【目的】全基因组水平鉴定玉米Ｇｌｙｃｏ－ｈｙｄｒｏ－１６家族，分析该家族基因在不同组织中的表达模式以及在不同玉米杂种优势群中的遗传分化。【方法】根据Ｇｌｙｃｏ－ｈｙｄｒｏ－１６家族相对保守的序列及结构域，构建Ｇｌｙｃｏ－ｈｙｄｒｏ－１６家族的隐马尔科夫模型文件（Ｇｌｙｃｏ－ｈｙｄｒｏ－１６．ｈｍｍ），利用ｈｍｍｅｒｓｅａｒｃｈ程序在玉米全基因组中进行比对，获得玉米中含有该家族保守结构域的所有序列。通过Ｂｌａｓｔ２Ｇｏ进行功能注释，利用蛋白质序列构建该家族的系统发育进化树。使用玉米自交系Ｂ７３不同组织及不同发育时期的ｒＮａ－ｓｅｑ数据库分析该家族基因的表达模式。根据该家族基因在染色体上的位置筛选．．．

【目的】蔗糖合成酶(SUS)是植物进行蔗糖代谢的关键酶之一,控制着植物体内糖分的合成和运输,在植物的生长发育和代谢活动中具有重要作用。【方法】本研究利用玉米基因组数据库平台,以生物信息学手段对玉米SUS基因家族进行成员鉴定和分析。【结果】①玉米SUS家族共有5个成员,它们分别分布在第1.4.9号染色体上。氨基酸大小为802～849 aa,除ZmSUS5为弱碱性以外,其余均表现为弱酸性。②基因二级结构分析显示,该家族蛋白主要结构为a-螺旋,大部分为不稳定蛋白,且具有弱疏水性。③亚细胞定位预测结果显示,ZmSUS蛋白均定位在叶绿体。④进化分析显示ZmSUS可分为3个亚家族(SUSⅠ～SUSⅢ),且位于同一组的成员其氨基酸序列一致性以及内含子/外显子分布模式相似度都很高。⑤基因启动子分析分析显示ZmSUS家族蛋白在玉米的生长发育以及逆境胁迫方面都起着重要的作用。⑥组织表达特异性分析发现,ZmSUS1和ZmSUS2在胚和胚乳中大量表达;ZmSUS5在所有被检测的组织中表达量很低;ZmSUS3及ZmSUS4在被检测的组织中均有较高的表达量。【结论】这些结果表明ZmSUS1和ZmSUS2可能参与了种子的发育过程,ZmSUS3、ZmSUS4可能参与玉米生长发育的多个阶段。本研究为后续对玉米SUS家族基因的功能研究以及对蔗糖代谢调控的应用提供了理论参考。

【目的】全基因组水平鉴定并解析玉米Dof(DNA binding with one finger)基因家族。【方法】基于玉米V3基因组数据鉴定玉米Dof基因家族,并从基因的结构、系统发育关系、染色体的位置分布、玉米不同组织和不同生理发育阶段基因的表达谱以及在充足氮(sufficient nitrogen,SN)和低氮(limiting nitrogen,LN)条件下V3期叶组织基因的差异表达5个方面分析玉米Dof基因家族。【结果】玉米参考基因组中存在46个Dof结构域基因,命名为Zm V3Dof1—Zm V3Dof46。通过系统发育关系和序列相似性将该基因家族分为8个亚类(Subgroup)S...

寻找并鉴定玉米葡萄糖苷酶2(Glu2)新的突变类型。以单粒玉米自交系种子发芽5￣15d的幼苗为试材,提取葡萄糖苷酶进行电泳检测,对所发现的新的异型材料,提取正在表达高峰时期的RNA,并对其进行逆转录、克隆和测序。测序结果与发表过的Glu2的DNA序列相比较,发现有99.58%是相同的。将其翻译成氨基酸序列相比较,有99.64%是相同的。只不过是在第58个氨基酸由谷氨酰胺突变成谷氨酸;第212个氨基酸由谷氨酰胺突变成组氨酸。DNA序列分析是区别不同遗传性状以及新突变类型的根本方法,再加上氨基酸序列分析就能更进一步解释了造成遗传性状差异的根本原因。为深入研究性状变异和有目的的改良性状,起到积极的指...

