甜瓜HD-Zip家族基因的鉴定及在表皮毛发育中的表达分析

【目的】研究HD-Zip家族基因在甜瓜表皮毛发育过程中的表达模式和功能。【方法】利用生物信息学方法对甜瓜HD-Zip家族基因进行全基因组鉴定、染色体定位、系统进化分析、基因结构分析、理化性质分析、保守序列分析、顺式作用元件预测、共线性分析、蛋白互作网络预测和调控该家族基因的MicroRNA预测,并结合甜瓜不同组织部位和不同表皮毛材料的转录组分析及qRT-PCR验证,筛选与甜瓜表皮毛发育相关的基因。【结果】甜瓜基因组编码37个HD-Zip家族成员,不均等地分布在9条染色体上。该家族成员分为4个亚家族,各亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。共线性分析显示,甜瓜HD-Zip家族基因的形成存在着连锁遗传且伴随串联复制、片段复制等染色体复制事件的发生,其基因组进化过程与黄瓜高度相似。顺式元件分析显示,该家族成员含有与表皮毛发育相关的赤霉素、茉莉酸、脱落酸和水杨酸响应元件。调控HD-Zip家族基因的MicroRNA主要有miRNA166、miRNA17和miRNA395家族。不同表皮毛甜瓜材料的转录组分析显示,该家族中CmHDZ1、CmHDZ3、CmHDZ14、CmHDZ17和CmHDZ36基因在无表皮毛材料中表达显著下调,CmHDZ21、CmHDZ23和CmHDZ28基因表达显著上调。进一步在不同表皮毛材料的子房和叶片中的表达模式分析显示,与有表皮毛材料相比,CmHDZ5、CmHDZ14、CmHDZ17基因在无表皮毛材料中表达显著下调,CmHDZ22基因表达显著上调。【结论】甜瓜中编码37个HD-Zip家族基因,基于其在甜瓜不同组织部位和不同表皮毛材料中的表达模式分析,筛选到9个与甜瓜表皮毛发育密切相关的CmHDZs基因,其中CmHDZ1、CmHDZ14、CmHDZ17基因在无表皮毛甜瓜中的表达显著下调,可能参与赤霉素和茉莉酸途径介导的甜瓜表皮毛发育的正调控,CmHDZ22基因在无表皮毛甜瓜中表达显著上调,可能负调控表皮毛的发育。

工业大麻HD-Zip基因家族鉴定与干旱胁迫下的表达分析

HD-Zip在植物抗逆过程中起着重要的调节作用,为了解大麻基因组中HD-Zip基因家族的特征和潜在功能,并为进一步研究CsHDZ基因对干旱胁迫下的调控提供重要线索,根据大麻全基因组数据库中的参考序列,利用生物信息学的方法对大麻HD-Zip基因家族进行全基因组鉴定,并系统分析其理化特性、进化发育、基因结构、启动子顺式结合元件并测定干旱胁迫下的表达模式。结果表明,大麻HD-Zip基因家族共筛选出20个CsHDZs基因,分别定位在7条染色体上,属于4个亚家族,编码氨基酸204~837个,理论等电点4.54~9.04,属不稳定蛋白,亚细胞定位预测全部定位于细胞核;蛋白保守基序分析显示,CsHDZs共有10个保守基序,其中motif 1和motif 9为各成员共有;启动子调控元件分析发现,CsHDZs富含多种逆境胁迫应答相关元件。实时荧光定量分析结果显示,CsHDZ1/8/10基因转录水平在干旱前期无显著差异,而后期显著上调。研究表明CsHDZs基因参与了胁迫应答过程并能够积极响应干旱。

