玉米BEL1-like基因家族的鉴定、表达和调控分析

BEL1-like(BELL)家族蛋白是植物中普遍存在的一类具有同源异型结构域的转录因子。拟南芥中BELL家族蛋白能与KNOTTED1-like蛋白互作形成异源二聚体,并结合到特异顺式作用元件来调控基因的表达,从而影响植物生长发育进程。本文采用隐马可夫(HMM)模型,在玉米基因组中鉴定到15个BELL家族基因(Zm BELL),分布于7条玉米染色体。通过与拟南芥BELL基因的序列比较将这些基因分为两大类。在玉米8种组织中Zm BELL有不同的表达模式,具有明显的组织表达特异性。基于基因共表达分析及BELL-like蛋白特异结合的顺式元件分析,预测到86个可能受Zm BELL调控的下游靶标基因。这86个基因和12个Zm BELL表达模式相同,并且在基因启动子区存在与BEL1-like蛋白结合的顺式元件。这些结果为进一步解析玉米BELL家族基因的功能和作用机制积累了有价值的资料。

绿豆Alfin1-like基因家族的鉴定与干旱胁迫下的表达分析

Alfin1-like(AL)转录因子家族在对非生物胁迫的反应中具有重要调控作用。为了探究绿豆[Vigna radiata(L.)Wilczek]AL基因家族成员在干旱胁迫下的表达情况,本研究在前期以苏绿1号为试验材料完成全基因组测序和盐胁迫下转录组测序的基础上,采用同源比对的方法鉴定绿豆AL转录因子(VrAL)家族基因,分析其生物学特性;用1/2浓度Hoagland营养液培养绿豆幼苗,对照组(CK)无聚乙二醇(PEG 6000)、处理组含有20%PEG 6000,采用qRT-PCR方法探索VrAL基因家族成员在干旱胁迫下基因表达的差异。结果表明:(1)共鉴定到10个VrAL基因,根据其在染色体上的位置依次命名为VrAL1~VrAL10,其编码区长度范围为717~765 bp。(2)10个VrAL基因均含有4个内含子和5个外显子,其中8个VrAL基因的启动子区域存在抗逆和植物激素响应元件。(3)qRT-PCR分析结果表明,处理组根中VrAL1、VrAL5、VrAL7和VrAL9上调表达,叶中VrAL8、VrAL9和VrAL10上调表达,它们在绿豆对干旱胁迫响应中发挥了重要的作用。

芫荽NPR1-like家族全基因组鉴定及分析

为研究芫荽NPR1-like基因家族的进化和功能,利用生物信息学手段,从芫荽全基因组中鉴定出7个NPR1-like基因,将其命名为CsNPR1~7,并对其理化性质、系统发生关系、保守结构域、基因结构、启动子区顺式作用元件和表达模式进行预测和分析。结果表明,芫荽7个NPR1-like基因家族成员在进化上分为CladeⅠ、CladeⅡ和CladeⅢ共3个分支,序列中有典型的BTB/POZ和锚蛋白重复结构域,含有1~3个内含子。芫荽NPRs不仅在蛋白序列中涉及构象变化、核定位及水杨酸(SA)结合等核心功能位点与拟南芥高度保守,而且在基因结构上也与拟南芥NPRs相似,暗示着二者可能具有类似的功能。CsNPRs基因启动子区域含有与激素响应、逆境胁迫和植物生长发育相关的顺式作用元件。基因表达分析结果显示,CsNPRs的表达部位和时期各不相同,暗示着芫荽NPR1-like基因家族成员可能在调控芫荽不同组织和不同时期生长发育过程中发挥不同作用。

