高粱CIPK家族基因的全基因组鉴定及非生物胁迫下的表达特征

钙调磷酸酶B样蛋白互作蛋白激酶(CIPK)是一种重要的Ca^(2+)信号传感器,在植物应答逆境非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为了探究高粱中CIPK家族基因的功能,本研究从高粱基因组中鉴定了31个SbCIPK基因,这些基因不均匀地分布在高粱的9条染色体上,编码蛋白质的氨基酸数量为403~519个,等电点为6.07~9.38,相对分子质量为46 357.31~58 316.97。基因结构分析结果表明,SbCIPK家族基因分为内含子缺失型和内含子富集型2类。进化树分析结果表明,SbCIPK家族蛋白质成员分为8个亚族。基于转录组数据的表达模式分析结果表明,SbCIPK基因广泛参与对盐胁迫、干旱胁迫等非生物胁迫的响应。本研究结果可以为高粱CIPK家族基因的功能研究奠定基础。

蓝花耧斗菜Expansin基因家族的全基因组鉴定及其在盐胁迫下的表达分析

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进行全基因组鉴定及分析,并通过RNA-seq表达数据和qRT-PCR分析其在盐胁迫下的表达模式。结果表明,蓝花耧斗菜全基因组包含27个EXP基因,分布于6条染色体及1个scaffold上;蛋白质二级结构以β-折叠和无规则卷曲为主;27个EXP均定位于细胞壁。系统发育树显示,AcEXP家族成员被划分为4个亚家族(EXPA、EXPB、EXLA、EXLB),同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序。AcEXP的启动子区域富含多个植物激素响应元件和胁迫响应元件。利用转录组数据,对盐胁迫下AcEXP的表达模式分析表明,21个EXP响应盐胁迫,在根系和叶片中的表达模式存在差异。AcEXPA8/9/12,AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2在叶片和根系中均差异表达,且qRT-PCR结果进一步验证了AcEXP基因在盐胁迫下的表达模式。该研究全面分析了蓝花耧斗菜EXP基因家族成员的基本特征及在盐胁迫下的表达变化,初步证明AcEXPA8/9/12、AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2参与了盐胁迫应答过程并作出积极响应。

甜菜BvABF基因家族全基因组鉴定及其ABA处理下表达模式分析

ABA响应元件结合因子(ABRE binding factor,ABF)作为植物中bZIP转录因子的一个独特亚家族,在脱落酸(abscisic acid,ABA)依赖型和非依赖型信号通路中发挥重要作用。为挖掘和鉴定糖料作物甜菜BvABF基因家族生物学功能及其表达模式,本研究采用生物信息学方法,预测了蛋白理化特性、系统进化、染色体位置、基因结构、保守基序、顺式作用元件、二级结构和蛋白互作网络等,并通过qRT-PCR方法分析了在100μmol·L^(-1) ABA处理下BvABF在根和叶中的表达模式。结果表明,从甜菜中鉴定出6个BvABF基因家族成员,将其分为A、B和C簇,它们均含有一个bZIP区域。BvABF分布在1、3、6、7和9号染色体,含有3~4个外显子。BvABF蛋白拥有4个含有潜在磷酸化位点(R-X-X-S/T)的保守区域C1、C2、C3和C4,在C端含有一个碱性区域和4个重复的由亮氨酸(Leu)残基组成的七肽重复序列。BvABF基因家族启动子含有多种激素和光响应元件,其中4个基因含有ABA响应元件(ABA-responsive element,ABRE);另外,干旱诱导的响应元件(MBS)、低温响应元件(LTR)和厌氧响应元件(anaerobic responsive element,ARE)等也存在于该基因家族。此外,BvABF可能与磷酸化相关蛋白(PP2CCNBD-X2、SRK2I、SRK2E-X1和PP2C50)和ABA受体(PYL2、PYL4和PYR1)发生互作。进一步对BvABF在ABA处理下甜菜不同组织中的表达模式分析发现,所有BvABF基因在甜菜根和叶中均受ABA诱导和调控,且不同基因在ABA处理下呈现出不同的表达模式。这些结果表明,BvABFs在糖料作物甜菜响应ABA过程中扮演着重要角色。

