辣椒BES1基因家族鉴定及表达分析

BES1基因是油菜素内酯信号途径中的关键转录因子。为了解辣椒中BES1基因家族功能,以已测序辣椒CM334为试验材料,根据已公布辣椒基因组数据,本研究利用生物信息学方法对辣椒BES1基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和生物非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,辣椒中有9个候选BES1基因,根据BES1基因结构可将其分为ClassⅠ和ClassⅡ2大类,ClassⅠ和ClassⅡ在结构上差异较大。辣椒BES1编码蛋白介于181~713个氨基酸范围内,分子量为20.22~78.23 kDa,等电点介于5.48~9.23。转录组数据分析发现,辣椒BES1基因在辣椒中表达具有差异性。在脱落酸、低温、高温、茉莉酸甲酯和疫病胁迫下CA04g20150和CA12g17430均被诱导上调,表明其在生物和非生物胁迫中发挥作用。本研究结果为进一步探究BES1基因家族调控植物抗逆的分子机制奠定了基础。

小麦BES1基因家族的比较基因组学分析

BES1基因是植物体内一类重要的转录因子。本研究利用基因组测序数据,在小麦基因组中鉴定到20个BES1基因家族成员,它们分布在14条染色体上。为进一步研究BES1基因在小麦以及其他禾本科作物(水稻、玉米、高梁、谷子和大麦)中的功能和进化关系,对小麦等6种禾本科作物以及十字花科模式植物拟南芥的BES1基因家族进行系统发育关系、结构特性和共线性关系分析,结果发现,系统发育分析将该家族成员分为Group A、Group B、Group C和Group D四类,大部分小麦BES1基因集中在Group A;大部分小麦BES1基因家族成员有2个外显子,最多有10个外显子;小麦与水稻BES1基因之间存在更多的共线性关系。此外,在小麦根和穗中还鉴定到3个具有较高表达水平的BES1基因(TaBES1-3A-2、TaBES1-3B-2和TaBES1-3D-2),表明BES1基因在小麦生长发育过程中发挥着重要作用。

小麦BES1转录因子全基因组鉴定与分析

为了解小麦中BES1基因家族功能,根据已公布的小麦基因组信息(IWGSC v1.1),对小麦BES1基因家族进行全基因组鉴定。根据已报道的BES1基因,采用同源比对法检索小麦基因组中的BES1家族基因,pfam鉴定并进行编号,通过ExPASy Proteomics Server预测小麦BES1氨基酸序列的基本信息,利用Cell-PLoc进行亚细胞定位预测,采用MEGA 7软件构建进化树,利用R软件包pheatmap绘制启动子的热图和circlize绘制同源关系图谱。结果表明,小麦共有15个BES1基因,被分为4组;小麦BES1编码的蛋白质等电点为8.13~9.4,不稳定指数为50.78~69.99;小麦BES1启动子区域一共含有838个顺式元件,471(56.2%)个与生长发育有关,201(24%)个与非生物/生物胁迫有关,166(19.8%)个与激素反应有关;与普通小麦相关的同源物共52对,有13对(25%)旁系同源物和39对(75%)直系同源物。表明小麦BES1基因家族包括15个成员,全部为碱性蛋白质和不稳定蛋白质,小部分(13对25%)来源于自身的进化,大部分(39对75%)来源于3种亚基因组供体小麦。

甘薯油菜素内酯应答基因的克隆和表达分析

为了解甘薯油菜素内酯(brassinosteroids,简称BR)应答基因BES1的功能及其在甘薯不同组织的表达特性,该研究利用甘薯(Ipomoea batatas L.)基因组数据库,筛选保守性较好的BES1基因序列设计引物,以甘薯品种‘广薯87’为模板进行PCR扩增,克隆出甘薯BES1基因(GenBank登录号为MH448304)。该基因长度为2 256 bp,编码322个氨基酸。系统进化树分析结果表明,BES1与番茄、芝麻的亲缘关系最近,其氨基酸序列具有高度保守的N末端结构域和PEST结构域。qRT-PCR分析表明,BES1基因在甘薯膨大期的块根表达量最高,而且受油菜素内酯的诱导表达,油菜素内酯浓度为10μmol/L时表达量最高。该结果为进一步研究甘薯BES1基因的功能奠定了基础,对甘薯的遗传改良与抗逆品种选育具有一定的参考价值。

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。

甘蓝型油菜BES1转录因子家族的鉴定及比较基因组学分析

BES1转录因子家族对调节植物的生长发育和逆境胁迫具有非常重要的作用。本研究在甘蓝型油菜基因组测序完成的基础上,对芸薹属作物BES1转录因子家族的进化及表达进行了系统深入研究。本研究在甘蓝型油菜、白菜、甘蓝和拟南芥全基因组中分别鉴定到29条、15条、14条和8条BES1转录因子。通过系统发育、基因结构和保守基序的分析,这些转录因子被分为三组,即Group A、Group B和Group C。在甘蓝型油菜与白菜、甘蓝和拟南芥间分别鉴定出30对、32对和23对直系同源基因。甘蓝型油菜中含有15对旁系同源BES1基因,显著的高于其它3个物种。大多数BES1基因在根和叶中都具有较高的表达水平,表明这些基因在甘蓝型油菜生长发育过程中起到重要的作用。本研究对进一步探索该家族调控植物的生长及逆境适应的分子机制奠定了基础,同时为其它基因家族的研究提供了指导。