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[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
陈奕博 杨万明 岳爱琴 王利祥 杜维俊 王敏
为探究大豆LIM转录因子家族基因在应答盐胁迫中的功能，利用生物信息学方法，根据大豆全基因组数据，共鉴定出21个LIM基因，命名为GmLIM01～GmLIM21,分析大豆LIM基因家族的染色体位置、蛋白质的理化性质、进化关系、保守基序以及对非生物逆境胁迫的响应。结果表明，这些GmLIM基因在大豆20条染色体中的14条染色体上分布不均，片段重复是大豆LIM家族扩大的主要原因。根据系统发育进化分析，大豆21个LIM基因可分为5个亚家族，与其他9个物种的LIM基因一起构建进化树，也可分为5个亚家族。大豆的21个GmLIM基因共包含10个基序，大部分LIM蛋白含有motif 1、motif 2和motif 4这3个保守基序。此外，顺式调控元件的分析表明，在GmLIM基因的启动子序列中，与光响应、生长发育、植物激素和非生物逆境胁迫应答相关的调控元件非常丰富。定量PCR结果表明，在盐胁迫处理后大豆叶和根中GmLIM07、GmLIM17基因的表达量分别在3和6 h达到峰值，后随着处理时间的加长表达量下降。综上GmLIM基因在大豆的盐胁迫应答过程中具有重要的调控作用。
[期刊] 华北农学报
[作者]
陈冠旭 秦贵龙 李恩广 赵春梅 乔利仙 王晶珊 隋炯明
为了分析花生中蛋白磷酸酶2C基因(PP2C)的情况,对耐盐花生突变体(S2)和对照(S4)在胁迫处理前后的叶片进行RNA-Seq分析。通过生物信息学分析筛选出了79个具有完整开放阅读框的PP2C基因,它们位于花生A组野生种的10条染色体上,不同染色体上的PP2C基因数目差异很大,分布为1~15个。根据拟南芥中的PP2C基因的聚类分析结果,79个花生PP2C基因能聚到已报道的12个亚族15个亚类。为了分析这些PP2C基因对盐胁迫响应情况,利用突变体S2和对照S4构建了盐胁迫处理前后的表达谱,筛选出35个受盐胁迫诱导表达的PP2 C基因,涉及12个亚族14个亚类,其中A亚族b亚类、G亚族b亚类、I亚族、L亚族所有成员均受盐胁迫诱导表达;而G亚族a亚类的所有成员均不受盐胁迫诱导表达。对这35个PP2C基因的启动子研究发现,绝大多数PP2C基因的启动子存在多种胁迫响应元件:如与高温胁迫相关的调控元件HSE、与干旱诱导相关的MYB转录因子结合位点MBS、逆境胁迫应答元件TC-rich repeats、与抗氧化反应相关的ARE元件等。为花生PP2C基因的功能研究和利用奠定了基础。
关键词：
花生 PP2C基因 盐胁迫 顺式调控元件
[期刊] 西南农业学报
[作者]
陈丽飞 刘云怡慧 李嘉峻 白云 孟缘 周蕴薇
【目的】为探究大苞萱草bHLH基因家族成员特性，基于对干旱胁迫下大苞萱草叶和根转录组测序结果，鉴定并分析大苞萱草bHLH基因家族成员。【方法】利用生物信息学方法对大苞萱草bHLH转录因子家族基因进行系统发育、理化性质、二级结构、保守结构域及基因表达等分析。【结果】共鉴定出55个大苞萱草bHLH家族基因并分为11个亚族；bHLH蛋白理化性质差异较大，总平均亲水性为负值，均为亲水性蛋白；亚细胞定位预测大苞萱草bHLH蛋白主要分布在细胞核中；基因表达分析表明，叶中有26个上调基因，26个下调基因，根中有32个上调基因，22个下调基因，差异基因HmbHLH50的表达量变化显著，可能与大苞萱草的抗旱能力相关。【结论】本研究为挖掘bHLH转录因子家族基因的功能奠定了基础，也为深入解析大苞萱草的抗旱机制提供了理论依据。
关键词：
大苞萱草 干旱胁迫 bHLH基因家族
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
江转转 潘俊 吴娟
