艾纳香MYB转录因子家族生物信息学分析

MYB转录因子是植物中庞大的转录因子家族之一,在植物体内有着广泛的生物学功能。基于艾纳香全长转录组数据库,利用DNAMAN 6.0、MEGA 5.05软件以及ProtParam、WebLogo和SOPMA在线网站分析艾纳香MYB转录因子家族蛋白的分类、理化性质、氨基酸序列高级结构、保守结构域、系统进化等。结果表明,挖掘到127个BbMYB基因,预测47条具有MYB转录因子保守结构域的蛋白序列;根据结构域可分为1R-BbMYB和R2R3-MYB 2个亚类,其中R2-BbMYB与R3-BbMYB基序中都含有3个保守的色氨酸,而R1-BbMYB基序只有2个保守的色氨酸;艾纳香MYB家族蛋白均为亲水性蛋白,热稳定性较高且富含碱性氨基酸,大部分蛋白以无规则卷曲为主,其中R2R3-BbMYB3、R2R3-BbMYB4与1R-BbMYB15蛋白是以α-螺旋为主;与拟南芥MYB转录因子家族共同构建的进化树发现,艾纳香MYB家族在进化上包括2个大类,6个亚类,通过艾纳香与拟南芥MYB蛋白序列相邻或是进化关系近可以预测艾纳香MYB基因功能,为进一步对艾纳香MYB家族基因研究及其功能鉴定提供科学依据。     

菠萝R2R3-MYB基因家族鉴定与表达分析

R2R3-MYB转录因子参与植物众多生命活动的调控,在植物生长发育中至关重要。本研究采用生物信息学分析方法,从菠萝基因组中筛选鉴定R2R3-AcMYB转录因子,并对其基因结构、编码蛋白和系统进化进行了分析;基于转录组数据和荧光定量PCR分析,研究了乙烯利处理后菠萝顶端分生组织MYB基因的表达模式。研究结果显示,菠萝基因组含有103个R2R3-AcMYB转录因子,其中67个的基因结构组成为3（外显子）+2（内含子）,17个为2（外显子）+1（内含子）。103个R2R3-AcMYB蛋白中,有31个偏碱性,55个显酸性和17个呈中性。亚细胞定位预测显示,有67个编码蛋白定位于细胞质,20个定位于细胞核。保守基序分析发现,有91个R2R3-AcMYB的序列包含SANT结构的motif 1和motif 2。系统进化树分析表明,81个R2R3-AcMYB转录因子可以分别被归入18个亚组,其余22个R2R3-AcMYB转录因子则未能进行明确归类。基于转录组数据和荧光定量PCR分析结果,发现菠萝顶端分生组织中多个MYB基因的表达受到乙烯利的诱导或抑制,暗示这些基因可能参与了乙烯利诱导条件下菠萝生长发育（包括开花诱导等）调控。这些研究结果为进一步挖掘菠萝激素响应、生长发育和开花调控等基因,揭示菠萝生长发育调控机制提供了数据支持。     

芒果果实bHLH家族转录因子的生物信息学分析

bHLH家族作为植物中较大的转录因子家族之一,在真核生物生长发育调控中具有重要作用。本研究基于芒果果实转录组数据,利用生物信息学方法鉴定出87个bHLH家族蛋白,其中酸性蛋白所占比例较大,大部分为不稳定蛋白,且均为不含信号肽的亲水性蛋白,除CL10714.Contig1为膜结合转录因子外,其余均不含跨膜结构。芒果bHLH蛋白结构域有多个氨基酸位点保守性较高,87个芒果bHLH蛋白中73个（83.91%）具有E-box结合功能。GO分析发现芒果bHLH蛋白共注释到生物学过程、细胞组分和分子功能3大类功能的17个亚类。进化树分析发现芒果bHLH蛋白与拟南芥有较高的保守性,并基于进化树对部分bHLH蛋白的功能进行了预测。本研究结果将为下一步芒果bHLH蛋白的功能研究奠定基础。     

茶树R2R3-MYB转录因子CsTT2表达分析及功能初步鉴定

儿茶素是茶树中特色的次生代谢产物之一,是影响茶叶的品质与风味的主要组分,具有抗氧化、抗病毒、降脂减肥等药理功效。通过系统发育进化树分析、基因表达模式分析和分子生物学试验对茶树儿茶素生物合成相关调控因子CsTT2的功能进行初步鉴定。结果显示,CsTT2是R2R3-MYB转录因子,与拟南芥中调控次生代谢产物的MYB转录因子同在一个分支。在茶树品种顶芽组织中总儿茶素含量较高,CsTT2和儿茶素生物合成相关基因的表达水平也较高。亚细胞定位、酵母试验和双荧光素酶报告系统试验结果表明,CsTT2定位在细胞核中,其编码的蛋白是具有转录激活能力的调控因子,可以结合儿茶素生物合成关键基因ANR的启动子激活其表达。     

