草莓Remorin家族的全基因组鉴定及功能初步研究

研究将FvREM2.1基因异源过表达到拟南芥中,结果表明:过表达FvREM2.1基因能明显抑制拟南芥根生长,引起根的向重性失衡,且在pSUC2:GFP背景下过表达FvREM2.1导致GFP在根部卸载受抑制,表明FvREM2.1通过调控胞间连丝的通透性,参与了草莓根的发育。

草莓SBP基因家族生物信息学初步分析

为了研究草莓SBP基因家族的功能,利用多种生物信息学软件,对SBP蛋白序列的系统发生和基因组定位进行分析,对其氨基酸组成成分、理化性质以及二、三级结构进行分析和预测等。结果表明草莓16条SBP蛋白序列与拟南芥16条SBP蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与草莓SBP基因间具有较高的保守性。基因组定位发现16个SBP基因分布在6条染色体上。研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异,而它们的二级结构主要以随机卷曲为主,三级结构相似。SBP基因家族在植物的生长、发育等多个方面起重要作用,笔者实验结果为草莓SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。

草莓MADS-box基因家族生物信息学分析

通过生物信息学的方法,利用拟南芥、水稻的MADS-box基因对草莓MADS-box基因家族进行鉴定和分析,共得到83个草莓MADS-box候选基因,且MADS-box结构域高度保守。进化分析表明,Fv MADS1-Fv MADS33可被细分为10个亚组,分别为AG、AGL12、AGL6、AGL2、SE、SVP、FLC、AP3、SOC1、AGL17;Fv MADS34-Fv MADS83可被细分为4个亚组,分别为Mα(22个成员)、Mβ(1个成员)、Mγ(17个成员)、Mδ(10个成员)。

草莓TCP转录因子家族生物信息学鉴定及基因表达分析

TCP转录因子家族是植物特异的一类调控逆境胁迫的重要转录因子。该研究利用生物信息学方法对草莓TCP转录因子家族成员进行鉴定,采用qRT-PCR方法检测转录因子家族在非生物胁迫中的表达,并对相应转录因子家族基因的结构和功能进行了预测,为探究TCP转录因子在森林草莓非生物胁迫中的作用奠定基础。结果显示:(1)从森林草莓(Fragaria vesca)基因组和凤梨草莓(Fragaria ananassa)基因组中分别筛选了18个和58个TCP基因,并根据基因在染色体上的位置分别命名为FvTCP1~FvTCP18和FaTCP1~FaTCP58,亚细胞定位显示TCP家族基因主要位于细胞核上。(2)qRT-PCR分析表明,森林草莓家族基因对逆境胁迫具有响应作用,但不同成员在不同胁迫处理下的响应程度存在差异,FvTCP14在200 mmol·L^(-1) NaCl、10%PEG、100μmol·L^(-1) ABA、4℃低温、40℃高温和100 mmol·L^(-1) H_(2)O_(2)处理下相对表达量极显著高于对照,分别是对照的43.78倍、166.73倍、38.39倍、265.87倍、626.24倍和451.85倍,表明FvTCP14响应干旱、盐、ABA、H_(2)O_(2)、低温和高温胁迫;另外发现,FvTCP12在4℃低温、100μmol·L^(-1) ABA和100 mmol·L^(-1) H_(2)O_(2)胁迫下与对照相比呈下调趋势,推测FvTCP12基因对低温、ABA和H_(2)O_(2)胁迫具有负调控作用。研究表明,森林草莓TCP转录因子在不同逆境胁迫中的表达存在一定的差异。

