芸薹属大白菜Aux/IAA基因家族的生物信息学分析

Aux/IAA基因家族在生长素诱导的早期做出响应,是生长素早期应答的3类基因家族之一。现主要从基因组水平研究白菜Aux/IAA基因的分布及特征。结果表明:从BRAD共检测到59条白菜Aux/IAA基因,不均等分布在白菜的全部10条染色体上。通过多重比对和基序探测结果显示,40条白菜Aux/IAA基因具有4个保守基序,其它基因的保守基序则有不同程度的分化。系统进化分析表明,Aux/IAA基因家族可分为7个亚家族。通过表达模式预测发现,白菜Aux/IAA基因家族表达模式也有较大差异。     

香蕉GLP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为揭示香蕉类萌发素蛋白（GLP）功能,对香蕉GLP基因家族（MaGLP）进行了全基因组鉴定,分析了基因结构、染色体分布和启动子顺式作用元件和转录因子结合位点（TFBS）分布情况以及编码蛋白的理化性质、保守基序、进化关系,同时基于转录组的结果研究它们在4 ℃和45 ℃处理的叶片、枯萎病菌FocTR4处理的根系以及自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段的果实中的表达情况。结果显示：MaGLP家族共有44个成员,编码区CDS序列长度为567 ~ 2 103 bp,分布于除10号染色体外的所有染色体上。大部分GLP基因包含1 ~ 2个外显子,多数GLP具有信号肽且主要定位在胞外。进化树分析发现,MaGLP可分为8个亚家族,其中亚家族M为香蕉特有。顺式作用元件和TFBS预测结果显示,MaGLP启动子区存在多种植物激素和逆境胁迫相关响应元件以及7种TFBS。MaGLP成员在香蕉不同组织部位中的表达水平差异较大且受多种胁迫调控。其中MaGLP5-1和MaGLP9-8对各种处理均有响应,MaGLP1-2和MaGLP9-4受高温、低温胁迫抑制,而MaGLP9-6受高温、低温胁迫诱导,MaGLP5-4受高温和FocTR4调控,MaGLP4-4仅响应高温胁迫。研究结果表明MaGLP在香蕉抵御逆境过程中发挥重要作用。     

龙眼TMK基因家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】更全面地解析龙眼TMK(DlTMK)基因家族的生物学特性及其在龙眼体胚发生早期及不同激素处理下的表达模式。【方法】利用多种生物信息学分析软件预测DlTMK基因家族成员编码的蛋白基本理化性质、染色体定位、系统进化树、基因结构、启动子顺式作用元件等,并采用实时荧光定量PCR((quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术检测DlTMK在龙眼体胚发生早期3个阶段及在不同激素处理下的表达模式。【结果】共筛选出6个DlTMK基因家族成员,其编码的蛋白质均为具有跨膜结构不具有信号肽的亲水性蛋白,主要定位在质膜、细胞质和细胞核上。染色体定位结果显示,DlTMK基因家族存在串联重复序列。DlTMK基因家族在进化方式上与拟南芥、杨树相近。启动子顺式作用元件分析表明,DlTMK基因家族成员启动子中含有多种激素响应、逆境响应及光响应元件。qRT-PCR结果显示,DlTMK基因家族大多数成员在龙眼体胚发生早期各阶段的表达量变化趋势与转录组分析结果基本一致,但不同成员的表达模式存在差异,并且DlTMK基因家族各成员均响应生长素(auxin,IAA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)及赤霉素(gibberellic acid,GA3)。【结论】DlTMK基因家族在进化上具有高度保守性,参与多种激素应答,通过推测发现可能以磷酸化的方式参与激素信号传递,调控龙眼体胚发育。     

