茄子自噬相关基因ATG8家族鉴定及表达分析

自噬相关基因ATG8在调节植物生长发育和胁迫响应中发挥着关键作用。为初步探究ATG8基因在茄子生长发育和胁迫响应中的作用,本研究通过生物信息学技术分析ATG8在茄子基因组中的分布、结构及进化等,并利用实时荧光定量PCR技术研究其在茄子不同组织、外源激素和冷处理下的表达情况。结果表明,从茄子基因组中共鉴定到7个ATG8基因,分布在6条染色体上。理化性质分析显示,茄子ATG8基因编码的蛋白包含118~166个氨基酸残基,等电点在6.29~9.16之间;基因结构和保守基序分析表明,ATG8基因家族成员具有保守的基因结构和蛋白基序;启动子区域含有多种激素响应和逆境响应的顺式作用元件;茄子中有3对ATG8基因存在共线关系;茄子与拟南芥和番茄ATG8基因家族成员间分别存在10对和11对共线关系。组织表达分析表明茄子ATG8主要在不同的花器官中表达,表明其可能与茄子花发育有关;此外,表达模式分析结果显示,7个茄子ATG8基因对冷胁迫和ABA、MeJA、SA等外源激素均有不同程度的响应,表明ATG8基因家族在茄子生长发育、胁迫和激素响应中具有重要的功能。本研究结果为深入探讨ATG8基因在茄子生长发育和胁迫响应中的功能和机理奠定理论基础。

甜菜HIPPs基因家族鉴定与镉胁迫下的表达分析

镉离子平衡和解毒调控是探索甜菜镉胁迫耐受机制的核心,也是利用甜菜进行重金属生物修复的基础。重金属相关的异戊二烯植物蛋白(HIPPs)是一类多功能金属伴侣蛋白,在镉离子吸收、转运及区隔化中发挥关键作用。前期甜菜响应镉胁迫的转录组表达谱研究中,发现BvHIPPs存在差异表达。基于此,本研究通过生物信息学方法全基因组鉴定了BvHIPPs基因家族成员,并对其理化性质、进化关系、基因结构、顺式作用元件、染色体定位及在镉胁迫下的转录表达特性进行了深入的分析。结果表明,甜菜基因组中共有23个BvHIPPs家族成员,均含有HMA结构域和异戊二烯化基序,其中16个BvHIPPs被定位于细胞核。顺式作用元件分析发现BvHIPPs可参与多种生物与非生物胁迫响应。转录组数据表明23个BvHIPPs均不同程度的参与到甜菜对镉胁迫的应答过程,并且进一步的qRT-PCR分析验证了BvHIPPs应答镉胁迫的调控特点。结果表明,BvHIPPs可能在甜菜适应镉胁迫的过程中发挥着重要作用,研究结果为甜菜在重金属污染生物修复的分子机制研究奠定基础。

多花黄精ACY1基因家族鉴定及其表达分析

【目的】筛选鉴定多花黄精中氨基酰化酶(aminoacylase 1,ACY1)基因,为多花黄精抗逆基因功能研究奠定基础。【方法】基于多花黄精转录组数据,对多花黄精氨基酰化酶(PcACY1)基因家族进行鉴定,分析基本理化性质、基因结构、保守基序、进化关系等,并采用qRT-PCR验证ACY1家族成员在不同组织器官中和盐胁迫处理下的表达模式。【结果】多花黄精ACY1家族有2个成员,均为亲水蛋白,具有信号肽,无跨膜结构,亚细胞定位预测结果显示2个成员均定位于细胞质中。与植物其他物种ACY1构建进化树发现,其进化特性可分为2类。植物ACY1启动子顺式作用元件预测结果显示,ACY1存在多种激素、胁迫和生长发育相关的响应元件。qRT-PCR分析结果显示,PcACY1成员在多花黄精不同组织器官中的表达水平差异较大且受盐胁迫诱导。【结论】PcACY1在多花黄精生长发育和抵御逆境过程中可能发挥重要作用,这为进一步研究多花黄精ACY1的功能及遗传改良等奠定基础。

