大豆LBD基因家族的鉴定与表达分析

转录因子是植物生长发育的重要调节因子。侧生器官边界域(LBD,Lateral organ boundaries domain)基因家族是一类植物特有的转录因子,参与植物生长、营养代谢和逆境胁迫响应的调控。本研究采用生物信息学方法,从基因组和转录组水平对大豆LBD基因家族进行了系统鉴定和表达模式分析。系统进化结果显示,大豆LBD基因家族的89个成员可分为2大类、7个亚族。理化性质分析显示,大豆LBD基因家族编码的氨基酸数量范围在50 aa~325 aa,分子量为8 164.16 Da~60 499.65 Da,等电点介于4.69 pl~9.15 pl,不稳定系数为43.46~83.94。Motifs和基因结构分析发现,LBD基因家族成员保守性较高。启动子顺式作用元件分析显示,LBD基因家族成员含有与植物光响应相关的29种顺式作用元件,与植物激素相关的11种元件,以及与非生物和生物胁迫响应相关的6种元件。转录组分析发现,大豆LBD基因在DN50品种的生长节间伸长区(EZ)、成熟区(MZ)和茎尖(ST)的表达模式存在差异。LBD家族成员主要在MZ和ST高表达,其中GmLBD5、GmLBD23、GmLBD38、GmLBD46、GmLBD49、GmLBD71、GmLBD75和GmLBD78在EZ、MZ和ST均高表达,是调控大豆株高的关键候选基因。同时,还发现一些基因在茎组织特异表达,例如GmLBD83在EZ表达量较高,而GmLBD15、 GmLBD59、 GmLBD61和GmLBD84只在MZ高表达,GmLBD14、 GmLBD18、 GmLBD21、 GmLBD27、GmLBD55、GmLBD66和GmLBD70只在ST高表达。研究结果为深入分析LBD基因调节大豆节间生长发育的分子机理提供了靶标基因。

沙地云杉LBD基因家族鉴定及盐胁迫响应分析

沙地云杉(Picea mongolica)是我国稀有珍贵树种,具有耐旱、耐寒、耐沙埋的优良抗性。LBD(lateral organ boundaries domain)是植物侧生器官中重要的转录因子,在植物生长发育和胁迫应答进程中起关键作用,但目前尚未报道有关沙地云杉中LBD基因家族的研究。本研究参考挪威云杉全基因组数据及沙地云杉转录组数据鉴定沙地云杉LBD基因,进行生物信息学分析并利用qRT-PCR检测LBD基因在不同组织(茎尖、主根、侧根、茎和叶)及盐胁迫胁迫条件下的表达水平。结果表明,在沙地云杉转录组中共鉴定出30个LBD基因(PmLBD1-30),蛋白序列长度在119~309 aa之间,分子量为10.5~33.4 kD,等电点介于5.15~9.26之间,Cell-PLoc亚细胞定位显示均位于细胞核中;所有的LBD蛋白结构域、基因结构高度保守,并由相似的基序组成;根据系统发育树可将其分为5个亚家族(Class I a~e),沙地云杉在各类中的成员依次为4,11,5,1,9个;qRT-PCR试验结果显示,PmLBDs在不同组织中均有表达,如PmLBD2/5/18/19在茎中高表达,ClassⅠb中的PmLBD9/20/23基因在侧根中强烈表达;大多数PmLBDs的表达强烈响应盐胁迫,17个PmLBD基因在盐处理后上调表达,而6个PmLBD基因在盐处理后下调表达,且同一亚族基因表达情况呈现相似趋势。

