肪系数、不稳定系数和总平均亲水性等理化性质存在很大的差异。FtsZ蛋白家族均不具跨膜结构域,也不含有信号肽;蛋白的二级结构主要是无规则卷曲和延伸链;保守基序分析发现,植物FtsZ家族基因在进化上是相对保守的;FtsZs成员的亚细胞定位分析发现,Fts Zs分布在叶绿体和细胞质中。本研究可为FtsZ基因家族成员的生物学功能研究提供理论基础。     

番茄Trihelix基因家族生物信息学分析

Trihelix家族在植物生长发育和应对非生物胁迫中具有关键的作用。为明确Trihelix家族成员的基本特征,本研究运用生物信息学方法在番茄全基因组数据库中鉴定出36个Trihelix家族成员。利用生物软件对番茄Trihelix家族成员进行全面的分析,包括理化性质分析、亚细胞定位、二级结构分析、三级结构预测、启动子顺式作用元件预测、组织特异性分析。根据亲缘关系分为6个亚家族,基于MEME进行的保守基序分析与聚类分析具有一致性。研究初步解析番茄Trihelix家族成员的结构与功能,为进一步明确番茄Trihelix家族转录因子的系统发育和生物学功能提供基础。     

陆地棉LACS基因家族生物信息学分析

长链酰基辅酶A合成酶(LACS)是脂肪代谢网络中的关键酶,催化长链酰基辅酶A的合成并在多种生物过程中发挥作用.本研究以拟南芥中长链酰基辅酶A合成酶家族的基因序列为参考来探究LACS在陆地棉基因组中的数量和分布情况.通过生物信息学方法综合分析陆地棉GhLACS基因家族,发现该家族含有21个成员,CDS序列长度为1 938...     

小麦VQ家族全基因组鉴定与表达分析

近年来,VQ蛋白因发现与WRKY转录因子相互作用而引起广泛关注。目前,关于VQ基因家族在小麦中的研究鲜有报道。为了解小麦VQ基因的存在数量和结构等特征,本研究采用生物信息学技术在小麦基因组中鉴定了25个小麦VQ基因,并对其编码蛋白的结构、性质、亚细胞定位和进化关系进行了分析。结果表明,大多数小麦VQ蛋白序列较短,为中性或偏碱性蛋白,由单外显子基因编码;小麦VQ蛋白主要分布于细胞核中。25个VQ基因不均匀地分布在21条小麦染色体上,片段复制是小麦VQ基因家族的主要扩张方式。通过基因表达模式分析,发现部分小麦VQ基因响应干旱和高温的胁迫,并呈组织表达特异性。研究结果为进一步分析该家族成员,并深入探讨其在小麦中的生物学功能和进化模式奠定了基础。     

主要禾谷类作物DGAT基因家族比较分析

二酰甘油酰基转移酶（DGAT）是三酰甘油合成的限速酶,在植物油脂合成中发挥重要作用。为明确禾谷类作物DGAT基因家族的表达特征,利用已知DGAT成员序列对主要禾谷类作物进行全基因组扫描,分析其亚型差异及表达特点。结果表明,DGAT蛋白具有高脂肪、碱性和不稳定性。系统发育树中DGAT成员聚类为4个亚族,不同亚族成员间平行进化。DGAT基因结构具有组内保守性和组间多样性,基序存在多种类型,不同亚型成员具有特异的结构域组成。DGAT上游序列中,存在植株发育和胁迫响应等多种类型顺式作用元件,说明DGAT广泛参与不同生物学过程。转录组分析结果显示,DGAT广泛存在于不同组织中。在遭遇干旱和低温等不同非生物胁迫时,DGAT受到不同程度诱导,具有时空表达差异性。本研究可为禾谷类作物DGAT基因家族成员功能研究奠定基础。     

