【目的】研究miR319靶基因的功能和相关生理作用机制。【方法】利用生物信息学的方法对miR319基因家族成员成熟序列进行分析及靶基因预测。【结果】miR319在不同植物中拷贝数差异较大,大部分miR319基因分散在不同染色体上,少部分分散在同一条染色体上;miR319序列在不同物种间具有高度的保守性,保守区位置分布差异较大。进化分析表明miR319基因家族的成员呈现4大分支,水稻osa-miR319a-3p和苹果mdm-miR319c有特殊的进化机制。靶基因预测表明miR319靶基因功能包括转录因子、翻译活化剂、还原酶、蛋白酶等。【结论】miR319靶基因在植物体内可能形成复杂的调控网络对植物生长发育和植物抗逆过程起着重要的调控作用,这为今后进一步研究miR319靶基因的功能和相关生理作用机制提供了重要的理论依据。

为研究植物miR399家族成员构成、分子特征及其靶基因功能,利用生物信息学方法对植物miR399家族成员数量、系统进化、二级结构、启动子特征及靶基因功能进行分析。共获得244个成熟miR399成员,仅分布在被子植物中,不同物种中pre-miR399和miR399的数量分布差异较大;大多数pre-miR399仅剪切为单个成熟miR399,数量最多的pre-miR399长度为64 nt,93.85%的成熟miR399序列长度为21 nt;pre-miR399序列分析显示,3′端保守性高于5′端,且大部分成熟miR399序列来源于3′端,保守序列为UGCCAAAGGAGA*UUGCCC*G;进化分析显示,miR399序列一致性较高,但不同种属间聚类关系较复杂;植物pre-miR399主要分为3种类型:①产生1条成熟miR399,且位于pre-miR399的3′端;②产生2条成熟miR399,分别位于pre-miR399的3′端和5′端;③产生1条成熟miR399,且位于pre-miR399的5′端;pre-miR399启动子区含有大量激素和胁迫响应元件;水稻miR399家族靶基因本体分析显示,细胞组分分类中的细胞和细胞部分类别占比均为59.1%,分子功能分类中的催化活性和结合类型占比分别为40.9%和45.5%,miR399调控了多个磷响应和磷转运靶基因,这些基因主要参与了植物磷代谢、应激响应、基因表达调控等多项进程。研究表明,miR399在植物进化过程中高度保守,能够响应多种不同信号,其参与了植物的多种生命过程,尤其在植物磷饥饿胁迫和磷转运中发挥重要作用。

【目的】利用基因组和转录组数据鉴定分析花发育相关的MADS-box基因家族成员的结构特征及表达模式，为柳属花被缺失的分子机制研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法鉴定柳属的长梗柳(Salix dunnii)、欧蒿柳(S.viminalis)、红皮柳(S.purpurea)的MADS-box基因家族成员，并对3种柳树花发育相关的MADS-box基因系统发育关系、基因复制和丢失、基因结构和理化性质进行分析。根据雌雄花芽的转录组数据分析长梗柳花发育相关基因在花芽不同发育阶段的表达模式。【结果】在长梗柳、欧蒿柳和红皮柳中分别鉴定出82、82和98个MADS-box家族基因。3种柳树的花发育相关基因经历了基因复制和丢失，相同亚类基因结构和保守结构域相似，但部分A、B、C和E亚类基因的K-box结构域缺失。长梗柳花发育相关基因的表达结果显示，在雌花和雄花中具有不同的表达模式。其中，B亚类SdMADS26和SdMADS4基因表达量均偏低。【结论】柳属植物花发育相关基因中部分成员的基因结构和表达模式发生了变化，推测这些变化可能与柳属花被缺失相关。

ERECTA(ER)是一种富含亮氨酸重复片段(LRR)的类受体激酶(RLKs)基因，RLKs可以参与多种信号通路并在植物发育早期细胞间信号传导中具有关键作用。植物中有少数核心信号通路参与调节植物生长发育中的不同方面，ER家族(ERfs)信号通路是这些核心信号之一，在植物的形态发生、花序形成和发育、生物胁迫和非生物胁迫的应答过程中都具有重要作用。尽管ERfs对于植物生长的正常发育是不可或缺的，但由于其功能众多，调控机制十分复杂，各个信号通路发生的组织部位与时间都不相同，使得研究ER信号网络变得困难。ER处于各个信号通路较为上游的位置，因此明确ER调控机制对研究植物生长发育和形态建成至关重要。本研究综述了ER蛋白的结构特点和在植物地上部分器官形态发育方面的功能，主要包括在气孔发育、花序结构发育、茎的伸长以及调节茎尖大小等方面的作用，阐述了不同调控过程中的上游配体以及下游通路，为深入研究ER功能和作用机制提供参考。