为探究在非生物逆境胁迫条件下免疫亲和素（immunophilins）基因家族在水稻（Oryza sativa L. japonica Nipponbare）中的功能，利用生物信息学技术鉴定水稻中免疫亲和素基因家族成员，并进行克隆及组织特异性、非生物逆境胁迫下的表达分析。结果表明，水稻基因组中存在30个OsFKBPs及29个OsCYPs免疫亲和素家族基因。30个OsFKBPs主要聚类为3个大的亚群，29个OsCYPs主要聚类为4个大的亚群。通过PCR扩增得到完整的OsFKBPs与OsCYPs基因编码序列，且序列信息与预测一致。OsFKBPs与OsCYPs基因在水稻的各个组织、各个发育时期均有不同程度的表达。OsFKBP19在各组织各发育时间表达量较为一致；OsCYP29在叶鞘中表达量最高而OsCYP57在根中表达量最高。定量PCR结果显示，在高光强胁迫处理4 h后水稻叶片中OsCYP37基因被诱导持续上升表达，而在渗透胁迫及盐胁迫处理中无显著变化；高光强及渗透胁迫处理4 h后水稻叶片中OsFKBP19持续上升表达，而在盐胁迫处理中波动上升表达。综上，OsFKBPs及OsCYPs参与水稻的高光强、渗透胁迫及盐胁迫应答过程。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
方鑫 杨峥 王晨旭 孙雨欣 张斌 麻鹏达
[目的]DnaJ蛋白在植物适应环境的过程中起着重要作用，本文旨在研究丹参DnaJ基因的进化关系和生物学功能，将进一步了解丹参抗逆性和次生代谢途径调控。[方法]对丹参DnaJ基因进行预测以及综合分析，包括外显子-内含子结构、保守结构域、顺式调节元件、系统发育关系和共表达谱。[结果]鉴定出67个丹参DnaJ基因，按顺序命名为SmDnaJ1—SmDnaJ67，大部分DnaJ基因只含有一个J结构域，根据基因结构和系统发育关系，67个丹参DnaJ基因被分为10个亚组，部分亚组的DnaJ基因不具备内含子结构。对SmDnaJ基因启动子序列进行分析，发现其含有光、高温、干旱以及多种激素响应等大量顺式调控元件，通过次生代谢途径部分基因的共表达分析，SmDnaJ与次生代谢途径中关键酶基因和转录调节因子具有相关关系。[结论]丹参DnaJ基因高度保守，参与胁迫响应以及次生代谢调控。
关键词：
丹参 DnaJ蛋白 抗逆性 次生代谢
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
邱涛涛 苏鸿飞 王瑜 张禾佳 胡慧欣 阮诗婷 袁星星 谢彦杰
[目的]本文利用生物信息学手段从绿豆基因组中筛选谷胱甘肽过氧物酶（glutathioneperoxidase，GPX）基因家族成员，旨在探究其组织表达模式及其对若干胁迫的响应。[方法]利用生物信息学的手段对绿豆GPX家族的等电点、相对分子质量、共线性、上游顺式作用元件等方面进行分析，通过转录组测序和RT-qPCR进一步分析绿豆GPX基因家族的组织表达模式以及在不同逆境胁迫和激素下的表达水平。[结果]从绿豆基因组中筛选出8个GPX基因，它们不均匀地分布于1/2/3/5/10号染色体上。根据基因结构及基序分析发现，8个GPX的基因结构类似，均含有6个内含子区域，并且大部分GPX成员都具有UTR区。转录组以及RT-qPCR分析结果表明，多个GPX家族成员均能响应多种逆境胁迫。组织表达的分析结果显示，不同GPX家族成员在不同组织中呈特异性表达；GPX家族整体在绿豆中表达丰度较低，但表达量能被各种胁迫强烈诱导。[结论]在绿豆中共鉴定到8个GPX基因并根据其基因登录号将其命名为GPX1-8，GPX基因家族较为保守，GPX1-8上都含有3个保守motif。GPX2/3启动子都含有多个茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate，MeJA）响应元件，GPX4启动子含有6个连续的脱落酸（Abscisic Acid，ABA）响应元件。定量PCR的结果显示：GPX2/4/6在渗透胁迫下的表达受到强烈抑制，其表达量下降了50%-75%，而GPX8在渗透胁迫下的表达略微受到诱导，表达上调1.3倍，并且GPX8在ABA处理下的表达显著提高，表达上调约2倍，这与转录组测序的趋势相吻合。
关键词：
绿豆 GPX基因家族 非生物胁迫
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
金雨濛 李岩 杨晗 阚丽平 徐阳春 董彩霞 沈其荣
