甜瓜CBL基因的鉴定和特征分析

CBL基因在植物逆境应答和生长发育中具有重要功能,但有关甜瓜CBL基因的研究尚未见报道。本文利用比较基因组学的方法,从甜瓜基因组中鉴定出7个CBL基因,并对其基因组分布、基因结构、系统进化和顺式调控元件进行了分析。结果显示,7个甜瓜CBL基因分布在不同的染色体上,均含有8个外显子,编码区在642~738 bp,编码的蛋白均含有3个结合钙离子的EF手结构和能够与CIPK互作的FPSF位点。而且,在它们的上游基因序列中存在多个环境应答元件,且各不相同,暗示它们可能具有多种生物学功能。本文为进一步研究甜瓜CBL基因的功能奠定了基础。     

大白菜CBL家族基因的鉴定和遗传进化分析

利用拟南芥中的CBLs基因序列在GenBank中搜索比对大白菜的基因组序列和EST序列,鉴定出13个大白菜的CBL基因,分别命名为BrCBL1至BrCBL13,并对这些基因预测编码的蛋白序列进行特征分析和遗传进化比较分析,为进一步研究它们在大白菜逆境响应过程中的功能和利用它们进行大白菜抗逆分子育种奠定了基础。     

三个新的大白菜CBL基因的鉴定和特征分析

利用大白菜已知CBL基因序列,在公共核酸数据库中重新搜索比对大白菜的基因组序列,鉴定出3个新的大白菜CBL基因,并对这3个基因的结构、遗传进化和顺式元件进行了分析,为进一步克隆和研究这些基因的功能提供了有益借鉴。     

两个甘蓝CBL基因的基因组解析

利用比较基因组学的方法从甘蓝基因组中鉴定出两个CBL基因,并对其结构、遗传进化、顺式元件进行了分析,以期为进一步研究这两个基因的功能和利用它们进行甘蓝抗逆分子育种提供有益借鉴。     

桃钙调磷酸酶B类似蛋白基因家族鉴定与分析

为了研究桃钙调磷酸酶B类似蛋白(CBLs)基因家族在桃中如何发挥作用。利用桃基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定桃CBL家族基因的基因结构、染色体定位和编码蛋白,通过序列比对进行进化和分类分析。结果表明,桃基因组中含有8个CBL家族基因,分布于桃的5条染色体上。MEME和Pfam保守结构域分析显示,桃CBL蛋白均含有4个保守的EF结构域。进化树分析表明CBLs可分为4个亚家族。TMHMM 2.0Server分析显示仅PpCBL1含有1个跨膜区。PlantsPFeatureScan分析显示PpCBL2、3和5均含有1个N-豆蔻酰化位点。NetPhos 2.0 Server结果显示PpCBLs存在着大量的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)及酪氨酸(Tyr)潜在磷酸化位点。以上结果将为今后揭示桃CBL的功能提供重要的理论基础。     

番茄和马铃薯CIPK3基因的鉴定和特征分析

为了研究番茄和马铃薯CIPK3基因的功能,利用生物学信息学的方法从番茄和马铃薯的基因组中分别鉴定出2个与拟南芥CIPK3同源的基因,并对这些基因的结构特征、系统进化和顺式元件进行了系统分析。结果表明,番茄和马铃薯的2个CIPK3基因均与拟南芥的CIPK3直系同源,且都含有14个外显子,编码区大小相似,编码蛋白预测都位于细胞膜上且含有的基序类型相同;在它们的编码区上游序列中均存在多个激素和逆境应答元件,暗示它们在激素和逆境应答中具有一定功能。     

