红花Aux/IAA基因家族鉴定及盐胁迫响应分析

为了对红花Aux/IAA基因家族进行生物信息学分析,研究该基因在红花生长发育中的调控作用,利用生物信息学方法,在红花全基因组中鉴定出28个Aux/IAA基因。根据其与拟南芥Aux/IAA基因的系统发育关系,使用MEGA 7.0做出系统发育进化树。经理化性质分析,红花Aux/IAA蛋白为亲水性蛋白,且79%位于细胞核中,大多数红花Aux/IAA蛋白表现为偏酸性;经聚类分析,将红花Aux/IAA基因分为5个亚族。基因结构分析表明,所有基因均含有1~9个内含子。这些基因在红花的9条染色体上非均匀地分布,其中9号染色体上分布最多,有7个Aux/IAA基因。红花Aux/IAA基因在不同发育期及不同外源激素处理下表达量各不相同。对保守基序作图分析发现,大部分红花Aux/IAA蛋白具有4个共同的保守基序,分别为motif 1、motif 2、motif 3、motif 4,qRT-PCR结果表明,不同浓度盐胁迫处理24 h后,基因CtAux/IAA1相对表达量呈上调趋势,推测此基因可能与提高红花抗盐胁迫能力有关。本研究结果将有助于了解红花Aux/IAA基因家族在生长发育过程中的功能并筛选优良基因。

桑树Aux/IAA基因家族鉴定与IBA处理下表达模式分析

【目的】在全基因组范围内鉴定桑树Aux/IAA基因家族成员,并研究在IBA处理下对该家族基因表达模式的影响,为深入研究桑树Aux/IAA基因家族的功能提供依据。【方法】通过本地川桑全基因组数据对桑树Aux/IAA基因家族成员进行鉴定分析,包括蛋白质理化性质分析、系统进化树构建、基因结构分析、蛋白质三级结构及蛋白互作关联分析、启动子顺式作用元件分析。并以“强桑1号”扦插枝为试验材料,对其进行1000 mg·L^(-1) IBA处理和清水对照处理,分析处理后10、20、30、40 d的MnAux/IAA基因家族的表达模式。【结果】MnAux/IAA基因家族共有51个成员,分为8个亚家族,AtIAA基因家族分布在其中6个亚家族中;51个基因家族成员均有外显子和内含子,仅有1个成员无UTR;顺式作用元件表明,MnAux/IAA基因家族对光、激素、逆境胁迫等都有相应的调控作用;蛋白质同族进化序列的基因结构相似度较高,但族间差异较大;IBA处理后,47个基因表达量会有不同程度的提升,而基因MnAux/IAA34、MnAux/IAA33、MnAux/IAA32在表达量上有较大程度的下降。【结论】MnAux/IAA基因家族功能相对稳定,在家族进化过程中无明显变化;IBA具有促进Aux/IAA基因表达的作用;MnAux/IAA34、MnAux/IAA33、MnAux/IAA32与AtARF2同源性较高,推测具有调控叶片衰老的作用。

粗山羊草全基因组Aux/IAA基因家族的分离、染色体定位及序列分析

生长素是植物生长发育过程中的关键激素之一,Aux/IAA家族基因是重要的生长素原初响应基因。通过生物信息学方法从粗山羊草(Aegilops tauschii)全基因组中分离出28个Aux/IAA基因,其中20个粗山羊草Aux/IAA蛋白具有4个保守结构域;28个Aux/IAA基因分布于全部7对染色体上,5个基因分别具有位于同一位点的已知标记。粗山羊草IAA3、IAA11和IAA26的表达具有组织特异性,分别在雌蕊、种子和根中特异表达。系统发育显示,11对粗山羊草-乌拉尔图小麦Aux/IAA蛋白、5对粗山羊草-大麦Aux/IAA蛋白直系同源。共线性分析表明,粗山羊草Aux/IAA基因与短柄草、水稻中同源基因具有很好的共线性。本研究分离的相关基因不仅可用于小麦的遗传改良,也为深入研究小麦Aux/IAA基因提供了信息。

