毛果杨BBX基因家族鉴定与生物信息学分析

BBXs(B-box)转录因子家族在植物生长发育和胁迫反应中发挥重要作用。本研究利用生物信息学手段在毛果杨(Populus trichocarpa)基因组筛选并鉴定出28个PtBBXs基因家族成员,对该家族成员进行结构和表达分析表明,PtBBXs基因不均匀地分布于15条染色体上,其编码的氨基酸残基数介于184-514,全部为酸性蛋白质。依据基因结构和蛋白质保守基序,可将其分为5个组(A-E),全基因组加倍事件是PtBBXs家族基因数量扩增的主要方式。PtBBX家族基因的启动子区域包含大量激素(脱落酸、赤霉素,和水杨酸等)与非生物胁迫(干旱、低温)响应相关的元件,大多数PtBBXs基因在叶片中高表达,而少量PtBBXs基因(PtBBX5/11/12/28)在根或花序中高表达。转录组数据分析表明,PtBBXs在响应非生物胁迫过程中分工不同,组A和组D的多数成员响应了茉莉酸、水杨酸和低温处理,组B(PtBBX16/19)和组C(PtBBX1/2)基因同时响应盐和干旱胁迫。这些结果为今后进一步挖掘PtBBX基因家族成员功能,以及创制林木抗逆新种质,提供了重要的理论依据。

马铃薯BBX基因家族的全基因组鉴定及表达分析

B-box (BBX)基因家族是一类锌指蛋白转录因子,在植物生长发育过程中起重要作用。本研究鉴定了30个马铃薯BBXs家族成员,对其理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白保守结构域、基因重复事件、表达模式和蛋白互作网络进行了分析。结果表明, 30个StBBX基因家族成员不均匀的分布在11条染色体上。通过对其基因结构和系统发育特征的分析,将30个StBBXs分为5个亚类。共线性分析表明,马铃薯StBBXs与拟南芥AtBBXs间存在15对直系同源基因。利用PGSC数据库下载的RNA-seq数据,分析了BBX基因家族在双单倍体(DM)马铃薯不同组织部位、非生物胁迫和外源激素处理下的表达。此外,本研究对3种不同颜色块茎的马铃薯品种的薯皮和薯肉进行了RNA-seq,研究了StBBXs在不同颜色的薯皮和薯肉中的表达模式,分析了它们与花色素苷合成关键基因表达之间的相关性。利用String数据库构建了在彩色块茎中差异表达的StBBXs基因的蛋白互作网络。这些结果为进一步了解StBBX基因家族以及进一步分析StBBX基因在马铃薯非生物胁迫耐受和花青素生物合成中的功能提供了理论依据。

大豆BBX基因家族的鉴定及表达

【目的】对大豆(Glycine max)全基因组BBX(B-box)蛋白基因进行鉴定和生物信息学分析,探究其对非生物逆境胁迫的响应模式,为大豆BBX基因的应用提供参考。【方法】利用生物信息学方法鉴定大豆BBX基因家族成员,分析其保守结构域、系统进化树、基因复制关系、顺式作用元件、组织特异性表达和非生物逆境胁迫(干旱和100 mmol/L NaCl胁迫,均处理0,1,6,12 h)响应模式。【结果】大豆BBX基因家族(GmBBXs)有42个成员,分布在除2和16号染色体外的18条染色体上。保守结构域分析表明,GmBBXs在N端有一个或两个B-box结构域(B-box1和B-box2),B-box1较B-box2保守;部分成员在C端存在一个CCT结构域。系统发育分析表明,GmBBXs家族成员分为5个亚家族,分别为B1+B2+CCT(Ⅰ型和Ⅱ型)、B1+CCT(Ⅲ型)、B1+B2(Ⅳ型)和B1(Ⅴ型)类型,其成员数量分别为3,8,6,18和7。共线性分析发现,在GmBBXs基因的扩展中存在串联复制和片段复制事件,且片段复制事件比例较串联复制大。GmBBXs基因启动子上含有多种顺式作用元件,如光应答元件、逆境胁迫应答元件和激素响应元件等。GmBBXs基因表达分析结果显示,GmBBXs在大豆根、茎、叶、花、荚果和种子中的表达存在差异,不同GmBBXs响应干旱和盐胁迫的方式不同,获得的36个GmBBXs基因表达数据可分为6种表达模式。【结论】在大豆中共鉴定得到42个GmBBXs基因,分布于18条染色体上,其结构域较为保守;GmBBXs的表达具有组织特异性,参与干旱和盐胁迫响应。