森林草莓糖基转移酶基因家族生物信息学及其表达分析

【目的】对森林草莓糖基转移酶基因(FvUGT)家族进行生物信息学分析及基因表达分析,为深入研究森林草莓UGT基因功能和探索UGT调控草莓果实发育及花色苷及品质形成提供理论依据。【方法】基于Phytozome数据库鉴定得出138个FvUGT基因家族基因,运用生物信息学方法分析其蛋白理化性质、基因结构、保守结构域和进化关系,并采用实时荧光定量PCR对UFGT候选基因在森林草莓(红果和白果2个类型)各组织(根、叶柄、叶和果实)中的表达量进行分析。【结果】FvUGT基因家族可分为12个类群(A、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L和N),每个类群分别包含16、2、23、32、8、1、5、5、7、3、21和4个成员;染色体定位发现FvUGT基因家族成员在除2号染色体之外的其他染色体上均有分布,且分布不均;FvUGT基因内含子长度、外显子位置和数目在不同成员间均存在差异,FvUGT基因家族在进化过程中产生较强的分化。实时荧光定量PCR检测结果表明,FvUFGT70基因在森林草莓白果和红果的叶和叶柄中有较高表达;FvUFGT94基因在各组织中均有表达;FvUFGT67和FvUFGT68基因在根中有较高表达;而FvUFGT95和FvUFGT96基因在果实中有表达,且显著高于其他组织(P<0.05,下同)。同时,在果实的小绿期、转色期和成熟期的表达表现为,成熟期FvUFGT33和FvUFGT95这2个基因在森林草莓红果类型的表达量显著高于白果类型。【结论】7个FvUFGT基因表现出明显的组织差异性,其中FvUFGT33和FvUFGT95基因在果实中有较高表达量,且在森林草莓红果类型表达量显著高于白果类型,故推测其在花色苷合成中发挥作用。

森林草莓Fv CAX基因家族的鉴定及生物学功能分析

CAXs是存在于植物细胞质膜或液泡膜上的多基因家族,能调控Ca2+的平衡,是重要的阳离子转运蛋白。因此,从全基因组水平确定森林草莓中CAX基因家族成员并通过数据库分析CAX家族成员的进化关系和基因结构、分析表达模式和顺式作用元件,可为研究森林草莓中CAX基因家族的功能奠定理论基础。首先获得拟南芥CAX的保守序列作为参考,通过TBtools软件比对得到森林草莓FvCAXs基因家族成员。利用数据库分析家族成员的染色体定位并进行命名,分析得到FvCAXs的理化性质、亚细胞定位、基因结构及保守结构域。比较FvCAXs基因在不同组织及同一组织不同发育时期的表达量并利用R软件对FvCAXs家族的基因表达模式进行可视化分析,通过植物顺式调控数据库分析FvCAXs启动子元件。森林草莓FvCAXs家族包含7个成员,编码427~543个氨基酸、分子量介于47.02~58.82k Da,等电点介于4.90~5.81,且都为疏水性蛋白;大多数位于细胞质膜和液泡膜上,少部分位于叶绿体类囊体膜;进化上森林草莓与月季、苹果的CAX亲缘关系较近。森林草莓FvCAXs具有组织特异性表达特点:Fv CAX1~3和Fv CAX5在整个植株发育时期表达量较低,仅在花发育的部分时期有表达量;Fv CAX6和Fv CAX7在苗期、叶片、花的发育过程和种子的形成过程中表达量都有显著性增加。启动子分析表明,顺式作用元件主要有MYB、Dof(AAAG)、WRKY、W-box和MBS,表明FvCAXs基因家族成员的大多数基因能够参与外界的胁迫反应。