枇杷HD-ZipⅠ转录因子家族全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】同源结构域-亮氨酸拉链(HD-Zip)转录因子参与多种植物的非生物胁迫响应过程。然而,在枇杷中,HD-ZipⅠ基因家族尚未被鉴定。【方法】利用生物信息学方法对全基因组范围内枇杷HD-ZipⅠ基因家族成员进行鉴定和综合分析,通过qRT-PCR法分析基因家族成员在枇杷不同组织和干旱胁迫下的表达特征。【结果】在枇杷基因组中筛选出20个HD-ZipⅠ家族成员。共线性分析结果发现了3对串联复制序列和22对片段复制序列,表明串联复制和片段复制可能促进了枇杷HD-ZipⅠ基因家族的扩张。蛋白序列比对分析表明,所有的HD-ZipⅠ家族成员均具有高度保守的HD和Zip结构域。系统发育分析表明,枇杷HD-ZipⅠ家族可以分为7个分支。HD-ZipⅠ各基因在枇杷不同组织中的表达模式有所差异。启动子序列分析表明,HD-ZipⅠ家族成员的启动子上含有多个与干旱胁迫和胁迫相关激素信号响应的顺式作用元件。干旱处理能够诱导EjHB9、EjHB10、EjHB17、EjHB18和EjHB20在叶片中的表达显著上调,预示着这些基因参与枇杷对干旱胁迫的响应。【结论】鉴定出5个受干旱胁迫显著诱导表达的枇杷HD-ZipⅠ基因,为进一步研究HD-ZipⅠ基因在响应枇杷干旱胁迫中的分子功能提供理论依据。

大麦非特异性磷脂酶C基因家族全基因组鉴定及苗期胁迫表达分析

【目的】非特异性磷脂酶C(non-specific phospholipase C,NPC)是磷脂酶C的一种,在植物生长发育和响应非生物胁迫等方面发挥重要作用。在大麦全基因组范围内鉴定NPC基因家族成员,分析相关基因表达特点,为大麦NPC基因功能研究及遗传改良提供理论依据。【方法】基于EnsemblPlants数据库收录的大麦全基因组数据,利用生物信息学的方法对大麦NPC基因家族进行鉴定,并对大麦NPC基因家族的理化特性、亚细胞定位、系统进化关系、基因结构、蛋白结构域和启动子顺势元件等进行分析。利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析HvNPC基因在不同组织以及苗期在低温、干旱、盐胁迫下的表达特征。【结果】在大麦基因组中,共鉴定了5个非特异性磷脂酶C基因家族成员,其编码蛋白与其他植物的NPC基因结构相似,均具有Phosphoesterase结构域;HvNPC蛋白序列长度为477-553 aa,等电点为5.22-8.83,分子量为53.12-61.33 kD;亚细胞定位预测HvNPC基因定位于叶绿体、液泡膜、细胞质中;HvNPC启动子区含有大量与非生物胁迫有关的顺势作用元件。实时荧光定量PCR分析证实HvNPC基因受干旱、高盐及低温胁迫诱导表达,其中HvNPC2、HvNPC3和HvNPC5受低温和干旱胁迫诱导表达;HvNPC3和HvNPC5受盐胁迫诱导表达。【结论】在大麦基因组中共鉴定5个HvNPC基因,HvNPC基因成员具有器官表达特异性,并且不同基因对非生物胁迫响应不同。

小麦金属硫蛋白全基因组鉴定及镉胁迫下的表达分析

为探究小麦金属硫蛋白(metallothionein,MT)基因的潜在功能,以小麦品种中国春、M1019和西农20为材料,采用生物信息学方法,在小麦全基因组水平系统分析和鉴定了TaMT基因,并利用转录组数据分析和qRT-PCR技术检测在镉胁迫条件下,小麦不同组织和不同品种中的表达。结果显示,在小麦全基因组水平上共鉴定到21个TaMT基因,他们在进化关系上被分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组。TaMT蛋白可定位在细胞不同位置,暗示这些基因可能在不同部位发挥功能。经染色体定位分析,这些基因不均等地分布在小麦的8条染色体上,其中4个TaMT基因形成了4个串联复制基因对。此外,相同亚组的TaMT在基因结构和保守基序组成上表现出相似性,其中motif 3构成了α结构域,而motif 1和motif 4组成了β结构域。在TaMT基因的启动子区分布着多种类型的顺式作用元件,包括植物发育、激素响应、胁迫响应、光调节和其他类型。表达分析表明,TaMT基因在小麦不同组织中均能检测到,同时镉胁迫能够诱导TaMT基因在不同品种和小麦组织中发生差异表达。