芸薹属大白菜Aux/IAA基因家族的生物信息学分析

Aux/IAA基因家族在生长素诱导的早期做出响应,是生长素早期应答的3类基因家族之一。现主要从基因组水平研究白菜Aux/IAA基因的分布及特征。结果表明:从BRAD共检测到59条白菜Aux/IAA基因,不均等分布在白菜的全部10条染色体上。通过多重比对和基序探测结果显示,40条白菜Aux/IAA基因具有4个保守基序,其它基因的保守基序则有不同程度的分化。系统进化分析表明,Aux/IAA基因家族可分为7个亚家族。通过表达模式预测发现,白菜Aux/IAA基因家族表达模式也有较大差异。

一个属于Aux/IAA基因家族的毛白杨PtIAA1的克隆和序列分析(英文)

基于NCBI数据库中的序列信息,我们利用PCR技术克隆到一个毛白杨(Populustomentosa)PtI-AA1基因。序列分析表明PtIAA1cDNA长度为946个碱基,编码一个由258个氨基酸组成的蛋白,该蛋白与PtIAA1、NtIAA28和AtIAA16蛋白的同源性分别高达97%、75%和74%。系统进化分析表明PtIAA1基因可能属于Aux/IAA基因家族中组的成员。与大多数的Aux/IAA基因家族中的基因一样,PtIAA1蛋白是一个短命核蛋白,拥有4个高度保守的区域。

植物AUX/IAA基因家族研究进展

AUX/IAA是生长素早期响应基因家族,其编码的蛋白质能通过与生长素响应因子特异性结合来调控生长素响应基因的表达,在整个植物生长素信号转导过程中具有重要作用。为了深入研究生长素信号转导分子机制,本研究介绍了AUX/IAA基因家族的基因克隆、结构特征和组织表达特异性,概括了AUX/IAA基因家族的分子调控机制,总结了AUX/IAA基因的功能。最后对AUX/IAA基因家族未来的研究方向做了探讨。

龙眼Aux/IAA基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】Aux/IAA作为重要的生长素原初响应因子参与到植物的各个生长发育阶段。为了解Aux/IAA家族基因在龙眼花芽分化过程中的作用,对DlIAA基因家族进行全基因组鉴定和分析,并研究其在外源激素处理下的表达模式。【方法】利用生物信息学方法对Aux/IAA基因家族进行全基因组鉴定与分析,基于RNA-seq数据库分析DlIAA基因家族的表达,利用qRT-PCR探究DlIAA基因家族在龙眼花芽分化过程中和外源IAA处理下的表达情况。【结果】利用龙眼参考基因组数据,鉴定出18个DlIAA基因,依据龙眼、苹果、拟南芥和番茄之间的系统发育关系,可将进化树分为4大类7个亚族。结果表明,DlIAA基因家族与苹果具有较高的同源性,而与拟南芥、番茄的亲缘关系较远。基因结构和结构域中同一类群的不同DlIAA基因家族成员具有较高的相似度。启动子中顺式元件的分布表明,DlIAA基因表达不仅受生长素(AuxREs、TGA-element和TGA-box)的调节,还受其他激素和生长环境的调节。DlIAA基因家族在龙眼9个不同组织中表现出不同的表达模式,且部分DlIAA基因为组织特异性基因。通过对不同品种龙眼花芽的3个RNAseq数据库筛选发现,有5个候选基因(D1IAA2、D1IAA4、D1IAA7、D1IAA15和D1IAA17)均显示出较低的表达量,表明其功能与龙眼花芽分化可能存在一定的关系。进一步的qRT-PCR分析表明,DlIAA2和DlIAA17可能在开花诱导中起作用。DlIAA对外源IAA的反应结果表明,5个候选基因在100μmol·L^(-1) IAA处理下被不同程度地诱导表达,且在500μmol·L^(-1)浓度下均显著上调。【结论】转录组数据显示DlIAA基因参与了龙眼花芽分化过程,DlIAA2和DlIAA17可能在开花诱导中起作用。