【目的】U-box基因家族广泛存在于植物基因组中，能够编码泛素蛋白酶体系中特异性识别底物的泛素E3连接酶，调控蛋白的修饰和降解，对玉米的生长发育及逆境胁迫应答调控中起着重要作用，因此鉴定玉米U-box基因家族成员及进行基因功能研究具有重要意义。【方法】通过玉米全基因组数据库，利用一系列生物信息学工具对玉米U-box基因家族成员进行鉴定和功能分析。【结果】玉米U-box基因家族共鉴定筛选出76个成员，在玉米全基因组1～10号染色体上均有分布，氨基酸数目大小为94～1353 aa，蛋白等电点数值差距较大，从4.86到8.29不等。基因结构分析结果显示各成员间含有内含子数目不等，其中玉米U-box家族76个成员中共有28个基因无内含子，仅含有1个外显子，占玉米U-box基因总数的36.8%，表明这些基因进化可能源于转座子机制。系统进化分析结果显示水稻、拟南芥、玉米U-box基因分布在亚家族Ⅰ～Ⅸ中，其中亚家族Ⅳ中不含水稻、拟南芥U-box成员，仅含有2个玉米基因ZmPUB41和ZmPUB53，暗示了玉米在历史进化过程中在发生了多次家族基因扩增的同时也经过片段快速变异过程。启动子功能预测分析发现玉米U-box基因在玉米光合作用、植物激素应答以及逆境胁迫等方面发挥相应作用。基因组织表达分析显示玉米U-box基因表达特异性明显，主要在种子的组成型器官中表达，暗示了目标基因可能参与了种子的形成或萌发过程。部分基因如ZmPUB12、ZmPUB18、ZmPUB30、ZmPUB40、ZmPUB75仅在花粉中检测出有表达量，说明其可能参与了玉米花粉粒的形成或受精过程。【结论】玉米U-box基因在玉米的光合作用、生长发育以及逆境胁迫应答等生理活动中发挥了重要作用，为后续对玉米U-box基因功能、蛋白代谢和信号转导等重要调控网络研究提供了理论基础。

未知功能域668(DUF668)家族是植物中一个功能尚不清楚的家族。为了解玉米DUF668基因家族成员及其特征，运用生物信息学方法对ZmDUF668基因家族进行鉴定分析。结果表明，玉米8条染色体上共分布19个ZmDUF668基因，分别命名为ZmDUF668-1～ZmDUF668-19;ZmDUF668蛋白以碱性蛋白为主，且大部分成员定位于细胞核、细胞质和叶绿体中。多物种系统进化树将19个ZmDUF668家族蛋白成员分为2个亚组；19个ZmDUF668中鉴定出10种蛋白保守基序，所有成员都含有Motif 1和Motif 5;通过对蛋白保守域分析发现，19个成员中有14个不仅含有DUF668结构域还含有DUF3475结构域；基因结构分析表明，同一亚群中成员基因结构相似。根据共线性分析可知，13个ZmDUF668基因与10个OsDUF668组合形成21种共线性关系。ZmDUF668顺式作用元件分析发现，家族成员启动子区域分布着光响应、植物激素及非生物胁迫相关作用元件。蛋白质互作网络(PPI)预测结果表明，ZmDUF668家族蛋白中只有ZmDUF668-10与其他蛋白存在互作关系。通过RNA-Seq数据分析发现，ZmDUF668基因家族部分成员在受到冷、热、盐胁迫和紫外处理下基因表达量明显变化，实时荧光定量PCR试验验证了ZmDUF668家族部分成员在冷胁迫和热胁迫下的响应。研究主要是将生物信息学运用于对玉米DUF668基因家族的分析，揭示了ZmDUF668基因家族成员的特征，为后续研究玉米DUF668家族基因的分子生物学功能提供了理论基础。

【目的】从全基因组水平上鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Homeobox转录因子家族及其分布,阐明该家族的序列及进化特征,分析该家族基因在病菌不同生长发育时期的表达规律。【方法】利用生物信息学手段搜索玉米大斑病菌全基因组数据库,鉴定Homeobox转录因子家族;采用MEGA 5.0软件进行系统进化树分析;利用在线工具GSDS(gene structure display server)(http://gsds1.cbi.pku.edu.cn/index.php)绘制基因结构图;

B3基因家族是植物中特有的转录因子家族，在植物生长发育及胁迫响应中有重要作用。为探究B3基因家族在玉米(Zea mays)中的基本信息及生长发育和逆境胁迫中的生物学功能，本研究对玉米全基因组B3家族成员进行鉴定并分析相关信息，依据转录组数据分析B3基因家族组织特异性表达及胁迫处理下的表达响应。结果显示，玉米B3基因家族包含88个成员，分为ABI、ARF、HSI、RAV和REM 5个亚家族，均含有B3结构域，同一个亚族成员的基因结构及保守基序(数量、类型)相似。分析发现，B3成员基因的启动子区域中均富含激素及逆境响应等功能元件。组织特异性表达分析结果显示，大部分B3基因在分生组织中优势表达。对B3家族成员在冷、热、盐、紫外和干旱这5种胁迫因子的响应表达分析显示，5个亚家族成员均可不同程度参与响应冷、热、盐、紫外和干旱胁迫因子，其中HSI亚家族中的所有成员均参与了对紫外胁迫因子的响应途径。以上结果阐明了B3基因家族在玉米全基因组中的分布、结构和系统发育特征，并依据玉米转录组数据，初步推测其在生长发育和胁迫应激响应中发挥重要作用，为深入研究B3基因家族在玉米中的功能与分子机制提供了数据基础。