森林草莓HD-ZipⅠ亚家族基因的鉴定及表达分析

[目的]本文旨在鉴定森林草莓同源异型域-亮氨酸拉链家族(homeodomain-leucine Zipper,HD-Zip)Ⅰ亚家族的转录因子,分析其序列属性及表达模式,为其进一步功能研究和利用奠定基础。[方法]运用生物信息学方法,鉴定和分析森林草莓HD-ZipⅠ亚家族基因的系统进化关系、蛋白基序、基因结构、复制方式及启动子元件等;利用公共转录组数据和荧光定量PCR技术,分析其在花和早期果实中以及黑暗、脱落酸(ABA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)或水杨酸(SA)处理的离体叶片中的表达模式。[结果]森林草莓HD-ZipⅠ亚家族包含11个基因,它们含有0~3个内含子,相对均匀地分布在第1和3~7号染色体上。全基因组/片段复制是HD-ZipⅠ亚家族基因扩张的主要复制方式。光和激素响应元件是其启动子区所占比例最高的2类顺式作用元件。转录组数据显示,多数HD-ZipⅠ基因在森林草莓除成熟花粉粒和胚之外的花和早期果实组织中表达量较高。5个HD-ZipⅠ亚家族基因的定量结果表明,FvH 4_1g20230、FvH4_5g36570、FvH4_5g15520和FvH4_7g32570基因在ABA、6-BA或SA处理3和6 h时有响应;FvH 4_7g32570基因在黑暗时被诱导,FvH4_5g36570、FvH4_7g32570、FvH4_1g20230、FvH4_5g15520基因在ABA诱导的离体叶片衰老过程中发生显著的表达变化;而在6-BA处理的叶片中,这5个基因的表达与对照相比均无持续的显著变化。[结论]HD-ZipⅠ亚家族基因很可能在黑暗和ABA诱导的森林草莓离体叶片衰老过程中起重要的调控作用,并参与森林草莓花和早期果实的发育以及激素响应过程。

浆果家族的食疗档案

提到浆果，每个人都能列举出几种：葡萄、草莓、蓝莓……“汁多味美”是它们共同的标签。那么，这些浆果在营养价值和食疗方面有哪些专长呢？不妨来了解一下。

草莓YABBY基因家族的鉴定及表达分析

YABBY蛋白是一类调控植物形态建成与器官发育的重要转录因子。为了研究草莓YABBY,通过生物信息学技术鉴定了森林草莓(二倍体)与栽培草莓(八倍体)的YABBY基因家族成员及其序列特征,构建了各成员与植物YABBY的系统发育树与共线性关系图,并利用RNA-seq数据与定量逆转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术分析其表达模式,构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)融合表达载体,在烟草叶细胞中瞬时表达观察其亚细胞定位。研究结果表明,森林草莓有6个FvYABBY基因,栽培草莓有26个FxaYABBY基因;FvYABBY基因家族成员可归为5个不同的进化分支,与拟南芥AtYABBY基因家族存在5对直系同源。在森林草莓中,所有Fv YABBY在根和花托中基本不表达,FvYABBY1、FvYABBY2、FvYABBY5和FvYABBY6在叶、茎、花和瘦果中高表达;在栽培草莓中,FxaYABBY1、FxaYABBY2、FxaYABBY5和FxaYABBY6在瘦果中表达,所有FxaYABBY在花托中为低表达或不表达。此外,在低温、高盐和干旱等非生物胁迫下,FvYABBY1、FvYABBY3、FvYABBY4和FvYABBY6下调表达,FvYABBY5上调表达,FvYABBY2则先上调后下调表达。在烟草叶细胞中,所有FvYABBY蛋白均定位在细胞核。以上结果为草莓YABBY基因的后续功能研究奠定了基础。

龙眼胚性愈伤组织Remorin家族成员的克隆及其在体胚发生过程中的表达分析

以龙眼松散形胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR结合RACE法克隆Remorin家族5个成员的c DNA全长,Dl Remorin1全长2 127 bp,编码572个氨基酸;Dl Remorin2全长1 829 bp,编码444个氨基酸;Dl Remorin3全长1 937 bp,编码541个氨基酸;Dl Remorin4全长1 743 bp,编码466个氨基酸;Dl Remorin5全长1 043 bp,编码181个氨基酸。Dl Remorin1~5 DNA序列长度分别为:4 054、3 097、3 505、4 690和1 935 bp,所有内含子剪切位点均符合真核生物"GT-AG"规则。所有成员均是不稳定亲水性蛋白,都不具有信号肽,只有Dl Remorin1具有跨膜结构,都具有Remorin家族保守结构域,与其它植物的Remorin具有较高的同源性。系统进化树分析结果表明,Dl Remorin5为经典的Remorin蛋白,Dl Remorin1与Dl Remorin2属于长链Remorin。qRT-PCR结果显示,随着龙眼体胚的发育,Dl Remorin1的表达量呈类"N"状趋势,在心形胚时期和子叶形胚时期较高;Dl Remorin2在心形胚和子叶形胚时期迅速下降;Dl Remorin3在发育中后期迅速升高,并在子叶形胚时期最高;Dl Remorin4在球形胚和鱼雷形胚时期最低,而Dl Remorin5在不完全胚性紧实结构时期最低。说明Dl Remorin1~5在龙眼体胚发生过程的转录水平具有一定的组织特异性和时序性。ps RNA Target预测显示Dl Remorin还可能受到mi RNA家族的调控。

