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[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)  [作者] 杨敏  周陈平  杨护  邝瑞彬  黄炳雄  魏岳荣  
[目的]在全基因组水平鉴定番木瓜(Carica papaya L.) WRKY(CpWRKY)转录因子家族基因,并对其在短孢炭疽菌侵染下的表达量进行分析,为CpWRKYs家族的功能研究和利用奠定基础。[方法]采用生物信息学方法,鉴定和筛选CpWRKYs转录因子家族基因成员,并对其进行系统进化分析、基因结构分析、蛋白保守基序预测和启动子顺式作用元件分析;同时以番木瓜炭疽病耐性品种和敏感性品种为材料,利用短孢炭疽菌侵染采后果实,于0,24,48 h取样,对其转录组学数据进行分析,筛选2个品种中差异表达的CpWRKY基因,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)试验对筛选结果进行验证。[结果]经系统分析从番木瓜中共鉴定出48个CpWRKYs成员,分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3类;其中第Ⅱ类成员最多,可分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe5个亚类。CpWRKYs家族成员的氨基酸残基数目为97~747个,等电点为4.83~9.71,为亲水性蛋白,大部分CpWRKYs的结构域高度保守,但有个别蛋白保守域缺失。在CpWRKYs家族中共预测到10个保守基序,其中包括含有WRKY七肽结构域的基序1、含锌指结构的基序2和同时含有七肽序列和锌指结构的基序3,其中基序3为大多数I类CpWRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。Cp WRKYs含有1~6个外显子,同一家族或亚家族成员在基因结构上表现出一定的相似性,同时在Cp WRKYs启动子中检测到大量与生物胁迫和非生物胁迫相关的元件。对短孢炭疽菌侵染番木瓜的转录组数据进行分析,在番木瓜耐性品种中筛选出了特异表达的CpWRKY22、CpWRKY11、Cp WRKY2、CpWRKY33和CpWRKY25,RT-qPCR检测结果显示,这些基因在耐性品种中特异上调表达,在敏感性品种中的表达量无明显变化。[结论]番木瓜WRKY家族共包括48个成员,该家族基因结构和蛋白基序具有组间差异性和组内保守性。CpWRKYs家族成员强烈响应炭疽菌侵染,其中CpWRKY22、CpWRKY11、CpWRKY2、CpWRKY33和CpWRKY25是有潜力的抗炭疽病候选基因。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)  [作者] 郭菥蓥  陈强  连玲丽  魏日凤  刘伟  
类甜蛋白(TLP)家族基因在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用.本研究利用生物信息学方法对茶树TLP家族基因进行分析和预测,并通过qRT-PCR检测了其在炭疽菌侵染和高温干旱胁迫下的表达水平.从茶树基因组中共鉴定出31个TLP基因,命名为CsTLP1~CsTLP31.系统进化分析表明,31个TLP基因分成10个类群,其中,类群5中的成员最多,且集中在13、14号染色体上.结合基因的表达特征可知,类群5和类群6中的较多成员在逆境胁迫下呈现差异表达.qRT-PCR验证表明:在炭疽菌侵染胁迫下,CsTLP20、CsTLP21、CsTLP23、CsTLP27的表达量与对照相比显著上调;在高温干旱胁迫下,10个TLP基因的表达量与对照相比存在显著差异,其中,CsTLP20、CsTLP21、CsTLP22、CsTLP23、CsTLP28的表达量显著上调,CsTLP7、CsTLP16、CsTLP27的表达量显著下调,CsTLP15、CsTLP26的表达量在部分时间点显著上调.综合来看,CsTLP20、CsTLP21、CsTLP23的表达量在炭疽菌侵染和高温干旱胁迫下均显著上调,表明它们是TLP家族基因中参与逆境响应的重要成员.研究结果为进一步开展茶树TLP家族基因的功能验证和抗逆机理研究提供参考.