【目的】从全基因组水平鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)的MAPK超家族基因,并对其进行系统进化、基因结构、多重序列比对及保守位点分析,构建玉米大斑病菌中的MAPK级联途径模型,为深入研究该植物病原菌中MAPK级联途径的功能奠定基础。【方法】利用玉米大斑病菌基因组数据库,通过基于隐马尔科夫模型的HMMER 3.0软件搜索基因组,鉴定并获得MAPK超家族成员序列、基因组定位信息;采用MEGA 5.0软件进行系统进化分析;通过GSDS工具进行基因结构分析;利用ClustalX、MEME工具分析MAPK蛋白激酶区的保守性及保守位点。【结果】在玉米大斑病菌基因组中发现了4个M...

12-氧-植物二烯酸还原酶(OPR)为黄素单核苷酸(FMN)依赖的氧化还原酶，是合成茉莉酸的关键酶，其对植物生长发育及防御调控具有重要作用。为研究OPR基因在玉米中的抗病作用，利用生物信息学方法，在31个玉米不同自交系中对OPR家族成员进行鉴定，并分析受玉米大斑病菌侵染后的表达规律。结果表明，在玉米B73品系中鉴定出了8个OPR基因，这些基因不均匀地分布于7条染色体上，且其表达蛋白富含酸性氨基酸。进一步分析发现，玉米OPR家族只有1种结构域Oxidored＿FMN,并且所有成员均包含已鉴定的10个蛋白质保守基序。利用MEGA软件对玉米、小麦、水稻和拟南芥的OPR家族成员进行系统发育关系分析，发现这些植物OPR基因家族进化关系具有明显差异，其中玉米和水稻的进化关系最为接近。运用OrthoFinder软件对其同源组分析发现，玉米OPR基因家族具有高度保守性，所有OPR基因均为核心基因，但其功能略有差别。进一步利用河北省植物生理与分子病理学重点实验室前期的RNA-seq数据，对玉米B73品系OPR基因响应大斑病菌侵染的表达模式进行分析，并通过qRT-PCR对基因表达模式进行验证，发现这些基因在病菌侵染玉米过程中呈现3种不同的表达模式。本研究系统的鉴定了玉米泛基因组OPR家族基因，以及确定了其在应对玉米大斑病菌侵染后的表达模式。

【目的】尝试利用分子标记和QTL定位技术直接定位影响重组频率的QTL,探索物种遗传变异难易的分子基础。【方法】分别借助3张玉米和3张水稻分子标记连锁图,以所有染色体上标记的交换次数为性状进行分析。【结果】分别定位了7个和11个影响玉米和水稻重组频率的QTL。以玉米和水稻高密度分子标记连锁图IBM302和Genetic98每条染色体上标记的交换次数为性状,分别在玉米和水稻上定位了12个和57个QTL。【结论】影响重组频率的基因真实存在。培育高重组频率材料将有助于加速基因的定位和克隆、比较图位克隆基因和遗传育种进程。

生氰糖苷是由氰醇衍生物的羟基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷,已在2 000多种植物中发现,分属于蕨类植物、裸子植物和被子植物的130个家族。生氰糖苷的主要生物学功能在于阻止食草动物和病原体对植物的侵害。通过反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术从小佛肚竹Bambusa ventricosa幼笋中克隆到CYP79家族同源基因的cDNA全长,命名为BvCYP79。BvCYP79共有1 913个碱基对,翻译起始点为193碱基处,终止子位于1 752 bp,包含1个1 559 bp的完整编码区,开放阅读框共编码519个氨基酸。具有PERF和SFSTGRRGCIA保守结...