三七SBP转录因子基因家族鉴定与生物信息学分析

目的鉴定三七SBP(PnSBP)家族,并分析其蛋白序列特征、功能特性及表达模式。方法采用生物信息学方法,从三七基因组文件中鉴定出具有完整开放阅读框的PnSBP基因,对其蛋白理化性质、亚细胞定位、保守基序(motif)、启动子顺式元件、蛋白互作网络、表达模式进行分析。结果共鉴定出33个PnSBP基因,均具有SBP-box结构域,系统进化树将拟南芥、水稻、三七的SBP基因共分为8个亚家族,PnSBP启动子有许多激素响应元件及MYB转录因子结合位点,表达分析发现摘蕾会引起6个PnSBP基因在芦头与主根中的表达升高,推测PnSBP家族可能参与调控三七皂苷的生物合成。结论本研究对PnSBP转录因子家族进行全基因组鉴定,初步筛选了在摘蕾后在主根与芦头表达升高的,转录调控皂苷生物合成过程的PnSBP基因。

裸果木超氧化物歧化酶基因家族鉴定及对盐胁迫的响应分析

【目的】鉴定裸果木超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)基因家族成员组成,分析在NaCl胁迫下裸果木SOD基因在叶组织中的表达调控模式,并探索裸果木SOD基因家族对环境的适应性进化机制。【方法】以裸果木叶组织为材料,利用植物生理学和生物信息学相关方法初步对裸果木SOD基因家族进行鉴定和盐胁迫下的表达分析。【结果】共鉴定到7个SOD成员,FSD、CSD和MSD 3个亚家族组成模式为2∶3∶2,均受到纯化选择。裸果木SOD基因共包含7个蛋白保守基序,且均为亲水性蛋白质,但稳定性较差。叶片SOD酶活性随着NaCl质量分数的增大呈先增强后减弱的趋势,且在0.5%NaCl处理下活性最高;在1.5%NaCl处理下,SOD活性也显著高于对照。盐胁迫下,叶组织中FSD、CSD1、CSD3和MSD2基因表达显著上调,其中FSD1和CSD1基因表达最高。CSD1基因存在的变异位点可能会导致其蛋白质活性中心增大。【结论】裸果木SOD基因家族包含7个成员,其中FSD1和CSD1基因在盐胁迫下的高表达可能是裸果木具有较强耐盐能力的原因之一。此外,FSD1和CSD1氨基酸位点突变导致的蛋白质亲水性升高和活性中心增大对提升SOD的催化活性有一定作用。

柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族鉴定及表达分析

【目的】对柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族成员进行鉴定,并分析其在蔗糖积累有明显差异的2个柠檬品种果实发育过程中的表达情况,为揭示柠檬蔗糖代谢关键酶在果实发育中的作用机制及柠檬与其他柑橘类果实蔗糖代谢分子机制提供理论依据。【方法】运用生物信息学方法鉴定柠檬蔗糖代谢关键酶[蔗糖合成酶(SUS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖转化酶(INV)]基因家族成员,对其基本理化性质、保守基序、基因结构、系统进化、蛋白质保守功能域、顺式作用元件和进化模式等进行全面分析。基于转录组数据分析柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族成员在不同组织中的表达模式,并利用实时荧光定量PCR检测其在果皮和果肉发育过程的表达情况。【结果】从柠檬基因组共鉴定获得6个ClSUS基因家族成员(ClSUS1~ClSUS6)、4个ClSPS基因家族成员(ClSPS1~ClSPS4)和15个ClINV基因家族成员(ClINV1~ClINV15),其中ClSPSs基因编码的氨基酸数量最多,ClSUSs、ClSPSs和ClINVs基因编码的保守基序数量和种类大致相同,ClSUSs基因内含子数目为12~14个,ClSPSs基因的内含子数目为12~13个,ClINVs基因的内含子数量为1~11个。ClSUS基因家族成员和ClINV基因家族成员各分为3个亚家族,ClSPS基因家族分为2个亚家族。ClSUS6、ClINV1和ClINV8蛋白均扩张出新的结构域,依据结构域不同,ClINV蛋白家族成员分为2种不同水解酶类型。ClSUSs、ClSPSs和ClINVs基因启动子区域均含有激素响应、光响应、胁迫响应和生长发育调控元件。共25个基因不均匀地分布在染色体上,出现基因串联和片段复制现象。基于转录组数据分析,发现仅有21个基因表达,其中7个基因在柠檬不同组织中特异性表达。21个基因的相对表达量与葡萄糖、果糖和蔗糖含量呈不同程度相关性,其中有9个基因与柠檬葡萄糖、果糖和蔗糖含量呈明显正相关或负相关。实时荧光定量PCR检测结果显示,ClSUSs、ClSPSs和ClINVs基因整体上在果皮中的表达量均比果肉中的表达量高,在果皮中高表达的基因有ClSUS4、ClSPS2、ClINV14和ClINV1,推测这些基因在柠檬果实可溶性糖积累过程中起重要调控作用。【结论】鉴定出的25个柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族成员在理化性质与基因结构方面均存在明显差异,具有明显的组织表达特异性,部分成员如ClSUS4、ClSPS2、ClINV1和ClINV14等是调控柠檬果皮和果肉可溶性糖含量差异的关键基因。