柑橘亲环蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

亲环蛋白(CYP)基因家族是一类含有CLD保守结构域的蛋白质,参与多种生物过程,在蛋白质运输、受体信号转导、mRNA剪接、细胞凋亡及生物与非生物胁迫的应激反应中发挥重要作用。目前,已在多种植物中对亲环蛋白基因家族进行了鉴定和分析,但未见柑橘CYP基因家族筛选和鉴定的报道。本研究从美国柑橘和中国甜橙中分别筛选出30个和32个亲环蛋白基因家族成员,根据结构域的不同,将62个成员分成7个亚家族。进化分析结果表明,具有相似结构域的基因聚在一起,表明亲环蛋白基因家族可能在物种分化前已经分化。在美国柑橘和中国甜橙CYP中均含有2个基因簇并筛选出26对同源基因。这些CYP基因在不同的组织中表达谱不同,7种组织中表达量最高的基因可能与免疫抑制、蛋白质运输、根系的生长及光调控功能相关,表明这些亲环蛋白可能在生物过程中起重要作用,本研究结果为进一步研究柑橘基因功能和进化提供科学依据。     

玉米Zmcen基因的克隆、表达与生物信息学分析

为研究玉米Zmcen基因的特征及生物学功能,并对其编码蛋白结构与功能进行分析。以玉米c DNA为模板,将其构建到带有GST表达标签的原核表达载体p GEX-6p-1中,构建的重组载体p GEX-6p-ZmCen转化至大肠杆菌BL21(DE3),通过0.3 mmol/L IPTG在27℃下诱导表达20 h,获得了可溶性的GST融合蛋白。采用GST亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,经12%SDS-PAGE电泳和GST标签抗体Western Blotting检测,鉴定为含有GST-Tag的融合蛋白,纯化的蛋白经Pre Scission Protease(PPase)过夜酶切切除GST标签,得到较纯的ZmCen蛋白;同时利用生物信息学的方法,解析ZmCen蛋白质的结构特征。结果表明,该基因定位于玉米第7#染色体上,全长基因含有6个外显子和7个内含子,519 bp的开放阅读框,编码172个氨基酸,分子量约为19.78 k Da,等电点为4.78。采用maize GDB数据库对玉米整个生命周期的表达水平进行分析表明,细胞分裂旺盛的部位,Zmcen基因的表达量较高。对16种植物进行系统发育树分析显示,Zmcen基因与水稻、小麦、拟南芥等的centrin基因同源性高达80.21%,该结果为探索Zmcen蛋白的未知生物学功能提供了线索。     

石榴POD基因家族鉴定及生物信息学分析

为解析石榴POD基因家族的特征,本研究利用生物信息学技术对石榴POD基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、二级结构、亚细胞定位、系统进化关系和保守基序等进行了预测分析。结果表明,石榴中共鉴定出107个POD基因家族成员,其大部分为碱性蛋白、稳定蛋白和亲水性蛋白。蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲结构为主要构成元件。亚细胞定位表明POD蛋白主要分布在细胞质中。根据系统进化关系可分为11个亚族,每个亚族基因的数量不同,第5个亚族最多。聚在同一亚族POD蛋白的保守基序组成相似,其进化关系较近。研究结果为深入分析石榴POD基因的功能,揭示其调控石榴果实褐变的机理提供了科学依据。     

大豆GmGRF5基因的组织表达模式与生物信息学分析

Growth Regulating Factor (GRF)家族基因是一类植物特有的转录因子,广泛参与植物多个重要的发育过程。为了研究大豆中的GRF转录因子的功能,本研究从大豆‘天隆1号’品种中克隆获得全长为1 038 bp的cDNA序列,由于该序列的编码蛋白与拟南芥GRF5具有高度的相似性,因此将其命名为GmGRF5基因。通过RT-PCR进行组织部位表达分析,发现GmGRF5基因在大豆各个组织部位均有表达,且在花中的表达量最高。通过ExPASy-Protparam分析发现,该蛋白质的分子量为39.463 48 kD,是具有一定亲水性、不稳定的碱性蛋白。该蛋白含有GRF家族蛋白的两个保守功能域(QLQ和WRC)。利用SOPMA对该蛋白的二级结构预测,显示其主要由无规则卷曲(72.05%)、α-螺旋(13.83%)、延伸链区(9.8%)和β-转角(4.32%)组成。此外,还利用不同的生物信息学软件对其三级结构、跨膜域、亚细胞定位、互作蛋白进行了分析,并构建系统进化树。结果表明,Gm GRF5基因在进化过程中具有高度的保守性,在大豆中具有潜在的功能多样性。     