青稞BBX基因家族鉴定及其对UV-B的响应

B-box(BBX)蛋白是植物中一类重要的转录因子,在控制植物生长发育、响应环境胁迫中起着重要作用。本研究从青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)全基因组中鉴定出18个青稞BBX基因家族成员,分析了它们的理化性质、基因结构、进化关系及UV-B照射幼苗后的表达特性等。结果表明:青稞BBX基因的编码序列(CDS)长度为636~2 223 bp;分子质量为22.07~54.29 kDa。系统发育分析将18个HvnBBX分为4个亚类。共线性分析表明青稞种内共产生4对片段复制形成的基因对,种间与玉米进化关系更近;HvnBBX启动子区域包含与逆境胁迫、激素、生长发育等相关顺式作用元件。转录组测序结果显示UV-B照射后青稞叶片中有5个BBX基因(HvnBBX2/4/5/6/17)的表达量显著下调,qRT-PCR验证结果与转录组测序一致。上述结果为深入研究HvnBBX基因的抗紫外功能提供参考。

辣椒CcBBX20基因克隆和表达分析

锌指蛋白在植物生长发育和对非生物胁迫因子的响应中发挥着重要的调节作用。BBX蛋白属于锌指蛋白,CcBBX20基因是锌指蛋白家族的重要成员。为探讨CcBBX20在辣椒生长发育和响应非生物胁迫中的生物学功能,本研究利用基因克隆获得基因的编码序列;应用生物信息学分析方法预测该基因编码蛋白质的结构和功能;根据PepperHub数据库相关数据分析该基因在10种非生物胁迫处理下辣椒幼苗根和叶的表达量模式。结果表明:辣椒CcBBX20所编码的蛋白有209个氨基酸残基,相对分子质量为23.12 kD,分子式为C984H1551N285O329S15,理论等电点为5.78,是不稳定的亲水性蛋白;有2个典型的Bbox-SF结构域,没有信号肽和跨膜结构域,主要定位在细胞核中;其二级结构主要由无规则卷曲组成(占58.85%),α螺旋占比22.01%,β-转角占比3.83%。辣椒CcBBX20和马铃薯、番茄、茄子BBX20的亲缘关系最近。基因表达分析表明CcBBX20在辣椒幼苗根和叶受到不同胁迫后表达差异显著,在脱落酸、赤霉素、生长素、水杨酸、茉莉酸甲酯以及高温处理下表现为促进作用,其中高温42℃,处理1.5 h后表达量最高;在过氧化氢、甘露醇和盐处理下表现为抑制作用。因此辣椒CcBBX20基因作为BBX基因家族成员,在响应高温胁迫中发挥作用,可能会提高幼苗对高温的耐受力,可为辣椒耐高温育种目标提供候选基因。

茶树CsBBX基因家族的鉴定与表达

锌指蛋白是一类含有“手指状”结构域的蛋白质,其中B-BOX(BBX)蛋白在植物的生长发育及逆境胁迫响应中具有重要的作用.利用生物信息学方法,从茶树基因组中鉴定出31个CsBBX基因,全面分析其生物信息学特征,同时分析它们在干旱、盐胁迫和MeJA处理中的转录组数据.结果显示,CsBBX基因大小差异较大,开放阅读框在324-1746 bp之间,编码氨基酸长在107-581 aa之间.CsBBX的编码蛋白序列中含有保守的BOX1(B1)、BOX2(B2)和CCT结构域,可以分为B1B2+CCT(Ⅰ和Ⅱ)、B1+CCT(Ⅲ)、B1+B2(Ⅳ)和B1(Ⅴ)等5种类型.启动子顺式作用元件预测显示,CsBBX基因启动子中含有多种光响应元件,同时还富含多种与植物生长发育及逆境胁迫响应相关的顺式作用元件.CsBBX基因在叶片组织中具有较高的表达水平,且部分基因随着叶片成熟度的增加转录水平升高.干旱和盐胁迫条件下,大部分CsBBX基因的表达受抑制,而部分基因被诱导表达;大部分CsBBX基因的表达受MeJA诱导.因此推测CsBBX基因在茶树生长发育及抗逆响应中发挥了重要的功能.