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。

山茶属CHS基因家族的组成和分子进化初探(英文)

用PCR方法从 4种山茶属 (Camellia) (山茶科 ) (Theaceae)植物的总DNA中分别扩增到CHS基因外显子 2的部分序列 ,经克隆、测序得到 16个该基因的序列 ,这些序列与来自GenBank的该属另一种植物的 3个序列及作为外类群的大豆 (Glycinemax (L .)Merr.)的 2个序列一起进行分析。研究表明 ,山茶属CHS基因家族在进化过程中已分化为A、B、C三个亚家族 ,包括A1、A2、A3、B1、B2、C等 6类不同的基因成员 ;其中只有A2类成员为全部被研究的5种植物所共有 ,而其他 5类成员只在部分被研究的植物中发现 ;所有这些CHS成员具有很高的同源性 :在核苷酸水平上同一亚家族内基本上高于 90 % ,不同亚家族间也在 78%以上。从推测的氨基酸组成看 ,山茶属内CHS基因的功能已发生了分化 ,各类成员的碱基替代率有较大差异 ;从分子系统发育树和可能的氨基酸组成分析 ,山茶属具有新功能的基因成员是在经过基因重复后 ,或是由少数几个位点的突变而成 ,或是由逐渐积累的突变而形成的。进一步分析认为 ,该属CHS基因的分化直到近期还在活跃地进行 ,并且不同种的进化式样有一定的差别 。

真双子叶基部类群十种植物的CHS基因家族成员分析

用PCR方法从目前极少被报道的真双子叶基部类群10种植物的总DNA中扩增出CHS基因外显子2的部分序列进行分析，经克隆后测序，共得到26个不同的片段。分析表明，所有序列具有较高的同源性（〉70％），每种植物有2—4个不同的拷贝，在金鱼藻中发现有一个拷贝（CedeCHS3）含有一段长29个碱基的缺失，可能已失去了该基因的功能，而来自银桦的GrroCHS8拷贝具有较多活性位点的变异，可能具有了新的功能。在对碱基含量的分析中表明，只有来自雀舌黄杨的序列有一定的GC偏好，特别是第三位的GC含量达70％以上。用贝叶斯法、最大简约法和邻接法构建的CHS基因的分子系统树均由3个主要分支构成，其中一个分支由来自金鱼藻的4个序列聚在一起构成了subfamilyⅡ，来自昆栏树的2个序列聚在一起网接于subfamilyⅢ中；来自独叶草的3个序列分散于同一亚家族（subfamilyⅠ）的不同分支中；而多数种的序列分散在相距较远的两个分支中，构成了两个主要的亚家族subfamilyⅠ、subfamilyⅢ。从所建分子系统树看真双子叶基部类群植物的CHS基因家族成员来源于该类群形成前的两个祖先拷贝，在不同植物这两个祖先拷贝经历了不同的进化过程，这些进化上的差异可能与不同植物的生活习性及生存环境的多样性相关。

‘无子瓯柑’CHS基因家族的克隆和表达分析

为研究查尔酮合成酶基因(CHS)家族在‘无子瓯柑’Citrus suavissima‘Seedless’雄性不育发生过程中的作用,以克里曼丁橘Citrus clementina基因组数据库为参照,在‘无子瓯柑’和瓯柑Citrus suavissima的转录组和蛋白质组测序结果中筛选出4个CHS同源差异表达基因,并对其克隆和表达量分析,对克里曼丁橘CHS基因家族成员进行生物信息学分析。结果表明:‘无子瓯柑’和瓯柑CHS基因编码区核苷酸序列相似度达98%以上。小孢子母细胞发育各时期CHS基因表达量在瓯柑和‘无子瓯柑’间差异显著。与瓯柑相比,‘无子瓯柑’小孢子母细胞时期Ciclev10005133m,Ciclev10030093m和Ciclev10015535m的表达量显著下调;减数分裂时期Ciclev10005133m,Ciclev10001405m和Ciclev10015535m的表达量显著下调;四分体时期Ciclev10001405m和Ciclev10030093m的表达量显著减少。在花粉粒成熟时期的花蕾中,Ciclev10001405m与Ciclev10005133m在花药中特异性表达。CHS同源基因在花药不同时期中的差异表达可能是‘无子瓯柑’花药发育异常的重要原因,并最终导致‘无子瓯柑’雄性不育。

胡萝卜类黄酮含量的测定及DcCHS基因家族的鉴定分析

查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)是类黄酮合成过程中的第一个关键酶,具有重要的生理功能。测定胡萝卜不同发育时期、不同组织部位的类黄酮含量,并在全基因组水平上对胡萝卜CHS基因家族进行鉴定和分析。结果表明,无论在苗期还是收获期,胡萝卜叶中的类黄酮含量均极显著地高于根中的含量。叶中的类黄酮含量在不同发育时期无显著差异,而根中的类黄酮含量在不同发育时期却差异显著。胡萝卜基因组中共有12个DcCHS基因,分布于5条染色体上,氨基酸序列长度为253~398 aa,外显子1~3个。经预测,DcCHS蛋白均定位于细胞质,二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主。DcCHS蛋白可分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,含有10种保守基序,motif1、4、6、7为CHS蛋白N端结构域,motif2、3、8为CHS蛋白C端结构域。这些研究结果可为胡萝卜CHS基因的功能研究提供参考。

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。

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。

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)

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。