[目的]Shaker基因家族在植物应对低钾环境胁迫和盐胁迫过程中发挥重要作用。杜梨是我国梨生产中应用较广的砧木,鉴定梨Shaker基因家族并研究其在杜梨低钾和盐胁迫下的响应,为提高杜梨耐低钾和盐胁迫提供理论依据。[方法]结合已公布的梨全基因组及拟南芥基因组相关数据,鉴定梨Shaker基因家族成员并分析其进化特征,通过RT-qPCR技术分析在低钾和盐胁迫下基因在杜梨幼苗根部表达特征。[结果]在全基因组中鉴定出9个梨Shaker家族的候选基因,这些基因分布在梨7条染色体上,根据进化分析将其分为5个亚族(Ⅰ—Ⅴ)。家族成员氨基酸序列大小、相对分子质量和等电点分别为587～1 481、(67.91～168.80)×10~3和6.23～8.80,亚细胞定位预测显示该家族成员主要定位于细胞质膜。基因结构分析发现,各亚族具有相似的外显子/内含子结构,但外显子和内含子数量不同。启动子顺式作用元件分析结果表明,PbShaker的启动子含有与抗氧化剂、低温、激素、干旱胁迫等相关的顺式作用元件。杜梨幼苗根中PbAKT1.1、PbAKT2/3和PbKC1.2在低钾胁迫15 d的表达量均明显上调,而盐胁迫下所有基因表达量均明显上调。PbAKT1.1/1.2和PbKC1.1在轻度盐胁迫下表达量高于重度盐胁迫的表达量,表明重度盐胁迫抑制其转录丰度;PbKC1.2随盐胁迫程度增加其表达量增加。[结论]梨Shaker基因家族成员在低钾和盐胁迫下有不同程度的响应,表明其在耐低钾和耐盐方面可能有不同的作用机制。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
王婷婷 陈鸽 包悦琳 金东淳
[目的]本文旨在探明2个大豆品种根系对早期缺铁胁迫的响应差异。[方法]以铁高效品种‘吉育99’和铁低效品种‘吉育93’大豆为材料进行水培试验，将对照(25μmol·L~(-1) Fe)和早期(1和6 h)缺铁胁迫(1μmol·L~(-1) Fe)处理的大豆根系进行转录组测序。[结果]与对照相比，铁高效大豆品种差异基因数随着缺铁胁迫时间的延长而增加，而铁低效品种差异基因数随着胁迫时间的延长而降低。差异表达基因(differential expression gene, DEG)的KEGG通路富集结果表明，缺铁胁迫处理1 h, 2个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、植物病原体相互作用、植物MAPK信号通路、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。缺铁胁迫处理6 h, 2个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、类黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。差异表达基因转录因子分析结果表明，铁高效大豆品种受早期缺铁胁迫调控的转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、C2H2、MYB、WRKY、bHLH、NAC,铁低效大豆品种中转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、MYB、WRKY、bHLH、NAC。[结论]缺铁胁迫1 h大豆就能对缺铁胁迫作出响应，且不同铁效率大豆品种在苯丙烷生物合成、转录因子调控等相关基因的表达存在显著差异。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
王婷婷 陈鸽 包悦琳 金东淳
[目的]为探明两个不同大豆品种根系对早期缺铁胁迫的响应差异。[方法]本研究以铁高效品种(吉育99)和铁低效品种(吉育93)大豆为材料进行水培试验，将对照(25 μmol·L~(-1) Fe)和早期(1 h和6 h)缺铁胁迫(1 μmol·L~(-1) Fe)处理的大豆根系进行转录组测序。[结果]与对照相比(CK)，铁高效大豆品种差异基因的数量随着缺铁胁迫时间的延长而增加，而铁低效品种差异基因数量随着胁迫时间的延长而降低。差异表达基因(differential expression genes， DEGs) 的KEGG通路富集结果表明，缺铁胁迫处理1 h，两个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、植物病原体相互作用、植物MAPK信号通路、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。缺铁胁迫处理6 h，两个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、类黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。对差异表达基因进行转录因子分析，结果表明，铁高效大豆品种受早期缺铁胁迫调控的转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、C2H2、MYB、WRKY、bHLH、NAC等，铁低效大豆品种中转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、MYB、WRKY、bHLH、NAC等。[结论]缺铁胁迫1 h大豆就能对缺铁胁迫做出响应，且不同铁效率大豆品种在苯丙烷生物合成、转录因子调控等相关基因的表达存在显著差异。