积雪草CabHLH基因家族的全基因组鉴定和表达分析

目的:鉴定积雪草中bHLH转录因子家族,利用生信分析其蛋白理化性质和在基因组中的相关特性,为CabHLH家族基因在积雪草三萜生物合成调控研究中提供理论基础。方法:根据bHLH基因家族特征筛选积雪草的CabHLH基因家族,进行生信学分析和表达分析。结果:基于基因组和转录组一共鉴定得到137个CabHLHs基因,命名为CabHLH001~CabHLH137。每个CabHLH蛋白均有bHLH结构域,多数为亲水性蛋白,定位于细胞核,系统进化树分析发现CabHLH家族蛋白成员可被分为16个组别29个亚组,与拟南芥AtbHLH蛋白系统分类结果类似。积雪草CabHLHs在基因组内存在大量的基因复制,而与拟南芥的共线性发现成对基因较少,这些成对的基因具有类似的生物学功能。137个CabHLHs在不同组织部位呈现差异表达,CabHLH017、CabHLH023、CabHLH096、CabHLH076表达受到茉莉酸甲酯(MeJA)诱导并在叶中高表达。结论:在积雪草基因组中共获得137个CabHLHs基因,具有亚家族分类的序列特征和不同的表达模式,叶中高表达并响应MeJA的CabHLHs可能具有调控积雪草三萜生物合成的作用。

谷子AGO基因家族全基因组鉴定及特征分析

阿尔戈蛋白(Argonaute proteins,AGO proteins)作为一种高度保守的RNA诱导沉默复合物,与基因转录和转录后沉默有关。目前,植物AGO基因功能的研究主要集中在拟南芥和水稻,对谷子AGO基因功能尚无文献报道。本研究利用生物信息学方法在谷子全基因组中鉴定出15个具有保守结构域和位置顺序的家族成员,分布在7条染色体上,其编码的蛋白质长度在862~1148 aa之间。系统进化分析显示,谷子AGOs蛋白分布在3个进化分支,与拟南芥相比,家族成员数量有所扩展;组织表达特异性分析表明,谷子AGOs大部分基因在穗部表达强烈,推测其参与生殖发育基因调控;蛋白互作结果预测显示,所有谷子AGOs蛋白都与三种蛋白质相互作用,其中DNA介导的RNA聚合酶v亚单位1已被证明与转录水平基因沉默有关。表明AGO基因在谷子进化过程中结构和功能保守,可为谷子AGO基因家族成员的功能研究提供理论基础。

甜瓜BZR转录因子家族基因的全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】油菜素唑抗性因子(brassinazole-resistant,BZR)是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起着至关重要的作用。从甜瓜全基因组范围内鉴定CmBZR基因家族成员,分析其相关基因的表达模式,为进一步探究甜瓜BZR基因家族的生物学功能提供基础。【方法】基于甜瓜全基因组数据,通过BLAST对甜瓜BZR家族基因进行鉴定,利用生物信息学的方法分析了该家族蛋白的理化性质、基因染色体分布、基因结构、蛋白质结构域、系统进化以及启动子顺式作用元件,并利用荧光定量PCR验证BZR家族基因在甜瓜不同组织及不同生长发育时期果实中的表达情况。【结果】甜瓜中共鉴定到6个BZR基因,系统进化分析可将其分为5个亚家族,CmBZR基因分布于第3、7、8、11和12染色体上。所有的BZR蛋白质都具有保守的结构域。CmBZR基因启动子区域显著富集与生长发育、激素信号转导和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。CmBEH1-4在茎、两性花以及子房中高表达,在生长期、成熟期、呼吸跃变期和呼吸跃变后期果实中也均有表达。【结论】在全基因组范围内从甜瓜中系统鉴定出6个甜瓜CmBZR基因家族成员,不同基因在甜瓜的各个组织和不同的生长发育时期均有表达,且表达模式存在差异。

苦荞TCP转录因子全基因组鉴定及非生物胁迫分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征。结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出28个TCP家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8条染色体上。(2)多数的苦荞TCP基因包含1~5个外显子。(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为5个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上。(4)共线性分析表明,5个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件。(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类。(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达。(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12和FtTCP13基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3在6 h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用。该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础。