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。

菠菜HD-ZIP Ⅲ基因家族鉴定与表达分析

植物叶片在生长发育过程中,近-远轴极性的建立与维持是叶片正常行使光合效应、呼吸作用、蒸腾作用的结构基础.HD-ZIPⅢ是重要的叶片近轴极性基因,本研究在菠菜(Spinacia oleracea)基因组中鉴定到3个HD-ZIPⅢ基因家族成员,依次命名为SoHB1,SoHB2和SoHB3,并对其蛋白理化性质、保守结构域和进化关系进行了分析.研究结果表明:3个HD-ZIPⅢ蛋白都具有4个保守结构域.共线性分析表明:菠菜SoHB1,SoHB2和SoHB3分别与拟南芥ATHB8,ATREV和ATHB15存在共线性关系.启动子顺式作用元件预测结果表明:菠菜HD-ZIPⅢ家族基因启动子上游包含光响应、逆境胁迫反应、激素响应等顺式作用元件.在不同叶型菠菜种质中的表达模式分析结果表明:单戟型叶片的SoHBs表达量最高;此外,经干旱胁迫处理后,SoHB1,SoHB2和SoHB3的基因表达量普遍下降;对菠菜包括根、茎、薹叶、功能叶、薹叶柄、功能叶柄等部位进行表达分析,发现SoHB1在根部表达最为丰富,SoHB2和SoHB3在薹叶处表达最为丰富.

丹参HD-ZIP基因家族的鉴定与表达分析

为筛选丹参(Salvia miltiorrhiza)中响应高温胁迫的HD-ZIP基因,利用生物信息学研究方法,对丹参全基因组的HD-ZIP基因进行了鉴定和分析,并以天丹1号为材料,通过qPCR技术检测了丹参HDZIP基因在高温胁迫下的表达模式。结果表明,丹参全基因组中包含44个HD-ZIP基因(SmHD-ZIP),不均匀地分布于8条染色体上。SmHD-ZIP可分为HD-ZIPⅠ、HD-ZIPⅡ、HD-ZIPⅢ和HD-ZIPⅣ4个亚家族,序列分析结果表明,这些蛋白质的氨基酸残基数为180~982个,相对分子质量为20.947~109.620 ku。SmHD-ZIP均为亲水蛋白,无跨膜结构域,绝大多数不含信号肽,等电点为4.48~10.91,且几乎都在细胞核表达,蛋白质稳定性较差。44个SmHD-ZIP基因中有10个基因复制事件,均为纯化选择。结构和模体分析结果表明,同一亚家族成员的外显子数目基本一致,HD-ZIPⅢ亚家族成员的外显子数目最多,模体数也最多。模体1、6是SmHD-ZIP的保守模体,模体10、11、12、13、15为HD-ZIPⅢ亚家族特有,模体5为HD-ZIPⅣ亚家族特有。通过分析高温(37℃)胁迫下SmHD-ZIP的表达模式发现,表达量升高和下降的基因数基本一致,在上调表达的基因中,SmHD-ZIP1.11、SmHD-ZIP1.13、SmHD-ZIP2.2、SmHD-ZIP2.5、SmHD-ZIP3.1、SmHD-ZIP3.4、SmHD-ZIP4.9、SmHD-ZIP4.10和SmHD-ZIP4.12的表达量提高了10倍以上,可作为提高丹参耐热性的候选基因资源。