桃Aux/IAA家族基因鉴定及在果实成熟过程中的表达分析

通过生物信息学鉴定桃基因组中生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA)基因家族,并对其在溶质型和硬质型桃果实成熟阶段的表达水平进行q RT-PCR检测。结果表明:桃Aux/IAA基因家族包含22个成员,这些基因集中分布在5条染色体上,以第1条染色体上含有最多,为8个。大部分Aux/IAA基因包含高度保守的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ功能域,聚类分析表明其分为10类。基因结构分析显示这些基因包含2~5个外显子。荧光定量PCR分析表明10个Aux/IAA基因在溶质型桃果实的表达量高于对应时期硬质型桃果实,其中5个基因随着溶质型桃果实的成熟上调表达,特别是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m。试验结果表明桃Aux/IAA家族成员在结构上高度保守,其中多个成员(尤其是ppa010303m、ppa010871m和ppa020369m等)可能参与调控桃果实的成熟。     

西瓜YABBY基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

以西瓜YABBY基因家族为研究对象，利用TBtools、MEGA、ITOL等软件对西瓜YABBY基因家族进行全基因组鉴定与生物信息学分析，包括对西瓜YABBY基因家族的全基因鉴定、染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析、系统进化树分析、启动子顺式作用元件分析和共线性分析，以期能够为西瓜YABBY基因的功能研究与分子机制提供参考依据。结果表明：西瓜YABBY基因家族共9个成员，分布于7条染色体上。西瓜YABBY基因编码蛋白质组成的氨基酸数量范围为169～242 aa,蛋白质分子量变化范围为19.07～26.91 kDa,蛋白质理论等电点PI的范围为7.53～9.69。西瓜YABBY基因家族分为3个类群，同一类群具有相同的外显子-内含子排列方式，且具有相似的蛋白保守基序排列。西瓜、拟南芥、水稻、番茄的YABBY基因家族被分为5个亚族，每个亚族均有西瓜YABBY基因成员分布。西瓜YABBY基因启动子区域含有激素应答、光响应、胁迫应答、转录因子结合位点等相关的多种顺式作用元件。西瓜YABBY基因家族共有3对基因存在串联重复和片段复制。     

黄瓜Aux/IAA基因家族的生物信息学分析

Aux/IAA基因家族是一个典型的被生长素诱导而表达的基因家族,可以被生长素快速诱导表达。采用生物信息学方法在黄瓜基因组中确定了28个Aux/IAA基因,除4号染色体外,其他6条染色体均有分布,编码蛋白序列在70~427个氨基酸残基之间,22个黄瓜Aux/IAA蛋白具有完整的4个保守结构域,进化方式多样化。该研究结果有助于黄瓜生长素信号转导途径的解析。     

龙眼GDSL酯酶/脂肪酶基因的全基因组鉴定及表达分析

基于第三代龙眼基因组数据库及其转录组数据库,通过生物信息学分析对龙眼GDSL酯酶/脂肪酶家族进行全基因组鉴定。结果显示龙眼GDSL(Dl GDSL)家族共有118个成员,分为15个亚家族,亚细胞定位显示主要分布于细胞外基质中。染色体位置及共线性基因分析表明,118个Dl GDSL基因中有111个定位在15条龙眼染色体上,包括13对共线性基因。基因结构和蛋白质保守基序分析表明该家族的外显子在2～12之间,且motif2和motif3是Dl GDSL家族中尤为重要的保守基序。启动子顺式作用元件分析表明,启动子序列中包含众多光响应、激素应答、无氧诱导、胁迫响应和昼夜节律等响应元件,且大部分成员都含有茉莉酸甲酯(Me JA)、脱落酸(ABA)、生长素(IAA)和赤霉素(GA)等激素应答作用元件。FPKM值分析发现从胚性愈伤组织到球形胚阶段有26个差异表达的基因,提示Dl GDSL家族部分成员可能在龙眼体胚形态建成中发挥重要作用。q RT-PCR分析表明,在外源ABA和Me JA处理下龙眼胚性愈伤组织中,Dl GDSL家族部分成员可能与ABA、Me JA等激素信号转导相关。     