森林草莓B-box基因家族全基因组序列鉴定与表达分析

植物B-box基因参与植物形态建成、花器官发育以及响应逆境胁迫过程中的多种生命活动的并具有重要作用,草莓是重要的经济果树作物,然而对草莓B-box家族了解较少。为了研究草莓B-box基因家族成员及其在花器官发育过程中的表达情况,本研究利用计算生物学的方法从全基因组水平鉴定森林草莓(Fragaria vesca)B-box基因家族成员,并对家族成员的蛋白质特征、基因组分布、内含子个数以及基因表达进行分析。结果表明,森林草莓中至少存在21个B-box基因家族成员,分布在6条染色体上,基因内含子个数1~5个。基于蛋白质模体组成与蛋白质序列的分析将整个家族分为五个亚家族。14个基因家族成员以5种表达模式参与雄蕊器官发育进程。研究结果表明:草莓B-box基因家族的5个亚家族经过模体复制和删除事件进化而来,并参与花器官发育过程。试验结果将为在草莓中进一步研究该基因家族成员功能提供参考。

草莓CIPK基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得CIPK基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在蔷薇科森林草莓(Fragaria vesca)数据库中得到CIPK基因家族成员19个,可分为6个亚族。该基因家族分布在草莓7条染色体中的6条上。其编码蛋白的氨基酸数157~1 196,理论等电点3.91~9.34,分子量18 667.68~133 714.31 D。基因结构分析表明,有11条基因只有1个外显子,其余基因外显子数2~15。亚细胞定位结果表明,该基因家族成员主要在细胞质、细胞核和叶绿体上表达。蛋白质二级结构预测表明,该基因家族成员主要以α–螺旋、β–转角和不规则卷曲为主。对上游2 kb区域启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员对逆境胁迫应答MYB响应明显,除FvCIPK02、FvCIPK15、FvCIPK17外,其他基因均对脱落酸应答元件ABRE响应明显。qRT-PCR数据分析表明,FvCIPK16、FvCIPK10和FvCIPK09分别在PEG、ABA和NaCl处理下,草莓试管苗中的相对表达量最高,分别是对照的18.4倍、29倍、13倍,说明FvCIPK16强响应干旱胁迫,FvCIPK10强响应ABA诱导,FvCIPK09强响应高盐胁迫;另外发现各处理的FvCIPK03相对表达量均下调,推测FvCIPK03在植物逆境胁迫中起负调节作用。

凤梨草莓和森林草莓GH3基因家族的鉴定与表达分析

Gretchen Hagen 3 (GH3)基因家族是一类生长素早期响应基因,在植物的生长发育及抗逆响应中发挥重要作用。本研究从凤梨草莓(Fragaria×ananassa)和森林草莓(F. vesca)基因组中分别鉴定出24个FaGH3基因和9个FvGH3基因。FaGH3基因分布于20条染色体上;FvGH3基因分布于6条染色体上。FaGH3基因大小差异较FvGH3大,但其二级结构相似。FaGH3主要分布于细胞质和细胞核, FvGH3主要分布于细胞质、细胞核和叶绿体。除了FaGH3.22为碱性蛋白,其余凤梨草莓和森林草莓GH3蛋白均为酸性亲水性蛋白。系统进化分析发现24个FaGH3和9个FvGH3可以分为3个亚家族,其中FvGH3.4和FvGH3.6为森林草莓中唯一的共线性基因,而凤梨草莓中存在大量片段重复和个别串联重复;凤梨草莓和森林草莓GH3基因成员之间主要存在正选择效应且无显著的密码子偏好性。顺式作用元件分析发现凤梨草莓和森林草莓GH3基因主要包含光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件及生长发育相关元件。qRTPCR结果分析表明, FaGH3和FvGH3基因在干旱胁迫下主要进行上调表达,在盐胁迫下主要进行下调表达,而在IAA处理下既存在上调表达,也存在下调表达。综上所述,凤梨草莓GH3基因家族的基因大小差异较森林草莓的大,其保守性相对较弱;FaGH3基因和FvGH3基因对PEG、NaCl和IAA处理均存在不同程度地响应。

