梨ERF超家族全基因组鉴定及表达分析

中国南方地区普遍存在的由于干旱等原因提早落叶导致的梨二次花现象给生产带来了很大的损失,且该过程可以通过人工摘叶处理进行模拟诱导。乙烯响应因子ERF成员被认为参与了植物的激素应答、生物和非生物胁迫以及生长发育调控过程。本研究基于公开的白梨基因组序列,利用生物信息学方法对其中的ERF因子进行鉴定,并对其分组及各组结构域进行了详细分析。结合课题组采用摘叶诱导二次花形成过程中的梨转录组数据,分析了响应该过程的ERF成员。结果表明,共获得了 211个白梨ERF家族编码基因,并可根据系统进化关系和结构域保守性分为11个组,其中种特有组一个。砂梨摘叶诱导二次花过程的转录组数据分析表明,有37个ERF因子差异表达,摘叶初期(摘叶后7 d)无响应,中期(摘叶后17 d)以下调表达为主,后期上调。对其中的4个差异表达基因进行了实时荧光定量PCR分析验证,结果与转录组分析结果吻合。此研究进一步丰富了梨响应胁迫反应的ERF基因资源,为进一步探讨ERF在成花过程中的作用提供了理论依据。     

大豆Abhydrolase_3基因家族进化分析

异黄酮是大豆的重要次生代谢物,参与植物与微生物互作。2-羟基异黄酮脱水酶(hydroxyisoflavanone dehydratase,HID)催化2-羟基异黄酮形成稳定的异黄酮。HID属于Abhydrolase_3基因家族,该基因家族具有多种功能,但该基因家族在大豆中的进化模式尚待研究。为了研究Abhydrolase_3基因家族在大豆中的进化模式,本文在大豆基因组中鉴定了62个Abhydrolase_3基因,串联和片段复制是该基因家族主要扩增方式。根据系统进化关系,将大豆Abhydrolase_3基因家族划分为8个亚家族,其中HID所在的亚家族I基因数量最多,并发生多次基因扩增事件。对大豆Abhydrolase_3基因家族结构分析表明,不同亚家族具有不同的基序。多态性分析表明,亚家族Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ具有较高的核苷酸差异,并受到放松的自然选择。基因表达分析表明,除了亚家族II和IV外,其它亚家族的基因在大豆不同组织中有较高表达;亚家族Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ基因受病原菌诱导表达。结果说明HID所在的亚家族I存在基因扩增和功能分化,与病原菌互作相关的基因具有较高的遗传多样性并受病原菌诱导表达。     

石榴转录组密码子使用偏向性

对石榴(Punica granatum)转录组数据进行从头组装,预测完整CDS序列的密码子使用偏向性;将石榴转录谱与其他8种蔷薇分支物种基因组编码序列进行同义密码子相对使用度(RSCU)比较,并对石榴WRKY和MYB家族基因进行亚家族进化分析和RSCU比较。结果表明:(1)石榴转录组主要受自然选择压影响。密码子偏向性极强的基因多为细胞相关功能基因;没有密码子使用偏向性的基因多与维持生命活动本质相关。(2)基因差异高表达影响RSCU,CpG二核苷酸富集影响密码子适应性。(3)物种间亲缘关系越近,RSCU值越相似。对蔷薇分支物种密码子进行RSCU比较,石榴与巨桉(Eucalyptus grandis)偏向性基本一致。(4)亚家族功能分化影响密码子偏向性。石榴WRKY亚家族1、4和13在翻译精氨酸、亮氨酸时分别偏向使用AGG、CUC,这与其不断进化的抗逆功能相关。石榴MYB亚家族8在翻译苏氨酸时偏向选择ACA,这与其扩张中的木质化功能相关。     

辣椒GRAS家族全基因组鉴定与表达分析

基于辣椒全基因组数据信息,利用生物信息学方法对CaGRAS基因家族进行了系统鉴定和进化分析,并通过Real-time PCR方法检测了CaGRAS家族组织表达模式和对PEG6000、盐胁迫的应答。结果表明:在辣椒中存在54个CaGRAS基因,除11号染色体外其余染色体均有分布,外显子数1~3,等电点4.97~9.13;系统进化分析显示CaGRAS基因可分为8个进化群;CaGRAS基因具有不同的表达模式,在根、茎、叶片和茎尖中优势表达的基因分别有34、8、3和8个;多数CaGRAS基因能响应PEG6000和盐胁迫,其中CaGRAS11、CaGRAS30、CaGRAS40、CaGRAS44和CaGRAS50受到PEG6000和盐胁迫的强烈诱导。本研究为深入解析CaGRAS家族基因的功能奠定了一定基础。     

陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析

[目的]REM(Reproductive meristem)基因家族编码一类转录因子在植物生长发育过程中发挥重要作用,但在棉花中未见报道.[方法]基于陆地棉基因组数据和公共数据库中的转录组数据,运用生物信息学方法对陆地棉REM基因家族成员进行系统鉴定,并对该基因家族的理化性质、基因结构、组织表达特异性以及胁迫条件下的表...     