Aux/IAA基因家族鉴定及对大豆茎尖发育的调控作用分析

Aux/IAA基因家族在植物茎尖发育过程发挥重要作用。为了探究大豆Aux/IAA基因家族在大豆茎尖发育过程的调控作用,本文以拟南芥Aux/IAA基因家族蛋白序列为参照鉴定了大豆全基因组Aux/IAA家族基因,包括63个成员;然后以拟南芥、鹰嘴豆和大豆的Aux/IAA家族为研究对象,比对这些基因全长氨基酸序列并构建进化树,结果表明三种作物的Aux/IAA家族成员间亲缘关系差异明显,进化过程中同源重组频率不同;进而利用RNA-seq技术分析东农594(DN)、Charleston(CH)及二者杂交后代的RIL群体的高矮秆池(WH、WS)和F2群体的高矮秆池(JH、JS)的差异表达基因及其功能,共有17个Aux/IAA基因在3组材料中差异表达。CHvsDN组有15个差异表达基因,JHvsJS组有2个,WHvsWS组只有1个;其中,Glyma.10G180100在JHvsJS组和WHvsWS组均差异表达,这些结果为进一步研究大豆Aux/IAA基因家族的功能及调控茎尖发育提供理论依据。

辣椒Aux/IAA基因家族的鉴定与表达分析

采用生物信息学的方法,共鉴定出22个辣椒Aux/IAA基因,经聚类分析,将其分为A、B、C、D、E、F、G 7个亚族。这些基因非均匀地分布在辣椒7条染色体上,其中第3条染色体上分布最多,有8个Aux/IAA基因。这些基因在辣椒的根、茎、叶、花、花蕾以及果实各个发育时期的表达模式显示:Capana03g000310在每个组织的各个发育时期都能检测到表达,且表达量较高,呈现出明显的组成型表达模式。Capana00g002758只在根和茎中检测到表达,Capana03g000311和Capana06g001465只在花和果实中检测到有较高表达量,呈现出明显的特异型表达模式。以辣椒6421高世代自交系为试验材料,用30μmol/L脱落酸处理幼叶,采用qRT–PCR进行分析,结果表明:辣椒Capana00g002644和Capana01g001423的相对表达量高于对照,而Capana09g001096、Capana06g001308、Capana03g004455、Capana00g000845、Capana03g004568、Capana03g000244和Capana03g000310的相对表达量均低于对照,说明脱落酸胁迫可以对辣椒Aux/IAA部分基因产生明显的正向或负向诱导。

三倍体枇杷坐果期内源激素测定及Aux/IAA基因家族表达分析

将三倍体枇杷坐果期材料分为子房和其他部分,测定其4种内源植物激素的含量,并对6个Aux/IAA基因家族的时空表达特点进行了初步分析.结果表明:对于IAA来说,GA3处理后子房内IAA质量分数明显高于其他部分,并在处理后第5 d和第7 d出现了2个高峰,推测其质量分数升高可能与外源GA3处理有关,高质量分数的IAA替代受精作用从而诱导枇杷坐果.荧光定量PCR分析发现,GA3处理后6个基因的表达量都具有变化,IAA6,IAA8,IAA10在子房中的表达量明显高于其他部分,IAA9在子房和其他部分的表达量相当,IAA11和IAA20在子房中的表达量低于其他部分.此外,在外源GA3处理前期,子房中IAA9的表达量与内源IAA质量分数变化趋势一致,推测内源IAA质量分数升高,诱导IAA9表达上调,从而诱导枇杷果实坐果.IAA8在GA3处理3 d后表达量开始升高,并显著高于对照组,推测其功能可能与IAA9相似.

