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。     

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...     

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...     

主要禾谷类作物DGAT基因家族比较分析

二酰甘油酰基转移酶（DGAT）是三酰甘油合成的限速酶,在植物油脂合成中发挥重要作用。为明确禾谷类作物DGAT基因家族的表达特征,利用已知DGAT成员序列对主要禾谷类作物进行全基因组扫描,分析其亚型差异及表达特点。结果表明,DGAT蛋白具有高脂肪、碱性和不稳定性。系统发育树中DGAT成员聚类为4个亚族,不同亚族成员间平行进化。DGAT基因结构具有组内保守性和组间多样性,基序存在多种类型,不同亚型成员具有特异的结构域组成。DGAT上游序列中,存在植株发育和胁迫响应等多种类型顺式作用元件,说明DGAT广泛参与不同生物学过程。转录组分析结果显示,DGAT广泛存在于不同组织中。在遭遇干旱和低温等不同非生物胁迫时,DGAT受到不同程度诱导,具有时空表达差异性。本研究可为禾谷类作物DGAT基因家族成员功能研究奠定基础。     

毛果杨PLD基因家族全基因组水平鉴定及其盐胁迫下的表达分析

[目的]对木本模式植物毛果杨PLD基因家族的进化中的选择压力、启动子中顺式作用元件、组织表达特性以及盐胁迫下表达模式进行分析,为挖掘PtrPLD在非生物胁迫中作用提供参考.[方法]利用拟南芥PLD基因家族蛋白序列比对得到毛果杨基因组同源基因,再经过保守结构域鉴定后确定PtrPLD基因;利用软件ClustalW和MEGA...     

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。     

十字花科植物CYP86MF同源基因的克隆及特征分析

用保守的特异引物进行PCR扩增，并结合RACE技术，从大白菜(Brassicacampestris L．)品种黄芽14，萝卜(Raphanus sativus L．)品种圆白和诸葛菜(Orychophrogmus violaceus)3个材料中扩增到3个完整的cDNA全长，分别命名为Bc-CYP86MF，RsCYP86MF和OvCYP86MF，它们的cDNA全长分别为1854，1818和1876bp，分别编码524，526和534个氨基酸残基。将所推导的氨基酸序列与数据库中已知基因进行排序，发现它们与拟南芥CYP86家族所有成员的氨基酸相似性都大于38％，可将它们归为细胞色素CYP86基因家族。BcCYP86MF和RsCYP86MF与CYP86C4亚家族氨基酸同源性均大于55％，则可归为CYP86C4亚家族，而OvCYP86MF与CYP86C3的同源性最高，为86．5％，应归为CYP86C3亚家族。根据氨基酸序列的排序结果构建的系统树表明，CYP450基因的氨基酸序列进化程度与物种的亲缘关系的远近相吻合。对蛋白二级结构预测结果发现，它们都具有细胞色素P450典型的保守结构域FNAGPRLCIG，而且氨基酸组成也很相似。     

小麦TaPOD家族的全基因组鉴定及表达分析

过氧化物酶(Peroxidase, POD)家族成员在调节植物生长发育和响应逆境胁迫中起重要作用。为系统探究小麦(TriticumaestivumL.)TaPOD基因家族的功能及其表达模式,本研究利用生物信息学的方法鉴定了小麦TaPOD基因家族成员,对其理化性质、启动子顺式作用元件、进化特征做了预测分析,并通过小麦转录组和实时荧光定量PCR(Real Time Quantitative, RT-qPCR)分析了其在不同组织、外源激素及逆境胁迫下的表达模式。结果表明,目前基因组测序小麦中包含659个TaPOD基因家族成员,蛋白质序列长度在206～518个氨基酸之间;系统发育分析表明,小麦TaPOD家族成员分为I～VII组且每组成员数量不等;序列比对显示小麦TaPOD家族成员具有5个保守基序,且基因结构等方面存在很大差异,预示着功能存在多样性;染色体定位发现其数量在小麦的21条染色体上分布不均匀,其中2B染色体上数量最多;通过种内共线性分析发现,小麦TaPOD基因共有396个重复事件,同源性较高且进化过程非常保守,主要通过片段复制和串联复制进行扩增,且Ka/Ks比率显示仅有4对家族成员受到...