香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能,采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员,分析其低温胁迫下的表达情况,为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A(Musa acuminata)基因组筛选了22条漆酶基因(MaLAC),从香蕉B(Musa balbisiana)基因组筛选了11条漆酶基因(MbLAC),通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类,MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明,MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件,推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析,MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温(13、4、0℃)处理下表达量均极显著高于对照(28℃),推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控,主要受miR397和miR408的调控;推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

香蕉漆酶基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

为研究香蕉漆酶基因家族成员的功能,采用生物信息学方法鉴定香蕉漆酶基因成员,分析其低温胁迫下的表达情况,为香蕉抗寒研究提供理论依据。从香蕉A（Musa acuminata）基因组筛选了22条漆酶基因（MaLAC）,从香蕉B（Musa balbisiana）基因组筛选了11条漆酶基因（MbLAC）,通过生物信息分析发现MaLAC比MbLAC更保守。分子进化树分析结果表明MaLAC可分为5类,MbLAC可分为4类。启动子顺式作用元件分析结果表明,MaLAC启动子序列包含大量光响应、激素应答及非生物胁迫等应激响应元件,推测MaLAC基因家族在响应逆境胁迫的过程中发挥重要作用。利用qRT-PCR技术对MaLAC部分成员在响应不同低温胁迫的表达情况进行分析,MaLAC3-2、MaLAC4、MaLAC4-5、MaLAC17在低温（13、4、0 ℃）处理下表达量均极显著高于对照（28 ℃）,推测可能在香蕉响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。预测香蕉MaLAC家族有18个成员受miRNA调控,主要受miR397和miR408的调控;推测香蕉MaLAC可能参与miRNA调控途径。     

铁十字秋海棠GASA家族全基因组鉴定及叶斑形成的初步探索

为了解铁十字秋海棠（Begonia masoniana）中Gibberellic Acid-stimulated Arabidopsis(GASA)基因家族的功能，采用生物信息的方法鉴定铁十字秋海棠GASA家族成员，并分析其在不同组织器官以及赤霉素（GA）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、生长素（auxin）等处理后的基因表达模式。结果显示，铁十字秋海棠含10个GASA家族成员，可分为4个亚家族，其蛋白结构特征是含2～3个保守motif,1个GASA保守结构域；其基因结构特征是含0～10个内含子，不同成员之间内含子数差异明显。该家族基因启动子含有大量光响应元件和激素响应元件。基因家族成员在各组织器官中广泛表达，但差异较大；对外源GA、ABA、SA、MeJA以及auxin等响应差异明显，可能参与了不同组织器官生长发育以及各种生物或非生物胁迫响应过程，其中BmaGASA7可能在叶斑形成过程中发挥重要作用。     

草莓CIPK基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得CIPK基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在蔷薇科森林草莓（Fragaria vesca）数据库中得到CIPK基因家族成员19个,可分为6个亚族。该基因家族分布在草莓7条染色体中的6条上。其编码蛋白的氨基酸数157 ~ 1 196,理论等电点3.91 ~ 9.34,分子量18 667.68 ~ 133 714.31 D。基因结构分析表明,有11条基因只有1个外显子,其余基因外显子数2 ~ 15。亚细胞定位结果表明,该基因家族成员主要在细胞质、细胞核和叶绿体上表达。蛋白质二级结构预测表明,该基因家族成员主要以α–螺旋、β–转角和不规则卷曲为主。对上游2 kb区域启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员对逆境胁迫应答MYB响应明显,除FvCIPK02、FvCIPK15、FvCIPK17外,其他基因均对脱落酸应答元件ABRE响应明显。qRT-PCR数据分析表明,FvCIPK16、FvCIPK10和FvCIPK09分别在PEG、ABA和NaCl处理下,草莓试管苗中的相对表达量最高,分别是对照的18.4倍、29倍、13倍,说明FvCIPK16强响应干旱胁迫,FvCIPK10强响应ABA诱导,FvCIPK09强响应高盐胁迫;另外发现各处理的FvCIPK03相对表达量均下调,推测FvCIPK03在植物逆境胁迫中起负调节作用。     