番茄LBD基因家族的全基因组序列鉴定及其进化和表达分析

【目的】从番茄全基因组中鉴定LBD基因,并进行基因进化、基因结构、染色体定位以及组织表达和诱导表达分析,为番茄LBD基因的功能研究与利用奠定基础。【方法】利用番茄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定番茄LBD家族成员;采用MEGA5软件进行系统进化树分析;通过perl程序、MapDRAW及GSDS工具进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的番茄芯片数据进行组织表达谱和基因表达响应分析。【结果】系统分析鉴定了46个番茄LBD家族基因,根据基因结构及系统进化分析将其分成class I与class II两类,细分为5个亚家族(Ia、Ib、Ic、Id与II)。基因定位表明,12条染色体中的10条均有LBD基因,该基因家族的分布具有广泛性。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,LBD家族基因具有不同的组织表达模式,在各个发育时期均有LBD基因的表达。基因响应分析发现,不同LBD基因响应不同的外界信号。【结论】通过全基因组分析,番茄LBD家族基因包括46个成员,在进化上分为两大类,5个亚家族,分布于10条染色体上,组织表达模式及基因响应具有多样性。这些信息为番茄LBD基因家族的功能分析奠定了基础。

小麦LBD基因家族的全基因组鉴定、表达特性及调控网络分析

为深入发掘小麦LBD基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦LBD基因家族进行了鉴定,并对其表达特性及调控网络进行了分析。鉴定结果表明,本研究得到了75个小麦LBD基因,根据系统进化分析结果,可将它们划分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族。染色体定位结果表明,除了5D和7D外,其余染色体均含有LBD基因。共表达调控网络分析表明,15个LBD基因参与了小麦功能基因调控。利用RNA-seq数据对所有小麦LBD基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的表达情况进行分析表明,小麦LBD基因在不同组织间和胁迫下存在着差异表达,多个组织特异和胁迫响应相关LBD基因被鉴定到,可作为后续功能研究的候选基因。

普通烟草LBD基因家族的全基因组序列鉴定与表达分析

LBD是一类具有LOB（lateral organ boundaries）结构域的基因家族,在植物发育过程中起到非常重要的作用。采用生物信息学方法,根据拟南芥LBD基因序列鉴定了普通烟草基因组中的LBD基因,并对家族成员进行了序列特征、系统发育和表达谱分析。结果表明：普通烟草基因组中共有98个LBD基因成员,其基因结构相对简单,一般含有1~3个外显子。LBD基因家族可分成I和II两大类,两类均含有CX_2CX_6CX_3C保守结构域,但II类不含有LX_6LX_3LX_6L形成的＂卷曲螺旋＂二级结构,根据与拟南芥LBD蛋白构建的系统发育树则可细分成5个亚家族（Ia、Ib、Ic、Id和II）。将LBD基因与表达序列标签（EST）比对,发现36个基因有EST证据;EST、芯片数据和转录组数据分析表明：LBD基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。这些研究结果为普通烟草LBD基因家族功能的深入研究奠定了基础。

萝卜全基因组中LBD基因家族成员的鉴定与分析

LBD基因家族是植物所特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中起到非常重要的作用。本研究利用生物信息学方法,从萝卜基因组中鉴定出分布于9条染色体上的59个LBD基因。该家族成员结构比较简单,内含子数均不超过3个。萝卜LBD基因可分为两大类,分别包含50个和9个成员。它们在染色体上的分布不均匀,1号染色体上基因数目最多,有18个,而7号和8号染色体分别仅有1个LBD基因。对它们在不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族具有一定的时空表达特异性,预测其参与萝卜不同的发育过程。本研究为萝卜LBD基因家族的功能分析奠定了基础。

LBD基因家族在高等植物中的研究进展

LBD基因是最近在高等植物中发现的为植物所特有的一类新的基因,含有保守的LOB(lateralor-ganboundaries)结构域。研究发现拟南芥和水稻中的LBD基因均为一大的基因家族,LBD基因参与了侧生器官原基的启动、侧生器官的形态建成以及侧生器官与茎尖分生组织(SAM,shootapicalmeristem)之间边界的建立,并与茎尖分生组织中特异表达的部分基因或基因家族间存在相互作用的关系,对高等植物地上部、地下部的特定器官的形成与发育具有重要影响。本文对LBD基因的结构域特征、在单/双子叶模式植物中的分类、表达特点、已克隆LBD基因的功能及与其它基因或基因家族间的相互作用关系进行了综述,并对LBD基因在高等植物中的功能冗余特性、LOB结构域可能所具有的基本功能和LBD基因与其它基因相互作用的分子机制进行了探讨。

