猕猴桃OSCA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】揭示OSCA家族基因在猕猴桃响应非生物胁迫中的表达特征,为猕猴桃OSCA基因功能分析与猕猴桃抗逆性遗传改良提供参考。【方法】利用生物信息学方法对全基因组范围内猕猴桃OSCA基因家族成员进行鉴定和综合分析,通过q RT-PCR法分析它们在不同非生物胁迫下的表达特征。【结果】在中华猕猴桃基因组中共鉴定出16个OSCA基因,它们不均等地分布于13条染色体上,其启动子区域存在大量响应逆境胁迫的顺式作用元件。OSCA3在干旱、盐、高温和低温胁迫下表达量均较显著上调,OSCA8在干旱、盐和低温胁迫下表达量显著上调,OSCA1和OSCA14在低温胁迫处理下表达量显著上调,OSCA7和OSCA15均显著响应干旱胁迫。【结论】鉴定出6个受非生物胁迫显著诱导表达的猕猴桃OSCA基因,为进一步研究OSCA基因在响应猕猴桃非生物胁迫中的分子功能提供了重要依据。     

桃镁离子转运蛋白MGT基因家族鉴定与表达分析

为研究桃树镁离子转运蛋白(Magnesium Transporters,MGT)家族基因在镁离子运输中所起的作用,全基因组鉴定、分析了桃树MGT家族成员(PpMGT),并研究外源施镁对PpMGT基因表达的影响。通过同源比对、保守位点分析鉴定获得了8个PpMGT,在Chr1、Chr3、Chr6、Chr8染色体上不均匀分布。系统发育研究表明植物MGT家族可分为5个分支,各分支成员数存在差异。基因和蛋白结构分析发现PpMGT含有4～13个外显子,蛋白中存在10个保守基序,启动子上游分布有不同数量的胁迫响应、转录调控、节律调控、激素响应和发育调控元件。PpMGT在桃树花、果、叶、根器官均有表达且具有组织表达特异性。桃树外源喷施MgCl₂ 24 h后,检测到PpMGT转录表达变化。喷施镁使叶片、果皮出现不同的差异表达基因类群,均涉及光合途径。研究发现PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8与喷镁后光系统Ⅱ捕光叶绿素a/b蛋白复合体基因表达变化正相关。异源表达PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8可补偿Mg2+转运缺陷突变株MM281(鼠伤寒沙门氏菌突变株)生长缺陷,表明P...     

芹菜AgHAT4的克隆与表达模式分析

以两个芹菜品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’为试验材料,分别克隆获得HAT4转录因子基因AgHAT4。应用生物信息学方法分别从氨基酸组成、蛋白结构与理化性质、以及系统进化树等方面对该基因进行分析。结果表明,AgHAT4含有1个长为900 bp的开放阅读框(ORF),编码299个氨基酸。‘六合黄心芹’和‘文图拉’中的AgHAT4基因有1个核苷酸位点的差异,编码的氨基酸有1个位点的差异,其蛋白质相对分子质量分别为33.71和33.68 kD,等电点均为9.12。进化树分析表明芹菜AgHAT4与胡萝卜的HAT4属于同一分支。蛋白结构预测显示,该蛋白主要由3个α螺旋和一些无规则卷曲构成,且未定位到信号肽。荧光定量PCR结果表明,AgHAT4在芹菜叶柄中的表达量最高,根中次之,叶片中表达量最低。多种非生物胁迫导致芹菜AgHAT4的表达量发生变化。与未胁迫对照相比,高温胁迫处理后‘六合黄心芹’中AgHAT4的表达量在24h明显上调,在盐胁迫条件下‘文图拉’和‘六合黄心芹’中AgHAT4的表达有着相似的变化趋势,均先上升后下降且在处理2h后表达量达到峰值。‘文图拉’中AgHAT4的表达量在高温处理4 h...     

向日葵LACS家族鉴定及响应非生物胁迫表达分析

利用生物信息学技术从向日葵（Helianthusannuus）基因组中鉴定了13个长链酰基辅酶A合成酶（long-chain acyl-CoA synthases,LACSs）家族基因,其分布在向日葵8条染色体上。系统发育树显示,HaLACS家族成员分为6个亚族,且同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序。基因复制分析发现HaLACS家族扩增的主要因素是片段复制。HaLACS的启动子区域富含逆境响应和植物激素调控相关元件。表达谱分析显示HaLACS在向日葵不同组织中的表达存在差异。比较2个向日葵品种（高/低亚油酸含量）中HaLACS在种子发育不同阶段的表达,HaLACS呈现差异表达。qRT-PCR结果表明,200mmol·L-1 NaCl处理24 h后,7个HaLACS在茎中的表达量与同期对照相比显著上调;100μmol·L-1 ABA处理3 h后,8个HaLACS在根中的表达量显著上调;15%PEG 6000模拟干旱胁迫后,多数HaLACS在不同组织中呈现诱导表达。综上,向日葵LACS基因家族不仅参与了向日葵脂质的合成,而且在应对非生物胁迫时发挥重要作用。     