[期刊] 西南农业学报
[作者]
梁坤 张雅琼 希丛芳 尹红升 李秋萍 梁洪睿 董文汉 梁泉
【目的】研究结果为大豆CHX基因编码的相应蛋白质功能及性质的进一步探索提供理论基础，同时也为大豆分子育种利用提供了依据。【方法】比较近等基因系（NIL6）高磷和低磷水平下氢离子分泌量，然后进行全基因组重测序，通过基因注释筛选阳离子质子转运体（CHX）家族基因，分析CHX家族基因及其调控蛋白基本理化性质、染色体定位等信息。【结果】低磷条件下，NIL6根系泌氢能力显著高于其高磷水平，泌氢增加3.76倍。通过对NIL6重测序进行基因注释，筛选得到了21个有关CHX基因，对其结构域分析，确定基因属于CHX基因家族，对CHX家族基因生物信息学分析发现编码蛋白的氨基酸数目在505～914之间，分子量介于55.38～100.61 kD之间，等电点介于5.53～9.26之间，发现其调控的蛋白质阿尔法螺旋占比都在50%以上，通过亚细胞定位预测显示大豆CHX家族基因编码的蛋白质在细胞膜定位数量为21个，内质网中的定位数量有16个，基因编码蛋白亲水性均大于0，通过系统发育进化树分析，发现每个亚组的成员之间亲缘关系较近，最后通过保守序列基序分析，发现聚类关系较近的基因所包含的Motif数量相似，通过染色体定位可知CHX家族基因绝大多数远离中心粒，定位于各个染色体两端。【结论】生物信息学分析表明，该家族蛋白均主要由α-螺旋组成，为不亲水性蛋白编码，主要在细胞膜和内质网中发挥作用。说明大豆CHX基因家族基因在维持细胞pH稳定和细胞生长中起到重要作用，可能参与植物逆境胁迫等生长过程，染色体定位结果表明CHX基因家族在大豆自然生长发育过程中存在遗传变异。
关键词：
泌氢能力 重测序 基序分析 染色体定位
[期刊] 草业科学
[作者]
杜超
WRKY转录因子家族是植物体内最大的转录因子超家族之一,广泛分布在多种植物中。WRKY转录因子家族因具有高度保守的WRKY结构域而得名,它可以结合靶基因启动子W-box顺式作用元件,从而调控多种类型靶基因的表达,在植物响应生物及非生物胁迫(盐胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫等)过程中起到重要的调控作用。本文介绍了WRKY转录因子家族的分子结构特征及作用机制,分析了其在植物响应生物和非生物胁迫过程中的生物学功能及分子调控机理,总结了WRKY转录因子家族在牧草中的研究进展,指出深入研究野生植物体内WRKY转录因子的调控机理,可能会为我们探索WRKY转录因子调控功能提供新的视角。本文为深入研究WRKY转录因子家族的调控机理,及其在牧草中发挥的生物学功能奠定理论基础和提供研究思路。
[期刊] 草业科学
[作者]
刘璇 陈虞超 郭生虎 钟楠 石磊 甘晓燕
芦竹（Arundo donax L.）生长周期短、纤维素及粗蛋白含量高，在燃烧过程中能够产生较高的热值，是一种新型的经济能源饲草，具有广阔的应用前景。TCP是一类植物特有的转录因子，在调控植物生长发育过程中具有重要作用，但目前该基因家族在芦竹中的分布以及生物学功能未见报道。本研究以芦竹为对象，利用生物信息学方法对AdTCP基因家族的基本理化性质、染色体定位、基因间的共线性关系、基因结构、蛋白的保守基序、多序列比对及与其他物种的亲缘进化关系进行了系统分析，运用实时荧光定量PCR测定了盐胁迫下7个AdTCP基因的相对表达量。结果表明，芦竹含有37个AdTCP基因，分布在不同染色体上。其蛋白理化性质各不相同，且均为亲水性、不稳定蛋白，多数定位在细胞核中。该家族基因结构中均只含有外显子，无内含子，共线性分析鉴定出22个片段复制基因对；其家族蛋白包含15个不同的保守基序，序列相似性为30.52%。通过与拟南芥、水稻TCP基因进行亲缘关系比较，结果发现82个TCPs可以分为TCP-P和TCP-C两大亚家族，其中TCP-P仅包含PCF分支，而TCP-C包含CYC与CIN两个分支。随着盐胁迫浓度的升高，7个AdTCP基因的表达量呈现先上升后下降的趋势，说明AdTCP参与盐胁迫响应过程。本研究为解析芦竹基因功能及创制芦竹新种质奠定基础。