[期刊] 西南农业学报  [作者] 康玉妹   薛珠政   李永平   马慧斐   黄昊  
【目的】WRKY转录因子在植物响应低温胁迫中发挥重要的调控作用,但丝瓜[Luffa cylindrica(L.) Roem.]WRKY基因家族的全基因组鉴定及其响应低温胁迫分子机制的报道较少。【方法】本研究采用生信数据处理等方法全基因组鉴定丝瓜WRKY基因家族,分析丝瓜WRKY基因家族特点、功能及表达情况,并利用LC-MC技术检测丝瓜响应低温胁迫分子机制。【结果】丝瓜全基因组中共鉴定出62个LcWRKYs,非均匀地分布在13条染色体上;系统进化树分析发现,丝瓜WRKY成员被分成3大类群(Ⅰ-Ⅲ),第Ⅲ类群又被分成5个亚群(Ⅲa-e);共线性分析发现,丝瓜和拟南芥(Arabidopsis thaliana) WRKY基因家族之间具有共线基因对56个,LcWRKYs基因之间具有片段复制基因对17个;分析启动子发现,LcWRKYs启动子具有顺式调控元件,多种与激素和逆境响应等相关;低温胁迫表达分析发现,4个LcWRKYs受低温胁迫显著上调表达;基于LC-MC检测获得激素JA、MEJA、SA、ABA含量,分析丝瓜响应低温胁迫分子机制,LcWRKYs含有茉莉酸甲酯、脱落酸、水杨酸响应元件,可能参与调节丝瓜的生物学过程及逆境胁迫响应。【结论】该研究结果为解析WRKY基因在丝瓜低温胁迫响应中的作用以及WRKY基因家族的进一步功能分析提供新信息,并为后续耐低温LcWRKY功能、编辑等研究提供基础,为创制耐寒材料及培育丝瓜耐寒品种提供技术支持。
[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 李娴   陈思思   谢剑波  
【目的】通过生理指标和高通量转录组数据解析杨树响应病原菌侵染的分子机制,为探究杨树叶片在胶孢炭疽菌侵染下生理及分子响应模式奠定重要的理论基础。【方法】以毛白杨无性系LM50为试验材料,对胶孢炭疽菌侵染后3种抗氧化酶活性(多酚氧化酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)变化模式进行分析;基于RNA高通量测序技术分析关键基因及其表达模式。【结果】病原菌侵染叶片6 d后,丙二醛含量和3种抗氧化酶的活性显著提高。共检测到4 547个杨树差异表达基因,其中2 262个基因上调,2 285个基因下调,差异基因主要富集到糖类、脂类、次生代谢产物、苯丙烷、谷胱甘肽、多种氨基酸、不饱和脂肪酸合成及代谢等生物学通路。WRKY、ERF等转录因子家族表达量明显改变,可能在杨树响应病原菌胁迫过程中发挥了重要作用,其中27个WRKY和23个ERF转录因子表达明显受到激活。MapMan分析结果表明病原菌侵染导致氧化胁迫的产生,植物激素含量也增加,这些激素作为信号激活防御反应,最终诱导大量抗病通路相关基因表达。【结论】27个WRKY和23个ERF转录因子可能在杨树响应病原菌胁迫的过程中起到重要的调控作用,谷胱甘肽、苯丙烷和类黄酮次生代谢通路可能参与杨树响应胶孢炭疽菌侵染过程。
[期刊] 中国农业科学  [作者] 赵洁  赵立卿  巩校东  冯胜泽  刘星晨  郑亚男  李志勇  孙海月  王冬雪  韩建民  谷守芹  董金皋  
【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;
[期刊] 华北农学报  [作者] 赵爽   葛朝红   石鹤飞   闵卓   王广鹏   李伟明  
WRKY转录因子在植物生长和防御反应的调控中发挥着重要作用。为了探究WRKY基因家族在板栗抗旱中的功能,对板栗WRKY基因家族成员进行了鉴定,对其编码蛋白的理化性质、系统发育、结构等进行分析,并通过转录组测序和qRT-PCR技术分析其在干旱胁迫下的表达特征。通过生物信息学技术在板栗中共鉴定到65个WRKY基因家族成员,将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3组,其中Ⅱ组根据其结构和系统发育关系分为5个亚组。WRKY基因的结构和保守基序分析表明,外显子数目为1~7个,同一亚组的外显子数目和基序分布类似。WRKY基因保守结构域发生了一定的变异,包括WRKY七肽结构域的缺失,锌指结构的缺失,七肽结构域变异为WRKYGKK、WRKYGRK和WRKYGRK等。转录组测序数据表明,有4个WRKY基因家族成员在样品中没有表达,干旱胁迫诱导表达的WRKY基因家族成员表达量上调的有49个,而表达量下调的WRKY家族成员有11个。以上结果表明,板栗WRKY基因在对干旱胁迫的响应中发挥了重要作用。
[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。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)  [作者] 王东姣  张畅  阙蓓蓓  尤垂淮  罗俊  苏亚春  
从甘蔗栽培种R570基因组数据库中挖掘到60个ShWRKY(ShWRKY1~ShWRKY600)基因,分布于10条染色体上,每条染色体上有3~13个ShWRKY基因.系统进化树分析表明60个ShWRKY蛋白中,属于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类的分别有10、32和18个.所有ShWRKY家族成员皆为亲水性核定位蛋白,且除ShWRKY13为稳定蛋白外,其余家族成员都不稳定.ShWRKY基因家族的外显子数目为1~5个,保守基序数目为3~7个.启动子区域序列预测显示,ShWRKY基因包含多个与胁迫、生长发育和激素响应相关的顺式作用元件.表达谱分析显示,ShWRKY基因在甘蔗不同组织中差异表达,且参与对黑穗病菌胁迫的响应过程.RT-qPCR检测结果显示,接种黑穗病菌7 d后,ShWRKY37基因在2个甘蔗抗病品种和1个感病品种中上调表达,而在另外1个感病品种中下调表达;ShWRKY51基因则在抗病品种中下调表达,而在感病品种应答早期(1 d)上调表达.