石榴ATG基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析

利用生物信息学方法,从石榴(Punica granatum Linn.)品种‘突尼斯’(‘Tunisia’)基因组中鉴定自噬相关基因(ATG)家族成员,并对其蛋白质理化性质、染色体定位、基因结构、系统进化、共线关系和表达模式进行了分析。结果表明:从石榴基因组中共鉴定出58个ATG基因,定位在8条染色体上。58个石榴ATG家庭成员可分为6个亚族。58个石榴ATG基因中3对基因存在共线关系;石榴与拟南芥[Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.]和葡萄(Vitis vinifera Linn.)ATG基因家族成员间分别存在45和41对共线关系。转录组数据挖掘显示:PgVTI12b-1、PgATG1b-1、PgATG8h-1、PgATG8c-2和PgATG8c-35个基因在ABA缓解干旱胁迫的响应中差异表达;NaCl胁迫下,石榴根和叶中分别有11和8个ATG基因差异表达,且PgATG6b、PgTORb和PgATG1b-2基因在根和叶中均差异表达。实时荧光定量PCR验证发现石榴ATG基因的表达模式与转录组结果基本一致。综合分析结果表明:PgVTI12b-1、PgATG1b-1、PgATG8h-1、PgATG8c-2和PgATG8c-3基因参与石榴叶对ABA缓解干旱胁迫的响应,而PgATG6b、PgTORb和PgATG1b-2基因则同时参与石榴根和叶对NaCl胁迫的响应。

棉花HDAC基因家族鉴定及其在黄萎病菌侵染下的表达分析

【目的】组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases,HDAC)在植物发育及抗病应答中发挥重要作用,本研究旨在鉴定棉花HDAC基因家族成员并对其在黄萎病抗性中的作用进行分析。【方法】利用生物信息学方法对棉花基因组中HDAC基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、系统发育关系、基因结构进行系统分析。利用实时荧光定量聚合酶链式反应分析了黄萎病菌诱导下瑟伯氏棉HADC基因的表达模式。【结果】陆地棉、亚洲棉和瑟伯氏棉基因组中分别包括30、15和13个HDAC基因。棉花HDAC分为RPD3/HDA1、HD2和SIR2三个亚族,同一亚族成员间具有相似的基因结构和保守基序。棉花HDACs基因启动子中含有大量的激素应答、胁迫响应以及植物生长发育相关的顺式作用元件。瑟伯氏棉GthHDAC基因响应乙烯、水杨酸和茉莉酸的诱导;在黄萎病菌胁迫下,多数GthHDAC基因上调表达,表明该基因家族可能通过乙烯/茉莉酸和水杨酸等信号通路调控棉花黄萎病抗性。【结论】本研究从全基因组水平上鉴定了亚洲棉、陆地棉和瑟伯氏棉中58个HDAC家族基因,并明确了瑟伯氏棉HDAC家族成员在黄萎病菌胁迫下的表达模式。黄萎病菌处理后,大部分GthHDAC基因在叶片中上调表达,并且受到乙烯、水杨酸和茉莉酸的诱导。

甜菜STPK家族鉴定及蛋白互作网络分析

丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STPK)参与调节植物体内的多种信号转导、胁迫应答过程,但在甜菜中STPK的研究相对较少。为了揭示甜菜中STPK家族的特征从而预测其功能,本研究采用生物信息学方法,从全基因组水平对甜菜STPK家族进行了鉴定与分析,并构建了STPK蛋白互作网络。结果表明,甜菜基因组中鉴定到148个STPK,分为9个亚类;且这些STPK均含有11个蛋白激酶的保守结构域;甜菜STPK互作网络包括8个子网;这些蛋白质与发育和刺激应答相关。本研究结果可为甜菜遗传育种提供理论支持与基因资源。