猪TGF-β基因家族成员的鉴定、进化及表达分析

为了明确猪TGF-β基因家族的功能和进化关系,运用HMMER并结合BLAST对猪的TGF-β基因家族成员进行鉴定,运用多种生物信息学方法对序列进行分析,运用转录组数据分析TGF-β基因家族的组织表达规律,并对TGF-β基因家族进行功能富集分析。结果表明：猪TGF-β基因家族共有36个成员,编码蛋白质的氨基酸数量在153～719,相对分子质量在16.44～79.41 kDa,等电点在4.93～11.78,均为亲水性蛋白。二级结构以无规则卷曲为主,其次是α-螺旋。系统进化树分析表明TGF-β基因家族分为三大亚类,猪TGF-β基因家族成员与人和小鼠的TGF-β基因家族成员分别聚集,说明其进化关系较近。基因结构和结构域中同一类群的不同TGF-β基因家族成员具有较高的相似度。转录组数据显示大多数TGF-β基因家族成员在成年公猪和母猪27种不同组织和外周血单核细胞中均有表达,其中GDF1和TGFB2基因在成年猪所有组织中高表达。功能富集分析发现TGF-β基因家族参与众多的生物学过程和病理过程。研究结果为深入解析猪TGF-β基因家族的生物学功能奠定基础。     

植物CBF转录因子及其在植物抗寒性中的作用

综述了CBF转录因子研究进展,介绍了CBF转录因子的分离鉴定、表达、结构特点以及其在植物抗寒性中的作用机制。     

大豆LEA基因家族全基因组鉴定、分类和表达

 【目的】鉴定大豆全基因组中的LEA家族基因,对其进行定位、分类以及组织表达分析,为植物LEA基因的功能研究与利用提供基础。【方法】利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定并获得大豆LEA家族基因的全序列、定位和拷贝数信息;通过序列比对进行进化和分类分析;利用大豆发育表达芯片数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。【结果】系统地分析鉴定了36个大豆的LEA家族基因,根据结构域的差异和系统发育分析将这些LEA基因分成8个亚家族。基因定位分析结果表明,这些基因分布于大豆的16条染色体上,启动子分析表明,几乎全部LEA基因的启动子区含有逆境反应顺式作用元件。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,多数成员至少在一个组织中表达,10个差异表达的基因中有5个在种子发育时期优势表达,另外5个在其它部位优势表达。【结论】通过全基因组扫描,获得大豆基因组的36个LEA家族基因,它们分属于8个不同的亚家族,分布于16条大豆染色体上,启动子区含有逆境相关顺式作用元件,基因表达具有一定特异性。     

玉米大斑病菌Velvet基因家族生物信息学分析

采用生物信息学方法对玉米大斑病菌Velvet基因家族成员进行序列鉴定,并从理化性质、保守结构域、二级及三级结构以及功能域等方面进行预测和分析。结果表明,该家族各成员无信号肽结构。玉米大斑病菌Velvet家族基因与其他植物病原真菌Velvet家族基因具有较高同源性。该家族成员具有典型的Velvet超家族保守结构域。二级结构分析结果显示,该家族各成员蛋白质的结构元件均主要由无规则卷曲构成。家族成员可能通过可逆磷酸化在植物病原真菌的次生代谢中发挥作用。上述结果为进一步研究Velvet基因家族在植物病原真菌次生代谢中的作用打下了基础。     

铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族鉴定及生物信息学分析

[目的]鉴定铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并进行生物信息学分析,为深入研究该家族在铁皮石斛热应激响应中的调控机制提供理论参考.[方法]以拟南芥和水稻Hsf蛋白氨基酸序列为参考序列,在铁皮石斛蛋白数据中搜索其同源蛋白序列,利用SMART和Pfam数据库鉴定出其Hsf基因家族成员.利用生物信息学方法对铁皮石斛Hsf基因家族组成、基因结构、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白结构域和进化关系等进行分析.[结果]共鉴定获得23个铁皮石斛Hsf基因家族成员,编码氨基酸数量为132~514个,平均343个,多数属于酸性蛋白和亲水性蛋白,可分为HsfA、HsfB和HsfC组,其中HsfA组成员13个、HsfB组成员9个、HsfC组成员1个.除DoHsfA3仅包含motif 1和motif 2外,其他HsfA组蛋白均含有motif 1~motif 5,HsfB和HsfC组蛋白均缺少motif 5.铁皮石斛Hsf蛋白缺少A9、B3、B5和C1亚类成员,与同属于单子叶兰科植物的小兰屿蝴蝶兰Hsf蛋白亲缘关系最近.HsfA组成员包含完整的HSF功能域和卷曲螺旋(CC)功能域,HsfB和HsfC组成员缺少或含不完整的CC功能域.DoHsfA1A蛋白具有保守的丝氨酸—苯丙氨酸—缬氨酸—精氨酸—谷氨酰胺序列.铁皮石斛Hsf基因启动子区含有大量激素响应、胁迫响应和生长相关元件.[结论]铁皮石斛Hsf基因家族成员进化较保守,其生物学功能存在明显物种特异性,进化关系较复杂,推测其在不同的非生物胁迫和植物激素信号途径中发挥潜在"节点"作用.