【目的】揭示ptc-miR393对杨树FBL基因家族不同成员的剪切调控作用。【方法】首先将杨树FBL基因家族成员与双子叶植物、单子叶植物和蕨类植物代表物种拟南芥、水稻和小立碗藓的FBL基因家族成员进行系统进化分析;再对杨树FBL家族成员的基因结构进行比较;最后通过ptc-miR393与杨树FBL基因家族成员的序列比对、ptc-miR393及FBL基因家族成员在杨树不同发育时期及不同组织中的表达模式以及5′-RACE检测等方面对杨树miR393与FBL基因家族成员的调控作用进行鉴定。【结果】杨树FBL基因家族共有8个不同成员,两两成员之间的同源性较高,通过基因结构和功能域分析,表明它们之间可能存在冗余的功能;PtFBL1-PtFBL4之间具有较高的同源性,位于一个进化分支上,而PtFBL5、PtFBL6和PtFBL7、PtFBL8分别位于不同的分支且与PtFBL1-PtFBL4的同源关系较远。杨树FBL基因的结构和结构域出现一定的变化,预示着它们之间可能出现了分化,在时空调控上的作用有所改变。ptc-miR393与PtFBL1-PtFBL4的互补配对率较高,而与PtFBL5-PtFBL8之间有5～7个碱基的差异,在杨树不同发育时期及不同组织中,PtFBL1-PtFBL4的表达与ptc-miR393呈相反的趋势,而PtFBL5-PtFBL8的表达不受ptc-miR393的影响,5′-RACE实验也检测出PtFBL1-PtFBL4受ptc-miR393的剪切,而PtFBL5-PtFBL8不受ptc-miR393的剪切。【结论】PtFBL1、PtFBL2、PtFBL3和PtFBL4是ptc-miR393的靶基因,而PtFBL5、PtFBL6、PtFBL7和PtFBL8不受ptc-miR393的剪切调控,这为进一步揭示ptc-miR393对杨树FBL基因的调控功能奠定理论基础。

[目的]探究bHLH亚家族成员MYC基因在杨树生长发育及对环境响应中的表达模式,为解析茉莉酸信号通路关键基因MYC调控杨树生长发育及抗逆响应提供参考。[方法]利用生物信息学方法鉴定杨树基因组中的MYC基因家族成员并对各成员的基因结构、保守基序进行了系统分析;在此基础上,采用实时荧光定量PCR技术检测了MYC成员在不同组织、不同植物激素响应及逆境胁迫下的表达模式。[结果]毛果杨基因组中含有10个MYC成员,这些成员在进化上相对保守,均具有典型的bHLH结构域,根据进化关系将其分为3个分支。组织表达分析发现,大部分MYC家族成员在根中均具有较高表达量,分枝Ⅱ两对基因在茎中呈相反表达模式。不同激素处理及非生物胁迫条件下MYC基因存在显著表达差异,但基因对之间多存在类似的表达模式。[结论]杨树MYC基因家族成员可能参与不同的生物学过程,研究结果为深入解析杨树MYC基因的功能奠定了基础。

为探究芥菜型油菜AHK家族蛋白的结构特征及其与粒质量性状相关的调控功能，采用生物信息学方法对芥菜型油菜AHK家族成员进行了全基因组鉴定、理化性质、系统发育树、蛋白结构、启动子顺式元件和不同组织表达谱等分析。结果表明，在芥菜型油菜基因组中共鉴定到19条BjAHK蛋白序列，系统发育树分析将BjAHK家族成员分为了4个分支，即G1(BjAHK2～BjAHK4)、G2(BjAHK5)、G3(BjAHK1)和G4(BjCKI1)。功能结构域研究发现，BjAHK家族成员具有6个核心基序(Motif1～Motif6),与HisKA、HATPase＿c和REC保守结构域相对应，其中BjAHK1～BjAHK4和BjCKI1蛋白的N端含有较为保守的跨膜结构域，可能与其跨膜作用功能有关。不同组织表达谱研究发现，细胞分裂素受体蛋白基因(BjAHK2～BjAHK4)为泛表达基因，且在根组织中表达量最高。结合已有的芥菜型油菜粒质量性状转录组数据，成功挖掘出4个可能参与粒质量性状调控的基因BjA07.AHK3、BjB03.AHK3、BjA10.AHK5和BjB05.AHK5。其中，BjA07.AHK3和BjB03.AHK3可能正向调控种子发育，而BjA10.AHK5和BjB05.AHK5则负向调控。结合BjAHK基因家族分析和转录组测序结果，推测BjAHK3和BjAHK5基因在调控芥菜型油菜种子发育方面发挥重要功能。