油茶Aux/IAA基因家族的鉴定与分析

为了获取油茶Aux/IAA基因家族的分布和结构特征,利用HMM进行油茶全基因组Aux/IAA基因的鉴定。结果表明,油茶Aux/IAA基因非均匀分布在10条染色体上;序列长度和外显子数量差异较大,氨基酸长度范围在132~1085之间,外显子数量为2~16个,同一系统发育亚组上的基因具有类似的外显子数量和基序结构;油茶Aux/IAA部分基因具备响应生长素的顺式作用元件外,还具备其他激素响应的基序和光响应元件。转录组数据表明,CoIAAChr12_3、CoIAAChr7_5、CoIAAChr9_3、CoIAAChr9_4、CoIAAChr7_6基因在油茶花芽、花瓣、萼片、雄蕊、雌蕊中高表达,可能与花的形成和发育相关。CoIAAChr12_5在油茶种子中高表达,可能与油茶种子发育相关。本研究为Aux/IAA基因家族在油茶中的系统研究提供了基础。

中国南瓜CmoAux/IAA基因的克隆和表达特征分析

在前期对中国南瓜败育雌蕊和正常雌蕊进行转录组分析发现,CmoAux/IAA基因可能参与了雌花发育,为进一步探究其生物学功能,利用同源序列克隆法从中国南瓜中克隆得到全长为600 bp的CmoAux/IAA基因,该基因编码199个氨基酸;保守结构域分析结果表明,其属于Aux/IAA家族,包含结构域Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ;该蛋白无信号肽和跨膜结构。多序列比对和系统进化树分析结果显示,CmoAux/IAA氨基酸序列与印度南瓜XP_022986212.1的氨基酸序列、美洲南瓜XP_023513171.1的氨基酸序列亲缘关系较近,相似度高达98.01%、96.50%。拟南芥原生质体亚细胞定位结果显示,CmoAux/IAA蛋白定位于细胞核和细胞质。实时荧光定量结果显示,该基因具有组织表达特异性,主要在南瓜植株生长点及雌花柱头中表达,柱头中的相对表达量是雄蕊的137倍,在叶和根中不表达,其可能在植株生长点幼嫩组织分化或雌花发育过程中发挥着重要作用。

香蕉Aux/IAA基因家族密码子偏好性分析

通过对香蕉Aux/IAA (auxin/indole-3-acetic acid)基因家族密码子使用偏好性进行研究为进一步的功能研究尤其是异源表达验证提供参考。本研究采用CodonW、EMBOSS在线程序、SPSS和Origin软件分析了香蕉Aux/IAA基因家族的密码子使用偏好性参数,并和香蕉基因组以及几种遗传转化再生体系成熟的模式植物基因组做了比较。结果表明:家族基因密码子偏好性较弱,偏好使用G或C,且以G或C结尾,与单子叶植物密码子偏好特性较为一致,UUG、GCA、GAC、GGA是该家族的最优密码子,具有偏好性的密码子和最优密码子与香蕉基因组差异较大。香蕉Aux/IAA基因家族密码子偏好性主要受突变压力影响。在密码子改造和优化的基础上,大肠杆菌原核表达系统适合作为该家族成员的异源表达系统,烟草可作为该家族基因遗传转化的受体。本研究结果有助于开展香蕉Aux/IAA基因家族的功能研究。

