【目的】分析蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组测序产生的Unigene序列及蓝星睡莲全基因组序列的简单重复序列(SSR)位点特征,为开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等提供基础数据。【方法】利用前期研究获得的蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组数据及已公开发表的蓝星睡莲基因组,以MISA进行SSR位点搜索,并统计分析其全基因组序列的SSR位点出现频率、基元序列长度和基元类型等。【结果】在蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组的114 762个Unigenes序列中搜索到38 998个SSR位点,SSR位点出现频率为33.98%,其中完整型SSR位点30 124个;SSR基元序列总长度为465 550 bp,总平均为21.65 bp。在蓝星睡莲基因组中搜索到249 029个SSR位点,平均分布频率为609.0个/Mb,其中完整型SSR位点163 265个;SSR基元序列总长度为2 775 181 bp,总平均为27.25 bp,占基因组大小的0.68%。在转录组和基因组中,SSR位点均以二核苷酸和单核苷酸重复类型为主,分别占SSR总数的48.87%和41.03%、51.70%和43.37%;在二核苷酸重复基元中,AG/TC和AT/TA型的占比较高,且远高于其他类型重复基元;SSR基元中各类型重复以5～11次为主,其中重复10次的最多;基于荧光毛细血管电泳法从合成的144对SSR引物中筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物。【结论】蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组及蓝星睡莲基因组SSR中的低级基元类型较丰富,具有开发为高多态性SSR引物的潜力;筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物可用于开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等研究。

【目的】了解睡莲花朵不同组织的代谢产物差异，为睡莲花朵活性成分的提取、加工及在功能食品领域中精准应用提供理论依据。【方法】以热带睡莲品种‘巴拿马’（Nymphaea ‘Panama Pacific’）为试验材料，利用液相色谱—质谱联用仪（LC-MS）非靶向代谢组学技术检测其花瓣、雌蕊和雄蕊中的非挥发性代谢物，并对试验数据进行多元统计分析，利用京都基因与基因组百科全书（KEGG）对各组织的特异代谢产物进行检索。【结果】从睡莲花朵中共检测到1084个代谢物，雌蕊、雄蕊和花瓣中代谢物的含量差异明显。其中，雌蕊与花瓣的差异代谢物有553个，雌蕊与雄蕊的差异代谢物有569个，花瓣与雄蕊的差异代谢物有613个。在优势代谢物种类方面，花瓣的优势代谢产物种类较少，有138个，显著富集在苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成和柠檬酸循坏3个代谢通路；雌蕊的优势代谢物种类居中，有165个，显著富集在苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成、氰基氨基酸代谢及烟酸和烟酰胺代谢4个通路（P<0.05，下同）；雄蕊的优势代谢物种类较多，有206个，显著富集在黄酮和黄酮醇生物合成、植物激素生物合成和吲哚生物碱生物合成3个代谢通路。雌蕊中天冬氨酸、酪氨酸和谷氨酸的含量相对较高，雄蕊中的长春新碱和四氢鸭脚木碱的含量相对较高，特别是作为天然抗癌药物的长春新碱，其雄蕊中的含量分别约为雌蕊中的1192倍和花瓣中的553倍。【结论】睡莲花朵不同组织间的代谢物含量差异明显，优势代谢物显著富集到苯丙烷类、类黄酮、黄酮和黄酮醇及吲哚生物碱的生物合成等8个代谢通路。利用非靶向代谢组学技术能初步筛选睡莲花朵不同组织的优势代谢产物。

几乎所有的农作物都开展了QTL(quantitative trait loci)定位研究,定位的方法也很多,如区间作图、复合区间作图、基于混合线性模型的复合区间作图和贝叶斯作图等,但这些研究方法均有它们自身的缺陷,定位的QTL在基因组上区间仍然很大,精度不高。为了更好地理解QTLs的分子生物学基础。文章简要地介绍了利用生物信息学方法分析QTL区间内候选基因的方法,并着重从遗传、基因组结构、表达和功能等方面来剖析QTL内的候选基因,为将来更好地利用QTL提供了借鉴。