薯蓣茎生珠芽发生相关的转录组和PEBP家族基因表达特性分析

以薯蓣(Dioscorea polystachya Turcz.)的具茎生珠芽品种‘铁棍山药’(‘Tiegun’)和无茎生珠芽品种‘花籽山药’(‘Huazi’)为研究对象,采集‘铁棍山药’具茎生珠芽、茎基部无茎生珠芽和茎上部无茎生珠芽的叶腋部位以及‘花籽山药’的叶腋部位4组样品进行转录组测序,并以‘铁棍山药’不同发育期茎生珠芽的叶腋部位为样品进行qRT-PCR分析,以期明确与薯蓣茎生珠芽发生相关的调控基因。结果显示:从2个品种不同部位的4组样品中共获得77981个All-unigenes,长度主要集中于300~3000 bp,占总量的99.44%;All-unigenes的平均长度为1050 bp,N50值为1764 bp,GC含量为42.66%;转录组unigenes与油棕(Elaeis guineensis Jacq.)和海枣(Phoenix dactylifera Linn.)的同源性较高。对具茎生珠芽叶腋样品与3组无茎生珠芽叶腋样品的差异unigenes进行功能注释和表达量比较。结果显示:经过GO注释分析,3组转录组分别有6098、8840和9141个差异unigenes注释在细胞组分、分子功能和生物过程3大类43个亚类中,其中,注释在代谢过程亚类的差异unigenes数分别占对应注释unigenes总数的10.6%、10.5%和10.7%;3组转录组分别有11182、13552和15918个差异unigenes注释在KEGG代谢通路,且主要集中在代谢和遗传信息处理;表达量均上调的unigenes有3531个,表达量均下调的unigenes有1084个;在具茎生珠芽叶腋部位中特异性表达的unigenes有235个,而在无茎生珠芽叶腋部位中均特异性表达的unigene仅1个。从转录组中共鉴定出11个PEBP家族成员,且在系统演化树上这些PEBP家族基因主要分布在TFL 1-like和FT-like分支上,其中位于TFL 1-like分支的Unigene40804_All与拟南芥〔Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.〕中已知功能的TFL 1基因高度同源,被命名为DpTFL 1,且DpTFL 1基因仅在‘铁棍山药’具茎生珠芽的叶腋部位表达。qRT-PCR分析结果显示:随‘铁棍山药’茎生珠芽发育,DpTFL 1基因的表达量逐渐升高,在发育成熟期达到最高。综合分析结果表明:与淀粉合成相关的SUS等基因以及与激素和糖代谢相关的基因可能参与‘铁棍山药’茎生珠芽发育的调控;DpTFL 1基因在‘铁棍山药’具茎生珠芽的叶腋部位特异性表达,其可能与薯蓣茎生珠芽发生有关。

烟草BELL基因家族鉴定及其温室条件下的表达模式分析

BELL基因是植物中普遍存在的一类基因,其编码的同源异型结构域转录因子参与调控了植物叶片、花序等多个组织的发育过程。为明确烟草BELL基因的结构和功能,通过同源序列比对和功能域分析鉴定了普通烟草BELL基因,结合系统进化和基因表达模式分析对烟草BELL基因的功能进行了初步预测。结果表明,从普通烟草基因组中共鉴定出28个NtBELLs基因,分布于15条不同的染色体上。系统进化分析表明,烟草NtBELLs基因可分为4组,每组参与调控烟草不同的发育过程。NtBELLs基因在6个烟草组织中呈现不同的表达模式,且具有明显的组织特异性。干旱和盐胁迫能显著诱导部分NtBELLs基因的表达,表明该基因家族可能参与了植物抵御非生物胁迫的过程。

龙眼SKP1-like家族成员鉴定及体胚发生早期表达分析

为研究S-phase kinase-associated protein 1-like(SKP1-like)在龙眼中的分子特性以及其在体胚发生早期的表达模式,基于模式植物拟南芥SKP1-like的氨基酸序列,在龙眼基因组数据库中进行SKP1-like成员的鉴定。同时,通过生物信息学方法对其蛋白理化性质、系统进化特征、染色体定位、共线性与选择压力、基因结构、保守基序、蛋白结构、蛋白互作网络、启动子顺式元件进行分析,并结合龙眼转录组数据分析其在体胚发生早期的表达模式。研究结果表明:龙眼SKP1-like家族基因共有14个成员,分别将其命名为DlSKP1-1~DlSKP1-14。龙眼SKP1-like(DlSKP1)家族基因编码蛋白质的氨基酸数、分子量以及等电点分别为75~399 aa、8.29~45.34 kD、4.44~5.76,均不含信号肽,可能主要定位于叶绿体中。DlSKP1家族存在1对串联重复基因以及4对片段重复基因。蛋白互作结果提示,DlSKP1家族成员可能与多种蛋白(尤其F-Box家族蛋白)存在互作关系。启动子顺式作用元件的结果表明,DlSKP1家族成员启动子含有较多脱落酸(Abscisic acid,ABA)与茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)响应元件。此外,DlSKP1成员在龙眼体胚发生早期存在5种不同的表达模式,其中3个成员(DlSKP1-6、DlSKP1-8、DlSKP1-13)在各阶段的表达量较其他成员较高。研究结果显示,DlSKP1家族成员可能与F-Box蛋白存在互作作用,并且可能参与ABA、MeJA的调控过程,还可能在龙眼体胚的形态建成中发挥重要作用。