杨树肉桂醇脱氢酶基因序列和表达模式分析及CAD4酶活性检测

应用生物信息学方法从杨树基因组数据库中筛选出19个杨树肉桂醇脱氢酶基因,它们聚为3类.序列分析表明,杨树CAD基因家族主要通过全基因组加倍和串联复制的方式进行扩张.杨树和拟南芥CAD家族共6对旁系同源基因,在较强的净化选择压力下进化.19个基因在杨树不同组织中均有表达,表达量较高的是PoptrCAD17、PoptrCA...     

西洋梨全基因组bZIP基因家族生物信息学分析

碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP),是广泛存在于真核生物中的保守转录因子,其在植物生长过程中参与重要的调控作用。为了解西洋梨bZIP基因家族相关信息,本研究利用生物信息学的方法,在全基因组水平鉴定并分析了西洋梨bZIP基因家族。结果表明,共鉴定出52个PcbZIP基因,系统进化将其分为9个亚族(A、B、C、E、F、G、H、I和S),PcbZIPs中外显子的个数从1~10个不等,PcbZIP转录因子的氨基酸数目在122~741个,等电点在5.42~10.41,PcbZIP基因都定位在细胞核上。基因定位显示,52个PcbZIP基因不均匀地分布在17条染色体上。本研究对西洋梨bZIP家族基因的鉴定与分析,为进一步开展西洋梨bZIP基因的挖掘与功能验证提供依据。     

番茄DIR基因家族鉴定及其对非生物胁迫响应的分析

【目的】鉴定番茄DIR基因家族所有成员,并对其基因结构、编码蛋白的理化性质、系统进化、染色体定位、共线性、启动子元件、表达模式、互作转录因子及内源竞争RNA预测等进行了解析,为探究DIR在番茄生长发育和逆境胁迫中的作用提供参考。【方法】采用生物信息学方法,基于全基因组数据对番茄DIR基因家族成员进行鉴定,运用Phytozome、MEME、PlantCARE、opsRNATarget和plantcircnet等在线网站获取染色体位置、保守基序、顺式作用元件、存在互作的转录因子、miRNA和circRNA等信息。利用Mapteace、TBtools、Cytoscape、OmicShare等作图软件及工具绘制染色体定位图、进化树、DIR与转录因子关系图、ceRNA网络等。采用NCBI的基因数据库结合转录组测序及qRT-PCR试验研究DIR基因家族在逆境下的表达情况。【结果】共鉴定到番茄中27个DIR基因,将其命名为SlDIR1—SlDIR27,分别位于12条染色体上,且大部分基因位于染色体末端,其基因结构、基序和结构域相对保守,其中22个SlDIR具有一个外显子的经典结构。番茄DIR基因家族同拟南芥的共线性关系远高于水稻和大豆。基于系统进化关系将27个番茄DIR成员分为3个不同的亚家族。转录组数据表明大部分DIR基因在番茄根部具有较高的表达量。此外,DIR基因的启动子区域含有多个与干旱、低温等非生物胁迫,以及MeJA、ABA、SA等激素诱导相关的顺式作用元件,且预测到与激素、生长发育、非生物胁迫相关的ERF、E2F/DP、MYB等互作转录因子。结合转录组数据分析,分别有5、10、10和13个SlDIR在农药、干旱、盐和冷胁迫后显著上调表达,其中,SlDIR23受到以上4种胁迫的诱导表达,而SlDIR8、SlDIR13和SlDIR20特异性响应冷胁迫的诱导,SlDIR17特异性响应盐胁迫。番茄DIR的ceRNA调控表明,miR-156与靶基因SlDIR8可能共同作用调控番茄的逆境胁迫。【结论】共鉴定出番茄DIR家族基因27个,不均匀地分布在12条染色体上,在根部有较高的表达量。SlDIR1、SlDIR13和SlDIR14等具有MeJA、ABA、SA等激素响应元件,其中,SlDIR6仅具有MeJA元件,SlDIR27仅具有SA响应元件。另外,SlDIR2、SlDIR14、SlDIR23等参与干旱、盐、低温等多种逆境胁迫,其中SlDIR23在不同胁迫处理下均可被激活。此外,DIR基因和转录因子、非编码RNA相互作用,共同参与调控番茄植株的逆境胁迫。     

