拟南芥转录因子GRAS家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用。目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因。利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测,对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索,提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因。以SCL13为例,利用基因芯片相关性和GO分析,对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析。这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路,同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因。

巴西橡胶树GRAS基因家族鉴定及表达分析

GRAS是植物特有的转录因子,在植物生长发育过程以及非生物胁迫应答中具有重要的调控作用,然而在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中还未见关于该基因家族的报道。本研究利用生物信息学工具分析巴西橡胶树GRAS基因家族成员的蛋白质理化性质、系统进化关系、基因结构、染色体位置及启动子顺式作用元件,利用转录组数据及实时荧光定量PCR(qPCR)分析橡胶树GRAS基因的表达模式。结果表明:在巴西橡胶树基因组中共鉴定到91个GRAS家族成员,分别命名为HbGRAS1~HbGRAS91,其分子量在14.07~89.46 kDa之间。亚细胞定位预测结果显示,HbGRAS蛋白主要定位于细胞核和叶绿体。系统发育分析将其划分为14个亚家族,同一亚族成员的基因结构和基序组成较为保守。橡胶树GRAS基因分布在除11号染色体外的其他17条染色体和2条Scaffold上,其中17个HbGRAS基因组成10个串联重复事件。共线性分析显示,片段重复区域中有87个HbGRAS基因,说明片段重复可能是橡胶树GRAS基因扩张的主要驱动力。启动子顺式作用元件分析显示,橡胶树GRAS家族包含多个植物激素和胁迫应答顺式作用元件。HbGRAS基因表达具有组织特异性,并与橡胶树叶片发育有关。GRAS亚家族成员DELLA基因的表达与橡胶树木质部发育有关并受赤霉素(gibberellin,GA)抑制。本研究结果为橡胶树GRAS基因的功能研究提供参考。

玉米GRAS基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

GRAS基因家族是植物中广泛存在的一类转录因子,在植物生长发育、生物和非生物逆境胁迫、光信号和激素信号应答等多个过程中发挥重要作用。对玉米GRAS基因家族成员的理化性质、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明,在玉米全基因组中共鉴定出49个ZmGRAS基因,不均匀地分布于1~10号染色体上,编码蛋白质理化性质差异较大,可能在不同的微环境下发挥作用。系统进化分析将GRAS蛋白分为8个亚家族,可能在调节自身生长发育、逆境应答等过程中具有重要作用。玉米GRAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答等多种顺式作用元件,推测其可能响应激素、胁迫等多种信号。共线性分析显示,具有共线性关系的基因可能是染色体片段复制的结果,且属于同一亚家族,具有相似的结构和功能。研究结果为进一步研究玉米GRAS基因的功能和逆境胁迫响应机制提供了依据。

中华猕猴桃GRAS基因家族鉴定及低温胁迫表达分析

GRAS基因家族广泛参与植物生长和逆境响应,而低温是制约猕猴桃生产和分布的重要因素之一,鉴定猕猴桃GRAS基因家族,分析其在低温胁迫中的表达情况,为猕猴桃的抗寒研究和品种选育提供理论依据。以中华猕猴桃‘红阳’基因组为参考进行GRAS家族保守结构域比对,通过对鉴定到的家族成员进行系统进化树、蛋白理化性质、基因结构、蛋白三级结构、蛋白质motif、顺式作用元件、共线性、密码子偏好性和基因表达模式等进行分析。结果表明,猕猴桃基因组共存在79个GRAS家族成员,分属于8个亚家族,且各亚家族基因、蛋白结构有所差异。顺式作用原件分析显示该家族基因参与多种植物激素、生长发育以及胁迫响应。密码子偏好性分析发现,该家族密码子第3位碱基更偏好使用嘧啶类碱基(G/T)。鉴定到6个基因可能参与猕猴桃低温胁迫过程,并进行荧光定量PCR验证了该猜测。该研究补充了猕猴桃GRAS基因家族鉴定分析的空白,为猕猴桃抗寒研究奠定分子基础。