生物信息学是生物技术的核心 ,是一门由生物、数学、物理、化学、计算机科学、信息科学等多学科交叉产生的新兴学科。本文介绍了生物信息学的概念 ,分析了发展生物信息学对现今科学发展的重大意义。根据生物信息学的发展特点 ,具体分析了生物信息学研究的内容 :基因组序列的分析 ;基因进化 ;药物设计 ;基因区域预测 ;基因功能预测 ;蛋白质结构预测。评述了生物信息学发展的现状 ,指出我国生物信息学发展中存在的问题 ,并对我国发展生物信息学提出了一些建议。最后分析了生物信息学发展的方向 ,展望了生物信息学的发展前景

【目的】鹅掌楸属花色种间差异较大,是研究木本植物花色形成与调控机制的较理想材料。查尔酮合成酶基因(CHS)是黄酮类化合物生物合成途径中的关键基因,与植物花色形成密切相关,同时又是研究科以下系统发育的理想基因,种间进化差异较大,因此CHS基因用于研究鹅掌楸属花色差异形成机制有较强的可行性。本研究克隆北美鹅掌楸的查尔酮合成酶基因,并对其进行生物信息学及组织表达分析,以期为鹅掌楸属树种花色的形成和调控机制研究提供参考。【方法】以北美鹅掌楸的花芽为材料,采用同源克隆和RACE技术克隆查尔酮合成酶基因(Lt CHS),并进一步扩增该基因的基因组序列。对该基因进行生物信息学分析。采用半定量RT-PCR方法...

【目的】基于睡莲基因组鉴定睡莲bZIP(basic leucine zipper)家族成员,并对其进行分析,以揭示睡莲b ZIP家族的分子进化和功能。【方法】从Waterlily Pond数据库获取睡莲基因组序列,利用HMMER3.0程序识别睡莲的bZIP家族成员,并使用CDD程序进一步确认其含有的保守bZIP结构域,使用IQ-tree软件构建系统进化树。利用ExPASy和SOPMA在线网站进行蛋白质结构分析,通过MEME程序进行保守基序分析,使用MCScan和Circos软件对基因复制事件进行分析以及可视化展示。从NCBI下载睡莲转录组数据(SRA Study:SRP222853),用R软件对睡莲bZIP家族成员表达数据的Pearson相关系数(PCC)进行计算和可视化分析,使用Cytoscape软件对NcbZIP成员之间的表达数据关系进行分析。【结果】从睡莲基因组中共鉴定出46个bZIP家族成员,按成员在染色体上的分布命名为NcbZIP01—NcbZIP46。根据系统进化分析可以将睡莲bZIP家族成员分为A、B、C、D、E、G、H、I、J和S共10个亚家族,其中A亚家族所含成员最多(11个),相同亚家族成员具有相似的保守结构域和基因结构。理化性质分析表明,睡莲bZIP家族成员蛋白质长度介于101—1 898 aa,分子量大小介于12.04—214.64 kD。染色体定位分析发现,睡莲共有14条染色体,46个bZIP家族成员不均匀地分布在其中的10条染色体上,其中1号染色体上分布最多。睡莲bZIP基因家族发生10个复制事件,其中9个片段复制事件,1个串联复制事件,A亚家族所含基因复制事件最多(3次)。对NcbZIP成员在不同组织下的表达进行分析,根据表达情况分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组,Ⅰ组成员在所有组织中均高度表达,Ⅱ组成员几乎在所有组织中均不表达,Ⅲ组成员在不同组织中表达水平各不相同,其中C、D和G亚家族的大部分成员集中在Ⅲ组。通过睡莲bZIP成员表达量的Pearson相关系数分析,发现NcbZIP45与所有NcbZIP成员之间的相关性最高。【结论】在睡莲基因组中鉴定出46个bZIP成员,分为10个亚家族,不均匀地分布在14条染色体上,结构进化保守,组织表达模式多样。

对睡莲属60份材料33个形态性状进行统计分析,结果表明:睡莲属植物具有丰富的形态多样性,平均多样性指数为1.446,总体上是数值性状形态多样性指数大于非数值性状;平均变异系数36.39%,变异系数和多样性指数的变化趋势相反。通过主成分分析,将33个性状综合为5个主成分,第一主成分的方差贡献率为28.71%,第二主成分的方差贡献率为18.85%;基于形态性状的聚类分析把60份材料聚为2类,第1类16份材料均为热带睡莲,其心皮离生、叶缘有锯齿,第2类44份材料均为耐寒睡莲,其心皮合生、叶缘无锯齿、无胎生现象。