萝卜种质芽期耐热性鉴定方法初探

以18份特征不同的萝卜种质为试材，在25、30、32、35、38℃5个温度条件下进行发芽试验，以发芽率和相对发芽率、发芽指数和相对发芽指数、活力指数和相对活力指数为指标进行萝卜种质芽期耐热性鉴定，并对适宜的胁迫温度和评价指标进行了筛选。结果表明，35℃可作为筛选萝卜芽期耐热种质的适宜胁迫温度，相对发芽率和相对发芽指数比发芽率和发芽指数更适宜作为耐热性的筛选指标，相对活力指数是适宜耐热性筛选的综合指标。     

苹果K~+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K~+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K~+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K~+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K~+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K~+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。     

香蕉GLP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为揭示香蕉类萌发素蛋白(GLP)功能,对香蕉GLP基因家族(MaGLP)进行了全基因组鉴定,分析了基因结构、染色体分布和启动子顺式作用元件和转录因子结合位点(TFBS)分布情况以及编码蛋白的理化性质、保守基序、进化关系,同时基于转录组的结果研究它们在4℃和45℃处理的叶片、枯萎病菌FocTR4处理的根系以及自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段的果实中的表达情况。结果显示:MaGLP家族共有44个成员,编码区CDS序列长度为567～2 103 bp,分布于除10号染色体外的所有染色体上。大部分GLP基因包含1～2个外显子,多数GLP具有信号肽且主要定位在胞外。进化树分析发现,MaGLP可分为8个亚家族,其中亚家族M为香蕉特有。顺式作用元件和TFBS预测结果显示,MaGLP启动子区存在多种植物激素和逆境胁迫相关响应元件以及7种TFBS。MaGLP成员在香蕉不同组织部位中的表达水平差异较大且受多种胁迫调控。其中MaGLP5-1和MaGLP9-8对各种处理均有响应,MaGLP1-2和MaGLP9-4受高温、低温胁迫抑制,而Ma GLP9-6受高温、低温胁迫诱导,MaGLP5-4受高温和FocTR4...     

芹菜AgERF4转录因子基因的克隆与表达分析

以‘六合黄心芹’芹菜为材料,克隆出编码乙烯反应元件结合蛋白基因AgERF4。序列分析表明,AgERF4含有1个长度为597 bp的开放阅读框,编码198个氨基酸,预测其蛋白质相对分子质量为21.43 kD,等电点为8.51。进化分析表明,ERF4转录因子在植物中高度保守。AgERF4属于亲水性蛋白。酵母单杂交和β–半乳糖苷酶活性测定结果确定AgERF4转录因子和乙烯应答元件GCC Box具有较高的结合活性。RT-qPCR分析表明,AgERF4在芹菜叶片中的表达水平较高,在根和叶柄中表达水平较低;高温和干旱条件下AgERF4的表达呈先上升后下降的趋势,在盐处理的24 h内AgERF4的表达始终高于对照。AgERF4转录因子在芹菜非生物逆境胁迫调控过程中起着重要作用。     

美洲南瓜Dof基因家族鉴定与表达模式分析

DNA结合单锌指（DNA binding with one finger,Dof）是植物所特有的转录因子,主要参与调控植物的生长发育、抗逆和品质等生命活动过程。为了鉴定美洲南瓜Dof基因家族成员和探究其表达模式,从全基因组水平筛选和分析了美洲南瓜CpDof家族成员、基因结构、蛋白保守基序和亲缘关系等,同时,通过转录组和荧光定量技术比较了不同成员在美洲南瓜中的时空表达与果实发育表达特性。结果表明,在美洲南瓜中存在58个Dof基因并广泛分布于全基因组;功能域Motif 1存在于所有的Dof基因中;其启动子序列中含有光响应、激素响应和防御应激等顺式作用元件;Dof基因在美洲南瓜中具有组织表达特异性和时空表达特异性。基于转录组和荧光定量验证结果,表明CpDof7、CpDof30和CpDof42等基因与美洲南瓜356和296果实发育密切相关。以上结果为进一步克隆和解析南瓜属Dof基因功能提供了有力支撑。     