葡萄GRAS基因家族生物信息学分析

为研究葡萄中GRAS基因家族的特征,本文首先利用生物信息学方法对葡萄91条GRAS蛋白序列的系统发生和GRAS基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的GRAS基因家族之间的联系。结果显示这91条蛋白序列与拟南芥35个GRAS基因蛋白序列一起分成了8个亚族,说明拟南芥与葡萄GRAS基因间具有较高的保守性。基因组定位结果发现91条GRAS基因分布在17条染色体上。研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,91条氨基酸序列以α-螺旋和随机卷曲为主要组成部分,且91条氨基酸序列三维结构相似。

桃GRAS家族全基因组鉴定与响应UV-B的表达模式分析

【目的】GRAS基因家族成员在调节植物生长发育中发挥着关键作用。通过生物信息学分析GRAS在桃基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对UV-B的响应,解析GRAS基因家族的生物学功能。【方法】对设施油桃‘中油5号’(Prunus persica var.nectarina cv.Zhongyou5)补充适量UV-B(Ultraviolet-B)剂量,利用Plant TFDB数据库鉴定桃GRAS基因家族成员。采用Clustal W、MEGA6.0、ProtParam tool、MCScanX、Circos、SMART、NCBI-CDD、ExPASy、GSDS和MEME等软件构建系统进化树,绘制染色体定位图,预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质等,分析GRAS基因家族成员在不同组织中的表达模式,利用qRT-PCR技术检测桃GRAS在UV-B处理下的表达情况。【结果】从桃全基因组中鉴定出48个GRAS转录因子家族基因,构建系统进化树将这48个成员分为9个亚家族,PpGRAS在桃的8条染色体上呈不均匀分布。对GRAS基因家族进行理化性质分析发现,其蛋白平均长度为590.52 aa,等电点在4.36—7.56。GRAS家族基因结构分析表明,有40个基因不含内含子,8个基因含有1个内含子。保守元件分析显示,GRAS家族包含20个保守元件,其中Motif 2和4在GRAS的家族中高度保守,同一个亚家族成员含有相同的保守元件,其可能具备相似的功能。然而,有些亚家族成员的表达模式不同,这可能与其保守基序之外的序列有关。PpGRAS在不同组织中具有不同的表达模式。叶片中PpGRAS5经UV-B处理后上调表达最显著,而有多达15个基因表达量呈现下调。果实中PpGRAS13经UV-B处理后上调表达,但有9个基因表达下调。韧皮部中,UV-B处理后有14个基因上调表达,而PpGRAS16经处理后在韧皮部中表达下调最明显。【结论】从桃基因组中共鉴定出48个GRAS基因家族成员,分布于8条染色体上;多数PpGRAS能响应UV-B处理,但在不同组织中的表达不尽相同。

小麦GRAS基因家族的全基因组鉴定与分析

GRAS基因是一类转录因子基因,在植物的生长和发育中起关键作用。本研究利用最新的小麦基因组数据,对小麦GRAS基因进行了全基因组鉴定和分析。结果从小麦中鉴定出153个GRAS基因,这些基因不均匀分布在小麦21条染色体上。系统发育分析将这些基因分为12个亚家族,片段复制和串联重复是导致该基因家族扩张的主要原因。蛋白质序列分析发现不同亚家族间氨基酸数目、分子量存在一定差异;二级结构预测表明,小麦GRAS基因的氨基酸序列均以α-螺旋、随机卷曲为主要组成部分。通过对小麦GRAS基因在不同组织和不同逆境胁迫下的表达分析发现,GRAS基因在不同组织和逆境胁迫下存在明显的差异表达,表明GRAS基因具有组织或器官表达特异性,且可能在对逆境胁迫的响应中起重要作用。这些结果为进一步研究小麦GRAS基因的功能奠定了基础。