陆地棉HD-Zip家族全基因组鉴定及响应非生物胁迫的表达分析

【目的】HD-Zip(Homeodomain and Leucine zipper)家族是植物特有的转录因子家族之一,在植物的生长发育、逆境响应中发挥重要作用。从陆地棉全基因组范围内鉴定GhHDZ基因家族成员,分析相关基因表达特点,为后续深入研究提供支撑。【方法】利用生物信息学方法从陆地棉TM-1基因组中鉴定出GhHDZ基因家族成员,并对其理化特性、系统进化关系、染色体定位、基因复制、基因结构和启动子区顺式作用元件等进行分析。利用转录组数据结合实时定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, RT-qPCR)分析GhHDZ家族基因在不同非生物胁迫下的表达模式。采用烟草瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况,通过转基因过表达方法验证目标基因功能。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到205个GhHDZ基因,系统发育分析将GhHDZ家族划分为4个亚组。片段复制是GhHDZ基因家族进化的主要原因,且该基因家族经历了强烈的纯化选择。在转录组分析基础上,对其中10个GhHDZ基因在4种非生物胁迫下的RT-qPCR鉴定分析表明,GhHDZ12、GhHDZ46、GhHDZ119正向响应冷胁迫,GhHDZ15、GhHDZ188负向响应冷胁迫;GhHDZ15、GhHDZ46、GhHDZ50、GhHDZ76、GhHDZ116、GhHDZ146、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应热胁迫;GhHDZ15、GhHDZ50、GhHDZ76、GhHDZ116、GhHDZ119、GhHDZ146、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应盐胁迫;GhHDZ12、GhHDZ15、GhHDZ50、GhHDZ116、GhHDZ119、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应干旱胁迫,GhHDZ76负向响应干旱胁迫,且发现上述基因对各种胁迫的响应时间各有差异。进一步对GhHDZ146的功能研究发现,该基因定位于细胞核,在拟南芥中异源过表达显著增强了对盐胁迫的耐受性。【结论】在全基因组范围内从陆地棉中系统鉴定出205个GhHDZ家族成员。不同基因对各种胁迫的响应不一,且表达模式存在差异。GhHDZ146对盐胁迫具有正向响应功能。

结球甘蓝CBF家族特征分析及低温诱导基因BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3表达分析

转录因子CBF在植物对低温胁迫的响应和增强植物的抗寒性方面发挥着重要作用。为分析结球甘蓝CBF家族成员的氨基酸序列特征,探究其是否受低温诱导表达,本研究利用结球甘蓝923全基因组数据库对其进行蛋白质理化特征、系统发育关系、编码基因结构以及2℃低温胁迫下编码基因表达水平分析。结果表明,共鉴定到7个BoCBF基因,系统发育分析后分成2个亚组(Ⅰ和Ⅱ)。BoCBF蛋白的氨基酸长度为203~283 aa,全部是亲水性蛋白质。在结球甘蓝02-12中,BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因在叶、花、芽和角果中基本不表达,在愈伤组织、根和茎中表达量较低。转录组测序和实时荧光定量PCR分析发现,在耐寒结球甘蓝923和不耐寒结球甘蓝D9中,BoCBF2b、BoCBF2c基因不受低温诱导表达,BoCBF2a基因低温诱导表达最为迅速,其次是BoCBF1和BoCBF3基因。BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因的相对表达量在低温胁迫3~6 h达到最大值,相对表达量达到最大值后急剧下降,在24 h降至最低。本研究结果为后续开展BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因调控结球甘蓝响应低温胁迫机理研究奠定了基础。

油桐全基因组中RVE基因家族的鉴定与表达分析

油桐(Vernicia fordii)是一种极具经济开发价值的木本油料落叶树种。RVE转录因子的功能与植物生物钟的控制有关,其在胁迫中起重要作用,尤其是冷胁迫。本研究利用生物信息学方法对油桐全基因组中RVE同源基因家族成员的生物学特征进行深入研究,共鉴定出5个油桐RVE同源基因家族成员,并将其分别命名为Vf RVE1、Vf RVE3、Vf RVE6、Vf RVE7和Vf RVE8,这5个基因家族成员编码蛋白均为定位于细胞核内的不稳定亲水性蛋白。经过对其保守基序分析,结果发现Motif1、Motif3和Motif5很可能是油桐RVE同源基因家族的特征结构域。RVE基因在油桐和拟南芥(Arabidopsis thaliana)之间是高度同源的。基因表达分析表明,Vf RVE3在花和种子发育过程中起着重要作用;Vf RVE7与油桐营养组织的发育,Vf RVE1、Vf RVE3和Vf RVE8与两性花的发育,Vf RVE6与种子晚期发育可能有密切联系。本研究揭示了油桐RVE基因家族的生物信息学特征,为探究油桐RVE基因家族的功能与后续油桐低温适应性研究提供了重要参考。