LHCI是植物光系统I(PSI)中与色素分子结合的一系列膜蛋白,由Lhca基因家族编码,主要参与光能的捕获与传递。虽然Lhca基因家族已在拟南芥、水稻、杨树等模式植物中得到了系统鉴定,但在以高光效和高生物量著称的大戟科植物中,至今还未见Lhca类基因的报道。研究基于蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树等4种大戟科植物已公布的基因组和EST数据对Lhca基因家族进行全面鉴定,并分析了其基因结构、生化特性及进化关系。结果表明,蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树分别含有6、6、9和9个Lhca基因,分属于Lhca1、Lhca2、Lhca3、Lhca4、Lhca5和Lhca6等6个亚家族,每个亚家族含有1~2个成员不等...

为筛选miR-133a-5p影响鸡肌肉发育的关键靶基因，本研究利用在线数据库预测miR-133a-5p靶基因，并对靶基因进行富集分析和构建蛋白-蛋白相互作用(Protein-protein interaction, PPI)网络，寻找网络图中有意义的模块。通过单因素方差分析，比较分析肌肉和其他组织中的miR-133a-5p表达量；再依据microRNA与靶基因负相关的作用机制，将miR-133a-5p靶基因与肌肉中相对下调基因取交集，筛选关键靶基因。最后，通过RNA22 v2对筛选结果进行评估。结果表明：1)共获得157个靶基因；2)GO富集分析显示，靶基因参与多个生物合成过程的调控和代谢过程；KEGG富集结果包括MAPK信号通路等多种信号通路，也包括肌动蛋白细胞骨架等与肌肉发育直接相关的通路；3)PPI网络图共筛选到4个有意义模块，涉及17个基因；4)miR-133a-5p在肌肉中表达显著上调(相对肺、肝脏和肾脏),与肌肉相对下调基因取交集后，筛选到SOX5(SRY-box 5)、PRTFDC1(Phosphoribosyl transferase domain containing 1)、THRB(Thyroid hormone receptor beta)、THBS2(Thrombospondin 2)和ARRDC3(Arrestin domain containing 3)5个基因；5)在GSE93855的表达谱中，PRTFDC1和THRB在肌肉中表达量最低，而RNA22 v2评估结果显示，仅SOX5和THRB存在P<0.05的结合位点。综上，miR-133a-5p很可能是通过SOX5、PRTFDC1、THRB、THBS2和ARRDC3影响肌肉发育，其中SOX5和THRB尤为重要。本研究为进一步研究鸡miR-133a-5p提供了理论基础和数据支撑。

3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A合酶(HMGS)是甲羟戊酸(MVA)代谢途径中的关键酶,催化乙酰-Co A和乙酰乙酰-Co A缩合形成戊二酸单酰辅酶A(HMG-Co A)。研究基于蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树已释放的基因组和EST数据,对这4种大戟科植物的HMGS基因进行了系统鉴定,并在此基础上分析了其基因结构与进化关系。结果表明,蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树分别含有1、1、2和2个HMGS基因,所有基因均包含11个内含子。同源分析表明,HMGS广泛存在于各种古细菌、真细菌和真核生物中,显示出较早的起源。在大多基因组已测序的绿色植物中,HMGS主要以单拷贝的形式存在,其中包括团藻、拟南芥、蓖麻和...