利用其他物种的NAC蛋白,构建NAC结构域的位置特异得分矩阵(PSSM).用PSSM搜索整个杨树PopulusL.基因组,获得编码杨树NAC结构域的DNA片段在基因组上的位置信息,然后运用Perl脚本语言从基因组相应位置提取包含基因全长的序列,推测NAC基因的全长、氨基酸序列及其结构特征,并对得到的杨树NAC基因家族进行了系谱发生分析.结果表明:杨树中至少存在132个非冗余的NAC基因,系谱分析表明这些NAC基因归属于14个亚家族,同一亚家族内各基因编码NAC结构域的外显子数量和结合位置的分布具有一定的相似性.

为探究CDPK基因在木材形成过程中的作用,本研究在基因组水平上对杨树CDPKs基因家族的成员进行分析,找到32个CDPKs及10个CRKs成员。对CDPK基因家族成员在杨树中表达特性进行了分析,发现其家族成员在不同组织、不同发育阶段以及毛白杨次生维管发育不同时期的表达特性不同。分析杨树CDPK基因家族中3个基因Pt CPK1、Pt CPK6、Pt CPK15,其蛋白质一级结构均存在1个跨膜区,其蛋白定位在细胞膜上。

[目的]为探究ROP基因在林木中的功能。[方法]本研究以杨树为模式,在全基因组水平上对ROP基因的家族成员、基因结构、保守结构域、氨基酸序列相似性及表达模式进行了分析。[结果]显示,杨树PtROP基因家族包含13个成员,不同成员间在进化上相对保守,均存在与GTP结合与水解相关的结构域。这些基因在不同组织、不同胁迫条件下的表达具有明显差异,说明它们参与不同的生物学过程。通过构建功能基因网络(functional gene network for poplar)发现PtROP基因主要参与了信号转导过程。[结论

【目的】含有束状蛋白（fasiclin）结构域的类成束状阿拉伯半乳糖蛋白（fasciclin-like arabinogalactan proteins,FLAs）在巨桉细胞壁的次生生长和合成中起着重要作用。为了获得更多有价值的信息并探索其功能，对巨桉FLA基因家族的全基因组进行分析。【方法】以巨桉全基因组数据和转录组数据为基础，通过Expasy、MEME、MAGA6.0、TBtools等生物信息学工具对EgrFLAs基因家族的核酸序列的特征、基因结构、蛋白质理化性质、蛋白保守结构域、家族系统进化关系和表达量等进行分析和预测。【结果】巨桉共有21个EgrFLAs基因，其中包括3个新发现的EgrFLAs基因，这些基因不均匀地分布在巨桉11条染色体中的9条上。所有鉴定到的EgrFLAs基因均含有束状蛋白结构域，聚为4个群组，其中D组包含最多的基因成员。在EgrFLAs基因启动子中发现了大量的顺式元件，包括发育相关、水杨酸、茉莉酸甲酯等相关响应元件。不同组织的表达谱分析表明除EgrFLA1、EgrFLA2和EgrFLA3外，聚在A组的EgrFLA5和EgrFLA7也参与了次生生长。在巨桉不定根形成过程中，EgrFLA1和EgrFLA3通过表达量逐渐增加的方式参与诱导不定根形成。经SA和MeJA处理后，EgrFLA1和EgrFLA2的表达量发生显著变化，表明EgrFLA1和EgrFLA2在巨桉的发育和胁迫反应中可能具有多种作用。【结论】在巨桉中鉴定FLA基因21个，包括新发现的3个基因。在EgrFLAs基因启动子中发现了大量发育和激素相关的顺式元件。EgrFLA1、EgrFLA2、EgrFLA3、EgrFLA5和EgrFLA7作为巨桉次生生长发育中的候选基因，将为进一步的巨桉分子育种提供宝贵的资源。