油桐HSP70基因家族的全基因组鉴定与表达分析

为探究油桐HSP70基因的功能和进化关系,本研究对HSP70基因家族成员进行了生物信息学鉴定和分析,包括理化性质、进化关系、基因结构、保守基序及染色体定位。同时分析了HSP70基因家族成员在不同组织中的表达差异。结果表明,油桐HSP70基因家族包含24个家族成员,24个HSP70蛋白的理论等电点为4.57~8.70,且大部分属于稳定的、亲水性蛋白质,系统进化树分析结果表明HSP70家族成员分为5个聚类,油桐与毛果杨亲缘关系较近。24个VfHSP70蛋白氨基酸序列都包含HSP70保守结构域。22条HSP70基因分布在10条染色体上。分析不同时空的VfHSP70基因的表达量发现,VfHSP70-5在开花前30 d、开花前25 d、开花前10 d的花蕾中表达量均较高。VfHSP70-4在油桐根、茎、叶和种子中均有较高表达量。以上结果表明,VfHSP70基因可能在调控油桐生长发育中具有重要作用。

枸杞SWEET基因家族鉴定及其与可溶性糖含量关系

【目的】糖外排转运蛋白(sugars will eventually be exported transporters,SWEETs)在植物生长发育过程中发挥重要作用,解析SWEETs基因在枸杞果实发育过程中对糖积累作用,为进一步揭示SWEETs基因在枸杞果实发育过程中的作用提供参考。【方法】用生物信息学方法对枸杞SWEET基因(LbaSWEETs)进行全基因组鉴定,并用已发表的转录数据分析LbaSWEETs在果实发育时期的基因表达情况。【结果】枸杞SWEET基因家族共有37个成员,随机分布于10条染色体上,分别编码152~621个氨基酸,蛋白质分子质量为16.87~69.97 kD,等电点为4.96~9.86。亚细胞定位预测位于叶绿体或质膜,大多数含有7个跨膜螺旋。系统进化分析发现,37个LbaSWEETs蛋白可分为4个亚群,每个亚群的基因结构和保守基序组成相似。启动子元件分析表明:Lba-SWEETs基因启动子富含大量激素响应、逆境胁迫和生长发育响应元件。转录组数据和qRT-PCR分析表明:LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量随果实成熟呈现显著增加。相关性分析结果表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量与果糖含量呈显著正相关。【结论】LbaSWEET9和LbaSWEET29基因是果糖积累的关键基因。

白菜型油菜IPT基因家族鉴定及表达分析

异戊烯基转移酶(isopentenyltransferase,IPT)是细胞分裂素生物合成的第一限速酶,为分析IPT基因家族在白菜型油菜生长中的功能,利用生物信息学方法从其基因组中鉴定出13个BrIPT基因,它们不均匀地分布在7条染色体上。BrIPTs可分为4个亚族,各家族成员均含有8~10个保守基序和1~2个UTR区。BrIPT基因的启动子区域包含众多响应元件。BrIPT基因家族成员受环境因子、生物激素及防御与应激调控。qRTPCR结果显示,tRNA-IPT基因BrIPT4、BrIPT6、BrIPT9在白菜型油菜体内各个部位均有表达。相比于苗期,成熟期白菜型油菜IPT基因的表达量更高,为后续深入研究IPT基因家族成员的生理生化功能提供了理论依据。

荔枝VQ基因家族鉴定及其对非生物胁迫的响应

【目的】VQ蛋白是一类含有保守VQ基序(FxxhVQxhTG)的植物特异性蛋白,在植物生长发育和非生物胁迫应答中发挥重要作用。研究鉴定了荔枝VQ基因家族,并分析其在不同组织的表达模式及在低温、高温、干旱和盐胁迫下的应答,为后续研究其抗逆机制奠定了基础。【方法】用生物信息学方法在荔枝全基因组中鉴定LcVQ基因,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构和保守基序等进行分析;用MEGA 6.0软件构建系统发育树,分析荔枝、拟南芥和水稻VQ蛋白的系统发育关系;用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术验证LcVQs对多种非生物胁迫的响应情况。【结果】荔枝中共鉴定获得可聚类为9个亚族的18个VQ基因(LcVQ1-18),依次分布在荔枝的11条染色体上,其编码蛋白的氨基酸数介于111~427之间,分子质量为12.48~45.49 kD;除LcVQ15和LcVQ17定位于细胞质之外,其余LcVQ蛋白均定位于细胞核。LcVQs启动子区域包含大量植物生长发育响应元件、激素响应元件及逆境响应元件。LcVQs的表达量在不同组织中具有明显差异,总体上分为普遍性表达和特异性表达。LcVQs可快速响应非生物胁迫,在低温、高温、干旱和盐胁迫处理3 h内分别有4,3,3,4个LcVQs明显上调表达。【结论】荔枝全基因组中有18个VQ家族成员,具有典型VQ保守结构域,能差异化响应多种非生物胁迫。

