谷子、水稻与其野生种基因组转座子比较

为探究转座子(Transposable elements, TEs)在谷子、水稻驯化过程中的变异,选取谷子(Setaria italica)、狗尾草(Setaria viridis)、栽培稻(Oryza sativa japonica,Oryza sativa indica)、野生稻(Oryza rufipogon,Oryza nivara)的基因组进行转座子注释,统计分析各类转座子在基因组中的插入数及位置,对调控落粒、分蘖、抽穗期和株高等驯化相关基因进行相似性比对。结果表明：在‘晋谷21’突变体(xiaomi)基因组中插入的转座子数目比狗尾草中多4 865个,‘豫谷1号’基因组中插入的转座子数目比狗尾草中少6 286个,而水稻栽培种基因组中转座子数目及所占比例仅为野生种的1/2。在落粒、米色等驯化相关基因中转座子插入在数目及位置上都存在差异,在谷子落粒基因中,谷子基因存在转座子插入,而狗尾草基因中不存在;在谷子米色相关基因中,狗尾草基因中存在转座子插入,谷子基因中不存在。转座子介导驯化相关基因功能变异,历经较长时间的农业生产将适合栽培的农艺性状稳定了下来。     

谷子α-淀粉酶家族基因的全基因组鉴定与表达分析

[目的]α-淀粉酶是被子植物生命周期中的一种至关重要的酶,其主要参与植物籽粒成熟和种子萌发过程。本文旨在对谷子α-淀粉酶家族进行全基因组鉴定,并分析其转录组数据,了解其时空表达特性。[方法]采用blastp方法对谷子α-淀粉酶进行全基因组鉴定,并对其进行生物信息学分析。鉴定谷子α-淀粉酶家族基因11个,对其进行保守基序分析。[结果]α-淀粉酶基因家族成员具有相对保守的motif;基因结构分析表明,其成员间外显子数量差距较大,最少的为3个,最多的为13个;转录组数据表明,Si4g26540与Si5g29970在晋谷21中各时期均表达较高,尤其在种子萌发3 d和成熟种子30 d和60 d,表达最高,推测其在谷子籽粒成熟和种子萌发中发挥重要功能。Si1g33480、Si2g23620、Si2g23630和Si3g02050在种子萌发3 d时表达量最高,参与种子萌发。其它家族基因在根、叶中表达较高。[结论]谷子α-淀粉酶家族基因鉴定和表达分析为研究α-淀粉酶在谷子籽粒成熟和萌发中的功能奠定了基础。     

谷子木质素单体生物合成基因的筛选及低氮胁迫分析

[目的]木质素在保持细胞壁结构的完整性、水分输送、机械支撑以及抵抗各种生物和非生物胁迫等起着关键作用。不同物种间木质素合成途径、木质素单体组成和含量存在一定差异。[方法]利用生物信息学手段筛选谷子（Setaria italica）中参与木质素单体生物合成的多种酶家族候选基因;利用晋谷21号的超早熟突变体xiaomi转录组数据,比较其时空表达模式,并进一步筛选各家族中的关键成员;最后,利用xiaomi低氮胁迫前后各候选基因表达差异分析,明确木质素合成途径中可能响应低氮胁迫的关键基因。[结果]本研究筛选到参与木质素单体合成的PAL、C4H、4CL、HCT、C3’H、CCoAOMT、F5H、COMT、CCR、CAD和CSE家族成员分别为10、4、6、3、1、5、1、11、13、17个,其中有21个基因被推测真正参与谷子的木质化过程,有32个基因参与谷子的低氮胁迫。[结论]谷子木质素合成关键酶家族基因的鉴定和表达分析,以及氮胁迫响应基因的筛选,为开拓通过调节谷子木质素组成,改善谷子茎秆机械强度、抗逆性能和生物质有效利用的新途径奠定了基础。     

谷子组蛋白H3基因家族的鉴定与分析

组蛋白（Histone）是构成染色质的基本结构蛋白,其中组蛋白H3的氨基酸序列十分保守,并且其在维持染色质结构稳定性、调控植物生长发育以及应对环境变化方面具有重要作用。为探究谷子组蛋白H3基因家族成员的结构和功能,为谷子组蛋白H3的生物学功能研究奠定理论基础,研究从xiaomi和豫谷1号(YG1)基因组中分别鉴定出15个组蛋白H3基因,并依次命名为SiH3.1～SiH3.15;进而利用生物信息学技术比较并分析SiH3在染色体上的分布情况、系统进化关系、基因结构、保守基序、保守结构域、启动子顺式作用元件、亚细胞定位及组织表达情况。结果表明,除xiaomi中的SiH3.2和SiH3.13、YG1中的SiH3.10.1和SiH3.11.1外,其他基因在染色体的位置均一一对应。进化关系结果显示,SiH3分属4类,其中,xiaomi的4个类别中依次有6、1、6、2个基因,YG1依次有4、2、7、2个基因;2个品种亚组内基因间结构、保守基序、结构域相似,亚细胞定位均在细胞核;启动子顺式作用元件主要与植物生长发育调控、逆境响应相关。表达模式结果显示,同属于H3.3亚组的SiH3.7和SiH3.15在...