草莓CIPK基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得CIPK基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在蔷薇科森林草莓(Fragaria vesca)数据库中得到CIPK基因家族成员19个,可分为6个亚族。该基因家族分布在草莓7条染色体中的6条上。其编码蛋白的氨基酸数157～1 196,理论等电点3.91～9.34,分子量18 667.68～133 714.31 D。基因结构分析表明,有11条基因只有1个外显子,其余基因外显子数2～15。亚细胞定位结果表明,该基因家族成员主要在细胞质、细胞核和叶绿体上表达。蛋白质二级结构预测表明,该基因家族成员主要以α–螺旋、β–转角和不规则卷曲为主。对上游2 kb区域启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员对逆境胁迫应答MYB响应明显,除FvCIPK02、FvCIPK15、FvCIPK17外,其他基因均对脱落酸应答元件ABRE响应明显。qRT-PCR数据分析表明,FvCIPK16、FvCIPK10和FvCIPK09分别在PEG、ABA和NaCl处理下,草莓试管苗中的相对表达量最高,分别是对照的18.4倍、29倍、13倍,说明FvCIPK16强响应干旱胁迫,FvCIPK10强响应ABA诱导,FvCIPK09强响应高盐胁迫;另外发现各处理的FvCIPK03相对表达量均下调,推测FvCIPK03在植物逆境胁迫中起负调节作用。     

中华猕猴桃全基因组MADS-box基因家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定并分析中华猕猴桃MADS-box基因家族成员，探明MADS-box基因家族成员在果实生长发育及芽休眠中的表达模式。【方法】基于中华猕猴桃红阳V3基因组数据库，利用生物信息学方法对中华猕猴桃MADS-box全基因组进行鉴定，分析其家族成员的理化性质、系统进化树、保守基序、顺式作用元件，并对其在果实生长发育及不同组织中的表达模式进行分析。【结果】在中华猕猴桃红阳基因组中鉴定到了68个AcMADS-box基因，共包含11个亚家族，不均匀地分布于22条染色体上，成员间共存在32对共线性基因对；在基因家族上游启动子区域发现与光响应、激素响应、逆境胁迫响应等相关的顺式元件；17个AcMADS-box基因在组织间高表达且有表达特异性，推测是参与调控中华猕猴桃生长发育的关键基因。【结论】初步鉴定并提供了AcMADS-box家族成员信息，16个AcMADS-box家族成员在根、枝、茎、叶、花中高表达，8个家族成员在花芽中高表达。结果为进一步研究AcMADS-box参与中华猕猴桃的生长发育调控机制提供参考。     

欧李NAC基因家族的鉴定及表达分析

【目的】对ChNAC基因进行鉴定并分析其表达模式，明晰ChNAC基因结构，预测其潜在功能，筛选抗逆相关基因，为欧李抗逆性状形成的分子机制研究提供理论依据。【方法】在全基因组数据的基础上对ChNAC基因进行生物信息学分析，并对不同非生物胁迫处理下ChNAC基因的转录组数据进行分析。【结果】欧李NAC基因家族有76个家族成员，33个ChNAC基因编码碱性氨基酸，17个ChNAC基因编码酸性氨基酸，26个ChNAC基因编码中性氨基酸。ChNAC蛋白均为亲水性蛋白，80%ChNAC蛋白为不稳定蛋白，79%ChNAC蛋白定位于细胞核中。ChNAC基因可分为17个亚族，主要为OsNAC7、ANAC001、ONAC003等亚族。ChNAC基因多存在于Chr5染色体上，有8对ChNAC基因由染色体大片段复制而来，其中ChNAC01、ChNAC20、ChNAC64这3条基因是互为共线性。启动子分析结果表明ChNAC基因可能参与欧李的生长发育、激素调控及胁迫响应等方面。【结论】ChNAC基因的表达具有组织特异性。ChNAC基因家族成员响应不同的胁迫处理，尤其是ChNAC49基因在盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫...     