[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。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 杜杰  雷平  张亮  龙青山  毕世宇  郭照辉  王运生  陈武  刘清术  
采用生物信息学方法从生防菌短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)X23全基因组水平鉴定出13个TetR家族基因,将其命名为BbTetR1、…、BbTetR13,对其基本性质、基因结构和高级结构进行分析。结果表明:短短芽孢杆菌TetR家族成员在进化上具有保守性,基因序列长度为477~681 bp,编码的蛋白由168~226 个氨基酸组成,相对分子质量为1.9×10~(4)~2.57×10~(4),等电点为4.84~7.77;其基因家族成员可划分为3个亚族,亚族Ⅰ包含5个成员,亚族Ⅱ、亚族Ⅲ各包含4个成员;所有BbTetR蛋白均含有大量α–螺旋,且这些蛋白的空间结构呈现多样化;转录组分析结果表明,不同的BbTetR在短短芽孢杆菌不同生长时期的表达模式和表达量差异显著,BbTetR1、BbTetR5、BbTetR8和BbTetR10在短短芽孢杆菌不同生长阶段均有较高表达,推测其可能发挥更重要的调控作用。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 杜杰  雷平  张亮  龙青山  毕世宇  郭照辉  王运生  陈武  刘清术  
采用生物信息学方法从生防菌短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)X23全基因组水平鉴定出13个TetR家族基因,将其命名为BbTetR1、…、BbTetR13,对其基本性质、基因结构和高级结构进行分析。结果表明:短短芽孢杆菌TetR家族成员在进化上具有保守性,基因序列长度为477~681 bp,编码的蛋白由168~226 个氨基酸组成,相对分子质量为1.9×10~(4)~2.57×10~(4),等电点为4.84~7.77;其基因家族成员可划分为3个亚族,亚族Ⅰ包含5个成员,亚族Ⅱ、亚族Ⅲ各包含4个成员;所有BbTetR蛋白均含有大量α–螺旋,且这些蛋白的空间结构呈现多样化;转录组分析结果表明,不同的BbTetR在短短芽孢杆菌不同生长时期的表达模式和表达量差异显著,BbTetR1、BbTetR5、BbTetR8和BbTetR10在短短芽孢杆菌不同生长阶段均有较高表达,推测其可能发挥更重要的调控作用。
[期刊] 草业科学  [作者] 韩硕   韩晓文   胡义锋   杨静美   陈中义   朱永兴   尹军良  
喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是我国入侵范围广、入侵程度重的外来入侵杂草,给生态平衡造成严重危害。WRKY是一类植物特有转录因子,在响应除草剂胁迫中发挥重要功能。为系统鉴定并分析喜旱莲子草WRKY家族成员特征,探究其响应除草剂胁迫的诱导表达模式,本研究从该杂草中鉴定到66个WRKY基因,根据系统发育关系将其分为a、b、c 3个亚族,同一亚族成员具有相似的基因结构、保守基序以及蛋白质三级结构。蛋白质特征分析发现,所有ApWRKYs均为亲水性蛋白。表达模式分析发现ApWRKYs表现时空表达特异性。防效测试表明,5种除草剂均能抑制植物的鲜重和叶绿素含量,其中氯氟比氧乙酸对鲜重抑制率最高,乙羧氟草醚对叶绿素含量抑制率最高;定量分析8个ApWRKYs的除草剂响应模式,发现2个ApWRKYs受草甘膦诱导后表达水平先上升后下降,ApWRKY38.c在施药后7 d内表达量相对稳定;异丙隆和乙羧氟草醚处理0.5至3 d时,3个ApWRKYs表达量呈下降趋势;ApWRKY49.c和ApWRKY53.c分别在氯氟吡氧乙酸和噁草酮处理7 d和3 d时被显著诱导上调表达。这说明ApWRKYs参与喜旱莲子草对除草剂胁迫的响应过程,针对不同的除草剂表现不同的时空诱导表达特征。本研究为进一步探究ApWRKYs响应除草剂胁迫中的生物学功能奠定了基础。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)  [作者] 孙彦琳  于超  罗乐  潘会堂  张启翔  