油棕Aux/IAA基因家族鉴定与生物信息学分析

Aux/IAA基因家族是植物激素生长素(Auxin)早期反应的三大家族之一,研究Aux/IAA基因家族有利于深入探讨生长素信号转导分子机制,而油棕Aux/IAA基因家族的全基因组分析尚无报道。本研究利用生物信息学方法在油棕中鉴定到55个Aux/IAA家族基因,染色体定位分析表明其中50个分布在油棕的除第5、第13、第14、第15染色体外的不同染色体上;聚类分析将油棕Aux/IAA分为A、B两大类群,8个亚族;分析油棕Aux/IAA基因的表达模式,表明其Aux/IAA基因家族不同亚族基因的表达模式存在较大差异,其中一些基因可能与油棕的授粉受精过程相关。本研究将为油棕Aux/IAA基因家族各基因的具体功能研究提供一定的理论依据,并对油棕育种研究和高产栽培提供一定的参考。

香蕉Aux/IAA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

对香蕉Aux/IAA基因家族进行了全基因组鉴定,获得分布于除1号染色体外的10条染色体上的44个家族成员,其CDS长度为378~1062 bp,其中10个存在选择性剪切体。它们编码的蛋白包含125~353个氨基酸,均为不含信号肽的亲水蛋白。序列分析结果表明:该基因家族成员多为5个外显子和4个内含子的基因结构,编码蛋白多具有4个典型的保守基序。亚细胞定位预测结果显示,Aux/IAA成员多定位于细胞核、细胞质和叶绿体,定位情况与保守结构域有一定相关性。MaIAA31是该家族中唯一预测有跨膜区域且亚细胞观察定位在胞外的成员。进化树分析结果显示,香蕉Aux/IAA可分为2大类8个亚组。顺式作用元件分析结果显示该家族成员启动子包含激素、光、非生物以及生物胁迫响应相关元件。通过分析部分成员在不同激素和逆境处理下的表达情况发现:MaIAA基因的表达受多因素调控,其中MaIAA27变化显著,MaIAA15响应干旱和盐胁迫,MaIAA25在热、低温和机械损伤胁迫下显著上调,暗示它们在香蕉响应这些逆境的过程中发挥作用。

芥蓝Aux/IAA家族基因生物信息学与表达分析

为更好地理解芥蓝生长素(indole-3-acetic acid,IAA)的响应途径及揭示Aux/IAA基因家族在芥蓝生长和抗盐胁迫中的功能,本研究利用生物信息学的方法从芥蓝基因组中鉴定到了41个Aux/IAA家族基因。系统进化分析结果表明,芥蓝Aux/IAA基因家族成员分布于9条染色体上,在染色体C01和C05上分布的基因最多,各有6个;该家族基因编码的蛋白质的氨基酸残基数在128~427之间,大多数为亲水性蛋白,仅有2个疏水性蛋白。亚细胞定位预测结果表明,Aux/IAA家族成员多位于细胞质、细胞核和叶绿体上。实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)结果表明,芥蓝Aux/IAA基因家族部分成员对生长素(IAA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(brassinosteroids,BR)处理存在不同程度的响应,说明芥蓝Aux/IAA基因家族很可能参与植物激素信号的传导。此外,经过盐胁迫处理后,芥蓝BoIAA19-1与BoIAA2-1的表达量在处理前期均显著上调,预示Aux/IAA基因在芥蓝响应逆境的过程中也可能发挥作用。本研究结果为进一步研究Aux/IAA基因家族在芥蓝生长和抗性平衡中的功能奠定了理论基础。

三月李及其红肉突变体Aux/IAA家族基因鉴定及分析

为了解Aux/IAA家族基因在李果实成熟过程中的生物学功能,通过生物信息学鉴定三月李及其红肉突变体果实转录组中的Aux/IAA家族基因,并分析其在果实成熟过程中的表达模式。结果表明,三月李及其红肉突变体果实转录组中共有26个Aux/IAA家族成员,大部分为位于细胞核的不稳定亲水蛋白质。系统进化树分析表明,Aux/IAA家族成员可分为A、B两组,共9个亚组。大部分Aux/IAA蛋白质含有4个高度保守的结构域。16个Aux/IAA家族基因在三月李及其红肉突变体果实成熟过程中差异表达。PsIAA11、PsIAA13、PsIAA14、PsIAA18、PsIAA19和PsIAA25在三月李及其红肉突变体果实成熟过程中的表达模式存在显著差异。上述结果表明,Aux/IAA家族基因与李果实成熟密切相关,这为深入研究Aux/IAA家族基因在李果实成熟过程中的功能奠定了基础。