葡萄生长调控因子GRF家族基因的鉴定及表达分析

开展葡萄生长调控因子GRF(Growth-regulating factor)家族成员的基因结构、蛋白保守基序、亚细胞定位预测、同线性、系统进化树及顺式作用元件等分析；利用qRT-PCR技术开展有核和无核葡萄不同组织器官、种子发育不同时期及激素响应表达模式分析。葡萄GRF家族共有8个成员，其中7个分布于6条染色体，编码氨基酸数为213～604，所有成员均定位于细胞核。根据进化关系分为4组(A～D)，同组VvGRF的外显子—内含子结构、保守基序数和类型均具有保守性。所有葡萄GRF蛋白N端均含有QLQ和WRC保守结构域，C端至少含有TQL或FFD结构域之一。同线性分析发现，VvGRF3和VvGRF4存在并联重复。VvGRF启动子区发现大量与生长发育、激素响应及胁迫响应相关顺式作用元件。大部分VvGRF在营养器官叶片中高表达，VvGRF2在生殖器官花和果实中高表达；VvGRF3和VvGRF6在无核葡萄种子发育过程中表达量显著高于有核葡萄，而VvGRF8在有核葡萄种子发育前期表达量显著高于无核葡萄；VvGRF响应GA₃和IAA诱导，且大部分基因在处理0.5或1 h后下调。     

柑橘属SAUR基因家族的全基因组鉴定及表达分析

分析SAUR（Small auxin up-regulated RNA）基因家族在不同柑橘基因组中的数量、连锁群分布、基因结构、系统进化、基因表达模式等,从香橼、柚、莽山野橘和克里曼丁橘等基因组中分别鉴定到69、62、58和70个SAUR基因。SAUR在基因组上分布不均,呈现明显的串联重复现象,基因家族成员的差异可能是由于串联重复和染色体大片段复制引起。大多数柑橘SAUR基因不含内含子,含有SAUR特有的4个保守motif。系统进化树分析显示,来源于拟南芥、水稻、番茄、马铃薯和柑橘的629个SAUR基因分为9组,每一组都含有5个物种的家族成员,并且同一个物种的SAUR基因具有较近的遗传距离。顺式元件分析表明,CclSAUR基因家族成员的上游序列含有光响应、转录因子结合、激素响应、伤害响应、低温响应、玉米素代谢和类黄酮生物合成相关的元件。qRT-PCR分析结果显示,大多数CclSAUR都能响应外源IAA和低温处理。     

葡萄LIM家族基因特征及表达模式分析

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄（Vitis vinifera‘Pinot Noir’）试管苗为试验材料,利用qRT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LIM基因家族有14个成员,可分为4个亚族,各亚族编码蛋白氨基酸数量差异较大,但亚族内差异较小;分析葡萄基因和拟南芥基因间的选择压发现,二者存在钝化选择关系;多序列比对发现,该家族基因成员含有1或2个锌指结构的保守结构域;保守基序分析结果表明,所有基因均包含motif2;基因结构显示VvLIM含有4 ~ 15个外显子;14个基因中有11个编码蛋白存在互作关系。该家族基因存在大量的光诱导元件和水杨酸等逆境胁迫相关元件。基因芯片表达数据表明,高表达的基因主要存在生长旺盛的组织中。qRT-PCR分析发现,VvLIM1在100 mmol ? L-1 NaCl、10% PEG和50 mg ? L-1 SA胁迫下表达量与对照相比显著上调,且随处理时间的延长表达量显著增加。     