茉莉花TCP基因家族全基因组鉴定及其表达分析

为探讨茉莉花TCP基因家族在其生长发育过程中的作用,基于茉莉花的基因组数据,利用生物信息学方法对茉莉花TCP(JsTCP)基因进行了全基因组鉴定及分析,并分析了TCP基因家族在花发育不同时期和花粉-柱头互作中的表达水平。结果显示,茉莉花全基因组中共鉴定出27个TCP基因家族成员,命名为JsTCP1~JsTCP25,其蛋白包含208~539个氨基酸残基,分子量为22.95~56.96 ku,等电点为5.70~9.97,均为不稳定的亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示,JsTCPs均位于细胞核内。染色体定位结果显示,JsTCPs不均匀分布在10条染色体上。基因结构分析结果显示,JsTCPs具有1~5个外显子以及0~4个内含子。蛋白保守基序和系统进化分析结果显示,JsTCPs均含保守的TCP结构域,可分为ClassⅠ和ClassⅡ2个亚类。启动子顺式作用元件的分析结果显示,JsTCPs启动子上含有多个植物激素响应、胁迫响应和生长发育相关等元件。表达模式分析结果显示,24个JsTCPs基因在茉莉花花发育不同时期表达,22个基因在花粉-柱头互作中表达。总之,本研究鉴定了27个茉莉花TCP基因家族成员,并发现家族成员在花发育不同时期和授粉后不同时期特异表达。

茶树GATA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物转录因子GATA与靶基因启动子上的WGATAR序列结合,改变下游靶基因的转录,从而调控植物的生长发育。对茶树GATA转录因子的生物学信息特征进行鉴定与分析,为后续茶树栽培育种等相关研究提供理论依据。利用生物信息学方法及实时荧光定量PCR技术,对茶树GATA家族基因进行全基因组鉴定与表达分析。结果表明,(1)鉴定出的35个茶树GATA基因分布于13条染色体上,亚细胞定位预测主要在细胞核上。(2)系统进化分析将茶树GATA基因家族成员分为4个亚族。(3)茶树GATA启动子顺式作用元件分析显示,茶树GATA启动子上有许多光响应、激素信号响应与环境胁迫响应相关的元件。(4)组织特异性分析显示,GATA基因在茶树不同组织中的表达模式有显著差异,多数基因在芽上具有较高的表达。(5)实时荧光定量PCR分析结果显示,在不同处理下,茶树GATA家族基因表达量总体呈下调趋势,其中CsGATA1表达量下调最显著。CsGATA对逆境胁迫响应敏感,说明CsGATA可能参与调控茶树不同生长发育过程,其中CsGATA1可能参与茶树生长发育及逆境胁迫响应的调控。

西瓜ClKNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要的调控作用。为进一步挖掘西瓜KNOX转录因子家族成员信息,探究分析其表达模式及基因功能,通过生物信息学方法对西瓜KNOX基因家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统进化及表达模式进行了分析。结果表明,西瓜基因组中共有12个KNOX基因,均定位于细胞核中,符合转录因子属性特征;KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox_KN这4类典型结构域均存在于大多数西瓜KNOX基因中,表明这4类结构域在KNOX基因功能中具有重要作用;系统发育分析将ClKNOX基因家族成员分为ClassⅠA、ClassⅠB、ClassⅡA和ClassⅡB 4个亚组,启动子元件分析表明,ClKNOX基因家族含有较多与生长发育和胁迫响应相关的顺式作用调控元件;组织表达分析结果表明,ClKNOX基因具有明显的组织特异表达特性,ClKNOX6和ClKNOX11在根和茎中高表达,而ClKNOX3和ClKNOX10在所有器官中表达量都相对较高,但所有ClKNOX基因在果肉中的相对表达量都较低。研究结果为进一步深入探究ClKNOX基因在生长发育中的功能和组织表达特性奠定了基础。