决明GRAS基因家族全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫条件下的表达分析

目的:基于决明(Senna tora L.)全基因组数据,对GRAS家族成员、理化性质、基因结构、进化关系以及胁迫条件下的表达模式进行鉴定和分析。方法:将决明基因组蛋白数据与拟南芥GRAS成员进行比对,分别利用TBtools、MEGA-X、CLUSTALW、MEME等生物信息学软件和工具,对决明GRAS基因家族成员进行分析。利用qRT-PCR(quantitative real-time PCR)检测干旱和盐胁迫条件下决明根中GRAS基因的表达情况。结果:50个StGRAS分为9个亚家族,不均等地分布在13条染色体上。结构分析表明,StGRAS34和StGRAS12分别与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)结瘤信号蛋白NSP1和NSP2高度同源。StGRAS的启动子区域多含有与胁迫响应、激素调节等相关的响应元件。qRT-PCR结果表明,在盐胁迫条件下,StGRAS表达具有明显差异;在干旱胁迫条件下,绝大多数检测基因能够快速响应,表达显著升高;两种胁迫条件下,StGRAS28和StGRAS29表达趋势互补,具有协同调控关系。结论:GRAS基因家族能够广泛参与胁迫响应,其中StGRAS28与StGRAS29可能共同参与介导决明根的盐与干旱胁迫应答,StGRAS34和StGRAS12分别作为决明共生结瘤的NSP1和NSP2,可能与增强结瘤因子信号诱导相关,这为进一步挖掘和研究GRAS基因在决明响应胁迫和共生固氮过程所发挥的作用提供了基础。

辣椒GRAS家族全基因组鉴定与表达分析

基于辣椒全基因组数据信息,利用生物信息学方法对CaGRAS基因家族进行了系统鉴定和进化分析,并通过Real-time PCR方法检测了CaGRAS家族组织表达模式和对PEG6000、盐胁迫的应答。结果表明:在辣椒中存在54个CaGRAS基因,除11号染色体外其余染色体均有分布,外显子数1~3,等电点4.97~9.13;系统进化分析显示CaGRAS基因可分为8个进化群;CaGRAS基因具有不同的表达模式,在根、茎、叶片和茎尖中优势表达的基因分别有34、8、3和8个;多数CaGRAS基因能响应PEG6000和盐胁迫,其中CaGRAS11、CaGRAS30、CaGRAS40、CaGRAS44和CaGRAS50受到PEG6000和盐胁迫的强烈诱导。本研究为深入解析CaGRAS家族基因的功能奠定了一定基础。

苹果GRAS全基因组鉴定及其对生长素的响应分析

从苹果(Malus×domestica)全基因组中鉴定到78个结构完整的GRAS基因,它们的编码蛋白分属于11个亚家族,其中LISCL亚家族成员最多;这78个MdGRAS基因分别定位于18条染色体上,其中11个位于3号染色体上。苹果GRAS家族中还存在片段复制和串联复制基因。苹果器官特异性表达谱显示,除MdGRAS47外,大部分MdGRAS在根系中表达量较低;MdGRAS20在枝条中表达量较高,MdGRAS18、MdGRAS55和MdGRAS61在种子中表达量较高。启动子分析显示,这78个MdGRAS全部含光响应元件,76个含胁迫相关元件,37个含有生长素响应元件;17个MdGRAS的表达对2,4-D处理有响应,其中MdGRAS30和MdGRAS61的响应最显著。

大麦基因组GRAS基因家族的全基因组鉴定与表达分析

GRAS基因家族是一类仅存在于植物并广泛参与其生长发育调控的转录因子,根据其序列结构和系统发育树分化特征,GRAS转录因子包含PATI, DELLA, HAM, SCR, SHR等多个亚家族成员。本研究利用大麦最新的基因组数据库,采用生物信息学的方法筛选鉴定出41条GRAS基因序列,其中有34条序列具有完整的GRAS家族蛋白特有的GRAS结构域,可定位到大麦7条染色体上且呈不均匀分布。与拟南芥和水稻GRAS蛋白进行的系统发育分析,可将大麦GRAS家族蛋白进一步划分为10个亚家族。本研究对大麦GRAS基因的表达丰度分析,发现部分基因在发育阶段高表达,这可能暗示着这些基因在相应发育阶段起到重要作用。本研究结果可为后续挖掘和验证大麦GRAS基因提供参考。