葡萄LBD基因家族的鉴定与表达分析

【目的】通过生物信息学分析明确LBD转录因子在葡萄基因组中的数量、结构和非生物胁迫差异表达,为探究LBD转录因子在葡萄非生物胁迫中的作用奠定理论基础。【方法】根据已经报道的拟南芥LBD基因,利用葡萄基因组数据库中的BLAST软件鉴定葡萄基因组中的LBD基因。采用DNAMAN5.0、Clustalx、MapInspect、MEME、GSDS2.0、ExPASy和MEGA5.0等软件进行生物信息学分析。利用PLEXdb中葡萄Affymetrix GeneChip 16K基因芯片数据绘制芯片表达谱。采用qRT-PCR方法检测VvLBD基因家族在逆境胁迫中的表达情况。【结果】从葡萄(Vitis vinifera L.)全基因组中鉴定得到30个LBD基因家族成员,可分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,ClassⅠ分为5个亚族,分别是Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd和Ⅰe,ClassⅡ分为2个亚族,分别是Ⅱa和Ⅱb。理化性质分析表明,VvLBD基因家族编码氨基酸数目介于127—386,理论等电点分布在4.77—9.28。定位分析发现,该基因家族的30个基因分布于葡萄19条染色体中的11条染色体上,其中第13染色体上分布最多,有7个基因。多序列比对和motif分析结果表明,VvLBD基因家族具有特定的3个保守结构域,分别是类锌指结构、亮氨酸拉链结构和甘氨酸-丙氨酸-丝氨酸(GAS)结构。亚细胞定位分析表明,VvLBD基因家族主要在叶绿体、线粒体和细胞核中进行表达。VvLBD基因家族的二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。VvLBD基因芯片表达谱分析发现,大部分基因在盐胁迫和PEG胁迫下表达量上升,并且胁迫时间的长短对该基因家族成员的表达也存在差异。qRT-PCR分析结果表明,VvLBD基因家族成员中VvLBD8、VvLBD11、VvLBD12、VvLBD15、VvLBD16、VvLBD17在400 mmol·L-1 NaCl处理条件下呈上调表达,表达量分别是对照的3、1、8、4、5和13倍,VvLBD12和VvLBD19在10%PEG处理条件下呈上调表达,表达量分别是对照的4和26倍。【结论】从葡萄基因组中一共鉴定出30个LBD基因家族成员,分布于11条染色体上,并且结构进化高度保守;所有成员都与逆境相关,但是该基因家族成员在不同逆境胁迫下的响应程度存在一定的差异。

长穗偃麦草LBD基因家族的鉴定与进化分析

为深入研究长穗偃麦草LBD基因家族中基因的结构与功能以及小麦与其近缘属的进化关系,以长穗偃麦草LBD(Lateral organ boundaries domain)基因家族为研究对象,生物信息学分析发现该基因家族含有32个成员,根据其结构域特征,可分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,ClassⅠ又可分为ⅠA、ⅠB、ⅠC、ⅠD和ⅠE,ClassⅡ可分为ⅡA和ⅡB;该基因家族的结构域、基因结构相对保守,不同成员之间具有相似的蛋白二级和三级结构。对32个基因的上游序列预测,发现基因上游序列中含有光响应、多种激素、逆境响应等顺式作用元件,说明LBD基因的表达受到光、激素、逆境等多种因素的诱导。与普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦、粗山羊草、大麦进行共线性分析发现,Tel-2E-LBD2、Tel-3E-LBD4、Tel-4E-LBD1和Tel-4E-LBD6为长穗偃麦草特有的LBD基因,而其他28个LBD基因在进化中具有高度的保守性;在普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦和大麦基因组中均发现第1、3部分同源群染色体上存在染色体间的片段重复;普通小麦、圆锥小麦和乌拉尔图小麦的A基因组中第4、5部分同源群染色体均有易位现象,同时,乌拉尔图小麦4A染色体上存在染色体内片段重复而在普通小麦和圆锥小麦的A基因组上发现第4部分同源群染色体内易位与倒位。

