高粱LOX基因家族全基因组鉴定及表达模式分析

利用生物信息学技术鉴定高粱脂氧合酶(LOX)家族基因,并对其进化关系、基因结构、保守基序、不同组织及低温胁迫下的表达模式等进行分析,以此为高粱LOX基因的功能研究奠定基础。结果表明,共鉴定出11条高粱LOX家族基因,根据其染色体位置命名为SbLOX1—SbLOX11,该家族基因可分为2个亚族(9-LOX、13-LOX)且同一亚族基因结构基本相似。表达分析发现,不同基因家族成员在不同组织部位的表达模式各不相同,SbLOX10和SbLOX9基因在各个组织部位中表达量均较低,SbLOX2—SbLOX5、SbLOX8在各个组织部位中表达量均较高。对低温(4℃)处理下高粱LOX基因转录组数据进行分析发现,耐冷型高粱9-LOX亚族中的SbLOX1、SbLOX3、SbLOX5和13-LOX亚族中的SbLOX4、SbLOX9在大多时间点均呈上调表达,且在冷敏感材料中表达量也较高,推测LOX基因在低温胁迫响应中具有重要作用。

玉米生长调节因子(GRF)家族的全基因组鉴定及在非生物胁迫下的表达研究

以拟南芥作为种子序列进行Blastp序列比对,共鉴定15个ZmGRFs基因,对其理化性质、系统进化关系等在非生物胁迫下的表达进行分析。根据系统发育树分析表明,ZmGRFs基因与单子叶植物水稻亲缘关系较近,15个ZmGRFs基因分别定位在1、2、4、5、6、7、9、10号染色体上且各个基因之间高度同源,每个亚族之间基因结构及保守基序均相对保守。ZmGRFs蛋白二级结构均以α-螺旋和无规卷曲为主。根据磷酸化位点预测分析表明,除ZmGRF6和ZmGRF9不含酪氨酸外,其他ZmGRFs蛋白均含有潜在的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸位点且各蛋白之间的潜在的磷酸化位点数目差异较大。根据转录组数据分析表明,ZmGRF4和ZmGRF13基因在NaHCO3上调表达,同时发现热、盐和干旱胁迫下ZmGRF4和ZmGRF13基因表达较高,冷胁迫下ZmGRF1/3/4/15基因表达较高。根据不同组织部位表达谱分析显示,ZmGRF4和ZmGRF13在各个部位表达均较高。

甜荞麦脂肪酸脱氢酶基因(FeFAD)家族的鉴定与分析

脂肪酸是人体内不可缺少的营养成分。虽然甜荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)籽粒中油脂含量不高,但是研究表明其含有较高的多不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸含量在40%左右。脂肪酸脱氢酶(FAD)是形成不饱和脂肪酸的关键酶,甜荞麦脂肪酸脱氢酶基因的研究对理解其多不饱和脂肪酸的形成及调控具有重要意义。本研究利用甜荞麦基因组数据库,以拟南芥膜结合脂肪酸脱氢酶基因(FAD)作为种子序列进行Blastp序列比对,共鉴定出10个甜荞麦FAD全长基因,并对其基因特征、进化、保守结构域、蛋白质二级和三级结构等进行分析。结果显示:10个FeFAD基因被分为6个亚族;基因特征分析显示,FeFADs基因开放阅读框长度在900~1374 bp之间,等电点介于6.83~9.23之间;所有FeFAD基因均含有内含子,且FeFAD6的内含子数最多,含有10个内含子;除FeFAD4含有TMEM189_B_dmain结构域外,大多数FeFADs均含有保守的脂肪酸脱氢酶结构域,FeSLDs除含有脂肪酸脱氢酶结构域外还含有Cyt-b5特定结构域;除FeFAD4含有HXXXH、HXXHH 2个保守组氨酸序列外,其余FeFADs均含有HXXXH、HXXHH、HXXHH 3个保守组氨酸序列;二级结构氨基酸数量预测显示FeFADs均以α-螺旋和无规则卷曲为主;三级结构预测显示大多数FeFADs三级结构各自均有自身的独特结构。本研究结果将为探究甜荞麦脂肪酸脱氢酶基因的功能提供一定的理论依据。

玉米粉淀粉含量近红外模型建立与优化

以230份玉米自交系为样本,采用旋光法与一阶导数及去一条直线的光谱预处理法,构建玉米粉样淀粉含量的近红外分析(NIRS)模型。研究标明,该模型可显著提高子粒淀粉含量预测的准确性。该模型的定标标准偏差(RMSEE)、交叉验证标准偏差(RMSECV)、外部验证标准偏差(RMSEP)、定标相关系数(R2cal)、交叉验证相关系数(R2cv)、外部验证相关系数(R2cv)分别为0.609、0.722、0.738、0.909、0.864和0.854。建立的玉米粉样NIRS模型可将预测值与化学值偏差控制在1.7%内,能够准确定量分析玉米子粒淀粉含量,应用于育种材料早期筛选及群体水平粗淀粉分析。

高粱硬脂酰-ACP脱氢酶基因(SbSAD)家族鉴定及不同发育阶段表达分析

硬脂酰-ACP脱氢酶是形成不饱和脂肪酸的关键酶。利用拟南芥蛋白序列作为比对序列在NCBI和Phytozome数据库进行Blastp同源比对,共鉴定11个SbSADs基因。对SbSAD基因家族进行蛋白特性、进化关系、不同发育阶段表达、基因结构、保守基序、染色体定位、基因二级和三级结构、启动子区的顺式元件及种子发育阶段表达分析,结果显示,SbSADs基因编码区为1134~1290bp,其编码蛋白的氨基酸数为377~449,分子量最大为48.0kDa,最小为39.8kDa,等电点为5.26~8.76;根据系统发育树,将SbSAD基因家族分为3个亚族,其中亚族I在不同组织发育阶段表达量较高;11个SbSADs基因不均等地定位在高粱1、2、3、4、6、7和10号染色体上;SbSADs蛋白二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构预测显示,除SbSAD8外,其余SbSADs的蛋白三级结构高度相似;11个SbSADs基因的启动子区与低温胁迫相关的元件数量高度富集。SbSAD5基因在种子发育5和10d均有较高的表达量。

拟南芥和玉米中膜结合bHLH转录因子的鉴定与分析

碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子是一类重要的转录因子,在逆境胁迫响应中起着重要的调控作用。本研究利用5个不同的网站预测拟南芥(Arabidopsis thaliana)和玉米(Zea mays)中的膜结合bHLH转录因子及其跨膜区,并对它们的进化关系、基因结构、保守结构域、启动子顺式作用元件及逆境表达模式等进行了分析。结果表明, 5个网站中预测到的58个假定的膜结合bHLH转录因子(包括22个AtbHLHs和36个ZmbHLHs)被分成2个亚组,相同亚组的膜结合成员在结构及不同发育阶段的表达模式等方面相似;启动子分析及非生物逆境下转录组数据分析表明这些膜结合成员在非生物胁迫响应过程中发挥重要作用。目前对拟南芥和玉米中膜结合bHLH转录因子的研究较少,本文拟为深入研究膜结合AtbHLHs和ZmbHLHs的功能提供参考。