草莓LIM家族候选基因的鉴定及在非生物胁迫下的表达

利用NCBI、GDR数据库对草莓LIM家族候选基因在草莓基因组水平进行生物信息学分析,鉴定获得4个亚族37个候选LIM基因,其中9个来自森林草莓(Fragaria vesca L.),28个来自凤梨草莓(F.ananassa Duch.)。草莓LIM家族候选基因主要分布在细胞核;其密码子偏好性较弱,偏向使用以A/T结尾的同义密码子。FvLIM和FaLIM启动子序列上游2 kb区域包含大量激素及非生物胁迫响应元件。10%PEG、200 mmol·L^(-1) NaCl、4℃低温胁迫下,随着处理时间延长LIM家族候选基因在凤梨草莓‘红颜’中比森林草莓中上调趋势更明显。4℃低温处理下,森林草莓中以FvLIM5(12 h)和FvLIM7(24 h)上调最为明显,而凤梨草莓‘红颜’中以FaLIM25(12 h)和FaLIM18(24 h)上调最为显著,总体对低温响应较明显。实时荧光定量PCR分析结果表明,草莓LIM家族候选基因在不同组织中的表达量存在一定差异,在根和花中的表达量偏高。综合以上分析结果,预测草莓LIM家族候选基因可能在响应非生物胁迫以及根和花的发育中发挥重要作用。

森林草莓FvLysM基因家族的生物信息学分析

LysM结构域包含蛋白(LysM domain containing protein)是一类重要的病原菌信号受体蛋白。为了更好地了解森林草莓FvLysM基因家族的成员及其特征,本研究以先获得拟南芥Lys M的保守序列作为参考,通过TBtools软件比对得到森林草莓FvLysM基因家族成员并进行命名;数据库分析家族成员的染色体定位、基因结构;分析得到FvLysM蛋白的理化性质、亚细胞定位;比较FvLysM基因在发育阶段不同时期不同组织的表达量并利用R软件对其表达模式进行可视化;通过植物顺式调控数据库分析FvLysM基因启动子元件。通过鉴定共获得15个森林草莓FvLysM基因,其不均匀地分布在4条染色体上,基因结构和功能结构域较为保守;编码268~682个氨基酸,其分子量介于29311.84~74828.69 kD之间,等电点介于5.11~9.26;绝大多数位于细胞膜上;进化上与苹果的亲缘关系最近。森林草莓FvLysM基因具有组织特异性表达特点:FvLysM5和FvLysM12在整个植株发育时期表达量较高,FvLysM5和FvLysM8可能参与有性生殖;通过启动子分析表明其具有较多与免疫反应和花粉发育相关的顺式作用元件。本研究从全基因组水平确定森林草莓FvLysM基因家族成员并通过数据库分析FvLysM基因家族成员的染色体位置、基因结构、理化性质、进化特征、表达谱以及启动子元件,为进一步研究FvLysM基因在森林草莓病害中的作用及参与生长发育提供了理论依据。

