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。

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】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。

【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。

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;

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。

【目的】对毛竹Phyllostachys edulis ICE基因家族进行鉴定及分析，找出响应毛竹抗寒关键家族成员，研究毛竹ICE基因的生物学功能、响应低温胁迫的分子机制及遗传转化，为提高毛竹抗寒性奠定理论基础。【方法】利用生物信息学方法分析毛竹ICE基因家族成员，并对4、0、-2℃低温处理0(对照)、0.5、1.0、24.0、48.0 h的毛竹生理指标和ICE基因的表达模式进行分析。【结果】共鉴定了4个毛竹ICE基因。保守结构域和多重序列比对分析表明：PeICE基因结构高度相似。系统发育关系及启动子顺式作用元件分析显示：PeICE基因与水稻Oryza sativa亲缘关系更近，同时存在大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件。活性氧自由基(ROS)染色发现随着处理时间增长，ROS染色逐渐加深，但是其0℃处理24.0 h、-2℃处理1.0 h后染色逐渐减弱。脯氨酸(Pro)质量摩尔浓度、超氧化物歧化酶(SOD)活性显示：4和0℃条件下，Pro质量摩尔浓度和SOD活性整体增加，但-2℃时低于对照。过氧化物酶(POD)活性显示：在3个低温处理下均增加。ICE基因表达模式分析发现：4、0℃处理时PeICE表达量整体增加，且都以PeICE3增量最明显；而-2℃处理下PeICE整体表达量水平低于对照。【结论】随着温度降低和处理时间增强，毛竹受到的损伤不断增强，其内酶活系统以及ICE基因积极响应低温胁迫，其中，PeICE3对低温胁迫最为敏感，但在-2℃时，ICE基因表达量并未增加，推测该基因家族响应了寒冷胁迫而非冷冻胁迫。图7表1参42

【目的】探究赤苍藤WRKY转录因子在不同组织及其生长发育过程中的功能作用，为深入地解析赤苍藤生长发育的分子调控机制提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法对赤苍藤WRKY基因家族进行全基因组鉴定，分析赤苍藤WRKY基因家族成员的结构和功能，并通过转录组测序分析WRKYs基因在不同组织的表达模式。【结果】共鉴定66个EsWRKYs基因，在11条染色体中均有分布，亚细胞定位预测有62个EsWRKY蛋白定位在细胞核，系统发育分析将赤苍藤WRKY蛋白家族成员分为三大类（Ⅰ～III），分别有18、44和4个成员，其中Ⅱ类可分为5个亚类（Ⅱa～Ⅱe），分别有3、7、18、8和8个成员，66个EsWRKYs基因的外显子有2～11个，保守基序分析结果显示Motif1和Motif3包含WRKY结构域，Motif1是EsWRKYs蛋白最主要的保守基序，EsWRKYs基因家族成员启动子区有与生长发育、逆境响应、激素响应等相关的19种顺式作用元件。表达模式分析显示EsWRKY14、EsWRKY22、EsWRKY29、EsWRKY30、EsWRKY47和EsWRKY61可能参与赤苍藤茎叶的生长发育过程，多数EsWRKYs基因在种仁发育过程中显著下调，表明这些EsWRKYs基因可能在种仁发育前期发挥主要作用。【结论】66个赤苍藤WRKY基因家族成员的理化性质具有较大差异，均具有WRKY保守结构域，EsWRKYs基因在不同组织中表达模式不同，在生长发育、逆境胁迫及次生代谢过程等方面可能发挥重要作用。