【目的】在苹果全基因组中鉴定LIM,通过分析启动子作用元件、保守结构域、基因聚类、基因结构、染色体定位以及组织表达模式,为研究和利用苹果LIM奠定基础。【方法】利用苹果基因组数据库GDR和PLAZA,获得苹果LIM家族成员并进行编号。苹果LIM蛋白氨基酸序列的基本信息通过ExPASy Proteomics Server进行预测,利用Cell-PLoc进行亚细胞定位预测,利用CD-Search Tool进行LIM结构域分析,采用MEGA7软件构建进化树,采用GSDS绘制基因结构,并利用TBtools软件对鉴定得到的MdLIM进行染色体定位,通过实时荧光定量RT-PCR对MdLIM的组织表达进行分析,并利用SPSS 18.0软件分析差异显著性。【结果】共鉴定得到11个苹果LIM家族成员,这些MdLIM蛋白包含96—222个不等的氨基酸残基,等电点分布在6.14—9.01。亚细胞定位结果显示,MdLIM蛋白在细胞核中均有分布。启动子作用元件分析表明,11个MdLIM启动子上分布有响应激素、环境适应性和逆境诱导的元件。蛋白保守结构域分析表明,11个MdLIM蛋白中除MdLIM8具有单LIM结构域外,其余10个均具有双LIM结构域。根据聚类分析结果可将MdLIM分为4组。染色体定位结果显示,MdLIM分布在苹果17条染色体中的7条,且MdLIM在7条染色体上的分布不均匀。花、叶、果皮和茎中的实时荧光定量RT-PCR结果显示,4个组织中均能检测到MdLIM的表达,且表达量具有一定差异。【结论】苹果LIM基因家族包括11个成员,进化上可分为4组,11个基因分布于7条染色体上,在不同组织中的表达具有多样性和特异性。

【目的】探索苹果热激转录因子(Heat shock transcription factor, Hsf)家族的生物学信息与功能。【方法】在苹果基因组GDDH13 v1.1中检索找到36个Hsf家族成员,并通过Pfam和NCBI Conserved Domain Database进行确认,然后利用TBtools、ExPASy、MEME等软件对其中33个含有完整Hsf结构域的基因做了进一步分析。【结果】这些Hsf基因编码的蛋白质含有189～530个氨基酸,分子量为21 703.71～58 972.96,等电点为4.55～8.58。亚细胞定位预测显示,除MD00G1095900和MD02G1171800可能定位于叶绿体/细胞核中,MD05G1313700可能定位于细胞核/线粒体中,其他Hsf均定位于细胞核中。染色体定位和共线性分析显示苹果Hsf基因没有串联重复,但有16对共24个苹果Hsf基因存在片段重复。在盐碱胁迫下,多数Hsf基因的表达显著下调。蛋白相互作用分析显示MD03G1258300与热休克蛋白、超氧化物歧化酶铜分子伴侣、蛋白磷酸酶2C、蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶γ调节亚基存在相互作用;MD15G1283700与热休克蛋白、IAA氨基酸水解酶、碱性亮氨酸拉链存在相互作用。【结论】苹果Hsf家族成员可能在调控盐碱胁迫响应中发挥重要作用,该研究为进一步研究苹果Hsf的生物功能提供一定理论参考。

【目的】在苹果全基因组中鉴定LysM,通过基因聚类分析、染色体定位、结构分析以及组织表达分析,为苹果LysM的功能研究和利用奠定基础。【方法】利用已公布的苹果基因组数据库GDR和FEM-IASMA,鉴定苹果LysM基因家族成员,并对其进行编号。MdLysM蛋白氨基酸序列的基本信息通过ExPASy Proteomics Server进行预测,亚细胞定位的预测利用WoLF PSORT进行。采用MEGA5软件构建了进化树。应用Plaza程序绘制基因结构,染色体定位信息取自GMDO,鉴定出的39个基因的染色体定位作图使用MapInspector完成;另外,通过实时荧光定量RT-PCR对各基因的组织表达...

【目的】鉴定苹果(Malus domestica Borkh.)基因组上132个WRKY基因,为研究苹果WRKY转录因子在非生物和生物胁迫以及生长和发育过程中的调控作用奠定相关理论基础,也为进一步分析苹果WRKY基因提供信息。【方法】利用HMMER 3.0软件,通过WRKY保守域全蛋白序列PF03106用于鉴定苹果WRKY基因。采用Web Logo3、DNAMAN 5.0、Map Inspect、MEME和MEGA5.1等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术检测苹果WRKY基因的组织表达情况。【结果】鉴定得到132个苹果WRKY基因。分组鉴定和进化树分析结果显示,苹果WRK...