森林草莓HD-Zip Ⅳ亚基因家族的全基因组鉴定与分析

同源异型域-亮氨酸拉链蛋白(homeodomain-leucine-zipper, HD-Zip)作为高等植物所特有的一种转录因子,参与了高等植物形态建成、生长发育和逆境调控。本研究采用生物信息学方法,旨在鉴定和注释森林草莓中HD-ZipⅣ亚基因家族的全基因组序列,分析FvH4HDZIV基因的系统和分子进化,明确HD-ZipⅣ基因的分布,同时分析FvH4HDZIV基因结构与其启动子顺式调控元件。结果表明,森林草莓中预测具有8个HD-ZipⅣ基因,氨基酸的长度范围为698~830,分子量范围为78 060.90~89 980.74 kD,等电点为5.4~7.52,亚细胞定位得到Fv H4HDZI蛋白均定位于细胞核;本试验获得的8个目标基因分散在森林草莓7条染色体中的5条染色体上,LG2和LG4上无FvH4HDZIV基因的分布,在连锁群1、5、7上均定位了2个FvH4HDZIV基因;通过建立系统进化树进行进一步分析,发现的FvH4HDZIV8位于Ⅰ-a,FvH4HDZIV2和FvH4HDZIV4位于Ⅲ-a,FvH4HDZIV1和FvH4HDZIV3位于Ⅴ-a中;同时,所有成员都有内含子,内含子的数目在8~12,数目相对稳定,且数量较多,内含子相位分析结果表明大多数内含子采用相位0方式剪接;此外,通过对启动子调控元件分析发现,森林草莓HD-Zip Ⅳ基因启动子区域存在多种调控元件,由此可推测,它们可以被多种转录因子以及各种内源和外源因素调控,从而参与生物体的各种功能。本研究结果为HD-Zip Ⅳ基因家族参与森林草莓生物功能的进一步研究提供了生物信息学参考依据。

森林草莓SUN基因家族的鉴定及其对逆境的响应

SUN基因是调控植物生长发育的关键基因。本研究鉴定了二倍体森林草莓(Fragaria vesca)的SUN基因家族,并对各成员的理化性质、基因结构、系统进化以及基因表达进行了分析。结果表明,森林草莓有31个FvSUN基因,其编码蛋白可聚类为7个组,同一组内成员具有高度相似的基因结构与编码蛋白保守域;FvSUNs蛋白的亚细胞定位主要在细胞核中。共线性分析表明森林草莓FvSUNs基因家族主要通过染色体片段复制产生,拟南芥与森林草莓存在23对直系同源基因。利用森林草莓的转录组数据,对FvSUNs基因的组织表达特征进行分析,发现主要可归为3类:各组织均表达、组织中几乎不表达、组织特异性表达,并通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)进一步验证结果。此外,还对森林草莓进行不同的逆境胁迫处理,qRT-PCR分析了31个FvSUNs基因的表达情况,发现大部分基因均在不同程度上受低温、高盐或干旱胁迫的诱导表达。这些研究结果为深入揭示草莓SUN基因的生物学功能及其分子机制奠定了基础。

小草莓“点亮”村民美好生活

何明秋是一名1997年出生的恩施土家族女孩儿,以前曾是阿里巴巴年薪百万的高级白领,现在是湖北大舟农业科技有限公司总经理。2023年初她放弃高薪,从杭州返回十堰,创立了湖北大舟农业科技有限公司,成了一名“草莓种植新农人”。那么她的草莓有什么独特之处呢?

薄荷：清凉家族的混乱事儿

绝大多数人接触薄荷都是从牙膏开始的。刷牙的时候，一股冰冰凉的感觉就会在嘴里弥漫开来，伴随而来的是一种牙膏特有的气味，虽然有时伴着草莓、柠檬、哈密瓜的掩饰，但那种凉凉的、清新的牙膏味仍旧能穿透我们的神经。

靠一颗草莓走上致富路

重庆石柱土家族自治县大歇镇双会村的马银泽靠着种草莓走上了致富路,他家里种了20多亩草莓,他高兴地说,每年每亩草莓能给我带来两万元的收入。十多年前,马银泽和妻子南下务工。一个偶然的机会,他发现当地人用大棚种草莓收入可观,“一年能赚十几万,甚至几十万,我当时累死累活只有万把块钱,所以眼红得很。”他说。于是,夫妻俩来到当地草莓种植场学习技术,并于2012年冬天辞工回家,投资创办了草莓种植园。