苹果LysM基因家族的生物信息学及表达分析

【目的】在苹果全基因组中鉴定LysM,通过基因聚类分析、染色体定位、结构分析以及组织表达分析,为苹果LysM的功能研究和利用奠定基础。【方法】利用已公布的苹果基因组数据库GDR和FEM-IASMA,鉴定苹果LysM基因家族成员,并对其进行编号。MdLysM蛋白氨基酸序列的基本信息通过ExPASy Proteomics Server进行预测,亚细胞定位的预测利用WoLF PSORT进行。采用MEGA5软件构建了进化树。应用Plaza程序绘制基因结构,染色体定位信息取自GMDO,鉴定出的39个基因的染色体定位作图使用MapInspector完成;另外,通过实时荧光定量RT-PCR对各基因的组织表达特性进行分析,差异显著性分析通过SPSS完成。【结果】系统地鉴定了39个苹果LysM家族成员。这39个MdLysM蛋白包含241至1 119个不等的氨基酸残基,等电点分布在4.70-9.60范围内。亚细胞定位结果表明,苹果LysM蛋白在细胞核、细胞质、叶绿体、液泡、胞外基质中均有分布。根据聚类分析可将这些基因分为A、B和C 3组,且A组又可进一步被分为Ⅰ、Ⅱ 和 Ⅲ 3个亚族,说明它们的功能可能已经发生了分化。MdLysM蛋白结构域的预测结果及基因结构分析结果均与进化树聚类结果吻合。染色体定位表明,MdLysM分布在苹果17条染色体中的13条上,且此家族的基因在13条染色体上的分布为非均匀的,其中以4号染色体上分布最多,达到了9个,而1、5、7和8号染色体上则未见分布。在苹果LysM家族中鉴定出了10对和1组旁系同源基因,MdLysM基因间存在串联重复和片段重复,它们是苹果LysM家族扩张的主要动力。对39个基因在根、茎、叶、花、果5个组织器官中的实时荧光定量RT-PCR结果显示,5个器官中均能检测到MdLysM的表达,这些基因的组织表达模式具有多样性,表明它们在不同组织中可能扮演不同的角色。【结论】苹果LysM基因家族拥有39个成员,进化上可分为3组,基因结构的复杂程度与进化树聚类存在联系。39个基因分布于13条染色体上,存在重复事件。这些信息为今后苹果LysM基因家族的功能研究奠定了基础。     

高粱MADS-box家族基因的鉴定与分析

MADS-box家族是一类具有多种生物功能的转录因子,它参与了植物生长发育的各个过程。本研究利用生物信息学方法,从高粱全基因组数据库中筛选并鉴定出98个高粱MADS-box家族成员,并对该家族成员的蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、基因表达模式等特征进行了全面分析。结果表明98个高粱MADS-box基因包含了42个M-type-MADS基因和56个MIKC-MADS基因。高粱MADS-box家族基因的内含子数目为0～10个不等,不同基因的内含子数目相差很大。这些基因位于1～10号染色体,且分布较为均匀。高粱花发育过程中有28个M-type-MADS基因和55个MIKC-MADS基因转录表达。果实发育过程中有32个M-type-MADS基因和54个MIKC-MADS基因转录表达。     

高粱生长素反应因子(ARF)基因的全基因组分析与进化研究

生长素在植物发育中的各个阶段都起着重要作用,而生长素反应因子(auxin response factors,ARF)特异性的调节生长素反应基因的表达,是植物细胞中重要的一类转录因子家族.在拟南芥、玉米、水稻等模式作物中先后克隆了一些ARF基因,但是高粱作为一种重要的经济作物,这方面的研究未见报道.随着高粱全基因组序列的公布,利用基因组序列分析ARF基因的数目、结构、进化具有重要的意义.利用公布的高粱全基因组数据,利用DNATOOLS、BLAST、MEGA4.0以及Genomepixelizer等生物信息学软件对高粱(Sorghum bicolor)生长素反应因子ARF基因的数量、物理位置、系统进化树、氨基酸序列及保守基序(motif)的保守性等进行分析. 结果表明, 在高粱全基因组中共有26个ARF基因,26个ARF基因根据其进化关系分为A、B、C 3类; 通过对全基因组内ARF基因进行物理位置和基因家族分析,发现高粱基因组中ARF基因存在明显的基因复制现象, 基因的复制对高粱基因组中ARF基因数量扩张起到了重要的作用.     

黄瓜NRT2基因的鉴定和特征分析

本研究利用生物信息学方法,从黄瓜基因组中鉴定出3个NRT2基因,并对这些基因的基因组分布、结构、遗传进化和顺式元件进行了系统分析。结果显示,黄瓜的NRT2基因分别位于1号、1号和5号染色体,具有2个或3个外显子,分别与拟南芥的NRT2.4或者NRT2.5直系同源;它们都具有数个植物激素和逆境应答元件,暗示它们不仅在氮素吸收过程中具有一定功能,而且与植物逆境应答有关。该结果为进一步研究黄瓜NRT2的功能提供了线索。     