【目的】筛选、鉴定并分析金鱼草萜烯合酶（Terpenoid synthase， TPS）基因家族成员，确定金鱼草主要花香挥发性萜烯类物质合成的TPS基因，为进一步解析该基因功能奠定基础。【方法】基于生物信息学分析，鉴定AmTPS基因家族成员，并对其基因结构、蛋白保守基序、顺式作用元件、系统进化、染色体定位和共线性、蛋白质理化性质、亚细胞定位预测等进行分析；通过实时荧光定量（qRT-PCR）分析TPS候选基因在不同组织中的表达水平；最后利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对金鱼草花香挥发性成分进行分析鉴定。【结果】本研究共鉴定出30个AmTPS候选基因，基因结构及保守基序显示AmTPS基因外显子数量为3～13个，保守基序DDxxD是主要基序，出现31次。AmTPS启动子的顺式作用元件主要集中在生长与发育类元件中，抗逆、胁迫响应元件较少。系统发育分析显示，AmTPS共分为4个亚家族TPS-a，TPS-b，TPS-e/f，TPS-g，且TPS-a、TPS-g亚家族成员较多，TPS-e/f成员仅1个。蛋白理化性质结果表明，预测氨基酸数量（AA）为291～1124 aa，分子量（MW）为34.392 ～131.778 kDa，理论等电点（pI）为4.98 ～ 6.98，疏水平均（GRAVY）值为-0.464～-0.24。qRT-PCR表达分析显示，AmTPS在花器官中的转录水平普遍高于其它部位，特别是TPS-g亚家族基因。利用GC-MS分析金鱼草花香成分，发现TPS-g亚家族基因合成的无环单萜类物质相对含量占比80.51%，与该家族基因表达模式吻合。【结论】金鱼草AmTPS基因家族成员在进化上比较保守，TPS-g亚家族的表达具有组织特异性，在金鱼草花香挥发性无环单萜的大量释放中发挥重要作用。本研究为进一步探究金鱼草萜烯类花香挥发性化合物提供参考。

【目的】鉴定与分析甘薯KUP/HAK/KT基因家族，为进一步深入对IbHAK基因功能研究提供理论基础。【方法】基于生物信息学手段，利用泰中6号基因组数据，在全基因组水平对甘薯KUP/HAK/KT基因家族进行鉴定，同时进一步对家族成员的基本特征、系统进化、基因复制和表达模式进行分析。【结果】在甘薯中共鉴定到22个IbHAK 基因，蛋白质长度为227aa-1252aa，分子量为18 297.95～140 640.46 u，等电点为5.54～9.31，全部定位于质膜上，蛋白完整的二级结构有4～13个跨膜区。依据系统进化关系，将其分为ClusterⅠ、ClusterⅡ、ClusterⅢ和ClusterⅣ4个进化簇。染色体定位结果显示22个基因分布在11条染色体上，其中Chr4染色体上分布最多，有4个IbHAK基因，22个IbHAK基因中共产生8个复制基因。22个IbHAK基因都含有TATA和CAAT控植物生长发育相关元件以及光响应元件，且所有的IbHAK基因至少含有1种逆境响应元件和1种激素响应元件。IbHAK基因呈现出组织表达特异性，其中IbHAK6、IbHAK8、IbHAK9、IbHAK22在根中表达量最高，逆境胁迫下多个IbHAK基因出现表达量变化。【结论】从甘薯全基因组鉴定22个KUP/HAK/KT基因家族成员，甘薯KUP/HAK/KT基因家族成员在进化上比较保守，IbHAK6、IbHAK8、IbHAK9、IbHAK22在甘薯根形成过程中发挥作用，大部分IbHAK基因能够响应逆境胁迫。

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP binding cassette transporter， ABC transporter)家族是最古老的膜蛋白家族之一，广泛存在于原核生物和真核生物体内，利用ATP水解释放的能量对氨基酸、脂质、抗生素等物质进行跨膜运输，参与生物体内多种生理活动。目前，对软体动物ABC转运蛋白家族的鉴定，仅在虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)、栉孔扇贝(Chlamys farreri)和长牡蛎(Crassostrea gigas) 3种双壳类中有系统研究，对缢蛏(Sinonovacula constricta) ABC转运蛋白家族的鉴定和表达模式分析尚未见报道。利用缢蛏基因组和转录组数据，运用本地及NCBI在线BLAST程序、FGENESH+、SMART、ExPASy、MEGA X、Mev 4.90和MapInspect等生物信息学分析工具，在全基因组水平系统地鉴定出52个缢蛏ABC转运蛋白，并对转运蛋白基因外显子数目、染色体定位等信息进行分析；通过系统进化分析，将缢蛏ABC转运蛋白家族分为8个亚家族，即ABCA～ABCH；通过比较分析不同物种ABC转运蛋白家族，推测基因串联复制事件对软体动物ABC转运蛋白家族成员数目的增加有影响。ABC转运蛋白基因在缢蛏不同发育时期和组织的表达分析显示，ABCC和ABCG亚家族多个基因在缢蛏稚贝时期表达量达到最高值，ABC转运蛋白基因在鳃、肝胰腺与性腺中表达种类较多。软体动物作为第二大动物类群，目前仅有3个物种的ABC转运蛋白得到了系统分类，缢蛏ABC转运蛋白基因家族的系统鉴定与表达模式分析为研究软体动物ABC转运蛋白基因的进化和缢蛏ABC转运蛋白功能提供了基础资料。