辣椒EIL基因家族的鉴定及其在盐碱胁迫下的表达分析

EIL(Ethylene-insensitive 3-like)基因在参与植物乙烯信号通路的转导和生长发育过程中发挥着重要作用。为了解辣椒EIL基因家族成员信息,利用生物信息学手段对辣椒EIL基因家族成员的理化性质、蛋白质结构、系统进化、基因结构、保守域、启动子顺式作用元件及CaEILs基因在不同组织部位和不同非生物胁迫条件下的表达模式进行分析。同时使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对辣椒叶片中CaEILs在盐碱胁迫下的表达模式进行研究。结果表明,辣椒9个CaEILs分布在6条染色体上,氨基酸数目、蛋白质理论分子质量和脂肪系数分别介于209~677、23.77~76.07 ku和63.10~87.75,且主要为酸性、亲水的不稳定性核蛋白。系统进化分析显示,CaEILs被分成了4个亚家组,9个CaEILs在根、茎、叶、花蕾、花中具有不同程度的表达,而低温、高温、高盐、干旱胁迫下均能诱导CaEILs的表达,其对以上非生物胁迫均具有不同程度的响应。此外,利用qRT-PCR对盐碱胁迫下辣椒叶片中CaEILs进行了检测,结果发现,随着处理时间的延长,CaEIL1、CaEIL2、CaEIL4、CaEIL5、CaEIL8的表达量整体呈上升趋势,而CaEIL3、CaEIL6、CaEIL7、CaEIL9的表达量整体呈下降趋势。

玉米CBS基因家族的鉴定和特征分析

为研究玉米CBS(ZmCBS)基因家族的特征,探讨其功能,对ZmCBS基因家族进行鉴定,分析其染色体定位、基因结构、保守结构域及进化关系,并对ZmCBS家族基因在玉米组织中的表达情况及其在非生物胁迫下的表达变化进行分析。基于玉米基因组数据库,鉴定到37个CBS基因家族成员,它们不均匀地分布在玉米的8条染色体上。该家族蛋白除保守的CBS结构域外,多数成员还包含其他结构域,包括电压门控的氯化物通道蛋白(voltage gated ClC)、Phox/Bemp1(PB1)结构域、五肽重复序列(penatricopeptider repeat, PPR)和E_SET结构域等。按照基因结构和进化关系可分为6个亚类,且同一进化分支上的基因具有相似的外显子结构和CDS长度,但内含子长度差异很大。启动子分析结果表明,ZmCBS基因启动子上含有响应激素和非生物胁迫的顺式作用元件。转录组数据的基因表达谱分析显示,ZmCBS基因家族部分成员在叶、花粉或胚中优势表达。ZmCBS3和ZmCBS14受冷胁迫诱导表达,ZmCBS14和ZmCBS22受干旱胁迫诱导表达,暗示这些基因在玉米响应外界胁迫中起重要作用。分析结果将为进一步研究ZmCBS家族基因奠定基础。