【目的】KNOX（KNOTTED1-like homeobox）转录因子家族在植物生长发育及花器官发育中发挥重要作用。文章旨在鉴定并分析金鱼草（Antirrhinum majus）KNOX转录因子，挖掘出调控金鱼草雄蕊瓣化的关键候选基因。【方法】采用生物信息学方法，在金鱼草全基因组水平鉴定AmKNOX基因，并对其基因结构、蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化关系、染色体定位、启动子顺式作用元件及转录因子结合位点等进行分析，并利用金鱼草雄蕊瓣化和非瓣化材料进行RNA-seq分析和qRT-PCR验证，挖掘出候选基因。【结果】从金鱼草中共鉴定出11个AmKNOX基因，都具有KNOX Ⅰ、KNOX Ⅱ、ELK和HOX 4个相对保守的区域，分为Class Ⅰ （AmKNOX1、AmKNOX2、AmKNOX3、AmKNOX9 和 AmKNOX11）和Class Ⅱ（AmKNOX5、AmKNOX4、AmKNOX7、AmKNOX10、AmKNOX6和 AmKNOX8）2类。AmKNOXs蛋白包含291～406个氨基酸，均定位于细胞核中。启动子顺式作用元件分析结果显示AmKNOXs家族成员可参与植物生长、激素和非生物胁迫响应，且AmKNOXs存在大量与植物生长发育、器官分化和逆境生理调节相关的转录因子结合位点。RNA-seq和qRT-PCR分析表明AmKNOX家族基因在金鱼草正常雄蕊和瓣化雄蕊中显著差异表达。【结论】本研究共鉴定出11个AmKNOX成员，最终挖掘出了5个正向（AmKNOX5、AmKNOX10、AmKNOX6、AmKNOX4和AmKNOX9）以及1个负向（AmKNOX11）调控雄蕊瓣化的AmKNOX候选基因。其中AmKNOX5基因在瓣化雄蕊中的表达量比正常雄蕊中高了2703%，推测其功能非常重要，该研究为后期深入解析金鱼草花型发育分子机制和遗传改良奠定了基础。

为了探究大麻二酚酸合成酶基因(CBDAS)家族在大麻中的功能,利用生物信息学方法对大麻二酚酸合成酶基因(CBDAS)进行了全基因组鉴定,并系统分析其理化特性、进化发育、基因结构、启动子顺式结合元件及表达模式。结果表明,大麻CBDAS基因家族包含5个成员,仅分布在2,7号染色体上;理化性质分析显示,大麻CBDAS基因家族编码的氨基酸数目为541～545 aa,分子质量为介于61.49～62.41 ku,等电点为6.90～9.00;系统进化分析显示,来自植物、动物和微生物的33个CBDAS基因可分为3个家族,多数CsCBDAS基因家族成员属于同一亚家族;启动子区顺式作用元件预测表明,CsCBDAS基因家族成员均富含光响应元件;组织特异表达分析显示,CsCBDAS1和CsCBDAS2在雌蕊中表达最高,CsCBDAS4、CsCBDAS5在根中表达量最高;大麻CBDAS基因在高大麻二酚(CBD)和低CBD含量品种的表达模式不同,CsCBDAS1表达量在高大麻二酚(CBD)品种中高于低CBD含量品种;外源重金属Cd处理CsCBDAS4和CsCBDAS5基因表达量显著上调表达;CsCBDAS1、CsCBDAS2及CsCBDAS5表达量在黑暗和光照处理间表现出显著差异,光照处理下,CBDAS1基因表达量显著低于黑暗处理,而CsCBDAS2及CsCBDAS5的表达量高于黑暗处理。这些基因可能参与大麻的生长发育与大麻素的合成,该研究为后续大麻CBDAS基因家族的功能研究奠定了基础。