蓖麻E2基因家族鉴定及生物信息学分析

泛素蛋白酶体途径(Ubiquitin proteasome pathway)能使蛋白质选择性降解,在植物生长发育过程中起着非常重要的作用.泛素结合酶(Ubiquitin-conjugating enzyme,UBC)E2是该途径中一种非常重要的酶,在植物遭受非生物胁迫时起重要作用.目前,已在12种植物中鉴定了E2基因家族,但在植物蓖麻中E2基因家族的系统鉴定与分析鲜见报道.为揭示蓖麻E2家族的功能,本研究运用生物信息学方法鉴定得到33个泛素结合酶的家族基因,对其理化性质、蛋白结构及系统进化等进行分析.结果表明,蛋白质的氨基酸长度在102~568 aa之间;RcUBC蛋白的分子量范围为11.29812~62.93183 MW·KD-1;等电点介于4.34~9.47之间;不稳定系数范围为25.93~73.04;大部分蛋白无跨膜结构;脂肪系数在62.30~92.55之间;33个蛋白质的亲水性数值皆为负值,属于亲水性蛋白;二级结构主要组成部分是α-螺旋和无规则卷曲,延伸链次之,β-转角占很小的一部分;蓖麻RcUBC蛋白定位于多个细胞器可反映出RcUBC基因家族功能的多样性;根据进化树分析,RcUBC被分为4个亚家族,且同一亚家族的成员具有相似特性;对蓖麻RcUBC基因家族的33个蛋白序列进行比对分析发现Motif 1保守基序有很高的保守性.本研究可为蓖麻RcUBC基因家族功能的进一步研究提供参考.

玉米ZmEXO70s基因家族鉴定及苗期耐热性关联分析

【目的】鉴定玉米EXO70s(ZmEXO70s)基因家族成员,分析其遗传变异与玉米耐热性的关联性,为揭示其在玉米耐热方面的功能和分子机制打下基础。【方法】以拟南芥EXO70s(AtEXO70s)基因家族成员序列为参考,利用MaizeGDB和NCBI数据库从玉米全基因组中鉴定出ZmEXO70s基因家族成员,对其进行基因结构及系统进化分析,根据其在系统发育进化树上的位置对其进行系统命名,并基于转录组测序(RNA-Seq)数据分析ZmEXO70s基因家族成员在不同组织及非生物胁迫下的表达模式。最后,鉴定玉米自交群体AM368中ZmEXO70s基因SNP位点,结合玉米AM368群体苗期耐热存活率进行基因家族关联分析。【结果】从玉米全基因组序列中共鉴定出36个ZmEXO70s基因,分布在10条染色体上,长度为228~3726 bp,编码75~1241个氨基酸残基,蛋白分子量为8.6~136.6 kD,理论等电点(pI)介于4.5~9.9,大部分蛋白pI小于7.0。拟南芥、水稻和玉米的EXO70s蛋白被分为9组(A组~I组),其中ZmEXO70s蛋白在各组中均有分布。大多数ZmEXO70s基因不含内含子,只有少数基因含有内含子,且内含子数量不同。36个ZmEXO70s蛋白共含8种基序(Motif 1~Motif 8),主要集中在C端,说明这些蛋白端序列较保守,且Motif 1~Motif 8组成Exo70保守结构域。ZmEXO70s基因在不同组织中的表达水平均存在明显差异,其中ZmEXO70B3基因在雄穗、花药、叶片和花丝中高表达,ZmEXO70C1a基因只在雄穗和花药中高表达,ZmEXO70D2b基因在胚乳和萌发种子中低表达,ZmEXO70G1c基因在花丝和萌发种子中低表达。有23个ZmEXO70s基因至少可响应一种非生物胁迫,说明这些ZmEXO70s基因参与非生物胁迫响应过程。ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因的遗传变异与玉米苗期耐热性具有显著相关性(P≤0.01)。【结论】ZmEXO70s基因家族成员在系统发育进化上较保守,其基因组复制事件可能发生在禾本科植物分化后,且大多数ZmEXO70s基因被保留,仅部分基因被丢失。ZmEXO70s基因可能在非生物胁迫响应过程中发挥重要作用,ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因可作为调控玉米苗期耐热性重要候选基因。