大豆MYB转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。MYB转录因子在其N端含有其特有的DNA结合基序(MYB-binding domain),能够与DNA分子大沟结合而调控基因表达。本研究通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选鉴定出了304个大豆MYB类转录因子,并对其进行了分类和保守结构域分析;通过与拟南芥的MYB基因进行系统发生分析,将304个大豆MYB转录因子分为了22个亚类;染色体定位分析表明大豆MYB转录因子在所有染色体上都有分布,部分染色体间的MYB蛋白序列高度相似,表明此类基因在进化上具有相同的来源;利用野生大豆盐、碱胁迫下转录组数据,分析MYB基因的表达模式,发现部分MYB转录因子能够响应盐、碱胁迫的诱导,且在盐、碱胁迫下具有不同的表达模式。     

基于转录组的荔枝ARF基因家族的鉴定及表达分析

生长素反应因子(Auxin Response Factors,ARFs)是调节生长素表达的转录因子响应基因,ARF基因在植物中大多由多基因家族组成。基于转录组数据,通过生物信息学方法对荔枝ARF基因进行鉴定,并分析其理化性质、亚细胞定位、保守基序、系统进化以及基因的表达模式。在荔枝中鉴定出21个ARF基因,其编码的蛋白质含有53~1 117个氨基酸,分子量约为6.112~123.872 ku,等电点为4.21~9.45。亚细胞定位预测结果显示21个ARF均定位于细胞核。Lc ARFs基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的B3 DNA结构域、ARF结构域和Aux/IAA结构域。进化树分析表明荔枝ARF蛋白分为5个亚家族。21个荔枝ARF基因在花穗发育过程中有明显不同的表达规律。该结果为进一步深入研究荔枝ARF基因家族的功能奠定了基础。     

油棕C2H2基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

C2H2型锌指蛋白是最常见的锌指蛋白之一，广泛存在于真核生物中，在植物的生长发育、盐、低温、干旱胁迫等非生物胁迫响应中扮演重要作用。本研究以拟南芥C2H2氨基酸序列作为探针，在油棕基因组数据库中进行本地BLASTP比对和保守结构域预测分析，筛选出油棕C2H2型锌指蛋白家族成员，利用生物信息学手段对基因家族成员的理化性质、进化关系、染色体位置、基因结构、保守基序和启动子顺式元件进行分析，并利用转录组数据和荧光定量PCR方法分析EgC2H2基因家族成员在低温胁迫下的表达情况。结果显示：从油棕基因组中共鉴定出73个C2H2型锌指蛋白家族成员，EgC2H2家族成员氨基酸的数目为128～556个，分子量为14176.73～58983.30Da，等电点为4.99～9.62，不稳定系数为38.84～86.01，亲水性为–1.154～-0.226，亚细胞定位显示C2H2基因家族所有成员均定位于细胞核；系统进化树分析显示EgC2H2家族成员可以分为4个亚家族，EgC2H2家族成员多数归类于第Ⅰ亚家族和第Ⅱ亚家族，且同一亚家族成员的结构域具有较高的一致性；染色体定位结果显示，EgC2H2家族成员不均匀地分...     

茶树儿茶素合成相关MYB转录因子生物信息学分析

从茶树（Camellia sinensis）转录组数据库中获得6个与儿茶素合成相关的MYB转录因子,对其进行蛋白理化性质与结构功能预测、核定位信号和蛋白保守结构域分析,通过同源分析构建系统发育树。结果表明,与儿茶素合成相关的6个MYB蛋白都属于亲水性的非分泌蛋白,定位在叶绿体、线粒体和细胞核上,其空间结构主要是α-螺旋和β-转角;保守结构域的分析发现除了comp159173_c0基因,其余5个都属于SANT超家族基因成员。系统进化树显示6个MYB蛋白形成4个分支,显示出各自间较远的亲缘关系。差异表达分析的结果进一步证实了6个MYB转录因子与儿茶素合成代谢的相关性。     

花生AhMYB113异位表达促进烟草花青素积累

为进一步探索MYB转录因子在花生花青素积累过程中的调控机理,以花生常规品种鲁花11（绿色叶片）和紫色叶片花生种质056杂交后代为材料,基于绿色和紫色杂交群体数字基因表达谱克隆了AhMYB113基因,利用生物信息学手段进行保守结构域、系统进化树等分析,通过实时荧光定量PCR技术检测在花生中的表达模式,在转基因烟草中进行功能鉴定。结果表明,花生AhMYB113基因的开放阅读框全长864 bp,编码287个氨基酸残基;编码蛋白的N端包含2个高度保守的MYB结构域,属于R2R3-MYB转录因子;与拟南芥、金鱼草、矮牵牛、苹果、葡萄中调控花青素积累的R2R3-MYB聚成一大类;通过荧光定量PCR分析发现,AhMYB113在花生紫色杂交后代（PH、PS）中的表达水平要显著高于绿色杂交后代（GH、GS）;在烟草NC89中异位表达AhMYB113,能够促进花青素积累,使得转基因烟草叶片转变为紫色,随着叶龄增长叶片紫色逐渐加深,花瓣、雄蕊（花丝、花药）、雌蕊（柱头、花柱）、萼片等组织也分别呈现为紫红色或紫黑色。     