参薯GRAS基因家族的挖掘与特征分析

参薯属于薯蓣科薯蓣属,是热带地区重要的粮食作物,具有很高的营养价值。GRAS基因是一类重要转录因子,在植物的生长和发育中起关键作用。本研究从参薯基因组鉴定75个GRAS基因,通过多序列比对结果和系统进化树构建,将参薯GRAS家族蛋白划分为7亚家族,其中属于LISCL亚家族基因最多。分析Da GRAS保守motif发现,同一亚家族的GRAS蛋白具有更相似的motif结构、特征。根据参薯叶、块茎、零余子和花序组织转录谱数据分析GRAS基因的表达量,发现大比例基因表达量低,Da GRAS18、Da GRAS53等基因表达具有组织特异性。RT-qPCR实验表明DaGRAS9基因在块茎中高表达,其结果与转录谱数据一致,该基因的转录自激活实验表明该基因有转录活性。本研究对参薯Da GRAS家族进行初步分析,为以后Da GRAS家族的基因功能验证打下基础。

黄瓜GRAS家族全基因组鉴定与表达分析

GRAS转录因子参与调节植物生长发育和胁迫响应等多种生物学过程。黄瓜(Cucumis sativus L.)是重要的蔬菜经济作物,关于GRAS基因家族的研究在黄瓜中鲜有报道。为了解析GRAS基因的功能,本研究利用生物信息学技术鉴定了黄瓜GRAS基因家族成员,并分析了其家族成员的理化性质、基因和编码蛋白质的结构、基因间的进化关系和表达模式。结果表明:黄瓜GRAS家族包含37个成员,多数CsGRAS编码蛋白为中性或偏酸性蛋白,由单外显子基因编码;系统发育分析将黄瓜GRAS成员分为16个亚家族,每个亚家族具有不同的保守结构域和功能;37个GRAS基因不均匀地分布在黄瓜7条染色体上,含有1对串联重复基因和3对片段重复基因;基因表达模式分析显示,CsGRAS基因具有组织表达特异性,揭示了其在黄瓜不同组织器官发育中的潜在功能。本研究结果为探明黄瓜中GRAS基因的功能提供了数据支持。

大麻GRAS转录因子全基因组研究

目的GRAS转录因子在植物响应逆境胁迫和调控次生代谢方面起重要作用。为了研究GRAS转录因子在大麻素生物合成途径中的潜在功能,对大麻Cannabis sativa基因组中的GRAS基因进行全基因组鉴定、表达模式和功能分析。方法使用NCBI、PlantTFDB、ExPASy等在线网站以及TBtools、MEGA、DNAMAN等软件对CsGRAS基因进行鉴定、可视化分析和功能预测。结果在大麻基因组中共鉴定出44个GRAS基因,在10条染色体上不均匀分布,基因之间存在串联重复现象;CsGRAS基因编码氨基酸数目为436~757,等电点介于4.77~7.24,相对分子质量为49164.54~85748.52;亚细胞定位分析显示CsGRAS主要定位在细胞核中;系统发育分析将CsGRAS分为10个亚家族;CsGRAS基因启动子区含有光响应元件、GA响应元件和MeJA响应元件等;CsGRAS在不同品种不同组织中表达量差异显著,其中CsGRAS4、CsGRAS13、CsGRAS15、CsGRAS17和CsGRAS44在花中特异性高表达,推测其可能调控大麻素生物合成。结论全面分析了大麻基因组中的GRAS家族,有助于更好地挖掘GRAS基因在大麻的大麻素生物合成调控和响应逆境胁迫中的作用。

玉米籽粒酵母双杂交cDNA文库的构建及ZmSCL1互作因子筛选

ZmSCL1属于GRAS家族基因,在玉米籽粒,尤其是胚乳中高表达,而这个时期是玉米灌浆的关键时期,鉴于ZmSCL1的分子功能以及其与玉米籽粒发育的关系尚不明确。利用SMART同源重组交换技术,在酵母菌株AH109中构建了玉米自交系B73授粉后不同时期籽粒的c DNA文库,利用此文库筛选了ZmSCL1的互作因子。文库质量评定结果显示:c DNA文库的滴度为1.10×105 CFU/m L,文库的库容量为1.32×106,文库的重组率为81.90%,插入片段所编码的蛋白质长度在133-500个氨基酸之间。最终,获得了190个阳性克隆。对这些克隆进行测序,利用GO注释对所筛选的互作因子进行初步分类,并进行功能富集分析。结果显示ZmSCL1可能参与结合、催化以及营养储备相关生物过程的调控。