乌拉尔甘草CIPK基因家族鉴定与表达分析

为挖掘乌拉尔甘草钙调磷酸酶B互作蛋白激酶(Calcineurin B like protein interacting protein kinase,CIPK)家族成员特征并预测其功能,利用生物信息学方法鉴定乌拉尔甘草CIPK家族基因,并对其进行系统发育、基因结构、保守结构域及进化关系、表达特征等分析。从乌拉尔甘草基因组中鉴定获得22个GuCIPK基因,分布于19个不同的染色体位置;氨基酸序列比对分析发现多数GuCIPK都含有1个Ser/Thr结构域、1个NAF结构域以及PPI结构域;进化树分析结果显示,22个GuCIPK基因可分为5个亚组。GuCIPK基因的上游启动子中存在一些非生物胁迫和激素应答元件,推测GuCIPK基因的功能发挥可能受不同信号的调控。根据组织特异性表达特征可将GuCIPK分为Ⅰ~Ⅳ4个组,其中Ⅱ组中6个GuCIPK成员在根、茎和叶片中的表达量较高,Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组的GuCIPK成员在根、茎、叶组织中的表达相对较低。利用qRT-PCR分析GuCIPK响应不同非生物胁迫的表达特征,结果表明:在盐、氧化、干旱、高温和低温胁迫下,GuCIPK基因受到不同胁迫的诱导表达。结果为进一步探究GuCIPK的功能和可能的调控机制提供了一定参考。

陆地棉TCP家族基因鉴定及组织表达分析

【目的】鉴定、分析陆地棉TCP家族基因,为进一步研究TCP基因在棉花植株内的生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过Pfam网站获取TCP家族HMM模型文件,使用HMMER网站鉴定陆地棉TCP基因,CottonFGD网站获取陆地棉TCP基因组蛋白序列。利用MapInspect进行染色体定位、MEGA 7.0进行多序列比对聚类分析、MEME网站motif预测、TBtools软件鉴定基因结构以及陆地棉TCP基因组织特异性表达分析。【结果】共鉴定出63个陆地棉TCP基因,其中39个Class I亚族,24个ClassⅡ亚族;ClassⅡ亚族中包括17个CIN亚类,7个CYC/TB1亚类。染色体定位发现该63个TCP基因在陆地棉22条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有33个基因、D组上分布有30个基因。所有TCP蛋白均包含TCP结构域。TCP基因外显子、内含子结构及长度在同一亚家族内具有相似性。TCP家族基因中有12个基因在陆地棉纤维中优势表达,32个基因在花器官中优势表达,16个基因在营养器官:根、茎和叶中优势表达。【结论】获得了与陆地棉生长发育相关的TCP基因。

海岛棉类受体胞质激酶RLCK VI家族全基因组鉴定与胁迫表达分析

【目的】对海岛棉(Gossypium barbadense)类受体胞质激酶RLCK VI(GbRLCK VI)家族基因进行全基因组分析,为深入研究RLCK VI家族基因参与棉花生长发育和抗逆的调控机制提供参考。【方法】基于最新发布的海岛棉基因组数据,利用生物信息学手段对GbRLCK VI家族基因进行全基因组鉴定,并系统分析该家族基因成员的理化性质、序列特征、基因复制、系统进化和表达特征。【结果】海岛棉中共鉴定出39个GbRLCK VI家族基因,经聚类分析将其分为A、B两组,其中A组22个,B组17个,均含有1个激酶结构域,分布于16条染色体,多数位于质膜。基因复制分析表明,该家族在进化过程中发生染色体片段复制事件;Ka/Ks分析显示,所有基因对Ka/Ks均小于1,表明GbRLCK VI家族基因在进化过程中可能经历了严格的纯化选择作用。转录组分析表明,GbRLCK VI家族基因在10个不同组织中的表达模式不同,11个基因在花器官中优势表达,9个基因在根茎叶中优势表达;逆境胁迫下的表达分析显示,8个基因在干旱、盐、黄萎病胁迫下优势表达,4个基因只在黄萎病胁迫下优势表达,说明GbRLCKVI基因能快速地参与抗逆反应,挑选4个基因GB_A12G0061、GB_A11G2234、GB_D01G2010、GB_D03G0730进行qRT-PCR验证,表达分析结果显示,4个基因在干旱、盐或黄萎病菌胁迫下的表达趋势与转录组数据一致,表明它们参与了棉花对逆境胁迫(干旱、盐和黄萎病菌)的响应过程。【结论】明确了GbRLCK VI家族基因在基因组中的分布特征、结构特征以及系统进化特征,根据转录组数据初步揭示了该家族基因在棉花生长发育和抗逆胁迫中的功能。