【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...

【目的】GRAS基因家族成员在调节植物生长发育中发挥着关键作用。通过生物信息学分析GRAS在桃基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对UV-B的响应,解析GRAS基因家族的生物学功能。【方法】对设施油桃‘中油5号’(Prunus persica var. nectarina cv. Zhongyou5)补充适量UV-B(Ultraviolet-B)剂量,利用Plant TFDB数据库鉴定桃GRAS基因家族成员。采用Clustal W、MEGA6.0、ProtParam tool、MCScanX、Circos、SMART、NCBI-CDD、ExPASy、GSDS和MEME等软件构建系统进化树,绘制染色体定位图,预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质等,分析GRAS基因家族成员在不同组织中的表达模式,利用qRT-PCR技术检测桃GRAS在UV-B处理下的表达情况。【结果】从桃全基因组中鉴定出48个GRAS转录因子家族基因,构建系统进化树将这48个成员分为9个亚家族,PpGRAS在桃的8条染色体上呈不均匀分布。对GRAS基因家族进行理化性质分析发现,其蛋白平均长度为590.52 aa,等电点在4.36—7.56。GRAS家族基因结构分析表明,有40个基因不含内含子,8个基因含有1个内含子。保守元件分析显示,GRAS家族包含20个保守元件,其中Motif 2和4在GRAS的家族中高度保守,同一个亚家族成员含有相同的保守元件,其可能具备相似的功能。然而,有些亚家族成员的表达模式不同,这可能与其保守基序之外的序列有关。PpGRAS在不同组织中具有不同的表达模式。叶片中PpGRAS5经UV-B处理后上调表达最显著,而有多达15个基因表达量呈现下调。果实中PpGRAS13经UV-B处理后上调表达,但有9个基因表达下调。韧皮部中,UV-B处理后有14个基因上调表达,而PpGRAS16经处理后在韧皮部中表达下调最明显。【结论】从桃基因组中共鉴定出48个GRAS基因家族成员,分布于8条染色体上;多数PpGRAS能响应UV-B处理,但在不同组织中的表达不尽相同。

为明确芥蓝TCP家族相关基因在叶片发育中的功能，基于甘蓝基因组数据，分析鉴定出芥蓝TCP基因家族有40个成员，参考拟南芥同源TCP基因注释及拟南芥数据库基因的相对表达量，初步选取BoTCP21和BoTCP25基因，采用qRT-PCR分析。结果表明：BoTCP21和BoTCP25均在叶片中大量表达，但二者在真叶不同部位的表达模式存在差异。为了进一明确TCP基因家族中参与叶片发育的基因，采用生物信息学方法并结合qRT-PCR对BoTCP家族进行了全面分析。结果显示：40个BoTCP都属于非分泌亲水性蛋白，分别定位在8条染色体上；系统进化树构建和亲缘关系分析将芥蓝中的BoTCP成员归为3类，其中PCF亚家族有19个成员，CYC亚家族8个成员，CIN亚家族13个成员。qRT-PCR结果表明：BoTCP21和BoTCP25在真叶和薹叶中具有较高的表达量，BoTCP14在开花结荚的植株根部表达量较高，而BoTCP16则在抽薹植株的根部表达量最高，说明BoTCP家族成员在组织部位表达存在时空特异性且广泛参与了植株的形态建成和器官发育。