丹参DHAR家族基因的鉴定及表达模式分析

运用生物信息学方法,从丹参（Salvia miltiorrhiza）基因组数据库中鉴定得到5个脱氢抗坏血酸还原酶（Dehydroascorbate reductase,DHAR）家族成员SmDHAR1 ~ SmDHAR5,分析了基因结构特征、编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、高级结构、系统进化关系以及启动子顺式作用元件,并考察了其在不同组织及胁迫下的表达模式。结果表明,SmDHAR基因家族成员长度在724 ~ 3 296 bp之间,含有1 ~ 5个外显子不等,编码218 ~ 470个氨基酸;其编码蛋白多为亲水性蛋白,且多不含跨膜结构域。SmDHAR家族成员分布在叶绿体和胞质外。系统进化分析结果显示丹参SmDHAR基因分为2个亚类。上游启动子区域分析发现SmDHAR基因家族成员均含有与植物发育、激素及胁迫响应相关的顺式作用元件。表达模式分析结果显示,SmDHAR5在丹参根中显著高表达,而在其余组织中表达量较低;SmDHAR1、SmDHAR3与SmDHAR4在根、茎、叶中表达量较高,在花组织中表达最低;SmDHAR2表现为组成型高表达。SmDHAR在茉莉酸甲酯、酵母提取物、脱落酸、赤霉素、水杨酸等处理时也表现出不同的响应模式。本研究的结果为深入探索丹参DHAR基因家族在抵抗逆境过程中的功能提供了参考。     

辣椒组蛋白去乙酰化基因家族分离鉴定及表达分析

组蛋白去乙酰化在基因表达调控方面扮演重要角色,在植物的生长发育、器官构建及逆境胁迫和激素信号应答中发挥重要作用。在基因组范围内,利用生物信息学方法对辣椒的组蛋白去乙酰化(HDAC)基因家族的各成员、分布及结构和功能等进行分析。预测结果显示辣椒HDAC家族包含14个蛋白质,分为3个亚族,其中RPD3/HDA1成员最多,为10个;HD2具有3个成员,SRT2仅有1个成员;其主要分布在8个染色体上,且进化分析结果表明辣椒HDAC基因成员与拟南芥家族具有相似分类。在辣椒HDAC结构域中包含18个重要的基序,同组中的HDAC成员蛋白序列的氨基酸保守结构域基本一致,且各亚族成员的氨基酸保守结构域组成特异,表明这些基序的存在对HDAC蛋白功能的执行是必需的。分析辣椒发育过程中HDAC各成员表达谱数据发现,Ca HDA1在果皮和胎座成熟过程中表达量逐渐升高,说明该基因可能参与了辣椒后期果实的发育过程。这将为辣椒HDAC家族基因的深入研究和功能解析提供实验参考依据。     

柑橘转录因子基因CitMYB22的分离、表达及亚细胞定位分析

以‘资阳’香橙(Citrus junos‘Ziyang’)为材料,利用RT-PCR技术,分离到1个MYB基因,CitMYB22。比对分析发现,CitMYB22含有两个内含子,开放阅读框(ORF)为696 bp,可编码231个氨基酸残基的多肽。氨基酸聚类和结构分析表明,CitMYB22属于MYB类转录因子家族中的R2R3-MYB亚家族。进化树分析表明,CitMYB22与拟南芥参与逆境响应的R2R3-MYB亚家族成员At MYB15的同源性最高。克隆CitMYB22的ATG上游2 500 bp内启动子顺式元件,预测其含有多个与植物逆境和激素应答相关的顺式作用元件,如HSE、SARE和MBS等。亚细胞定位结果显示CitMYB22蛋白定位在细胞核中。实时定量结果表明,CitMYB22在叶、花中的表达量明显高于根和幼果,且在外源脱落酸、水杨酸、甲基茉莉酸、1–氨基环丙烷基羧酸以及高盐、脱水和4℃低温等非生物逆境胁迫下,均被诱导上调表达,推测CitMYB22可能与‘资阳’香橙的抗逆性相关。