高粱·玉米核及细胞器基因核苷酸替代率与选择压力关系分析（摘要）

[目的]探讨选择压力与核苷酸替代率的关系。[方法]采用统计学方法分析高粱、玉米中部分核基因、细胞器基因的同义替代率、非同义替代率以及2者之间的比值,并对一些相关功能基因进行对比分析。[结果]相关功能基因在核与叶绿体中所受的纯化选择压力相近,在线粒体中则较低。高粱、玉米核同源基因间及核中不同功能基因间核苷酸替代的差异主要由非同义替代的差异造成。[结论]选择压力影响不同功能基因、不同物种的分子进化速率,而核与细胞器基因间进化速率的差异与选择压力间并无直接联系。     

Identification and Bioinformatics Analysis of SnRK2 and CIPK Family Genes in Sorghum

Through bioinformatic data mining, 10 SnRK2 and 31 CIPK genes were identified from sorghum genome. They are unevenly distributed in the sorghum chromosomes. Most SnRK2 genes have 8 introns, while the CIPK genes have a few （no intron or less than 3 introns） or more than I0 introns. Phylogenetic analysis revealed that SnRK2 genes belong to one cluster and CIPK genes form the other independent cluster. The sorghum SnRK2s are subgrouped into three parts, and CIPK into five parts. More than half SnRK2 and CIPK genes present in homologous pairs, suggesting gene duplication may be due to the amplification of SnRK family genes. The kinase domains of SnRK2 family are highly conserved with 88.40% identity, but those of the CIPK family are less conserved with 63.72% identity. And the identity of sorghum CBLinteracting NAF domains of CIPKs is 61.66%. What＇s more, regarding to the sorghum SnRK2 and CIPK kinases, they are characterized with distinct motifs and their subcellular localization is not necessarily the same, which suggests they may be divergent in functions. Due to less conserved sequences, complex subcellular localization, and more family members, sorghum CIPK genes may play more flexible and multiple biological functions. According to the phylogenetic analysis of SnRK genes and SnRK functional studies in other plants, it is speculated that sorghum SnRK2 and CIPK genes may play important roles in stress response, growth and development.     

高粱·玉米核及细胞器基因核苷酸替代率与选择压力关系分析

[目的]探讨选择压力与核苷酸替代率的关系。[方法]采用统计学方法分析高粱、玉米中部分核基因、细胞器基因的同义替代率、非同义替代率以及二者之间的比值,并对一些相关功能基因进行对比分析。[结果]相关功能基因在核与叶绿体中所受的纯化选择压力相近,在线粒体中则较低。高粱、玉米核同源基因间及核中不同功能基因间核苷酸替代的差异主要由非同义替代的差异造成。[结论]选择压力影响不同功能基因、不同物种的分子进化速率,而核与细胞器基因间进化速率的差异与选择压力间并无直接联系。     

Genome-wide identification,expression and functional analysis of sugar transporters in sorghum (Sorghum bicolor L.)

Sugar transporters are essential for osmotic process regulation, various signaling pathways and plant growth and development. Currently, few studies are available on the function of sugar transporters in sorghum(Sorghum bicolor L.). In this study, we performed a genome-wide survey of sugar transporters in sorghum. In total, 98 sorghum sugar transporters(SSTs) were identified via BLASTP. These SSTs were classified into three families based on the phylogenetic and conserved domain analysis, includ...     

基于SSR标记的粒用高粱资源遗传多样性及群体结构

为粒用高粱资源的科学利用和新品种选育提供参考,利用SSR分子标记对156份全国籽粒高粱进行全基因组基因分型。结果表明:33个SSR分子标记的扫描共获得186条多态性DNA条带。多态指数(PIC,polymorphism information content)值为0.01~0.73,平均值为0.45。材料间遗传相似系数GS(Genetic Similarity)变异范围为0.15~0.9,平均值为0.53。NJ(Neighbor Joining)聚类分析和主坐标分析(PCOA,Principal-Coordinates Analysis)将156份高粱资源划分为3个类群:类群I为来源于贵州、四川和云南的56份南方高粱;类群Ⅱ包含的48份全部是北方高粱,来源于辽宁、内蒙古、山西、北京和河北等地;类群Ⅲ包含52个南方和北方的高粱,来源于黑龙江、吉林、陕西、山东、湖北和云南等地。     

谷类作物基因结构及其数量的比较

本文综述了谷类作物基因组结构现状,基于水稻和拟南芥全基因组分析以及谷类作物基因组长片段的测序注释表明,谷类作物基因组存在许多嵌合结构,富基因岛重组上活性部分常被高拷贝DNA模块分隔.谷类作物基因组内,具保守的宏共线性.玉米,水稻,高梁,小麦,及大麦的Sh2/A1直向同源区域的基因顺序分析表明,Sh2和A1同系物间隔分别为20kb(在水稻和高梁)和140kb(在玉米);小麦族Sh2/A1区同线性在X1和X2基因间有一个断裂.如同其他禾本科作物,A1和X2基因在部分同源染色体保留共线性,Sh2和X1直向同源依然是共线性,但在非部分同源染色体的位置已改变.植物基因可以通过多倍体化,节段重复及局部基因扩增3种途径增加序列的数量.单个基因内,微共线性常被破坏.对基因组直向同源区段的初步比较分析暗示,植物基因组内基因局部扩增和易位也许有某些关联.     