蓖麻LBD基因家族全基因组鉴定、进化和表达分析

【目的】探究蓖麻LBD转录因子基因家族的组成和表达模式。【方法】通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选和鉴定蓖麻LBD基因家族成员,并对其基因结构、理化性质、蛋白质保守基序、进化选择压力、系统发育树和基因表达量进行分析。【结果】鉴定得出30个蓖麻LBD基因家族成员在进化过程中高度保守,根据LBD结构域和系统发育树分析的特征,将蓖麻LBD基因家族成员分为Class 1和Class 2两类,各有24个和6个。基因结构与蛋白质保守基序分析表明,蓖麻LBD基因家族成员的基因结构与蛋白质保守基序较为简单;亚细胞定位显示,蓖麻LBD基因家族成员全部定位于细胞核,RcLBD12同时也定位于细胞膜。表达量数据分析表明,在蓖麻中,LBD基因家族成员广泛参与叶、茎、根、胚等的发育调控并响应非生物胁迫。【结论】蓖麻LBD基因家族成员在进化历程中出现了大规模片段复制的情况,经历了较强的纯化选择,并且参与调控蓖麻多个组织部位的生长发育过程,其中RcLBD6与RcLBD27可能在蓖麻抵御非生物胁迫的过程中发挥了重要作用。

小黑杨LBD基因家族全基因组鉴定及耐盐性分析

[目的]LBD基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育调控和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。目前有关杨树LBD基因家族的研究报道很少,为了更加深入且全面研究LBD基因家族,本研究对杨树LBD家族基因进行鉴定与分析。[方法]本研究利用生物信息学方法以及转录组测序对该家族成员的基因结构、保守结构域、染色体分布、基因重复事件、启动子顺式作用元件、盐胁迫下基因的表达模式进行分析。[结果]本研究在杨树中共鉴定出58个LBD基因,这些基因均匀分布在16条染色体和2个支架上。并发现杨树LBD家族基因之间的重复事件多达19对,其中片段重复16对,串联重复3对,且重复基因对的Ka/Ks值均小于1,推测这些基因可能受到纯化选择。通过分析杨树与其他5个物种之间LBD基因的同源进化关系,发现与单子叶植物相比,LBD与双子叶植物具有更强的同源关系。通过分析其启动子,发现大量与激素、非生物胁迫和生长发育相关的顺式作用元件。通过RNA⁃Seq和RT⁃qP⁃CR分析盐胁迫下LBD家族基因的表达模式,发现随机挑选8个基因能够受到盐胁迫的诱导,猜测这些基因有可能在盐胁迫中发挥重要的作用。[结论]本研究对杨树LBD家族基因的鉴定与分析,以及进一步对小黑杨耐盐胁迫基因的研究提供理论的依据,为后续通过获取转基因植物进一步分析这些基因是否具有应答盐胁迫的能力提供一定的参考基础。

