青蒿查尔酮合成酶(AaCHS)基因家族鉴定及光调控分析

[目的]为了解青蒿(Artemisia annua L.)查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因家族的分子进化特性及其在不同组织部位的表达情况。[方法]从Pfam数据库下载CHS蛋白HMM模型,并使用HUMMER 3.0、Blastp和CD-search鉴定出青蒿基因组中的CHS基因家族成员。采用TBtools、EXPASy、CELLO v.2.5、MEGA 7.0、MEME、SOPMA、SWISSMODEL和PlantCARE等软件对其氨基酸与碱基序列进行生物信息学分析,通过8个不同组织部位的转录组数据对AaCHS基因家族成员进行表达分析。[结果]青蒿基因组中共有16个AaCHS基因家族成员,蛋白结构分析显示AaCHS蛋白质结构并不稳定,将其分为4个组,基因结构分析显示所有AaCHS基因蛋白均具有外显子,数量为2~4,内含子数量为0~2,其中8个AaCHS基因不具有内含子。启动子顺式作用元件分析表明该基因家族成员启动子上含有大量光响应、植物激素响应元件;CD-search验证结果发现每个AaCHS蛋白均有Chal-sti-synt_N结构域。[结论]AaCHS家族成员表达分析结果表明,16个AaCHS基因在不同组织和光处理下表达不同。GO富集结果得到GO二级分类的生物过程和分子功能,生物过程共富集了80条序列;细胞组分共富集了19条序列,其中二级分类过程细胞质中富集了11条序列,数量最多,与亚细胞定位预测结果一致;推测AaCHS基因在细胞质中调控黄酮类化合物的累积。通过青蒿光调控差异表达分析,推测AaCHS7、AaCHS10在青蒿受到红光光处理中起正向调控作用。

谷子CHs家族全基因组鉴定及表达分析

查尔酮合酶(CHs)是植物类黄酮途径的关键酶,在植物生长发育及响应生物与非生物胁迫等方面有重要作用。利用生物信息学方法筛选了Xiaomi中CHs基因家族成员,并对其系统进化、理化性质、蛋白结构、启动子顺式作用元件及表达情况进行分析。结果表明,共鉴定到同时含有Chal_sti_synt_C和Chal_sti_synt_N保守域的谷子CHs基因33个,分布于1、2、4、5、7、8、9号染色体,其中在8号染色体上分布最多为11个,编码氨基酸平均数目423个,蛋白分子质量为16.74~57.50 ku;系统发育分析表明,CHs家族基因同源性较高,且该家族成员含有响应水杨酸和生长素等激素的顺式作用元件及调控类黄酮生物合成相关基因,不同基因在种子、根、茎、叶和穗之间存在组织特异性表达,其中SiCHs2、SiCHs27和SiCHs32基因在茎部表达量高,SiCHs18基因在根部表达量高;转录表达分析表明,受禾生指梗霉菌胁迫,22个SiCHs基因表达显著上调,类黄酮、花青素等物质合成及水杨酸、生长素等激素合成途径显著富集。综上可见,SiCHs2、SiCHs27和SiCHs32基因可能参与茎部生长调控,SiCHs18基因可能参与根部生长调控,CHs家族基因可通过合成抗病类次生代谢产物及调控激素来响应病原菌侵染。

棉花CHS家族基因的鉴定及表达分析

查尔酮合成酶(CHS)是植物类黄酮合成途径中的一个非常关键的酶,参与调节植物多种生理功能,并调控植物对生物胁迫和非生物胁迫的应答。本研究基于棉花全基因组测序结果,运用生物信息学方法在棉花基因组中共鉴定出35个CHS基因(GhCHS01-35),根据系统进化关系这些基因分为7类,且不均匀地分布在16条染色体上,大多数GhCHS基因具有相对保守的基因结构和蛋白结构域。此外,GhCHS基因在不同逆境胁迫下表达模式的分析结果表明GhCHS基因的表达模式不尽相同。这些研究结果将为进一步研究棉花CHS基因在植物抗逆中的功能提供理论基础。

西番莲查尔酮合成酶(CHS)基因家族全基因组鉴定及表达模式

为了解西番莲(Passiflora edulis Sims f.)查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因家族的分子进化特性及其在果皮着色与非生物胁迫中的功能,从Pfam数据库下载CHS蛋白HMM模型,并使用HUMMER 3.0、Blast工具和CDD-search鉴定出西番莲基因组中的CHS基因.采用TBtools、EXPASy、MEGA 7.0、MEME、PRAB、SWISSMODEL和PlantCARE等软件对其氨基酸与碱基序列进行生物信息学分析,采用qRT-PCR的方法检测西番莲CHS(PeCHS)基因家族成员进行表达模式分析.研究结果显示西番莲基因组中共有11个PeCHS基因家族成员,分布在6条染色体上,可分为4个亚族,基因结构分析显示2个PeCHS(PeCHS5和PeCHS9)基因具有3个外显子,其他PeCHS基因只具有2个外显子.西番莲物种内共线性分析结果显示两个PeCHS基因对具有片段重复特征:PeCHS3-PeCHS6和PeCHS7-PeCHS9.多物种共线性分析结果显示,只有PeCHS10基因与其他物种具有进化关系.启动子顺式作用元件分析表明该基因家族成员启动子上含有大量逆境胁迫和激素、响应元件.qRT-PCR结果显示PeCHS基因在紫色果皮中的表达量明显高于黄色果皮,且大部分PeCHS基因的表达量在紫色西番莲果皮转色后显著增加.此外,分别有5个(PeCHS3、PeCHS4、PeCHS6、PeCHS8、PeCHS10)和6个(PeCHS1、PeCHS3、PeCHS4、PeCHS7、PeCHS8、Pe CHS11)基因的表达量在高温与低温胁迫下显著提高.本研究表明西番莲的CHS家族成员序列相对保守,并且部分成员可能在果皮花青素积累与温度胁迫中发挥重要作用.(图10表4参53)

花生白藜芦醇和查尔酮合成酶基因的鉴定与表达分析

花生含有丰富的白藜芦醇,具有很好的营养价值和保健功能。白藜芦醇合酶(STS)是白藜芦醇合成途径中的关键酶。本研究运用生物信息学方法,从花生基因组数据中鉴定出了50个STS基因,17个编码查尔酮合成酶CHS基因;两者同属聚酮化合物合成酶家族。对所鉴定基因组家族成员的染色体定位、系统发育、外显子-内含子结构、基因表达模式分析,结果表明大量STS基因在根、种皮、果皮、果针中高量表达,45个STS和8个CHS基因均应答紫外胁迫。本研究结果为花生STS/CHS基因家族成员的功能鉴定提供有价值的参考信息,为花生的品质改良提供理论依据与基因资源。

植物查尔酮合成酶超基因家族组成及分子进化

本研究共收集来自于39个不同植物物种的59个查尔酮合成酶基因(CHS)序列,采用生物信息学方法对参试的CHS序列进行基因组成及结构分析,进而通过邻接法构建CHS超基因家族系统进化树。结果显示,CHS广泛分布于不同物种,整个超基因家族序列具有较高同源性;CHS超基因家族在其进化过程中分为2个亚家族,2大亚家族之间遗传距离为0.048,其进化分异程度呈保守态势。参试的所有CHS基因在其指导蛋白合成从而实现性状表达水平较为统一。