大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

辣椒抗坏血酸生物合成酶GME基因家族的鉴定和表达分析

GDP-甘露糖-3′,5′-异构酶基因(GME)是抗坏血酸途径中的关键限速酶,该基因可以调节AsA合成。为了解辣椒中GME基因家族功能及在非生物胁迫下的表达情况,通过生物信息学方法对辣椒GME基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,在辣椒中有2个GME家族成员,CaGME1和CaGME2,分别分布在3号和8号染色体上,都有6个外显子;CaGME1和CaGME2蛋白均具有NADB Rossmann家族中高度保守的NADPH结合位点、底物特异性结合位点,均不具有信号肽,为亲水性蛋白,定位在细胞质粒的可能性最高,均不具有跨膜结构,二级结构主要以不规则卷曲和α-螺旋为主;系统进化树分析表明,该基因编码的氨基酸序列与番茄和马铃薯的亲缘关系最近;qRT-PCR分析结果表明,在低温、茉莉酸甲酯和盐胁迫下CaGME1和CaGME2均被诱导上调,在赤霉素下均被诱导下调。综上可知,CaGME1和CaGME2基因在胁迫下不同的表达情况表明其在非生物胁迫中发挥作用,可为辣椒逆境胁迫机制研究提供参考。     

番茄GAPDH基因家族的鉴定及其在GSNO调控番茄盐胁迫中的响应

GAPDH (甘油醛-3-磷酸脱氢酶)是糖酵解过程中的关键酶,在植物的生长发育以及抗逆反应中起重要作用。为了进一步研究番茄GAPDH基因的功能。利用HMMER、NCBI-CDD和SMART在番茄全基因组水平上共鉴定了13个GAPDH基因。氨基酸数量在38～496之间;理论等电点在5.24～9.82之间;分子量在4.05～53.11之间;主结构域结果预测表明磷酸化的SIGAPDH蛋白都含有Gp-dh-N和Gp-dh-C两个保守的结构域,非磷酸化的SIGAPDH11含有Aldedh结构域。基因结构预测显示内含子数在4～13之间变化;系统发育树将SIGAPDH分为4个亚家族。13个GAPDH基因位于不同的染色体上,其中5号染色体上分布最多。motif结果表明,同一亚组的SIGAPDH成员通常有相似的基序。SIGAPDH顺式作用元件分为应激反应、激素反应性、光反应性和MYB结合位点4个主要亚组。盐胁迫情况下SIGAPDH4、SIGAPDH8、SIGAPDH11上调幅度显著。施用GSNO后,SIGAPDH3、SIGAPDH8、SIGAPDH11明显上调,施用PTIO后SIGAPDH3、SIGAP...     

胡椒CPK基因家族鉴定与表达分析

钙依赖蛋白激酶(CPK)可作为Ca²⁺的感受器和效应器,在结合Ca²⁺后通过解除自抑制而激活自身激酶活性,并通过磷酸化靶蛋白实现信号转导。为了筛选鉴定胡椒CPK基因家族,探讨其基因进化及表达模式,本研究依据已公布胡椒基因组信息,利用生物信息学方法对胡椒CPK基因家族进行鉴定,共鉴定获得30个CPK基因,命名为PnCPK1～PnCPK30,并对该家族基因进行染色体定位、系统进化、基因结构、保守基序、基因复制事件和表达分析。结果显示,大多数PnCPK基因含有6～8个内含子,30个PnCPK基因不均等地分布在18条染色体上,共有21对复制基因对,串联重复仅2对,Ka/Ks结果说明,胡椒CPK基因家族在进化选择中主要受纯化选择影响;为进一步分析胡椒和其他植物的同源进化关系,构建了胡椒与拟南芥、水稻的CPK进化树,胡椒CPK家族可分为4个亚族,GroupⅡ和GroupⅢ较保守;基于转录组数据结果显示,PnCPK家族各成员表达差异较明显,多数PnCPK成员在各组织中表达量差异不大,荧光定量PCR结果推测PnCPK4、PnCPK10和PnCPK16可能参与...     

小兰屿蝴蝶兰WRKY基因家族鉴定与生物信息学分析

WRKY转录因子家族参与高等植物生理过程,并在保护植物免受非生物胁迫方面起到至关重要的作用。本研究基于小兰屿蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)基因组数据库对小兰屿蝴蝶兰进行WRKY基因家族成员鉴定、进化关系、保守motif分析、基因结构、功能启动子元件和基因表达分析。结果表明,共鉴定出57个WRKY家族基因,分为GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ,分别有12、37和8个成员,GroupⅡ可进一步分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe亚组。小兰屿蝴蝶兰WRKY基因家族成员氨基酸数量长度为76～565 aa,平均长度为270 aa,等电点为4.12～10.75。保守motif分析表明,各组成员的保守基序基本一致,但有6个PeWRKY的WRKYGQK结构域发生了变异,占小兰屿蝴蝶兰WRKY家族基因的10.5%。基因结构分析表明,PeWRKY家族基因包含1～6个内含子和2～7个外显子。功能启动子元件分析表明,在PeWRKY家族基因的启动子区域发现了大量与胁迫响应或植物激素相关的顺式作用元件。基因表达分析表明,55个PeWRKY至少在一个组织中表达。本研究利用生物信息学分析手...     