谷子LBD基因家族的鉴定及其对逆境胁迫的响应

Lateral Organ Boundaries Domain(LBD)基因家族作为转录因子中的一种,以其特异的形式存在于大部分植物中,并参与植物侧生器官的形成以及胁迫应答和次生代谢物合成过程。本研究运用生物信息学手段对谷子LBD基因家族进行了全基因组范围的鉴定,包括家族成员的染色体定位、基因结构、保守基序、亚细胞定位预测和蛋白理化性质分析,预测了该基因家族在近缘作物中的系统进化以及片段基因组重复事件,并对其在谷子发育过程中的时空表达以及低氮、低磷、干旱胁迫以及白发病菌侵染后的表达模式进行了分析。结果表明,在谷子中共鉴定到33个LBD基因家族成员(SiLBD1~SiLBD33),其编码的蛋白均包含LOB(LBD)保守结构域,这些基因在谷子9条染色体上呈不规则分布。亚细胞定位预测显示SiLBDs蛋白均定位在细胞核内。此外,本研究发现在SiLBDs启动子区包含众多与逆境胁迫、植物激素和光响应相关的顺式作用元件。共线性分析发现33个SiLBD基因中存在有7对(14条)片段重复基因,且这些基因在进化过程中均受到了纯化选择。基因表达分析显示3个基因(SiLBD5、SiLBD27和SiLBD29)在谷子的各个组织及低氮、低磷、干旱和白发病胁迫响应中均高表达,表明其在谷子生长发育和逆境胁迫应答中发挥着重要作用,可作为后续功能研究的候选基因。本研究结果为深入解析SiLBDs基因在谷子生长发育中的作用提供了理论依据。

毛果杨LBD基因家族的全基因组分析

LBD（lateral organ boundaries domain）蛋白是一类植物所特有的转录因子,在调控植物生长发育、营养代谢以及逆境胁迫的响应等方面发挥重要作用。然而,在基因组水平上对毛果杨LBD基因家族的研究还未曾有过报道。本研究利用生物信息学方法,从毛果杨基因组中鉴定出57个LBD基因并预测其分子量和等电点,这些基因分布于毛果杨18条染色体和Scaffold_65、Scaffold_86上。该家族成员基因结构简单,内含子数目不超过2个。进化关系分析显示毛果杨LBD基因可分为ClassⅠ和ClassⅡ两大类,细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅱa和Ⅱb等7个亚类。分析基因表达模式发现,该家族成员的表达具有一定时空特异性,并响应氮素胁迫处理。本研究为深入研究毛果杨LBD基因的功能奠定了基础。

雷蒙德氏棉LBD基因家族的鉴定及进化表达分析

家族转录因子是后基因组时代的研究热点。植物中的家族转录因子参与调控了许多重要的生物学过程,包括形态建成、信号转导、环境应激反应。植物特有的(lateral organ boundaries domain,LBD)/ASL(ASYMMETRIC LEAVES2-LIKE)家族转录因子包含保守的类似锌指结构CX2CX6CX3C基序,在调控拟南芥、水稻、玉米等模式植物生长发育过程中起到至关重要的作用。然而,对于棉花LBD基因的功能目前我们还知之甚少。本研究从雷蒙德氏棉基因组中鉴定出66个LBD基因,不均匀的分布在13条染色体上。这些基因可分为ClassⅠ和ClassⅡ两大类,细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅱa和Ⅱb等6个亚类。该家族基因结构简单,外显子数目不超过3个。从雷蒙德氏棉LBD家族成员中共找出15段保守基序,并对(lateral organ boundaries,LOB)结构域的保守性进行了分析。基因表达模式分析揭示出雷蒙德氏棉LBD基因家族的表达具有一定时空特异性。本研究为今后雷蒙德氏棉LBD基因功能的验证奠定了基础。