[目的]筛选单叶蔷薇bZIP转录因子家族的成员,并研究其结构特点、共线性以及在不同器官中的表达模式,为进一步揭示该家族在单叶蔷薇生长发育及抗逆响应中的作用奠定基础。[方法]以采自新疆的单叶蔷薇叶片为试验材料,采用生物信息学方法,对单叶蔷薇全基因组和转录组信息进行分析,包括理化性质、系统发育、基因结构、保守结构域、染色体位置、共线性和启动子分析,以及在根、茎、叶、花、果实中的表达模式。[结果]单叶蔷薇全基因组中共鉴定出50个单叶蔷薇bZIP转录因子家族成员,其蛋白质长度为149~700个氨基酸,分子质量为17.14~75.47 ku,等电点4.42~10.72,其中49个成员位于细胞核上。根据拟南芥bZIP转录因子家族的分类,将单叶蔷薇bZIP转录因子家族分为12亚族(A-K和S亚族),其中包括1对串联重复和7对片段重复;单叶蔷薇bZIP多含有1~15个与非生物胁迫有关的顺式作用元件。单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因在不同器官中均有表达,各成员的表达量存在差异,其中Rbe013649在花中特异性表达,Rbe006639、Rbe028637在根中特异性表达,Rbe004215、Rbe028400、Rbe002636、Rbe002635在果实中特异性表达,Rbe011331在叶片中特异性表达。[结论]单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因可能广泛参与各器官生长发育,其中Rbe013649可能调控花青素的合成,Rbe006639可能在抗旱过程中起重要作用。
[期刊] 华北农学报  [作者] 朱满喜  张玉荣  杨雅舒  杨小兰  王创云  邓妍  赵丽  张丽光  秦丽霞  杨利艳  
NLP转录因子是植物特有的一类转录因子家族,在植物氮素吸收、转运和同化过程中发挥重要作用。为了解NLP基因在藜麦中的全基因组特征和表达模式,利用生物信息学方法在藜麦基因组中鉴定出9个藜麦NLP基因家族成员,并对其理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白保守结构域、保守基序、系统进化以及在不同氮素水平处理下的表达模式进行了分析。结果表明,藜麦9个NLP基因分布于7条染色体上;每个成员含有4~5个外显子、3~4个内含子以及上游非翻译区;启动子中包含有大量激素和胁迫响应的顺式作用元件,其中,在CqNLP3和CqNLP4的启动子区域均预测到1个氮素响应元件GCN4。藜麦NLP蛋白长718~952个氨基酸,分子质量为80.48~104.86 ku,等电点5.31~6.50;每个成员都含有RWP-RK和PB1共2个保守结构域,其在蛋白中的位置具有很高的相似性,保守基序的分析进一步证实了这2个结构域的保守性。系统进化分析表明,9个藜麦NLP家族成员可分为ClassⅠ,ClassⅡ和ClassⅢ共3组,其在进化关系上与拟南芥的亲缘关系更近。在缺氮条件下,CqNLP2、CqNLP3、CqNLP5和CqNLP8表达受到抑制,低氮下则诱导表达;低氮处理后期,CqNLP9的表达量急剧增加。荧光定量PCR表达趋势与转录组数据一致。研究结果可为后续CqNLPs基因克隆和氮素胁迫分析提供参考依据。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)  [作者] 孙彦琳  于超  罗乐  潘会堂  张启翔  
[目的]筛选单叶蔷薇bZIP转录因子家族的成员,并研究其结构特点、共线性以及在不同器官中的表达模式,为进一步揭示该家族在单叶蔷薇生长发育及抗逆响应中的作用奠定基础。[方法]以采自新疆的单叶蔷薇叶片为试验材料,采用生物信息学方法,对单叶蔷薇全基因组和转录组信息进行分析,包括理化性质、系统发育、基因结构、保守结构域、染色体位置、共线性和启动子分析,以及在根、茎、叶、花、果实中的表达模式。[结果]单叶蔷薇全基因组中共鉴定出50个单叶蔷薇bZIP转录因子家族成员,其蛋白质长度为149~700个氨基酸,分子质量为17.14~75.47 ku,等电点4.42~10.72,其中49个成员位于细胞核上。根据拟南芥bZIP转录因子家族的分类,将单叶蔷薇bZIP转录因子家族分为12亚族(A-K和S亚族),其中包括1对串联重复和7对片段重复;单叶蔷薇bZIP多含有1~15个与非生物胁迫有关的顺式作用元件。单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因在不同器官中均有表达,各成员的表达量存在差异,其中Rbe013649在花中特异性表达,Rbe006639、Rbe028637在根中特异性表达,Rbe004215、Rbe028400、Rbe002636、Rbe002635在果实中特异性表达,Rbe011331在叶片中特异性表达。[结论]单叶蔷薇bZIP转录因子家族基因可能广泛参与各器官生长发育,其中Rbe013649可能调控花青素的合成,Rbe006639可能在抗旱过程中起重要作用。
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