【目的】鉴定葡萄miR159家族成员及其靶基因,明确葡萄miR159家族成员及其靶基因应答外源赤霉素(GA)在无核葡萄果实不同组织发育过程中的作用。【方法】以‘白罗莎里奥’葡萄(Rosario Bianco)为试材,利用miR-RACE和PCR技术克隆鉴定VvmiR159a/b/c的成熟体及前体序列;通过PsRNATarget软件预测VvmiR159s的靶基因,利用生物信息学软件对其进行系统进化及保守结构域分析;通过启动子作用元件分析预测VvmiR159s及其靶基因的潜在功能;采用RLM-RACE和PPM-RACE验证VvmiR159s对靶基因的裂解作用;利用qRT-PCR鉴定其应答外源GA在葡萄果实不同组织发育过程中的时空表达模式。【结果】从‘白罗莎里奥’葡萄果实中克隆获得VvmiR159a/b/c的成熟体序列、前体序列并折叠发夹结构。鉴定到VvmiR159s的四条靶基因(VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15、VvGRAS-l),其中VvmiR159s与VvGAMYB匹配程度最高,与VvAIX15匹配程度最低。靶基因系统进化及保守结构域分析显示,4条靶基因与其他物种同源基因具有较高同源性。VvmiR159s前体基因及其靶基因启动子的激素响应元件均以赤霉素和水杨酸响应元件为主,表明其可能主要通过应答这两种激素参与调控葡萄的生长发育过程。VvmiR159s在不同组织中的表达具有时空特异性,其中VvmiR159c在果皮和果肉中的表达趋势不同,在果皮中VvmiR159a/b/c与VvAIX15的表达水平呈负相关;而在果肉中,VvmiR159a/b与VvGAMYB和VvAIX15的表达模式相反。此外,在葡萄果皮、果肉中GA处理可显著下调VvmiR159a/c的表达,但却在幼果果肉中上调VvmiR159b的表达。表明葡萄miR159家族成员在果实不同组织中通过不同模式应答GA信号参与果实发育的调控。【结论】葡萄miR159家族含有VvmiR159a/b/c 3个成员;3个成员均可切割VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15及VvGRAS-l 4个靶基因;VvmiR159a/b/c及其4个靶基因可能以不同的GA应答模式参与调控葡萄果皮与果肉的发育。

【目的】鉴定桑树中MaCWIN （Cell wall invertase， CWIN）和MaCIF （Cell wall invertase inhibitor， CIF）家族基因，为揭示桑树MaCWIN与MaCIF家族基因的功能及筛选优质种质资源奠定基础。【方法】以拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）和杨树（Populus trichocarpa L.）的CWIN和CIF家族基因为参考，在MorusDB数据库中筛选桑树的MaCWIN和MaCIF家族基因，用PCR基因克隆技术对其进行克隆，并进行motif分析、多序列比对分析、系统发生分析、蛋白特征分析、亚细胞定位预测，通过RT-qPCR技术分析MaCWIN和MaCIF家族基因在不同组织和果实不同发育时期的表达谱，分析MaCWIN和MaCIF之间的相关性，通过病毒诱导的基因沉默技术在桑树体内敲低MaCWIN和MaCIF家族基因的表达量并观察表型。【结果】筛选出MaCWIN和MaCIF家族基因各5个，成功克隆出4个MaCWIN基因和3个MaCIF基因，MaCWIN家族基因CDS区域长度为1722～1989 bp；MaCIF家族基因CDS区域长度为537～582 bp；MaCWIN1、MaCWIN2、MaCWIN4、MaCWIN5为酸性转化酶，MaCIF1、MaCIF3和MaCIF4为酸性转化酶抑制子；MaCWIN1、MaCWIN2和MaCWIN4属于细胞壁转化酶，MaCWIN5是液泡转化酶。MaCWIN1在幼叶表达量最高，MaCWIN2表达量随果实成熟逐渐积累，其他基因均表现出组织特异性；病毒诱导的基因沉默试验结果显示，MaCWIN1和MaCIF1基因的敲低导致相应植株发育延迟。【结论】MaCWIN和MaCIF基因家族是桑树体内重要的功能基因，首次克隆了MaCWIN和MaCIF基因编码区，确定其分类，其中MaCWIN1和MaCIF1是影响桑树生长发育的关键基因。为了解MaCWIN和MaCIF家族基因在桑树中的功能及培育桑树新品种提供理论基础。