王族海棠Alfin-like家族基因的鉴定及盐胁迫下的表达分析

Alfin-like(AL)转录因子家族对非生物胁迫反应具有重要的调控作用。本研究采用同源比对的方法检索鉴定王族海棠AL转录因子家族基因,系统分析其生物信息学特性,并采用qRT-PCR方法分析其在盐胁迫下的表达模式,以期为揭示AL家族在王族海棠响应盐胁迫中的生理功能提供理论依据。结果表明,从王族海棠基因组中共鉴定出11个MdALs基因,分布在6条染色体上,分别命名为MdAL1—MdAL11。MdALs转录因子具有高度保守的Alfin结构域和PHD锌指结构域,含4~10个内含子;上游启动子区域有大量与植物激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件,且基因片段复制事件在MdAL基因家族的扩展中起着至关重要的作用。转录组分析显示MdALs基因主要在王族海棠生育后期高表达。qRT-PCR分析进一步表明,MdALs基因在王族海棠遭受盐胁迫下的表达模式不同,盐胁迫下,MdAL3、MdAL4、MdAL6基因的表达量整体上调,尤其MdAL4基因,其表达水平随着盐胁迫处理时间的延长呈显著增加趋势。综上,王族海棠AL转录因子家族与植物响应激素变化和非生物胁迫密切相关,尤其是MdAL4基因,强烈响应盐胁迫,这可为利用基因工程技术改良王族海棠种质奠定基础。

紫花苜蓿CNGC基因家族成员鉴定及分析

环核苷酸门控通道(CNGC)基因家族作为非选择性阳离子通道基因家族之一,在植物信号转导、生长发育和环境胁迫等生理过程中发挥着重要作用。本研究利用生物信息学手段和转录组数据对紫花苜蓿CNGC家族成员的进化关系、基因结构、保守基序、顺式作用元件、染色体定位、共线性关系以及基因表达进行分析。结果表明,紫花苜蓿MsCNGC基因家族成员有16个,在染色体上不均匀分布,存在片段重复,大多数蛋白定位于细胞质膜。系统发育树将MsCNGCs为4个亚家族。基因结构和保守基序分析表明,都含有cNMP/CNBD和ITP功能域。顺式作用元件分析表明,MsCNGCs基因含有许多与非生物或生物胁迫和激素响应元件。MsCNGC4和MsCNGC7.2蛋白之间存在互作。MsCNGC基因具有组织表达特异性。MsCNGC基因对干旱、盐和激素等非生物胁迫均有显著的响应,为进一步研究MsCNGC基因在调控非生物胁迫过程中的潜在功能提供了理论依据。

桑树NAC基因家族鉴定与生根粉处理下表达模式分析

【目的】探究桑树NAC基因家族的生物信息学特征,并研究1000 mg·L^(-1)生根粉(ABT)处理对该基因产生的影响,为深入研究桑树NAC转录因子的功能提供依据。【方法】利用生物信息学方法对川桑NAC基因家族进行基因鉴定,并分析其理化性质、保守基序、顺式作用元件、系统进化树、蛋白三级结构及互作关系,并选用‘果桑大十’作为试验材料,经ABT处理后,分析其4个时期(10、20、30、40 d)NAC基因家族的表达模式。【结果】桑树NAC基因家族共有92个成员,分为22个亚家族,亚家族成员广泛分布于细胞核,且具有相似的保守结构。顺式作用元件分析表明,桑树NAC基因家族对激素具有较强的响应能力。蛋白三级结构显示同一亚家族的蛋白空间结构相似,且功能相同,这可能与其进化同源性有关。ABT处理后,NAC基因家族的表达水平整体呈上升趋势,而MnNAC91、MnNAC67、MnNAC28在对照组(CK)中呈现较高的表达水平。【结论】NAC基因家族功能相对稳定,在整个进化过程中无明显变化;ABT可促进NAC基因家族表达,尤其是MnNAC75、MnNAC104、MnNAC7、MnNAC30、MnNAC101、MnNAC83、MnNAC102具有较高的同源性,并与拟南芥的结构功能相似,推测对抗干旱胁迫有一定作用。