苹果液泡铁离子转运蛋白基因家族的鉴定与表达分析

液泡铁离子转运蛋白(vacuolar iron transporter,VIT)参与铁的储存和运输,对植物光合作用、固氮、呼吸、DNA和激素合成有重要作用。本研究中鉴定了苹果全基因组的9个VIT基因,通过系统发育分析其进化关系,表明苹果VIT蛋白与拟南芥进化关系较近。染色体定位显示9个VIT基因分布在7条染色体上,VIT基因的启动子区域富含光反应、植物激素调控和启动子相关顺式作用元件。表达谱分析显示VIT基因在花和果实中的表达量相对较高。此外,对MdVIT家族进行蛋白理化性质、String互作网络和基因结构等分析,表明苹果VIT家族扩增的主要因素是串联重复和片段复制,与苹果VIT蛋白互作的主要蛋白是阳离子共转运蛋白(XP₀08372221.1和XP₀08383418.1)。qRT-PCR分析结果表明:在2 000μmol·L-1 FeSO4·7H2O(高铁)处理的‘M26’苹果砧木苗中,苹果VIT家族基因在不同组织的表达中存在差异,6 h后,MdVIT4在茎中的相对表达量最高,是对照的237倍。24 h后,MdVIT1和MdVIT2在叶片中的...     

葡萄LIM家族基因特征及表达模式分析

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄(Vitis vinifera‘Pinot Noir’)试管苗为试验材料,利用q RT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LIM基因家族有14个成员,可分为4个亚族,各亚族编码蛋白氨基酸数量差异较大,但亚族内差异较小;分析葡萄基因和拟南芥基因间的选择压发现,二者存在钝化选择关系;多序列比对发现,该家族基因成员含有1或2个锌指结构的保守结构域;保守基序分析结果表明,所有基因均包含motif2;基因结构显示Vv LIM含有4～15个外显子;14个基因中有11个编码蛋白存在互作关系。该家族基因存在大量的光诱导元件和水杨酸等逆境胁迫相关元件。基因芯片表达数据表明,高表达的基因主要存在生长旺盛的组织中。q RT-PCR分析发现,Vv LIM1在100 mmol·L^-1NaCl、10%PEG和50 mg·L^-1 SA胁迫下表达量与对照相比显著上调,且随处理时间的延长表达量显著增加。     

蜡梅小GTP结合蛋白基因CpRAC1的克隆及表达分析

以‘小樱桃’文心兰为材料克隆了铁氧还蛋白氧化还原酶（FNR）两种类型基因RFNR（Root-type Ferredoxin-NADP+ oxidoreductase）和LFNR（Leaf-type Ferredoxin-NADP+ oxidoreductase）。生物信息学分析表明,RFNR与LFNR都属于FNR-like超家族,具有黄素腺嘌呤二核苷酸（flavin adenine dinucleotide,FAD）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide,NAD）功能结合域,在进化过程中比较保守;两种类型的FNR在氨基酸组成、蛋白结构和构型方面存在明显差异,RFNR比LFNR有更强的保守性。FNR蛋白亚细胞定位结果表明文心兰FNR蛋白都定位于叶绿体。实时荧光定量PCR分析表明,LFNR和RFNR具有器官表达特异性：LFNR更多地在叶中表达,RFNR更多地在根中表达;在软腐病胁迫下LFNR下调响应,RFNR上调响应;两种类型的FNR在盐胁迫以及高温胁迫处理时上调响应,但RFNR响应较快且强度更大;LFNR和RFNR在水杨酸（salicylic acid,SA）处理时轻微波动,茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）处理时呈现单峰反应。文心兰两种类型的FNR基因在不同类型的胁迫中显示相似的和有区别的表达特性,表明其具有不同的胁迫响应分子机理。     

糙皮侧耳PoLIM基因家族鉴定与表达分析

在NCBI、JGI数据库中检索糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）PoLIMs,进行生物信息学分析;测定PoLIM 1～PoLIM 6在25℃培养7 d(菌丝期),16℃培养5 d（扭结前期）、10 d（扭结后期）、15 d（原基期）、22 d（子实体期）的相对表达量以及菌丝在4℃冷胁迫12、24、48 h的相对表达量。结果表明：PoLIM1～PoLIM6的氨基酸数量为353～1 673;等电点为7.26～9.98;亚细胞定位预测均在细胞核中;有10个保守基序;启动子序列中包含光、生长素、MYB转录因子以及低温胁迫等响应元件。就相对表达量而言,PoLIM1在子实体期较高;Po LIM2在扭结后期和子实体期较高;Po LIM3、Po LIM4、Po LIM6在菌丝期较高;Po LIM5在扭结后期较高,在原基期及子实体期降低。与对照（25℃）相比,4℃冷胁迫时Po LIM1、Po LIM3、Po LIM5、Po LIM6的相对表达量升高。     