11个玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达分析

bZIP基因家族是一类广泛存在于植物中的重要转录因子,在植物生长发育及应答逆境胁迫响应途径中发挥重要作用。选取11个玉米bZIP基因作为研究对象,系统地研究了ZmbZIP基因应答各类逆境胁迫时的表达模式。进化树分析结果显示11个ZmbZIP基因聚合为一个大家族,并可以进一步细分为3个亚组。qPCR分析结果显示8个ZmbZIP基因表达模式在玉米不同组织中呈现明显差异,预示着在玉米生长发育进程中功能多样化。 人为模拟盐、干旱、低温和硝态氮或铵态氮缺乏胁迫等研究结果表明,8个ZmbZIP呈现不同的表达模式,ZmbZIP71和ZmbZIP129同时受200 mmol·L^-1 NaCl溶液、20% PEG6000和4 ℃低温胁迫的诱导（>2倍）,而其他ZmbZIP在应答3种非生物胁迫时呈现不同的表达模式。叶片和根系中ZmbZIP基因受不同氮形态缺乏胁迫的调控,叶片中有6个ZmbZIP基因受铵态氮缺乏胁迫的诱导,有2个ZmbZIP受硝态氮缺乏胁迫明显抑制,根系中ZmbZIP9、ZmbZIP69和ZmbZIP71同时受2种胁迫因子的影响,而有5个ZmbZIP基因受2种不同胁迫处理的影响不同,显示叶片或根系ZmbZIP基因在调控氮缺乏胁迫响应机制中具有不同的生物学功能。结果可为将来深入研究这些基因的生物学功能提供科学数据。     

黄瓜丝氨酸羧肽酶类蛋白家族鉴定及表达分析

[目的]丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidase like,SCPL)蛋白属于SC羧肽酶中的S10家族,在植物生长发育以及逆境反应中发挥重要功能.基于全基因组水平系统鉴定黄瓜SCPL基因家族,并通过分析它们的组织、非生物及生物逆境胁迫表达模式,为深入阐明黄瓜SCPL基因的功能提供理论依据.[方法]运用生物信息学的方法,首次在黄瓜中对丝氨酸羧肽酶类蛋白家族进行了鉴定和全基因组分析.利用HMMER软件和BLAST搜索黄瓜蛋白数据库,并将鉴定出来的成员导入PFAM和SMART等数据库验证是否含有SCPL特征结构域(PF00450).利用ProtParam、MEGA、MEME、GSDS和TBtools等软件对黄瓜SCPL基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析.[结果]黄瓜基因组含有27个SCPL基因(CsaSCPL1～CsaSCPL27),它们在7条染色体上的分布并不均匀.理化性质分析结果表明大多数CsaSCPL蛋白是酸性的亲水蛋白,这可能和它们发挥水解酶的功能密切相关.系统进化树分析显示拟南芥和黄瓜SCPL家族成员在系统发育上可以分为3个亚类,分别为SCPL-I、SCPL-II、SCPL-III.基因结构分析结果表明大多数CsaSCPL基因具有3～13个内含子,而且亲缘关系接近的CsaSCPL成员的保守基序分布和基因结构也非常相似.利用转录组测序数据分析了CsaSCPL基因的组织和胁迫表达谱.结果表明CsaSCPL基因的表达具有明显的组织特异性,一些基因的表达量在盐和白粉病胁迫下发生了明显的变化.[结论]研究一共鉴定了27个黄瓜CsaSCPL基因家族成员,其中一些成员可能在不同的非生物及生物逆境胁迫过程中发挥功能,这将为进一步揭示黄瓜SCPL家族基因的功能及后续培育抗逆黄瓜品种提供坚实的基础.     

胡萝卜YUCCA基因家族鉴定及生物信息学分析

胡萝卜是重要的根菜类蔬菜之一,根部性状影响最终的产量和品质.YUCCA基因通过介导生长素调控植物根部发育,是生长素合成途径中的关键基因.利用生物信息学方法对胡萝卜YUCCA基因家族成员进行鉴定,对其理化性质、染色体定位、系统进化树、蛋白质的二级和三级结构以及保守基序进行分析.结果表明,在胡萝卜的5条染色体上共鉴定到了14个YUCCA基因家族成员,其大部分基因含有3～4个外显子;该家族编码的蛋白质为富含碱性氨基酸的亲水性蛋白质,氨基酸数量为290～424个,其蛋白质结构主要以α-螺旋和无规则卷曲构成,通过构建系统进化树可将其分为3个亚族,且亚细胞定位结果显示,YUCCA基因家族蛋白质大部分被定位在细胞质中.这为YUCCA基因家族在调控胡萝卜根发育和膨大机制研究奠定了理论基础.     