4种无患子科植物的SMXL家族全基因组鉴定、进化及DlSMXLs在龙眼体胚发生过程中的表达分析

【目的】为研究无患子科SMXL家族的生物学特性提供理论参考,深入探究该基因家族在无患子科植物非生物胁迫响应中的调控机制。【方法】基于模式植物拟南芥SMXL家族的氨基酸序列,利用TBtools对龙眼、红毛丹、无患子和荔枝的SMXL家族成员进行全基因组鉴定,Expasy、MEGA11等软件用于4种无患子科植物的进化和功能分析,同时利用龙眼转录组数据进行体胚发生早期阶段的表达分析。【结果】4种无患子科植物共鉴定出48个SMXL家族成员,其中龙眼11个、红毛丹11个、无患子9个以及荔枝17个。依据拟南芥SMXL家族成员的分类,将4种无患子科SMXL家族成员分为5个亚族且亚细胞定位于叶绿体、细胞核、细胞质或线粒体。蛋白互作分析表明,无患子科SMXL家族成员可能与多种蛋白存在互作关系,主要分为两类:一种是与受到非生物胁迫时大量表达的热休克蛋白(HSPs)或CLPs互作;另一种是与独角金内酯受体蛋白D14、karrikins受体蛋白KAI2和调控SL信号传导途径的蛋白MAX2进行互作。启动子顺式作用元件分析表明,4种无患子科植物SMXL家族成员存在较多的光响应元件、抗氧化反应元件(ARE)和脱落酸响应元件(ABRE)等,推测该基因家族广泛参与非生物胁迫响应。此外,DlSMXL家族成员在龙眼体胚发生早期存在5种不同的表达模式,其中DlSMXL4基因家族成员在胚性愈伤组织(EC)、不完全胚性紧实结构(ICpEC)和球形胚(GE)阶段相较其他成员呈现较高表达。基于5-氮胞苷、PEG、SL、光、温度和各种激素处理龙眼EC时期转录组数据分析可知,龙眼DlSMXL5在干旱、GR24、黑暗和高温处理下表达量均明显增加,推测该成员能够通过响应植物激素和应激胁迫维持胚性愈伤组织形态。其次DlSMXL8在5-氮胞苷处理时表达上调,推测其可能参与DNA甲基化在龙眼体胚发生过程中发挥作用。【结论】4种无患子科植物SUPPRESSOR OF MAX2-LIKE(SMXL)家族除了在植物生长发育过程种发挥重要的作用,同时还广泛参与植物非生物胁迫调控过程。本研究结果为无患子科植物中SMXL的分类和生物学功能提供了理论依据,并为SMXL在龙眼早期体细胞胚胎发生中的功能验证提供了更好的认识。

玉米GRAS基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

GRAS基因家族是植物中广泛存在的一类转录因子,在植物生长发育、生物和非生物逆境胁迫、光信号和激素信号应答等多个过程中发挥重要作用。对玉米GRAS基因家族成员的理化性质、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明,在玉米全基因组中共鉴定出49个ZmGRAS基因,不均匀地分布于1~10号染色体上,编码蛋白质理化性质差异较大,可能在不同的微环境下发挥作用。系统进化分析将GRAS蛋白分为8个亚家族,可能在调节自身生长发育、逆境应答等过程中具有重要作用。玉米GRAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答等多种顺式作用元件,推测其可能响应激素、胁迫等多种信号。共线性分析显示,具有共线性关系的基因可能是染色体片段复制的结果,且属于同一亚家族,具有相似的结构和功能。研究结果为进一步研究玉米GRAS基因的功能和逆境胁迫响应机制提供了依据。

六倍体栽培小麦AP2/ERF基因家族的全基因组鉴定及表达分析

AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsivefactor)转录因子对小麦的生长发育及胁迫响应等生理过程有重要调控作用。基于栽培小麦全基因组测序序列,通过生物信息学方法筛选并鉴定了437个TaAP2/ERF基因家族,进而分析这些基因家族的理化性质、基因结构、系统进化、启动子顺式作用元件与转录表达特性等。结果表明,437个TaAP2/ERF家族基因主要定位于细胞核中,可分为AP2、DREB、ERF 3个亚家族,不同的亚家族之间的理化性质及结构特性等均存在差异。TaAP2蛋白大部分呈碱性,TaDREB、TaERF蛋白大部分呈酸性,TaAP2、TaDREB全部为亲水性蛋白,TaERF蛋白大部分为亲水性蛋白,少部分为疏水性蛋白。大部分TaAP2亚家族基因内含子数为3~9个,而大部分TaDREB、TaERF亚家族基因不含有内含子,只有1个外显子。TaAP2、TaDREB和TaERF都有典型的YRG、RAYD元件,TaDREB的保守性高于TaERF。TaAP2/ERF家族基因启动子中包含较多CAAT-box、CGTCA-motif、DRE core、LTR等顺式作用元件。小麦自身及与近缘物种间均存在较多共线性区段,且共线性区段较短,由5~15个基因组成。通过RNA-seq数据筛选了在小麦叶片、根、穗、茎等组织生长发育过程及在高温、干旱、高温-干旱复合胁迫等非生物胁迫应激反应中起重要作用的一些候选基因。研究结果为进一步探究六倍体栽培小麦AP2/ERF家族生物学功能提供了理论依据。