基于转录组的剑麻ARF基因家族的鉴定及表达分析

生长素反应因子（Auxin Response Factors, ARFs）是植物特有的多基因转录因子家族,参与植物生长发育过程的调节。本研究基于转录组数据,通过生物信息学方法鉴定剑麻ARF基因家族成员,同时对其进行相关生物信息学分析。结果表明：在剑麻中共鉴定得到15个ARF基因,并依次命名为AhARF 1~15。其编码的蛋白质含有409~1011个氨基酸,分子量约为45.17~112.13 ku,等电点为5.17~9.34。亚细胞定位预测结果显示,13个AhARFs定位于细胞核,2个AhARFs定位于叶绿体。保守结构域分析结果表明,AhARFs基因家族有8个成员同时含有B3、ARF和Aux/IAA这3个相对保守的结构域,其他成员仅含有B3和ARF这2个结构域。进化树分析表明,剑麻AhARFs蛋白可分为5个亚家族。15个剑麻AhARFs基因在剑麻紫色卷叶病不同发病时期呈现不同的表达规律。本研究为进一步深入探索剑麻ARF基因家族的功能奠定了重要理论基础。     

植物miR172家族成员进化与分子特性分析

为了解植物miR172家族成员的进化与分子特性,对mi Rbase数据库中37个物种的161个miR172前体序列和196个miR172成熟体序列进行进化规律分析,并对植物miR172家族的保守基序、二级结构和靶基因进行预测分析。结果表明:miR172家族成员分布的37个物种都是被子植物,被子植物很可能是miR172家族进化来源的祖先。进化分析表明,植物miR172家族成员序列相似性是其聚类的首要影响因素,其次才是物种差异的影响。植物miR172家族成员成熟体序列分析表明,5p臂上形成的成熟体序列特异性较大,3p臂上形成的成熟体序列保守性较高。二级结构分析发现,植物miR172家族成员具有典型的茎环二级结构,且茎序列的保守性较环序列高。植物miR172前体序列包含1个UNCG环。靶基因预测分析发现,同一物种不同miR172成员的靶基因可能不同;不同物种miR172的靶基因也可能不同,AP2或AP2-like出现频率最高,其次还有arginine decarboxylase 1、Pathogenesis-related、MYB84等靶基因,表明其靶基因功能的多样性。     

玉米WOX家族基因的鉴定与分析

利用生物信息学的方法鉴定31个玉米的WOX家族基因,对这31个玉米WOX家族基因进行分析。多序列对比结果表明,玉米WOX家族和拟南芥WOX成员均具有高度保守的HOX结构域组helix1-loop-helix2-turnhelix3结构。以拟南芥WOX家族成员作为参照,构建系统进化树,玉米WOX家族成员和拟南芥WOX家族成员共46个基因被分为3个进化支。通过进一步的内含子以及motif分析,结果显示,各个进化支内部的内含子和motif相似度极高,而不同的进化支间有较大的差别。对玉米WOX家族基因的表达模式和功能初步分析,结果表明,有6个WOX家族基因参与了玉米生长发育的调控。     

生物信息方法分析大豆Nodulin家族蛋白

为研究大豆Nodulin家族蛋白特性,在数据库Uniprot KB中下载大豆Nodulin蛋白序列,利用NCBI的BLAST程序进行同源序列比对筛选和Pfam数据库综合分析,确定14个大豆Nodulin家族蛋白,通过生物信息学方法对14个家族蛋白的基本理化性质、跨膜区域、模体、系统发育和蛋白结构等进行分析。结果显示:14条蛋白序列氨基酸数为72~116、理论等电点为9.94~11.59、分子质量为7 408.70~12 465.55、脂肪系数为85.94~114.12,除K7KNK4没有跨膜区外,其余13条Nodulin蛋白均有1~2跨膜区。二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲组成,13个模体中模体1、模体2、模体3和模体4保守性强,系统发育进化树由6个分枝组成,分枝Ⅵ的A0A0B2P3C8、I1MWA0三维结构预测结果也相似。     

番茄HDACs家族基因在胁迫条件下的表达分析

组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases，HDACs）家族基因在植物的生长发育、器官构建及逆境胁迫和激素信号应答中发挥重要作用。利用生物信息学方法对番茄的HDACs家族成员、分布及结构和功能等进行分析。结果表明，番茄HDACs家族包含15个成员，分为3个亚家族。遗传进化分析表明，番茄HDACs家族成员与拟南芥HDACs家族具有相似分类。利用实时荧光定量PCR对番茄HDACs家族基因的组织表达分析表明，HDACs具有组织特异性表达差异，SlHDT1、SlHDT2和SlHDT3在根中表达较高，而SlHDA1、SlHDA3、SlHDA5、SlHDA6在果实发育过程中表达较高；利用RT-PCR对番茄HDACs的胁迫响应分析表明，在盐、SA、ABA、高温和低温胁迫条件下，15个番茄HDACs成员的表达模式不同，其中部分基因的表达水平被显著地诱导增加或者降低，推测这些基因很可能参与了调控番茄逆境胁迫条件下的防御应答反应。结果将为进一步解析番茄HDACs家族基因的功能奠定基础。