黄梁木 CesA/Csls 基因家族的鉴定与表达分析

为探究黄梁木(Neolamarckia cadamba)纤维素合酶(cellulose synthase,CesA)和纤维素合酶样(cellulose-synthase-like,Csl)基因在细胞壁合成中的作用以及CesA/Csls基因对林木生长发育及抗逆的影响,利用生物信息学方法对黄梁木的CesA/Csls基因家族进行鉴定,并对该家族开展详细的生物学分析。结果表明,黄梁木中共有47个CesA/Csls家族成员,基于进化树分析将其分为8个亚家族(CesA、CslA、CslB、CslC、CslD、CslE、CslG和CslJ)。黄梁木CesA/Csls家族在基因结构、染色体分布和定位、系统发育和蛋白质序列方面具有不同的特征,表明它们通过不同的进化过程产生。启动子顺式作用元件分析表明,黄梁木CesA/Csls基因家族的启动子富含光响应、激素响应和逆境响应的元件。基因表达模式分析表明,黄梁木CesA/Csls基因具有不同的组织特异性表达模式。纤维素合酶基因超级家族研究有助于提高生物质能源、农林废弃物利用、动物饲料和工业应用等领域的效率与效果。

黄梁木ACS基因家族鉴定及其表达模式分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase,ACS)作为乙烯生物合成途径的限速酶,由多基因家族编码,对于乙烯在高等植物体内调控代谢和生长发育具有重要的意义。本研究利用生物信息学方法鉴定得到13个黄梁木ACS基因,并对其编码的蛋白进行系统进化和表达模式分析。结果显示,Nc ACSs可分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。序列分析显示,NcACSs基因长度在1412~4257 bp之间,含有3~5个外显子,共分布在10条染色体上。NcACS蛋白序列长度为327~537 aa,NcACS蛋白有7个显酸性和6个显碱性,且均为亲水性蛋白,其中包含3个稳定蛋白。NcACS蛋白具有多个潜在磷酸化位点,可通过磷酸化位点调节ACS酶活性。ACSs系统进化分析显示,NcACS6.1和NcACS6.2与AtACS6亲缘关系较近,推测NcACS6.1和Nc ACS6.2在功能上与AtACS6相似,在响应非生物胁迫时具有重要意义。通过转录组测序技术,对Nc ACSs进行表达模式分析,结果表明,NcACSs基因具有时空特异性,其中NcACS1、NcACS6.2和NcACS10.3在形成层中表达量相对较高,可能参与黄梁木次生生长中的木质部扩增。本研究为深入研究黄梁木NcACSs基因的功能以及探索ACS酶对速生林木生长发育的影响提供理论基础。

黄梁木WOX基因家族的鉴定与表达分析

WOX(WUSCHEL-related homebox)转录因子在调节植物生长发育和响应非生物胁迫中起着重要作用。为揭示华南地区重要速生树种黄梁木(Neolamarckia cadamba)WOX基因家族的功能,本研究利用生物信息学方法对黄梁木WOX基因进行全基因组鉴定,并对其理化性质、蛋白质结构、染色体定位、系统进化、基因表达模式以及启动子顺式元件进行分析。结果表明:黄梁木中共有19个WOX基因,分布在14条染色体上;NcWOX家族成员分为WUS进化支、中间进化支和古代进化支,均具有高度保守的同源结构域。基因表达模式分析表明,NcWOX4.1、NcWOX4.2、NcWOX13.1以及NcWOX13.2在茎的维管组织中表达量较高,其中NcWOX4.1、NcWOX4.2在初生生长向次生生长转换期的形成层表达量最高,推测NcWOX4.1、NcWOX4.2、NcWOX13.1和NcWOX13.2参与黄梁木维管发育。启动子顺式作用元件分析表明,NcWOX基因家族成员的启动子具有丰富的光应答、激素应答以及逆境反应元件。本研究为深入研究NcWOX基因在黄梁木生长发育及逆境响应中的作用奠定了重要基础。