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。

大豆NF-YB家族全基因组鉴定、分类和表达

利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定大豆NF-YB家族基因的全序列、定位和拷贝数,通过序列比对进行进化和分类分析。利用大豆高通量RNA测序数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。结果表明,大豆基因组中含有28个NF-YB家族基因,分布于大豆的14条染色体上,系统进化树分析将其分成3类。启动子分析表明,几乎全部NF-YB家族基因的启动子区均含有逆境应答反应顺式作用元件。各个发育阶段中,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2个在根瘤中特异表达,2个在根中特异表达,2个在根瘤中优势表达,另外4个在其他部位优势表达。研究结果促进了NF-YB家族基因的功能研究与利用。

玉米GATA基因家族的全基因组鉴定及热胁迫下的表达分析

利用生物信息学方法对玉米基因组中的GATA基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、染色体分布、系统进化、基因结构、保守基序进行分析,并分析其在热胁迫前后的表达水平变化,以期为玉米GATA基因功能研究奠定基础。结果表明,在玉米基因组中共鉴定到37个GATA基因,它们不均匀地分布在10条染色体上,均含有CX2CX18CX2C保守基序;进化树分析表明,玉米GATA基因家族可分为A、B、C、D 4组,分别包含21、10、4、2个基因,同一组内的基因具有相似的基因结构。热胁迫处理后,玉米GATA家族成员中表达上调的基因有9个,包含A组5个(Zm00001d010785、Zm00001d023539、Zm00001d041883、Zm00001d025953、Zm00001d031135),B组2个(Zm00001d011771、Zm00001d034751),C组2个(Zm00001d036494、Zm00001d014656);下调的基因有2个,均属于B组(Zm00001d016361和Zm00001d009193)。说明上调表达的这9个GATA基因在应答热胁迫过程中可能发挥重要作用。

中华按蚊化学感受蛋白(CSP)家族基因的全基因组鉴定和特征分析

【目的】在全基因组水平鉴定中华按蚊Anopheles sinensis化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)家族基因,预测该家族基因的特征,研究代表性双翅目昆虫CSP基因的系统发育和进化。【方法】在NCBI数据库中下载CSP氨基酸序列作为询问序列,通过Blast和HMM方法在全基因组水平搜索和鉴定中华按蚊、冈比亚按蚊An.gambiae、埃及伊蚊Aedes aegypti和致倦库蚊Culex quinquefasciatus的CSP家族基因并命名;通过生物信息学方法预测中华按蚊CSP家族基因的特性(基因结构、基因组定位、剪切模式、Ka/Ks比值)、保守结构域和蛋白质结构等;通过MEGA软件用最大似然法(maximum likelihood,ML)推断该家族基因的系统发育。【结果】中华按蚊、冈比亚按蚊、埃及伊蚊和致倦库蚊基因组分别有8,8,43和27个CSP家族基因。中华按蚊CSP家族基因(AsCSPs)都有全长的转录组序列,编码116(AsCSP7)~335(AsCSP5)个氨基酸;7个AsCSPs分布于Scaffold51上,AsCSP8分布于Scaffold116;AsCSP1~AsCSP8分别有3,2,1,1,1,2,1和2个选择性剪切模式;AsCSP3的表达量最高,其FPKM值达到385.46。AsCSPs的N端信号肽由17~37个氨基酸组成,均含有4个保守的半胱氨酸位点(CYS68,CYS75,CYS94和CYS97),这些位点界定了两个二硫键(CYS68-CYS75和CYS94-CYS97)。系统发育分析结果显示,4种蚊虫的8个CSP基因各自形成明显的支系,被命名为组CSP1~CSP8(CSP1-CSP8 group)。埃及伊蚊和致倦库蚊分别有35和18个CSP基因形成了一个不为按蚊所共有的特殊支系,被命名为Culicinae-specific组。替换率结果显示,中华按蚊与冈比亚按蚊同源基因对的Ka/Ks值都小于1,说明CSP家族基因在进化过程中主要是受到纯化选择作用。【结论】本研究为蚊虫,特别是中华按蚊基因组CSP家族基因提供了信息框架,为进一步开展该家族基因的功能研究奠定了基础。