油桐ARF基因家族的鉴定及表达分析

植物生长发育由多种激素共同调控,其中生长素是重要的调控激素之一。生长素响应因子(Auxin response factor, ARF)是生长素信号传导过程中的关键因子,它能够特异性地与生长素应答元件结合,进而影响植物体内生长素响应基因的表达。本研究通过生物信息学方法鉴定到17个油桐ARF基因家族成员,分布在9条染色体上,并且各基因间无片段重复现象。理化性质分析结果表明,ARF蛋白长度为587~1 119 aa,均为酸性蛋白质,不稳定系数>40,为不稳定蛋白质,亲水性指数<0,为亲水性蛋白质。根据系统进化分析结果将油桐ARF蛋白家族分为4个亚族,与拟南芥的亚族划分一致。每个成员都具有典型的B3型结构域和Auxin_resp中间结构域。分析ARF基因表达特征发现,ARF基因的表达在油桐不同组织中具有明显的组织特异性。本研究结果为揭示油桐生长发育调控机制提供了理论依据。

金钗石斛AP2/ERF基因家族的鉴定和表达分析

对金钗石斛AP2/ERF转录因子基因家族在全基因组上进行鉴定及生物信息学分析,为进一步阐明金钗石斛AP2/ERF转录因子的功能研究奠定理论基础。利用BLASTP比对金钗石斛蛋白,并通过在线网站NCBI CDD、InterPro和SMART进一步鉴定,共获得97个金钗石斛AP2/ERF基因,然后通过ProtParam分析金钗石斛AP2/ERF家族蛋白的理化性质、亲疏水性,使用MEGA11.0软件构建进化树,利用Map Gene Chrome、GSDS、MEME、PlantCARE在线工具分析AP2/ERF转录因子的基因定位、基因结构和保守基序,并预测基因上游的顺式作用元件,利用TBTools分析并可视化AP2/ERF基因在各部位的表达情况。结果表明,金钗石斛AP2/ERF转录因子家族的成员,大部分定位在细胞核中,相对分子质量介于2726.88~71682.81 u之间,氨基酸数量介于94~659个之间,等电点介于4.45~10.44之间。进化树分析显示,AP2/ERF家族成员分为AP2、RAV、ERF及DREB 4个亚家族。97条基因不均匀地分布在19条染色体上,各个亚族都有独特基序,AP2/ERF基因启动子上游区域光响应作用元件种类最多,数量也最多。大多数DnAP2s基因在根中的表达量最大,不同的居群DnAP2s基因表达有较大不同。鉴定得到97个金钗石斛AP2/ERF蛋白,DnAP2s基因在根茎叶花中表达具有差异性,地理分布导致不同居群的遗传多样性水平不同。

马铃薯ARM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

ARM蛋白重复序列(Armadillo repeats)广泛存在于高等植物中,它们参与多种细胞过程,如信号转导、核转运以及对多种生物/非生物胁迫的响应。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下鉴定出了54个马铃薯ARM基因家族成员(StARMs),它们不均匀的分布在12条染色体上。根据其蛋白结构和系统发育特征,将54个StARMs分为3个亚家族。片段重复事件在马铃薯ARM基因家族的扩展中起主要作用。共线性分析发现,StARMs与番茄(Solanum lycopersicum)、拟南芥(Arabidopsis)、甘蓝(Brassica oleracea)、水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)分别有51对、17对、25对、6对和10对直系同源基因,这些基因均在纯化选择下进化。RNA-seq数据分析发现,4个StARM基因在匍匐茎中特异表达,2个StARM基因在根和心皮中特异表达,1个StARM基因在块茎中特异表,还有一些StARM基因参与了马铃薯对生物/非生物胁迫的响应。此外,本研究对3个不同颜色马铃薯块茎组织(薯皮和薯肉)进行了RNA-seq测序,分析了54个StARMs在不同颜色马铃薯块茎组织中的表达模式,并利用qPCR分析了StARMs在3个不同颜色块茎杂交子代薯肉中的相对表达量,筛选出了4个可能参与马铃薯块茎花色素苷生物合成的候选基因。本研究为进一步了解StARM基因家族的特征,深入分析StARM基因在马铃薯抵御生物/非生物胁迫和调控块茎花色素苷生物合成中的功能提供了理论依据。