【目的】研究禾本科植物谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＰＸ）基因家族的序列及其在正常生长和胁迫条件下的表达差异，为揭示ＧＰＸ基因在植物抵抗逆境胁迫中的作用奠定基础。【方法】利用生物信息学方法，分析水稻、短柄草、高粱中１８个ＧＰＸ基因的序列特点、基因结构和系统进化关系；采用反转录ＰＣＲ（ＲＴ－ＰＣＲ）方法，分析１８个ＧＰＸ基因在正常生长以及１－氯－２，４－二硝基苯（ＣＤＮＢ）、双氧水（Ｈ２Ｏ２）、莠去津（ＡＴＲＡｚｉＮｅ）和水杨酸（ＳＡ）处理后，水稻、短柄草和高粱的根、茎、成熟叶、幼叶、叶鞘，以及正常生长条件下发芽２Ｄ后幼苗根和芽中的表达情况。【结果】从水稻、短柄草和高粱基因组中分别鉴定出６，５，７个ＧＰ．．．

以拟南芥酰基载体蛋白为查询序列,检索18个植物物种的基因组数据库,获得138个酰基载体蛋白基因和12个基因片段。植物酰基载体蛋白由1个基因家族编码,成员2～16个。植物酰基载体蛋白磷酸泛酰巯基乙胺结合位点(Ser)周围的氨基酸序列高度保守,该位点包含在保守的DSL基序中。植物酰基载体蛋白基因结构类型分为5种,其中类型III酰基载体蛋白基因所占比例最大。绝大多数植物酰基载体蛋白基因家族成员单独或2～4个成员分布在一条染色体上。在138个植物酰基载体蛋白基因中,19个具有不同剪接体。植物酰基载体蛋白基因家族成员可能起源于一个共同的祖先基因。

【目的】研究星天牛转录组信息及体内细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)三大解毒酶系的表达谱情况,通过构建系统进化树,探析其这3种酶系基因家族的类别及其系统演化关系,为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂的抗药性机制研究提供依据。【方法】采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq~(TM)2500对星天牛进行转录组测序与数据分析,通过数据筛选并进一步与鞘翅目近缘物种的解毒酶同源蛋白进行系统发育分析。【结果】经测序、序列拼接得到55 260条unigenes,将其与公共数据库进行同源比对,注释了32 247条unigenes,在Swiss-Prot数据库注释的unigenes的数量最多(99.11%);注释到Nr数据库时与赤拟谷盗的unigenes同源性最高(60.25%);在GO数据库中,共有8 083个unigenes被成功注释,根据其功能大致可分为3类47亚类;在KEGG数据库中,4 600条unigenes与162个预测路径可以匹配。通过基因注释发现248条解毒酶系基因在星天牛体内表达,包括139条CYP基因、72条CarE基因、37条GST基因。系统发育分析发现,星天牛的大部分CYP基因都至少与一种鞘翅目近缘物种的CYP基因聚类在一起,P450基因中的CYP6家族数量与其他近缘物种(鞘翅目)类似,包含的基因数量最多; CarE解毒酶蛋白基因主要为β-酯酶、神经趋化蛋白、外源性代谢酶、未知等4种类型,分别可能参与星天牛的一些激素以及信息素的加工、神经和发育过程、消化与解毒等生理过程;星天牛的GST基因聚类主要包含Microsomal GST、Sigma GST、Omega GST、Delta GST、Theta GST等亚家族,具有保护生物大分子免受氧化损伤、催化活力等功能。【结论】本研究获得星天牛的转录组信息,初步探明星天牛体内三大解毒酶系的表达谱及分化情况,可为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂抗药性的产生及遗传机制研究提供基础数据和参考。

【目的】了解家蚕细胞中上调miRNA的方法及靶基因预测,为家蚕miRNA的功能研究提供方法参考。【方法】构建家蚕miR-14的真核表达载体pSK-hr3-ie1-EGFP-pri-mir-14并在家蚕BmN细胞中表达,同时通过转染化学合成的miRNA mimics上调BmN细胞中miR-14的水平。首先通过PCR扩增miR-14的前体及其侧翼序列(pri-mir-14)并克隆至真核表达载体pSK-hr3-ie1-EGFP的EGFP基因下游。分别将重组质粒pSK-hr3-ie1-EGFP-pri-mir-14、对照质粒pSK-hr3-ie1-EGFP、bmo-miR-14 mimics和nega...

bZIP蛋白是植物中特有的一类转录因子,包含亮氨酸拉链结构域和碱性结构域两部分。在种子贮藏基因表达、光形态发生及器官建成以及植物对ABA、光、厌氧生活和发育信号的反应中,bZIP蛋白家族对调节基因的表达都起到重要的作用。对已鉴定出的78个拟南芥bZIP基因(包括-like)中72个bZIP基因(不包括-like和假设蛋白),利用系统发育树分为8个组,以期进一步探讨进化组中的生物特征和功能。