关键词：
芦竹 TCP转录因子 基因家族鉴定
[期刊] 华北农学报
[作者]
李辉 康泽培 邱财生 戴志刚 邱化蛟
通过鉴定红麻全基因组中WRKY基因家族所有成员，并分析其在盐胁迫下的表达特征，从而为研究WRKY基因家族成员在红麻响应盐胁迫过程中的生物学功能奠定坚实基础。利用生物信息学的方法对红麻全基因组中的WRKY基因家族成员进行鉴定，并对WRKY基因家族各成员的理化性质、系统发育和保守功能域进行分析，同时利用实时荧光定量PCR技术分析盐胁迫下WRKY基因家族各成员的表达特征。结果表明，共鉴定出33个WRKY基因家族成员，且该基因家族成员不均匀地分布在12条染色体上，每个基因家族成员的理化性质如氨基酸数目、分子质量、理论等电点都存在一定的差异，且每个基因家族成员的氨基酸保守序列WRKYGQK没有发生变异。红麻和拟南芥的WRKY基因家族系统进化树分析表明，33个WRKY家族成员分成了3个类群，GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ,其中GroupⅢ包含了5个亚组。实时荧光定量PCR技术分析结果表明，盐胁迫诱导表达的WRKY家族成员有26个，其中23个具有正向调控作用，3个具有负向调控作用。共鉴定出红麻WRKY家族成员33个，其中26个WRKY家族成员参与了红麻盐胁迫响应过程。
关键词：
红麻 WRKY 生物信息学 盐胁迫
[期刊] 西南农业学报
[作者]
张兴月 陈金鑫 王欣 刘国元 余春梅 张健 魏辉
【目的】类胡萝卜素裂解双加氧酶(CCD)催化多种类胡萝卜素裂解成更小的分子，这一过程对于植物的生长、发育和对非生物胁迫的响应至关重要。深入理解类胡萝卜素的生物合成和降解机制，对精确调控其在植物体内的含量至关重要。【方法】选取中国本土品种旱柳（Salix matsudana）为实验材料，利用旱柳的全基因组数据库，采用构建系统进化树、分析顺式作用元件、探究保守基序和基因结构、进行共线性分析、构建蛋白互作网络、GO注释分析，以及转录组分析等方法，对旱柳CCD家族成员(SmCCD)进行鉴定分析。【结果】从旱柳基因组中成功鉴定出17个CCD基因，这些SmCCD成员被归类为两个亚家族：SmCCD和SmNCED。SmCCD亚家族进一步细分为SmCCD1、SmCCD4、SmCCD7和SmCCD8等类别。共线性分析揭示片段重复是导致SmCCD基因扩增的关键因素。通过对比杨树、拟南芥、水稻与旱柳之间的基因共线性分析，发现杨树与旱柳和拟南芥之间的基因对数量多于旱柳与水稻之间的基因对，这表明旱柳与杨树等双子叶植物之间存在较近的进化关系。转录组分析结果表明，SmCCD基因在旱柳遭遇盐胁迫和淹水胁迫时表达水平显著变化，这暗示该基因在旱柳适应环境压力中可能发挥的关键作用。【结论】揭示SmCCD基因家族的多样性和在环境胁迫下的表达模式，为理解旱柳的适应性和进化关系提供新的分子证据。这有助于指导旱柳的育种和生态恢复工作，以应对环境变化的挑战。
关键词：
旱柳 CCD基因 共线性分析 表达分析
[期刊] 西南农业学报
[作者]
陈啸 陈淑颖 朱渊铭 倪林 邹双全
【目的】为进一步研究WRKY基因家族在调控栀子盐胁迫中的功能作用、培育栀子抗盐新品种。【方法】利用生物信息学方法对栀子WRKY基因家族成员（GjWRKY）进行全基因组鉴定和相关分析。【结果】共鉴定出47个WRKY基因，非均匀地分布在10条染色体上，通过系统发育树将其分为3大组：Group Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。GjWRKY基因以串联重复为主要扩增方式，且多数基因成员含有3个外显子。GjWRKY基因家族启动子2000 bp区域含有大量激素类和胁迫类响应顺式作用元件。46个GjWRKY基因在中度（MS）和重度盐胁迫（SS）下具有不同程度的高表达，部分GjWRKY基因产生特异性表达，17个GjWRKY基因表现为上调表达，推测这部分GjWRKY基因可能起正调控作用。【结论】GjWRKY基因在栀子抗盐胁迫中发挥了重要作用。
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