菠菜PSY基因家族的鉴定与表达分析

八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)是植物类胡萝卜素合成途径中的第一个限速酶,对植物的生长发育具有重要作用。为了解菠菜(Spinacia oleracea L.)中PSY基因家族功能,本研究通过生物信息学方法对菠菜PSY基因家族成员的数目、结构、启动子元件、氨基酸特性和基因进化等进行鉴定分析,并利用实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR)分析其在菠菜组织中及响应红蓝光比例变化的表达模式,同时测定R1B3(红光∶蓝光=1∶3)和R3B1(红光∶蓝光=3∶1)处理后菠菜总类胡萝卜素含量,进行SoPSYs基因表达量与总类胡萝卜素含量变化的相关性分析。结果显示,菠菜共有4个PSY基因,含有SQS_PSY保守结构域,SoPSY蛋白为亲水性蛋白。菠菜PSY1、PSY2和苋科的甜菜进化关系较近,PSY3、PSY4与番茄PSY3有较近的亲缘关系。菠菜PSY基因启动子序列上存在多种光响应和植物激素相关元件。SoPSY基因具有组织表达特异性,SoPSY1、SoPSY2、SoPSY3仅在叶片中表达,SoPSY4主要在根中表达。菠菜类胡萝卜素含量在R1B3和R3B1处理后均下降。不同基因型菠菜中,各SoPSY基因响应红蓝光比例变化的表达模式具有差异性,其中SoPSY1的表达在栽培类型菠菜中无显著变化,SoPSY2的表达模式在两种类型菠菜中相反,SoPSY3在野生型与栽培型菠菜中表达模式一致,且这3个基因的相对表达水平与总类胡萝卜素含量变化密切相关。本研究为深入了解PSY基因在菠菜中的生物学功能,以及响应红蓝光比例变化的调控机理奠定了基础。

基于转录组的荔枝PAL基因家族鉴定及表达分析

本研究通过运用荔枝采后褐变的转录组数据,运用生物信息学的方法对荔枝PAL基因家族进行鉴定,然后分析其理化性质、蛋白的各级结构、保守基序、与其他物种的进化关系及荔枝采后室温下褐变的基因表达模式。结果表明,共在荔枝中鉴定出4个具有PLN02457结构域的PAL基因。其蛋白质的长度为706~724个氨基酸,分子质量在39.990~43.759 kD,理论等电点存在于6.03~6.34之间,不稳定系数介于29.61~38.10,脂肪指数在88.87~93.40。各蛋白的α-螺旋介于54.72%~59.35%,无规则卷曲在30%左右,两者在二级结构中占比相对较高。4个荔枝PAL基因蛋白均存在MIO保守结构域,该结构域普遍存在于PAL基因家族蛋白中。4个荔枝PAL基因蛋白均存在PAL基因家族蛋白普遍出现的MIO保守结构域。通过多物种进化树分析发现荔枝与双子叶植物PAL基因家族的亲缘关系是相对较近的。4个荔枝PAL基因在室温下采后荔枝果皮发生褐变的过程中都展现了不同的表达模式。本研究发现了LcPAL2和LcPAL3 2个基因和PAL活性与荔枝果皮褐变有着很密切的联系,为进一步挖掘荔枝PAL基因功能提供了参考。

小麦CPP基因家族鉴定和TaCPP20-5B克隆分析

为了研究小麦TaCPP20-5B基因在小麦生长发育过程中的作用,对小麦中CPP(Cysteine-richpolycomb-like protein)家族基因进行了全基因组鉴定和生物信息学分析,并对该家族中的TaCPP20-5B基因进行了克隆、蛋白质理化性质和二级结构、基因表达量检测和亚细胞定位分析。结果表明,在小麦基因组中共鉴定出CPP家族成员26个,系统发育进化树共有A、B、C和D 4个亚族。小麦CPP家族基因在其他组织中表达量明显高于叶片,旱热胁迫后TaCPP13和TaCPP20表达量显著提升;TaCPP20-5B基因编码区全长为1083 bp,共编码360个氨基酸,蛋白质分子量为40.02 kD,不稳定系数为52.71,脂肪系数为57.69,总平均亲水性指数为-0.716,等电点为8。蛋白质二级结构分析表明,α-螺旋、β-折叠、无规则卷曲和直链延伸分别占比20.83%、3.61%、61.94%和13.61%。TaCPP20-5B在小麦叶片中表达量最低,在根和茎中表达量相近,是叶片的2.6~2.7倍。亚细胞定位发现TaCPP20-5B定位于细胞核中。本研究结果可为进一步研究TaCPP20-5B基因在小麦中的功能提供参考依据。