向日葵HaLACS7基因的生物信息学和表达分析

LACS（long-chain acyl-CoA synthetase）编码长链酰基CoA合成酶,能把游离脂肪酸转化成长链酰基辅酶A,在油脂代谢过程中有重要的作用。对向日葵HaLACS7编码蛋白进行生物信息学分析,预测HaLACS7编码蛋白为酸性蛋白且为亲水性蛋白,蛋白二级结构为无规则卷曲,亚细胞定位于过氧化物酶体。经系统进化分析发现,HaLACS7与莴苣（Lactuca sativa L.）和洋蓟（Cynara cardunculus var. scolymus L.）的LACS6进化关系最近,序列相似性均为84%,且与拟南芥LACS6和LACS7聚在一个大分支上。HaLACS7在向日葵中组织的表达量大小为舌状花>根>种子>管状花>叶>茎。HaLACS7在高、低油酸向日葵种子发育后期表达量均较高,但2份材料种子在不同发育时期表达变化趋势明显不同,推测HaLACS7的表达可能影响向日葵种子油酸的合成。     

大麦基因组GRAS基因家族的全基因组鉴定与表达分析

GRAS基因家族是一类仅存在于植物并广泛参与其生长发育调控的转录因子,根据其序列结构和系统发育树分化特征,GRAS转录因子包含PATI,DELLA,HAM,SCR,SHR等多个亚家族成员.本研究利用大麦最新的基因组数据库,采用生物信息学的方法筛选鉴定出41条GRAS基因序列,其中有34条序列具有完整的GRAS家族蛋白特...     

棉花溶血磷酸酯酰转移酶(LPAT)家族基因的发掘和表达分析

棉花油脂合成相关代谢在控制油分形成、纤维发育等进程中起着重要作用。溶血磷脂酰基转移酶(LPAT)是植物油脂代谢过程中的一个关键酶。本研究利用雷蒙德氏棉全基因组数据库,通过生物信息学技术,鉴定并获得8个棉花LPAT家族基因的全序列和染色体定位等信息。通过序列比对进行系统进化和分类分析,明确这8个家族基因分布在6条染色体上,分为4亚类,其中第I类和第III类中各含2个基因、第II类1个、第IV类3个。组织表达分析表明这8个基因在棉花营养和生殖阶段均表现表达多样性。LPAT6和LPAT8在17 d胚珠中表达水平很高,推测在油脂合成代谢调控中起重要作用。8个LPAT基因均在纤维中优势表达,其中LPAT2、LPAT3和LPAT4表达水平更高,推测LPAT家族基因的表达参与棉纤维发育进程。     

紫苏脂肪酸硫酯酶基因PfFatA生物信息学及其表达特性分析

为研究脂肪酸硫酯酶A(FatA)在紫苏脂肪酸合成机制中发挥的作用,对紫苏FatA基因及其编码的蛋白质进行生物信息学分析。结果表明,PfFatA基因cDNA全长1 652 bp,开放阅读框1 119 bp,编码372个氨基酸;紫苏FatA基因编码的蛋白质为亲水性不稳定蛋白,无跨膜区域;含Acyl-ACP_TE保守结构域,属于Hotdog fold超蛋白家族;多序列比对结果发现,序列C端含有保守的三联肽AKL和SKV结构;系统进化树分析表明,紫苏与丹参亲缘关系较近。通过Real-time PCR分析得知,PfFatA在紫苏根、茎、叶、花和种子不同发育时期均有表达,其中,在种子发育初期表达量最高。该研究结果可为进一步阐明PfFatA基因的功能及作用机制奠定基础。