苹果OFP基因家族的全基因组鉴定与非生物逆境表达分析

【目的】从苹果全基因组中鉴定OFP(OVATE family protein)家族蛋白成员,对其进行基因结构特征、组织表达及非生物逆境等系统分析,为研究苹果OFP的潜在功能提供理论基础。【方法】利用生物信息学手段,在苹果基因组数据库中筛选鉴定OFP基因家族成员;利用MEGA5.0软件进行系统进化树分析;通过Map Draw和GSDS等生物信息学工具分析基因结构及染色体定位;根据已有的苹果芯片数据库结果进行OFP基因表达谱分析;利用实时荧光定量PCR技术检测13个Md OFP的组织表达和诱导表达情况。【结果】苹果OFP基因家族包含28个成员,根据系统进化关系将其分为4组,分别包含13、6、4和5个成员;苹果中13条染色体上均有OFP基因分布,其中第12条染色体最多,有6个Md OFP成员,该基因家族的分布具有广泛性;芯片表达谱分析结果表明该类基因家族在花、果实和叶中的表达量较高,q RT-PCR验证结果较一致;经Na Cl和PEG处理后,苹果根部与地上部呈现出不同程度的响应差异,Na Cl处理明显诱导两组织中Md OFP04和Md OFP20的表达,Md OFP01、Md OFP12和Md OFP18的表达在根部与地上部组织则相反;温度胁迫明显影响Md OFPs的表达量,其中Md OFP04和Md OFP17经高温和低温胁迫处理后均明显上调。【结论】苹果OFP基因家族共有28个成员,分布于13条染色体上,该家族成员呈现出不同的组织表达模式和胁迫响应模式。

谷子OFP基因家族的鉴定及表达分析

谷子是我国重要的粮饲作物,具有抗旱耐贫瘠的特点,OFP家族是植物特有的一类调节植物生长和发育的转录因子,参与调控植物的抗逆性。为了探索谷子OFP家族基因的特征和功能,通过基因定位、基因结构分析、motif预测、进化分析与顺式作用元件分析及亚细胞定位预测来解析谷子OFP家族基因的特征,分析谷子与拟南芥和水稻基因组中的OFP家族基因的共线性、选择压力,最后分析谷子OFP家族基因的表达模式。结果表明,共筛选到谷子OFP家族基因34个,分布在8条染色体上;进化分析发现,谷子OFP家族基因可以分为3个亚类;motif预测中共鉴定到8个motif基序;顺式作用元件分析发现,与干旱响应相关的OFP基因共22个;与拟南芥的5个基因、水稻的31个基因存在共线性;18个OFP家族基因被预测定位到细胞核内;谷子OFP家族基因在穗中表达量最多,干旱胁迫下的OFP基因大多表现下调,具有时空特异性。OFP家族基因Seita.2G184300、Seita.7G093000、Seita.3G008900的表达差异可能是造成豫谷1号和安-04抗旱性差异较大的原因之一。结果可为谷子OFP家族基因的功能研究提供基础。

番茄OFP基因家族生物信息学分析

为了解番茄OFP基因家族的功能特征,通过生物信息学手段对番茄OFP基因家族成员进行全面的生物信息学分析,包括染色体定位、基因结构、蛋白质理化性质、二级结构、三维构象、启动子分析、亲缘关系及组织特异性分析。结果表明,番茄中的31个OFP基因在12条染色体上呈不均匀分布;除SlOFP6、SlOFP7、SlOFP12、SlOFP13基因以外,其余27个OFP基因均不含有内含子结构。蛋白质理化性质分析结果表明,大部分OFP蛋白为不稳定性蛋白,并且54.8%的OFP蛋白分布于细胞核中。蛋白质二级结构和三维构象显示,番茄OFP蛋白以α-螺旋和无规则卷曲为主要组成成分,表明番茄OFP蛋白之间存在保守性。启动子顺式作用元件分析结果表明,番茄OFP基因启动子上主要存在3类元件:光响应、激素响应应答以及逆境胁迫响应元件。而组织特异性分析结果表明,番茄OFP基因在各组织中的表达量差异较大,预示着番茄OFP基因生物学功能的多样性。分析结果将为后续研究番茄OFP基因家族成员的生物学功能提供参考。

玉米OFP基因家族全基因组鉴定及表达分析

OFP (OVATE family proteins)基因家族是植物特有的一类转录因子,广泛存在于植物各个组织中,参与调控植物的生长发育、抗逆等。然而在玉米研究中该家族成员未见报道。为解析OFP家族基因在玉米基因组中的特征,使用HMMER软件对玉米基因组中的OFP家族成员进行筛选,利用Pfam数据库对筛选的结果进行分析,包括基因定位、motif预测、进化分析、顺式作用元件分析及亚细胞定位预测,同时对玉米与拟南芥和水稻基因组中的OFP家族基因进行共线性、选择压力分析,最后再分析了干旱处理下穗发育过程中的家族成员基因表达水平。结果筛选到玉米OFP家族基因共43个,在10条染色体上均有分布,其中3号染色体上的数目最多为8个,5号染色体分布最少仅有1个;进化分析发现玉米OFP家族成员归为3个亚类;motif分析中共鉴定到8个motif基序,其中motif 1和motif 2为玉米OFP家族基因最保守的两段基序;在对启动子顺式作用元件分析中发现与胁迫相关的OFP基因共10个,其中有5个基因顺式作用元件与干旱胁迫相关;与拟南芥4个基因存在共线性,与水稻的17个基因存在共线性,其中玉米Zm00001d034973和水稻LOC_Os08g01190、Zm00001d038024和LOC_Os05g36990这两对基因被鉴定为存在高度同源,Zm00001d012282和Zm00001d038283在玉米中正调控响应干旱胁迫;大部分OFP基因在进化选择压力中Ka/Ks<1,受到纯化选择作用,仅有1个基因在与水稻的进化中Ka/Ks>1,在进化过程中受到选择;多个玉米家族基因被预测定位到细胞核内;干旱处理后的OFP家族基因大部分显著下调,且在穗发育阶段差异显著,其中Zm00001d038473可较早响应干旱胁迫。本研究可为玉米OFP家族基因的功能尤其响应干旱机理提供一定的研究基础。

油桐OFP基因家族的全基因组鉴定及低温响应分析

OVATE Family Protein(OFP)蛋白是一类在非生物胁迫方面发挥着重要作用的新型植物转录调节因子,目前油桐中尚未报道。本文利用生物信息学的方法对油桐OFP基因家族成员的系统进化、基因结构、启动子元件等进行了预测和分析,并利用转录组数据和qRT-PCR技术研究了该家族成员的组织表达特性及低温响应模式。结果表明,油桐OFP基因家族有12个成员,可划分为4类,都存在OVATE 2结构域;染色体定位发现11个成员不均匀地分布在8条染色体上,且VfOFP6和VfOFP10存在共线性关系;启动子区共含有24类顺式作用元件,其中丰度较大的主要有光响应元件、厌氧诱导元件、激素响应相关元件、低温响应元件等;组织表达特性分析结果表明在根、叶、雌花和两性花、雄花、种子中主要表达的分别是VfOFP10、VfOFP6、VfOFP7、VfOFP12和VfOFP1;在低温胁迫条件下,VfOFP7在根、叶柄、叶中都显著诱导表达,而VfOFP16的表达量则显著下调,推测VfOFP7和VfOFP16可能在油桐响应低温胁迫调控中发挥重要作用,将为下一步开展基因的功能研究和油桐的遗传改良提供参考。