利用在线提供的生物信息学软件及Pathway Studio软件,以木薯(Manihot esculenta)过氧化氢酶(CAT)为研究对象,与蓖麻、麻风树、橡胶树、常绿大戟、杨树、盐地碱蓬、樟子松、水稻、甘薯、马铃薯10种植物CAT的氨基酸序列进行比较分析,揭示CAT氨基酸结构与耐旱特性的相关性。结果显示,木薯CAT1全长为1782 bp,包含一条长1479 bp的开放读码框,编码492个氨基酸,通过同源性比对发现木薯CAT氨基酸序列与蓖麻、麻风树、橡胶树、常绿大戟、杨树、盐地碱蓬、樟子松、水稻、甘薯、马铃薯的同源性分别为82%、92%、81%、84%、80%、80%、79%、78%、78%、...

以草莓为试材,基于拟南芥(Arabidopsis thaliana)、人(Homo sapiens)和家鼠(Mus musculus)等数据库信息,采用同源比对方法,结合ClustalX 2.0序列比对及MEGA 5.0系统进化树分析,对草莓基因组中7TMR的基础生物信息进行了分析。结果表明,草莓基因组中含有84个7TMR,包括23个亚家族。半定量RT-PCR分析表明,该家族全部成员中有33个成员随果实发育表达量明显上调,17个成员表达量明显下调;Real-time PCR分析进一步确认,部分7TMR成员的基因表达与果实发育及成熟过程的整个进程有着密切的关系。此外还发现,草莓中7TMR家族中含...

GA2ox是赤霉素合成代谢的关键酶,以苹果品种富士茎尖为供试材料,应用同源克隆技术克隆GA2ox基因,获得长度为1 656 bp的DNA序列和1 014 bp cDNA序列。对比分析表明,DNA序列存在3个外显子和2个内含子。GA2ox的开放性阅读框编码337个氨基酸残基,推断其相对分子量为37.679 8 kDa,等电点为6.41。蛋白质结构域检索表明,GA2ox属于依赖于2-酮戊二酸的双加氧酶家族成员;氨基酸同源性分析表明,GA2ox与已报道的其他植物的GA2ox氨基酸序列同源性为51%～97%;氨基酸聚类分析表明,苹果和梨首先聚类,其次是毛果杨。

[目的]本研究旨在全基因组范围内识别木霉(Trichoderma guizhouense) NJAU 4742(NJAU 4742)的长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA),探究lncRNA在重寄生过程中可能参与的调控作用。[方法]用链特异性RNA-seq技术,对重寄生过程中与病原菌互作接触前、后以及独立培养的木霉菌进行转录组测序;构建生物信息学流程,识别lncRNA并用RSEM和DESeq2软件分析lncRNA在重寄生过程中的表达情况;对lncRNA的靶标预测和表达情况进行分析,探索lncRNA在重寄生过程中可能参与的调控作用。[结果]在木霉NJAU 4742中识别了1 676个lncRNA,其中包含1 049个基因间型lncRNA,590个反义型lncRNA,32个正义型lncRNA以及5个内含子型lncRNA。与编码基因相比,lncRNA的外显子数量偏少,序列长度偏短,表达量偏低,在基因组上的跨度偏短。靶标预测结果显示:1 496个lncRNA能够靶向2 269个蛋白编码基因,其中1 492个lncRNA以顺式作用形式靶向2 262个编码基因,4个lncRNA以反式作用形式靶向7个编码基因。GO功能分类结果显示:代谢过程(metabolic process)、催化活性(catalytic activity)和细胞过程(cellular process)是lncRNA靶标分布数量较多的3个类别。KEGG通路分析结果显示:信号转导(signal transduction)、转运与分解代谢(transport and catabolism)和碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism)是lncRNA靶标分布数量较多的3类通路。进一步分析发现:147个lncRNA靶向编码碳水化合物活性酶和蛋白酶的基因以及次生代谢物合成相关的基因,其中30个lncRNA在重寄生过程中表达水平发生显著变化,有10个lncRNA的表达和靶标基因显著相关。[结论]木霉在NJAU 4742中存在长链非编码RNA,部分成员参与对病原菌重寄生过程的调控。