Aux/IAA家族基因GhAux1沉默促进棉花幼苗的生长

为明确Aux/IAA家族基因GhAux1在棉花幼苗生长发育中的功能,利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术构建了重组表达载体pTRV-GhAux1,转化农杆菌并注射到棉花幼苗子叶,采用qRT-PCR检测GhAux1沉默效率,并对GhAux1沉默植株的表型、内源生长素(IAA)含量和赤霉素(GA4)含量以及GA合成关键酶基因的表达进行了分析。结果表明,成功建立了VIGS体系,注射含pTRV-GhAux1的菌液后15d,GhAux1在沉默植株中的表达量仅为空载体对照的26%;注射含pTRV-GhAux1的菌液后24、27、30d,GhAux1沉默植株的株高较空载体对照分别显著增加了18%、27%、20%,其中注射后27d达到极显著水平;注射含pTRV-GhAux1的菌液后21、24、27d,GhAux1沉默植株的节间内源GA4含量比空载体对照分别增加了33%、20%、33%,且GA合成关键酶基因GhGA20ox1、GhGA20ox2和GhGA3ox1的表达量均显著或极显著增加,而IAA含量仅在注射后27d显著增加。表明GhAux1参与IAA与GA的互作,可调控GA合成途径下游基因的表达,抑制棉花幼苗的生长。

高粱全基因组生长素原初响应基因Aux/IAA的序列特征分析

生长素在生物体的生长、发育与分化过程中发挥着重要作用。Aux/IAA基因家族在生长素诱导的早期做出响应,是生长素早期应答的三大基因家族之一。采用生物信息学的方法,对高粱全基因组Aux/IAA基因进行序列特征分析表明,高粱基因组中共有25个Aux/IAA基因,分布于高粱9对染色体,在高粱第6号染色体上未发现Aux/IAA基因。序列比对与系统发生分析表明,22个(88%)高粱Aux/IAA蛋白具有4个保守结构域,19对高粱/玉米Aux/IAA蛋白、2对高粱/水稻Aux/IAA蛋白处于系统进化树的同一分支。该研究结果不仅有助于生长素信号转导通路的解析,而且可以为其他作物基因家族的研究提供参考。

普通烟草Aux/IAA转录因子家族全基因组鉴定分析Aux/IAA

Aux/IAA是一种生长素早期响应因子,影响生长素对植物生长发育的调控。烟草作为一种模式植物,在烟草中鉴定Aux/IAA家族基因对于研究生长素调控机制具有重要意义。本研究利用生物信息学方法,从普通烟草基因组中鉴定出77个Aux/IAA家族基因,平均氨基酸数为379,全部为亲水性蛋白,大部分为酸性蛋白。其中46个基因定位到19条连锁群上,分布最多的22号连锁群上有6个基因,其余31个基因位于Scafford上,所有基因均定位于细胞核内。Aux/IAA家族划分为2个类群,10个亚群,包括6对直系同源和40对旁系同源姐妹对,每个亚群中都分布有烟草的Aux/IAA基因。所有的烟草Aux/IAA基因均缺失了结构域Ⅰ,68个基因同时包含Aux/IAA结构域Ⅲ和Ⅳ,21个B6亚组基因包含B3、ARF和Aux/IAA结构域。内含子-外显子结构除了B6亚组基因外,都较为简单。表达模式分析结果显示,不同亚群的基因组织表达特异性不同,同一亚群的基因组织表达特异性一致。Aux/IAA家族基因主要参与细胞组成、蛋白结合、生物进程调节、信号转导、刺激反应、代谢过程等功能。