[目的]本文旨在鉴定茶树海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)基因家族,并探索其在茶树抵御低温胁迫调控中的功能。[方法]利用生物信息学的方法,对茶树TPP基因家族进行进化树、保守结构域、启动子顺式元件等特性进行分析;通过茶树TPP基因家族的组织特异性表达及其对低温胁迫的响应,初步探讨CsTPP的生物学功能。[结果]从茶树基因组中鉴定到12条具有Trehalose-PPase保守结构域的CsTPP序列。系统进化树分析表明,根据与拟南芥、水稻的TPP基因同源性差异比较,可以将CsTPP分成3组。启动子顺式元件分析表明,CsTPP的启动子区含有多个胁迫响应相关元件和激素响应相关元件。基因表达分析显示,12个CsTPP基因在不同组织的表达量差异较大,具有明显的组织表达特异性。低温胁迫响应分析显示,4个CsTPP基因可能参与茶树叶片响应低温胁迫过程。[结论]CsTPP基因家族可能参与茶树响应低温胁迫的过程。

[目的]本文旨在鉴定分析CLE(CLAVATA3/Embryo surrounding region)多肽家族的特点及进化特征,深入了解蔷薇科果树CLE多肽的功能。[方法]基于全基因组测序结果,采用生物信息学方法,参考拟南芥中CLE多肽序列鉴定梨、苹果、桃、梅、草莓和黑树莓6个蔷薇科果树物种CLE多肽家族序列信息,重点分析梨CLE多肽家族的基因结构和理化特性等;通过转录组数据分析PbrCLE成员在不同组织以及在花柱和花粉不同发育阶段的表达模式;并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析5个PbrCLE成员在花粉和花柱中的表达模式。通过外源CLE多肽处理梨花粉,研究其调控花粉管生长的功能。[结果]本研究在蔷薇科果树中共筛选到91个CLE候选基因。各物种CLE基因不均匀分布在5～12条染色体上。聚类分析将所有CLE基因分为4组。K_a/K_s分析表明大部分PbrCLE基因都经历了纯化选择。转录组结果表明大部分CLE基因在梨不同组织中的表达量均较低,这与多肽信号分子在植物体内含量较低相一致。外源合成的PbrCLE31多肽可以抑制体外培养的梨花粉管生长。[结论]蔷薇科果树中存在保守的CLE基因,并且PbrCLE31多肽可以抑制梨花粉管的生长。

扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,广泛存在于植物基因组中,具有疏松细胞壁组分、增加细胞壁柔韧性的作用,在植物的生长发育及抗性等多个方面起着重要的作用。全基因组序列分析显示,杨树中的扩展蛋白基因家族包含36个成员,分属于EXPA、EXPB、EXLB和EXLA 4个亚家族。系统生物信息学分析表明,杨树扩展蛋白基因具有保守的序列特征和稳定的蛋白结构,包括9种不同的内含子起源模式以及6个高频密码子。基因表达分析显示,该家族基因在杨树木材形成相关的组织/器官中表达丰度较高,对林木生殖发育也起着重要的作用。研究结果展示了杨树扩展蛋白基因家族的基本信息和特点,为深入研究杨树扩展蛋白基因的功能搭建平台。

细胞分裂素是植物生长发育的重要激素,需要经过较复杂的信号传递途径才能实现其功能。在一年生植物拟南芥和水稻中,细胞分裂素响应调节因子RRs基因家族作为细胞分裂素信号途径中的关键因子,其功能已经做了深入研究。同许多重要调控因子家族一样,RRs家族在木本植物如杨树中出现了家族成员的扩增,众多家族成员在木本植物生长发育中如何行使功能需要进一步解析。杨树是木本植物的模式,对杨树PtRR基因家族进行系统的鉴定、表达模式的研究和功能分析不仅能揭示PtRR基因家族在木本植物发育上的机理,还可通过基因工程手段调控靶基因的表