4种大戟科植物Lhca基因家族的全基因组鉴定、分类与进化分析

LHCI是植物光系统I(PSI)中与色素分子结合的一系列膜蛋白,由Lhca基因家族编码,主要参与光能的捕获与传递。虽然Lhca基因家族已在拟南芥、水稻、杨树等模式植物中得到了系统鉴定,但在以高光效和高生物量著称的大戟科植物中,至今还未见Lhca类基因的报道。研究基于蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树等4种大戟科植物已公布的基因组和EST数据对Lhca基因家族进行全面鉴定,并分析了其基因结构、生化特性及进化关系。结果表明,蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树分别含有6、6、9和9个Lhca基因,分属于Lhca1、Lhca2、Lhca3、Lhca4、Lhca5和Lhca6等6个亚家族,每个亚家族含有1~2个成员不等,基因的内含子数目在2~5个之间,部分基因还存在可变剪接形式。进化分析显示,Lhca1和Lhca3亚族具有较早的起源,Lhca2和Lhca6存在于陆生生物中,Lhca4和Lhca5则只存在于高等植物中;在木薯和橡胶树中,Lhca1、Lhca2和Lhca4亚族都出现了基因的扩增。     

荔枝P型ATP酶基因家族鉴定及其在采后贮藏过程中响应拮抗菌N-1的表达模式分析

P型ATP酶是植物体内一种重要的膜转运蛋白,在果实能量代谢和酸代谢中发挥重要作用,并广泛参与植物离子运输、抗逆、细胞信号转导等各项生命活动,然而在荔枝或其他无患子科植物中尚未对P型ATP酶基因家族进行全面分析,本研究基于‘妃子笑’荔枝转录组数据,通过对这些基因进行生理生化分析、生物信息学分析和表达分析,共鉴定了28个P型ATP酶基因家族成员基因,探讨P型ATP酶在荔枝采后贮藏过程中的潜在功能。结构和系统发育分析表明该基因可以分为5个亚家族,同一亚族的基因在基因结构和motif基序方面具有很大的相似性,其蛋白二级结构主要以α-螺旋为主,亚细胞定位预测分析发现LcPAs多定位于线粒体（21/28）。通过转录组分析,在采后贮藏期间,荔枝P型ATP酶家族基因中上调表达的基因明显高于下调表达基因,暗示其可能在荔枝采后品质劣变过程中发挥着积极的抵御作用。使用拮抗菌N-1处理荔枝可以有效抑制其果实采后褐变和病害的发生,结合RT-qPCR结果,发现拮抗菌N-1处理能诱导LcPA1、LcPA7、LcPA8和LcPA19在整个贮藏过程中的上调表达,并维持了较高的ATP酶活性,进一步说明P型ATP酶家族基因在抑制荔枝病变过程中发挥着重要作用。本研究为了解荔枝P型ATP酶基因家族基因的进化和功能分析提供了参考,为深入了解拮抗菌N-1保鲜机理的分子调控机理提供新的证据。     

猪TPM3基因数字化差异表达图谱研究

1946年,Bailey首次报道了原肌球蛋白(TM基因家族),其主要功能是作为调节蛋白影响肌细胞的发育过程,尤其是成熟阶段的肌细胞发育。原肌球蛋白以大量异构体形式广泛分布于各种真核细胞中。其中4个TM基因分别命名为TPM1、TPM2、TPM3、TPM4。猪TPM3(tropomyosin 3,γ-TM基因)为华南     

麻疯树PIN基因家族的鉴定与生物信息学分析

PIN基因家族是一类调控植物生长素极性运输的重要载体元件。本研究利用功能已知的拟南芥PIN蛋白家族为参考序列,在麻疯树全基因组数据中共鉴定出9条PIN基因,并针对9条JcPIN基因开展系统的生物信息学研究,开展进化树构建和基序分析以及基因表达研究和密码子偏好性解析。结果发现:9条麻疯树PIN蛋白多属于由碱性氨基酸组成的稳定蛋白,均为位于细胞质膜上的非分泌蛋白;蛋白家族含有保守的N末端结构域,二级结构与拟南芥PIN蛋白相似;进化结果表明麻疯树PIN基因与毛果杨PIN基因家族关系最近;表达分析发现了4个可信度较高的麻疯树PIN基因,密码子偏好性分析确定了13个高频密码子,揭示了异源表达JcPIN时需要改造的密码子。研究结果可为将来开展麻疯树PIN基因家族的功能研究奠定重要基础,也为麻疯树其他基因家族和其他拥有大量数据的植物基因家族研究提供参考。