甜菜BES1基因家族鉴定与生物信息学分析

BES1基因家族是一类独特的转录因子,其在油菜素内酯(BRs)的信号通路中起到了关键的作用。为了识别和分析甜菜(Beta vulgarisL.)中的BES1基因,探究其在胁迫响应和植物生理中的重要调节作用。本研究采用生物信息学的方法基于甜菜的全基因组数据,在全基因组范围内对甜菜BES1家族成员进行识别和分析,研究其与拟南芥、波菜、水稻、大豆的系统进化关系;对各基因的启动子顺式作用元件、染色体定位、相关蛋白的理化性质以及保守基序等进行分析预测。结果显示:甜菜中共存在7个BES1基因,这些基因分布在甜菜第1号、第4号、第5号、第6号和第8号染色体上;家族内基因结构差异较大,顺式作用元件涉及激素应答、胁迫应答及光应答;不同物种之间的BES1蛋白发现较为密切的亲缘关系,物种内BES1蛋白间存在较大差异;预测各蛋白氨基酸长度在147.00-703.00aa、相对分子质量16.25-78.63kDa、等电点5.62-9.40;WolfPSORT预测有2个蛋白位于细胞质内、5个位于细胞核中。本研究对甜菜BES1基因家族的结构与功能进行了深入探究,为后续甜菜BESI基因功能的研究和农业生产中的潜在应用奠定一定理论基础。

ASI基因家族结构及表达分析

为研究编码α-淀粉酶/枯草杆菌蛋白酶抑制剂(α-amylase/subtilisin inhibitor, ASI)的基因结构特征及功能,本研究利用NCBI、Phytozome等平台工具鉴定到来源于23种植物的33个ASI基因家族成员,分析其进化特点及其编码蛋白的理化性质和保守基序等信息.同时结合RT-qPCR技术分析水稻ASI在干旱和盐胁迫条件下的表达模式.结果表明,ASI基因家族具有较高的保守性,但其编码蛋白上下游区域的保守性强弱不一,同时顺式作用元件预测结果提示ASI基因可能参与植物生长发育调控、响应生物及非生物胁迫等生理过程. RT-qPCR分析发现,较未胁迫条件下,幼苗期水稻的根、叶鞘和叶片等组织中RASI基因发生了不同的表达变化,提示ASI基因可能具有多样性的生物学功能.

文心兰PLC基因家族鉴定及其应答软腐菌侵染转录模式

磷酸肌醇信号途径广泛参与生物体内多种细胞信号转导过程,PLC是该信号途径中的关键酶,在植物先天性免疫反应中起核心作用.为鉴定文心兰PLC基因家族成员、了解成员特征及其在应答软腐病菌侵染过程中的表达模式,基于‘南茜’文心兰应答软腐病菌侵染的转录组数据,利用生物信息学方法对其蛋白理化性质、亚细胞定位、二级结构、系统进化特征、保守氨基酸序列、蛋白互作网络及在文心兰感病过程中的表达模式(RPKM值)进行分析.共鉴定得到9个文心兰PLC基因家族成员,其编码蛋白的长度在332-600 aa,分子量(Mr)约为36.92×10^(3)-68.44×10^(3),等电点介于5.42-8.50,均属于不稳定亲水蛋白.亚细胞定位预测结果表明,文心兰PLC蛋白在过氧化物酶体、细胞核、细胞质、叶绿体和线粒体中均有分布.根据进化树和保守基序分析,文心兰PLC蛋白可分为PI-PLC和NPC 2个亚族,包含18个保守基序.String构建蛋白互作网络发现,PLC家族成员可能与PTEN3、PIP5K、PIS1以及G蛋白存在互作关系.RNA-seq表达量分析表明,9个文心兰PLC家族基因在‘南茜’文心兰不同感病时期(12 h和36 h)有明显不同的表达规律.其中,OhNPC1、OhPLC3以及OhPLC5在病原菌侵染初期与后期均显著上调表达,OhPLC4和OhPLC6在病原菌侵染后期显著上调表达.本研究表明OhNPC1、OhPLC3、OhPLC4、OhPLC5和OhPLC6可能在文心兰抵御软腐菌侵染过程中发挥重要作用.(图8表5参50)