杜仲LBD基因家族全基因组鉴定与进化表达分析

目的通过对杜仲LBD基因家族进行全面鉴定,以期为EuLBDs基因功能深入研究提供依据。方法以杜仲基因组数据库为基础,利用生物信息学方法,对杜仲LBD基因家族进行全面鉴定和表达模式分析。结果从杜仲基因组中共鉴定到19个EuLBDs,分为Class I与Class II 2大类,进一步划分为6个亚家族(Ia、Ib、Ic、Id与IIa、IIb)。理化性质分析显示:EuLBDs编码152~293个氨基酸,理论等电点分布于4.62~9.91,相对分子质量区域为17420~31820,均为亲水性蛋白,以α-螺旋和不规则卷曲为主,亚细胞定位于细胞核中。EuLBD基因家族含有类锌指、亮氨酸拉链和甘氨酸-丙氨酸-丝氨酸(GAS)保守结构域。表达模式分析显示,EuLBDs参与杜仲叶片发育,随着叶片发育,水平逐渐降低,EuLBDs基因表达不受叶片胶含量的影响。结论从杜仲基因组水平对LBD基因家族进行了全面鉴定和生物信息学分析,为进一步研究杜仲LBDs基因功能奠定基础。

中药火麻仁基原植物大麻LBD基因家族成员的鉴定与表达分析

LBD(lateral organ boundaries)转录因子在植物生长发育和次生代谢调控中起着重要作用。为了发掘大麻LBD基因的功能,该研究在基因组和转录组水平上利用生物信息学手段,对大麻LBD基因家族进行系统鉴定,并对其表达模式进行分析。结果表明,大麻LBD基因家族含有32个成员,可分成2大类,7亚族,ClassⅠ分为5个亚族分别是ClassⅠ_a至ClassⅠ_e,ClassⅡ分为2个亚族分别是ClassⅡ_a和ClassⅡ_b;理化性质分析显示,大麻LBD基因家族编码的氨基酸数目为172~356,等电点为4.92~9.43,相对分子质量为18 862.92~40 081.33,大部分成员定位于细胞核中;染色体定位显示32个成员不均一地分布在大麻的10条染色体上;LBD转录因子结构域、基因结构和Motifs相对保守,不同类成员特征相近;基因上游启动子区含有多种植物激素及环境因子相关的顺式作用元件,表明LBD基因的表达可能会受到激素和外界环境因素的诱导;大麻LBD基因在ZYS品种(低四氢大麻酚,高二氢大麻酚)茎、叶、花的表达模式不同,LBD基因家族成员主要在ZYS品种的花和茎中表达,而在叶中表达的成员很少;ClassⅡ成员CsLBD21和CsLBD23在花和茎中表达,CsLBD8和CsLBD18在花、茎和叶中均有表达,这些基因可能参与大麻的生长发育发育进而影响大麻素的生物合成。该研究为后续大麻LBD基因家族的功能研究奠定了基础。

LBD基因家族研究进展

LBD(lateral organ boundaries domain)基因家族因包含保守的LOB(lateral organ boundaries)结构域区段而得名,是一类植物所特有的转录因子。近期研究表明,该家族基因最早起源于早期陆生藻类植物,在进化过程中产生分化,从而具有多种生物学功能。早期关于LBD基因家族的生物学功能验证多集中于植物的侧生器官,近年研究发现,该家族基因还与植物再生、次生生长、环境胁迫信号响应等植物细胞生长调节过程密切相关。随着研究的深入,一个依赖于LBD基因家族参与调控的分子代谢调控网络逐渐清晰。该文主要对LBD基因家族的结构、分类、进化、生物学功能及参与的分子代谢调控网络进行综述性介绍,并对近年来关于该基因家族的最新研究进展进行系统阐述,为深入理解LBD基因家族在植物生长和发育过程中的重要作用提供帮助。

辣椒全基因组中LBD转录因子的鉴定与表达分析

利用生物信息学的方法,从辣椒基因组中鉴定出45个LBD基因,这些基因分布于辣椒9条染色体上。该家族成员内含子数整体上不超过3个,结构相对简单。进化关系显示辣椒LBD基因可分为ClassⅠ和ClassⅡ两大类,细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅱa和Ⅱb等7个亚类。不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族具有一定的时空表达特异性。qRT-PCR结果表明,热激胁迫可以明显激活或抑制部分LBD基因的表达,其中ClassⅡ类基因较ClassⅠ类对高温具有更高的敏感性。