梨CBL基因家族全基因组序列的鉴定及非生物胁迫下的表达分析

【目的】最近在植物中发现了一类Ca²⁺传感蛋白--类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBL（calcineurin B-like proteins）,CBL及其靶蛋白CIPK（CBL-interacting protein kinase）构成CBL/CIPK信号网络系统,在植物干旱、盐渍、低温等逆境胁迫应答中起重要作用。鉴定梨基因组中CBL家族基因成员,对其基因进化、结构与表达特征进行分析,为植物CBL基因功能分析与利用提供依据。【方法】通过生物信息学手段,结合梨基因组注释信息,鉴定梨CBL家族成员序列信息;利用MEGA6.0程序进行多序列比对、分类并构建系统进化树;利用per1程序、GSDS工具以及Clustal X软件进行基因结构与保守性分析;通过qRT-PCR技术进行多种非生物胁迫处理下PbCBLs表达分析。【结果】成功鉴定出7个CBL家族成员,基因结构预测表明PbCBL9含5个内含子,其余PbCBLs均含有7-8个内含子;预测的PbCBLs均含4个EF-hand功能域,且相邻EF-hand功能域之间氨基酸数目非常保守;通过系统发育树分析,将7个PbCBLs分为2类;qRT-PCR技术进行不同胁迫处理下杜梨叶片PbCBLs的表达分析,结果表明,在NaCl胁迫下,PbCBL1表达量6 h降至最低,24 h则明显升高;与之相反,PbCBL2和PbCBL3的表达量在6 h达最高,24 h最低;PbCBL4和PbCBL8表达量在3 h明显增加,随后表达量下降;PbCBL9表现明显的上调趋势,24 h达到最大;PbCBL10则在6 h表达量最高。10%（w/v）PEG6000胁迫处理下,PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8表达量上调,PbCBL1表达量下调;PbCBL3、PbCBL9和PbCBL10表达量均在6 h最低,12 h和24 h较6 h明显升高,PbCBL3和PbCBL10于24 h表达量达到最高,而PbCBL9在12 h表达量最高。4℃低温处理下,PbCBL2、PbCBL4、PbCBL8表达量上调;而PbCBL1和PbCBL3表达量下调;PbCBL9和PbCBL10表达量表现上下波动的变化趋势,均在3 h有明显增加,随后显著降低。42℃高温胁迫处理下,PbCBL1、PbCBL3和PbCBL4表达量下调;PbCBL2表达量整体上调,6 h达到最高;PbCBL8、PbCBL9和PbCBL10总体呈现相同的变化趋势,在3 h表达量达到最高,随后明显下降。ABA处理下,PbCBL3和PbCBL10表达量下调,PbCBL2与PbCBL8表达量上调;PbCBL1在6 h表达量最高;PbCBL4和PbCBL9表达量呈现相似的变化趋势,3 h明显升高,随后下降,24 h时最低。【结论】成功鉴定的7个候选PbCBLs中,2个基因（PbCBL8和PbCBL9）受盐胁迫诱导表达,3个基因（PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8）分别受干旱、低温与ABA诱导表达。PbCBL2在高温胁迫下被强烈诱导可能意味着其在高温应答中发挥重要作用。     

高粱重要抗性性状的基因定位研究进展

抗病性是高粱遗传改良的主要目标,是高粱高产、优质的重要保证。近年来,随着分子生物技术的进步,高粱基因组研究得到迅速发展,大量重要的抗性性状基因被定位于相应的高粱遗传连锁图上,这为高粱抗性机制的生理研究、抗性基因的克隆、分子标记辅助选择、有利基因的定向转移及基因聚合奠定了基础。本文综述了高粱抗旱性QTL、抗病性基因、抗虫性基因、抗寄生草及耐寒性基因定位的研究进展,探讨抗性基因定位存在的问题及其有效利用,展望了高粱抗性基因定位在高粱遗传育种研究中的应用前景。