【目的】基于黄瓜基因组信息和转录组测序大数据，利用生物信息学手段，对黄瓜中DIR基因家族进行鉴定，并分析其在不同组织器官和胁迫响应过程中的表达模式，为后续深入研究黄瓜DIR基因的生物学功能奠定重要基础。【方法】基于已报道的DIR基因HMM模型文件，利用HMMER软件包的hmmsearch程序从黄瓜蛋白数据库中筛选出可能的DIR基因ID，并利用在线工具Pfam和SMART进行验证，最终确定黄瓜DIR家族基因。利用ExPASy、TBtools、GSDS、MEME、MEGA、MCScanX和Circos等工具分析黄瓜DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、基因结构、系统进化树和共线性。基于黄瓜在不同组织和胁迫响应下的转录组测序大数据，利用黄瓜V3版本基因组信息进行转录组分析，检索黄瓜DIR基因在不同转录组测序分析中的表达情况，利用TBtools软件绘制表达热图，分析黄瓜DIR基因在不同组织和胁迫响应过程中的表达模式。【结果】在黄瓜中鉴定到23个DIR家族基因，分布于7条染色体上，编码氨基酸个数在78—684，分子量8.70—73.82 kD；系统进化分析将黄瓜DIR基因家族划分为3个亚族，每个亚族中的基因结构和motif基本一致；共线性分析发现黄瓜中有12个DIR基因与拟南芥中的19个DIR基因存在27种线性关系，黄瓜中有12个DIR基因与水稻中的11个DIR基因存在19种线性关系，而黄瓜中另外8个DIR基因比较保守，既不与拟南芥中的DIR基因存在共线性，也不与水稻中的DIR基因存在共线性；组织特异性表达分析发现有些黄瓜DIR基因在根、茎、花、果实、叶片等所有组织器官中的表达量均较低或不表达，有些黄瓜DIR基因在所有组织器官中的表达量均较高，而有些黄瓜DIR基因只在特定组织中表达，但在其他组织中不表达或低表达，表明不同的黄瓜DIR基因具有组织特异性表达模式；黄瓜DIR家族基因在胁迫响应过程中的表达模式分析发现CsaV3＿4G023490在黄瓜非生物胁迫和生物胁迫响应过程中均发生上调表达，表明该基因在黄瓜生长发育过程中发挥着重要作用。【结论】在黄瓜中共鉴定到23个DIR家族基因，分为3个亚族，每个亚族内的基因成员保守性高，不同亚族间的基因结构和蛋白保守结构域有所不同。黄瓜DIR基因在不同组织器官和胁迫响应下的表达模式具有差异性，协同调控了黄瓜的生长发育。

【目的】通过宏基因组技术获取土壤微生物总DNA,运用基因克隆、功能筛选、基因表达等手段挖掘新型β-葡萄糖苷酶,为新型微生物资源的开发利用提供科学依据。【方法】提取高糖土壤宏基因组DNA,构建宏基因组文库;筛选文库并对阳性克隆子亚克隆,获得β-葡萄糖苷酶基因;PCR扩增目的基因,以pSE380为表达载体构建重组质粒,转化至大肠杆菌进行表达;采用镍亲和层析对重组酶纯化,研究其酶学性质。【结果】成功构建约含9.2万个克隆的高糖土壤宏基因组文库,获得一个新型β-葡萄糖苷酶基因unbgl3A。该基因大小为2241 bp,在氨基酸水平上,与Gen Bank数据库中已知β-葡萄糖苷酶的一致性为73%;该酶最适pH为6.0,最适温度为50℃,对对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(p-NPG)的K_m值为6.45 m M,V_(max)为50μmol/(mg·min)。在15～50℃热处理1 h后仍保留90%以上的酶活力,热稳定性较好,且被多种糖激活。【结论】宏基因组技术是获取新酶有效手段,获得的Unbgl3A具有良好酶学性质,可为进一步挖掘其应用潜力及研究耐热机理奠定基础。

【目的】从芝麻全基因组中分离鉴定水通道蛋白ＡＱＰ（ＡＱｕＡＰｏｒｉｎ）家族基因，并进行系统进化关系、连锁群定位、基因结构、跨膜结构域和亚细胞定位预测、保守性氨基酸残基以及青枯雷尔氏菌诱导表达分析，为芝麻ＡＱＰ的功能研究与利用奠定基础。【方法】通过生物信息学手段，结合芝麻基因组注释信息，鉴定芝麻ＡＱＰ家族成员序列信息，并用ｉｎｔｅｒＰｒｏ逐一进行验证。利用ＣｌｕｓｔＡｌＷ２对芝麻、拟南芥和水稻的ＡＱＰ以及马铃薯的ＸｉＰｓ进行多序列比对，用ＭｅＧＡ６．０构建进化树。通过ＭＡＰｉｎｓＰｅＣｔ和Ｇｅｎｅ ｓｔｒｕＣｔｕｒｅ ＤｉｓＰｌＡｙ ｓｅｒｖｅｒ ２．０进行连锁群定位和基因结构分析。采用Ｐｒｏｔ．．．