百脉根TALE转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

三胺酸环延伸(TALE)蛋白是一类在植物生长发育过程中调控分生组织分化的转录因子。本研究通过生物信息学手段从豆科模式植物百脉根(Lotus japonicus(Regel)K.Larsen)全基因组中筛选出分布于6条染色体上的40条TALE家族基因,并对其保守结构域、基因结构、系统进化、在染色体上的分布、理化性质以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。根据结构域不同可将百脉根TALE家族分为BELL和KNOX两个亚族;百脉根TALE家族在进化上较为保守,分化上与大豆存在较大差异;该家族基因有外显子4～6个,氨基酸序列长度在271～792之间,家族成员蛋白均为弱酸性蛋白。Realtime PCR分析表明该家族基因表达与motif元件数之间存在相关性;BELL亚族主要在顶芽表达,KNOX亚族则主要在根组织中表达。研究结果为进一步克隆百脉根TALE基因和分析其功能奠定基础。

茶树ARR-B基因家族的鉴定和表达模式分析

ARR-B基因作为细胞分裂素信号转导的正向调节因子,在植物发育及抗逆过程中发挥着重要作用。本研究基于茶树基因组数据库,利用生物信息学软件成功鉴定出23个茶树ARR-B基因,并对其基因结构、进化关系、保守结构域、染色体定位、启动子顺式作用元件以及八大组织和四种胁迫中的转录组数据等进行分析,并基于以上数据对福鼎大白茶树进行盐胁迫处理后利用荧光定量PCR技术验证表达水平。结果表明,茶树ARR-B基因家族有23个成员且在不同染色体上分布不均;根据系统进化树将茶树ARR-B基因分为9类且与拟南芥ARR-B基因同源性很高;茶树ARR-B基因相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;茶树ARR-B基因在茎和根组织中具有较高的表达水平及在干旱、低温、盐和茉莉酸甲酯胁迫处理下存在差异表达;实时荧光定量PCR结果可知,经盐胁迫处理后,8个茶树ARR-B基因表达水平与转录组数据存在差异。本研究初步分析了茶树ARR-B基因家族的功能和抗逆作用,为进一步研究茶树的生长发育提供参考和依据。

百脉根不定根发育相关基因LcC2DP1的克隆与功能初步分析

为研究百脉根(Lotus corniculatus L.)C2钙依赖蛋白激酶基因LcC2DP1在不定根形成过程中的功能,通过RACE法从百脉根中克隆LcC2DP1基因,利用qRT-PCR检测其时空表达模式,并通过农杆菌介导的瞬时表达系统在百脉根中过量表达LcC2DP1并鉴定其功能。结果显示:LcC2DP1基因全长705 bp,编码235个氨基酸,分子质量为25.95 ku,与蒺藜苜蓿同源性最高(82%);在百脉根不定根分化过程中持续表达,表达部位为根、茎和叶片;与野生型亲本(WT)相比,转LcC2DP1基因百脉根(TP)的不定根分化提前1~2 d;在不定根分化的9~15 d,其总根长分别是WT的168%、155%,根体积分别是WT的249%、161%,根尖数分别是WT的156%、137%。TP百脉根的总根长(P<0.01)、根体积(P<0.01)和根尖数(P<0.05)表现出一定的发育优势,表明LcC2DP1基因可能与百脉根不定根发育调控相关。

杜仲SQS基因的特征信息分析

鲨烯合酶(SQS)是催化植物细胞合成甾醇和三萜类化合物的一种关键酶。为探明杜仲SQS基因家族成员的存在及其特性,本文通过生物信息学分析方法,对杜仲SQS基因(EuSQS)进行发掘,并对其进化关系、基因结构、保守基序、染色体定位、蛋白理化性质、空间结构、调控元件等进行分析。从杜仲基因组数据中获得3条EuSQS基因,它们分布于不同的scaffold上,有5~6个外显子;EuSQS蛋白含396~440 aa,相对分子质量为45.73~49.06 kDa,均属于不稳定蛋白,主要由α-螺旋和无规则卷曲构成;EuSQS1和EuSQS3在结构上较为接近,二者与EuSQS2差异较大;除含有基本元件外,EuSQSs的顺式作用元件还包括光照和激素响应、分生组织表达、逆境胁迫及类黄酮生物合成等六类;在进化关系上,杜仲EuSQSs与产胶植物橡胶草及橡胶树的亲缘关系较近。分析结果为进一步对EuSQS基因的功能鉴定和利用提供了依据。

百脉根PIN基因家族的鉴定与分析

生长素输出载体蛋白PIN-formed(PIN)是一类调控植物生长素极性运输的重要载体元件,与植物生长发育密切相关。利用生物信息学方法对百脉根(Lotuscorniculatus)PIN基因家族成员(LjPIN)进行筛选、鉴定,并对其结构特征、系统进化、编码蛋白质性质、顺式作用元件组成和表达特性等进行研究,为其功能鉴定及利用奠定基础。结果表明,百脉根基因组中含有27个LjPIN成员,主要分布在1-5号染色体上;27个LjPIN基因含8个可变剪切位点,编码35个蛋白质;除了LjPIN4、LjPIN13、LjPIN23基因外,其他LjPIN基因均含有内含子,内含子数和外显子数均为1~10个;LjPIN与拟南芥AtPIN、大豆GmPIN在进化关系上较接近,与水稻OsPIN较远;LjPIN蛋白大多为碱性的两性稳定蛋白质,一般含有5种保守基序,基序数量2~9个;LjPIN基因除了含有顺式作用基本元件CAAT-box和TATA-box外,还含有光响应、激素响应及生长发育相关的调控元件;11个LjPIN基因在根、茎、叶、花和不同形成时期种子中呈时空差异表达。