辣椒(Capsicum annuum L.)热休克因子家族(CaHsfs)全基因组分析、表达谱分析及CaHsfA2的鉴定

背景:热休克因子(Hsf)在植物生长和防御过程中具有重要作用。辣椒(Capsicum annuum L.)是重要的蔬菜作物,其产量和质量受高温、盐渍及渗透胁迫等环境胁迫影响而严重降低。尽管辣椒基因组测序已经完成,但Hsf家族在非生物胁迫条件下的作用尚不明确。结果:通过生物信息学分析及PCR检测,在辣椒基因组中共鉴定出25个CaHsf。根据Hsf的保守结构域,CaHsf可分为3类,分别是CaHsf A、CaHsf B和CaHsf C;除第11号染色体外,该家族基因在其他11条染色体上均有分布;除CaHsf A5外,该家族蛋白均能形成蛋白互作网络。据辣椒栽培种CM334的转录组数据,大部分CaHsf基因在根、茎、叶、果皮、胎座等组织中不止一处表达。q RT-PCR表明,除耐热株系R9叶片中的CaHsfC1外,所有CaHsf均响应高温胁迫(40℃,2 h);且其表达模式与热敏株系B6的CaHsf表达模式不同。许多CaHsf也受到盐胁迫、渗透胁迫、外源Ca~(2+)、腐胺、ABA和茉莉酮酸甲酯的调控。此外,CaHsfA2定位于细胞核,且具有转录活性,具有Hsf的典型特征。随时间变化,CaHsfA2响应高温胁迫的表达谱表明,CaHsfA2在辣椒热敏株系B6与耐热株系R9中的表达模式与表达水平均不相同。结论:从辣椒基因组中鉴定了25个Hsf,多数响应高温胁迫、盐胁迫、渗透胁迫及外源物质,为进一步研究辣椒CaHsf在各非生物胁迫中的功能及相应的信号转导途径奠定了基础。     

利用种子蛋白SDS-PAGE技术进行抗热萝卜种质鉴定

运用SDS聚丙烯酰胺电泳(SDS-PAGE)技术,对32份抗热萝卜材料种子蛋白的遗传多态性进行研究,共检测出41条蛋白谱带,多态性谱带25条(61%);每份材料可检测出28～39条谱带,所有材料蛋白谱带均有差异,可进行品种鉴别;供试材料蛋白谱带相似系数为0.64～0.98,平均为0.79;聚类分析表明,在相似系数0.76处所有种质材料可分为白皮与红皮两大类。研究结果显示,基于种子蛋白谱带的聚类结果与肉质根皮色有较高的相关性,抗热萝卜材料遗传多样性较低,遗传基础比较狭窄。     

萝卜雄性不育细胞质的鉴定与分类

对3种来源不同的长羽裂萝卜(中国萝卜)雄性不育系的恢复和保持关系进行了测定,并对其过氧化物酶(POD)同工酶及酯酶(EST)同工酶酶谱进行了比较。结果表明,3种不育细胞质的恢复和保持关系不同,3种不育系的两种同工酶酶谱存在差异,说明3种不育细胞质属于不同类型。     

铁皮石斛蛋白磷酸酶PP2C家族基因鉴定及其表达分析

利用生物信息学方法对铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)家族基因进行鉴定分析,采用实时荧光定量PCR技术分析PP2C基因的组织表达特性,以及在不同非生物胁迫和植物生长调节剂处理下的表达模式.共鉴定出67个家族成员,其...     

核桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】Q型C2H2锌指蛋白在植物抵抗非生物胁迫中起重要作用。为深入了解核桃Q型C2H2锌指蛋白基因家族在核桃全基因组中的特征,对核桃Q型C2H2锌指蛋白(JrZFP)基因家族进行全基因组鉴定与分析,并研究其在核桃干旱和盐胁迫应答过程中的表达模式。【方法】利用生物信息学方法鉴定了核桃全基因组中的Q型C2H2锌指蛋白基因家族成员,并对其理化性质、染色体定位、进化关系和基因结构进行分析;根据JrZFP基因家族进化树随机挑选15个JrZFP基因,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)方法检测15个基因在干旱和盐胁迫下的响应特性。【结果】在核桃中共鉴定出82个Q型C2H2锌指蛋白基因,其蛋白质序列长度介于59～636个氨基酸之间,亚细胞定位主要位于细胞核中;该基因家族成员不均匀分布在15条染色体上,其中有11对JrZFPs基因为串联重复基因,63个JrZFP基因参与片段重复事件;基因结构分析表明,75个JrZFP基因无内含子,其余成员含有1～10个外显子;上游启动子区分析发现,该基因家族成员含有参与逆境胁迫和激素响应相关的顺式作用元件。...