[目的]探讨Ca M和CML基因家族在兰科植物不同组织和与菌根真菌建立共生关系过程中的潜在功能。[方法]依据已发表的拟南芥Ca M和CML基因家族蛋白序列,利用生物信息学方法对小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛全基因组进行搜索,通过多种生物软件或在线工具对Ca M和CML基因家族蛋白序列进行筛选及确定、蛋白结构分析、系统进化分析及结构域预测;利用转录组数据绘制heatmap图,对小兰屿蝴蝶兰不同组织(花、叶、茎、根)及石斛种子与美胞胶膜菌共生条件下Ca M和CML基因家族的表达情况进行分析。[结果]在小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛全基因组中均预测到4个Ca M蛋白和54个CML蛋白;小兰屿蝴蝶兰Ca M及CML家族基因中39个基因没有内含子,19个基因具有内含子;铁皮石斛Ca M及CML基因家族中有41个基因没有内含子,17个基因具有内含子;系统进化分析将小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛Ca M和CML蛋白家族各分为10个亚家族;小兰屿蝴蝶兰中9个基因在叶中的表达相对于花、茎、根为上调表达,2个基因在叶中的表达相对于花、茎、根却为下调表达; 3个基因在花中的表达相对于叶、茎、根为上调表达; 3个基因在花和叶中的表达相对于茎和根为上调表达;铁皮石斛中4个基因在与美胞胶膜菌共生萌发文库中的表达相对于非共生文库为上调表达; 4个基因在共生萌发文库中的表达相对于非共生文库为下调表达。[结论]Ca M及CML家族基因在兰科植物不同组织具有重要作用,且参与铁皮石斛种子与美孢胶膜菌共生萌发的生物学调控过程。

【目的】李属植物种类庞杂，其线粒体基因组相关研究较少。利用比较基因组学对李属植物线粒体基因组进行分析，旨在为李属植物系统发育、种群鉴定等研究提供参考。【方法】基于NCBI数据库已发布的7种李属植物线粒体基因组序列，利用生物信息学的方法，对其基因组的特征、组成，基因转移，遗传变异，系统发育等方面进行分析。【结果】7种李属植物的线粒体基因组序列长度为422 215(寒樱)～535 727 bp(梅),GC含量均约为45%,编码序列数量相近。跨膜结构域分析显示，线粒体基因组部分开放阅读框可能包含信号肽。DNA从叶绿体迁移至线粒体分析显示，tRNA基因比rRNA基因更为保守。7种李属植物线粒体基因组密码子偏好性不强，但共线性较高，大多数蛋白质编码基因在进化过程中受纯化选择。线粒体全基因组和单基因系统发育分析显示，寒樱与浙闽樱桃、梅与山杏的亲缘关系更近，李与光核桃的亲缘关系也较为接近，此结果与植物学分类标准存在一致性。【结论】李属线粒体基因组是其全基因组的重要组成部分，其序列较为保守，可用于物种鉴定、系统发育等方面的研究。

【目的】旨在鉴定3种栗属植物NAC基因家族，同时分析其密码子偏好性，为进一步探究栗属植物NAC基因家族功能提供重要理论依据。【方法】使用生物信息学方法，对3种栗属植物的染色体位置、系统进化关系、蛋白基序、所受选择压力、密码子偏好性等方面进行分析。【结果】本研究共鉴定到333个栗属植物NAC基因家族成员，其不均等分布在各个染色体上；进化树分析显示其分为5个小组；蛋白基序分析显示5个小组都包含保守的Motif 1～Motif 7；共线性分析显示其在基因组内与组间包含极强的共线性关系且多数共线性基因对都在经历纯化选择压力；密码子偏好性分析显示其密码子偏好性较弱；中性绘图分析与ENC-plot绘图分析显示其密码子偏好性受自然选择压力更大；最优密码子分析显示3种栗属植物的NAC基因家族共同包含11个最优密码子，例如CAU、UAA、GUU等；与模式植物比较密码子使用频率发现拟南芥、烟草、番茄均为3种栗属植物合适的外源受体。【结论】本研究全面了解栗属植物NAC基因家族成员的进化关系、选择压力、密码子偏好性等，为今后期通过分子生物学手段提高栗属植物NAC基因表达效率奠定了理论基础。