向日葵DGATs基因家族的鉴定及表达分析

二酰基甘油酰基转移酶(Diacylglycerol acyltransferase, DGAT)在植物油脂代谢和抗逆过程中发挥重要作用。为探究DGAT基因在向日葵(Helianthus annuus L.)中的进化及在油脂积累和非生物胁迫应答中的功能,本研究以拟南芥AtDGATs基因为基础序列,通过同源比对从向日葵基因组中获得18个DGAT同源基因序列,并对其染色体分布、基因结构、蛋白保守结构域、系统进化关系、组织特异性表达以及非生物胁迫下的表达模式进行系统分析。结果表明,向日葵DGATs基因可分为4个亚族(DGAT1、DGAT2、DGAT3和WSD),且同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序;HaDGATs基因的启动子区富含逆境和植物激素响应相关元件;片段复制是导致该基因家族扩张的主要因素; qRT-PCR结果表明, HaDGAT1、HaDGAT2和HaDGAT3主要在种子发育的早、中期表达,与种子油脂快速积累密切相关,而HaWSDs亚家族基因主要在茎、叶和花中表达。盐、低温、干旱和ABA处理后,多数HaWSDs基因在向日葵根、茎和叶中呈现诱导表达,推测其可能在对逆境胁迫的响应...     

大白菜BraHHP基因家族鉴定及在不同光周期处理下的表达分析

Heptahelical protein (HHP)转录因子家族在调节植物响应低温、盐害和激素处理等非生物胁迫中起着重要作用。生物钟能调控植物体的基因表达,光是调节植物生物钟,使植物与环境变化相适应的一个关键信号,然而对于HHP基因家族如何响应光信号的研究还鲜有报道。本研究利用生物信息学手段对大白菜BraHHP基因家族成员进行鉴定分析,并通过RT-qPCR方法,对BraHHP基因家族在不同光周期条件下的表达模式进行研究。本研究一共从大白菜基因组中鉴定出9个BraHHP基因,聚类在3个亚族中,BraHHP蛋白家族的氨基酸长度在323～387 aa,分子量在36.91～44.49 kD,所有蛋白成员均含有1个HlyⅢ保守结构域。另外,荧光定量结果表明,不同BraHHP基因在长日照(16 h光照/8 h黑暗)处理下的表达模式非常一致;在中日照(12 h光照/12 h黑暗)处理下,不同BraHHP基因之间的表达模式不尽相同;在短日照(8 h光照/16 h黑暗)处理下,除BraHHP2-2外,其他BraHHP基因的表达模式基本一致。本研究初步明晰了大白菜BraHHP基因家族对不同光周期的适应性反...     

玉米ACA基因家族生物信息学分析

ACA (IIB型Ca²⁺-ATPase)作为Ca²⁺-ATPase的亚家族成员之一,参与植物细胞内钙离子浓度维持,并在植物生长发育和非生物胁迫响应等方面发挥重要作用。为进一步了解玉米ACA (ZmACA)基因家族功能,本研究利用生物信息学方法对ZmACA家族基因进行鉴定与分析。结果表明：玉米共有20个ACA家族基因,命名为ZmACA1～ZmACA20;蛋白质结构具有相似性,氨基酸数目、亲水性指数差异均较小,多数为酸性不稳定的蛋白质。亚细胞定位预测结果显示,ZmACA家族蛋白主要定位于细胞膜、叶绿体、内质网、液泡等部位。进化树分析将ZmACA蛋白分为5个亚家族GroupⅠ～GroupⅤ,其中GroupⅠ～GroupⅣ亚族成员与水稻(Oryza sativa L.)和拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)的亲缘关系较近。蛋白质互作网络(protein-protein interaction network, PPI)预测结果表明,ZmACA6可能与15个蛋白直接互作,是ZmACA家族蛋白的核心成员。ZmACA家族基因在玉米10...     

百脉根WRKY基因家族生物信息学分析

WRKY转录因子是一个超家族的调节因子,参与植物的多种生物过程和逆境胁迫反应。然而,在百脉根中对WRKY家族还没有相关的研究。本研究共鉴定出79个LjWRKYs基因,它们不均匀分布在各染色体上的基因位点编码,与拟南芥At WRKYs进行系统发育分析,分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类。保守基序和外显子-内含子数目表明79个LjWRKYs在不同亚簇中均具有较大的差异,顺式作用元件结果显示在上游2 000 bp启动子区域包含多种逆境胁迫、激素和生长发育相关的元件。共线性结果有36对片段复制和1对串联重复复制共线性基因,且Ka/Ks均小于1。本研究通过分析百脉根WRKY基因家族的基本结构与性质,为深入研究百脉根WRKY基因家族提供了基础。     

促生菌调控钙代谢相关基因家族成员以提高拟南芥高钙胁迫抗性

植物中存在包括钙调蛋白(CaM)、钙依赖性蛋白激酶(CDPK)、钙调神经磷酸酶B亚基样蛋白(CBL)和环核苷酸门控通道(CNGC)等参与钙信号传导的基因家族。本研究旨在探讨拟南芥钙代谢相关基因家族在高钙胁迫响应中的作用,以及解淀粉芽孢杆菌LZ04对这些基因的调控作用。我们发现,解淀粉芽孢杆菌LZ04可提高拟南芥对高钙胁迫的抗性。在拟南芥基因组中共检测到钙代谢相关基因家族104个基因,包括34个CDPK基因、20个CNGC基因、18个CIPK基因、22个IQD基因和10个CBP基因。104个钙代谢相关基因在染色体上的分布不均匀且外显子数目丰富。解淀粉芽孢杆菌LZ04通过调控钙代谢相关基因家族中的部分成员,增强了拟南芥对高钙胁迫的抗性。功能富集分析显示,第42号表达谱中聚集的基因在蛋白磷酸化和蛋白修饰过程中富集,可能是淀粉芽孢杆菌LZ04在高钙胁迫下的调控基因。这些结果对高钙胁迫地区的农业改良有一定的参考价值。