分析短柄草Hsf家族成员的进化关系,并进行分类;利用多种软件和在线工具分析短柄草Hsf的蛋白结构功能域和基因启动子区域的顺式作用元件;分析基因组信息,进行基因的染色体定位;利用荧光实时定量技术(qRT-PCR),分析短柄草Hsf基因在高温胁迫下的表达模式,鉴定出一些高温诱导表达的Hsf基因。

【目的】鉴定大豆全基因组中的LEA家族基因,对其进行定位、分类以及组织表达分析,为植物LEA基因的功能研究与利用提供基础。【方法】利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定并获得大豆LEA家族基因的全序列、定位和拷贝数信息;通过序列比对进行进化和分类分析;利用大豆发育表达芯片数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。【结果】系统地分析鉴定了36个大豆的LEA家族基因,根据结构域的差异和系统发育分析将这些LEA基因分成8个亚家族。基因定位分析结果表明,这些基因分布于大豆的16条染色体上,启动子分析表明,几乎全部LEA基因的启动子区含有逆境反应顺式作用元件。各个发育阶段...

基于已公布的基因组和EST数据,研究对蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树4种大戟科植物的Lhcb基因家族进行系统鉴定,并在此基础上分析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10、10、13和15个Lhcb基因,分属于Lhcb1、Lhcb2、Lhcb3、Lhcb4、Lhcb5、Lhcb6、Lhcb7和Lhcb8等8个亚家族,每个亚家族包含1～4个成员不等,基因的内含子数目在0～5个之间,部分基因还存在可变剪接形式。进化分析显示,Lhcb1、Lhcb4、Lhcb5和Lhcb7亚族早于单细胞的藻类中就已产生,Lhcb3和Lhcb6亚族在光合生物向陆地进化后产生,Lhcb2亚族存在...

【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。

脱落酸(ABA)是一种内源性激素,在调节植物的生长发育、非生物胁迫和生物胁迫反应方面发挥着重要作用。Pyrabactin resistance 1-like(PYR/PYL)蛋白在ABA信号传导途径中起核心调控作用。然而,在蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)中并没有关于这个家族的细节。本研究根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的14个PYL基因,利用BLAST方法鉴定蒺藜苜蓿基因组中的PYL家族成员。结果表明,鉴定得到14个蒺藜苜蓿PYL基因家族成员,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域。预测启动子中的顺式元件发现所有蒺藜苜蓿PYL基因家族成员均含有与胁迫以及激素相关的元件。基因本体论(GO)富集分析与KEGG通路分析显示其主要参与到脱落酸信号通路及对外界刺激的反应。基因表达模式分析显示,其在逆境胁迫下表现出特定的表达模式。本研究为进一步研究蒺藜苜蓿PYL基因奠定了基础。

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。

【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...

糖转运蛋白(Sugar transporter protein,STP)基因家族在植物单糖分配中具有重要作用,并参与植物生长和发育过程中的许多代谢进程。为探究STP基因家族在高粱生长发育中的潜在功能,对高粱STP基因家族进行了全基因组鉴定、分类和组织表达分析。从高粱基因组中共鉴定出19个包含Sugar_tr结构域的STP基因,不均匀分布于9条染色体上,其中有4个基因位于基因组重复区。19个SbSTP根据其系统发育特征可以分为5组,同组的家族成员具有相同或类似的基序类型和排列顺序,但在内含子和外显子数量上存在较大差异。RNA-Seq数据分析显示,至少有18个SbSTP基因可以表达,不同的基因在不同的组织中具有不同的表达模式,其中SbSTP11特异性在花中表达,SbSTP4、SbSTP5在特定组织中受ABA和PEG的诱导表达。为进一步研究单个SbSTP基因的生物学功能,挖掘SbSTP家族的应用潜力奠定了基础。

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...

【目的】全基因组鉴定苦荞WOX(WUSCHEL-related homeobox)基因,揭示其基因家族成员序列特征、基因表达模式及与出愈率的相关性,为突破苦荞再生及遗传转化难题提供理论基础。【方法】基于同源性搜索策略,以拟南芥WOX基因蛋白为参考序列,进行苦荞全基因组比对,获得苦荞WOX基因家族成员蛋白及核酸序列。基于蛋白同源性及保守结构域分析,鉴定出苦荞WOX基因家族所有成员。同时使用TBtools软件展示FtWOXs家族成员基因结构、保守结构域及启动子顺式作用元件特征。比较分析WOX基因家族成员在苦荞与拟南芥之间的基因组共线性。基于邻近法,利用MEGA X软件构建苦荞、拟南芥和水稻WOX基因家族成员蛋白序列系统进化树。以MS+2,4-D 3.0 mg·L~(-1)+6-BA 1.0 mg·L~(-1)为愈伤诱导培养基,下胚轴为外植体,选取70份苦荞品种诱导愈伤组织,评价不同基因型的出愈率。qRT-PCR比较分析高、低出愈率苦荞品种间FtWOXs基因表达水平。基于Pearson相关系数分析出愈率与FtWOXs基因家族成员表达相关性。【结果】共鉴定出30个苦荞WOX基因成员,在苦荞8条染色体上呈现不均匀分布。系统进化树表明30个苦荞WOX基因可划分为3大类,不同类群中WOX基因包含不同的保守结构域,主要的保守结构域为HD(Homeodomain)、START和MEKHLA结构域。保守基序分析表明,FtWOXs基因家族成员所含保守基序数目的范围为2—10个。基因结构分析表明,FtWOXs基因家族成员所含外显子数目的范围为2—18个。顺式作用元件分析表明FtWOXs基因启动子富含26个不同种类的顺式作用元件。系统进化分析表明,30个苦荞、15个拟南芥和12个水稻WOX基因家族成员可分为3类,其中第3类为苦荞独有。基因组共线性分析表明,6个WOX基因在苦荞和拟南芥之间存在基因组共线性。表达模式及相关性表明,FtWOX1/FtWOX12/FtWOX22/FtWOX23/FtWOX24与苦荞出愈率存在正相关性。【结论】苦荞FtWOXs成员存在丰富的序列变异特征,不同苦荞基因型中WOX基因表达水平及出愈率存在明显差异和一定的相关性,揭示不同苦荞WOX基因具有潜在的功能多样性。

【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。

采用生物信息学方法鉴定了巨菌草(Cenchrus fungigraminus Z. X. Lin&D.M. Lin&S. R. Lan sp. nov.)中CAMTA(calmodulin-binding transcription activator)转录因子的家族成员，并对其蛋白序列的理化性质、基因结构、保守基序、保守功能结构域、系统进化发育关系、启动子区域顺式作用元件进行了分析；探讨了巨菌草CAMTA((CfuCAMTA))家族成员在干旱胁迫下转录水平的变化，以及CfuCAMTA转录因子对响应干旱胁迫的影响.结果表明：巨菌草CAMTA家族共有15个成员，其中仅CfuCAMTA10和CfuCAMTA11较为稳定，不稳定系数小于40;多数成员为不稳定蛋白质；巨菌草和紫象草CAMTA基因的亲缘关系最近；4个CAMTA转录因子的表达水平随干旱时间的延长，在第14天表达量达到最大，说明这些CAMTA参与了干旱胁迫的响应.

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol, TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤,为多种脂质合成提供了底物,会直接参与到植物的生长发育和抗逆过程。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)作为豆科模式植物具有基因组小、生长周期短、遗传转化效率高等特点。为了解GPAT基因在苜蓿抗逆尤其是在耐盐中的作用,本研究选择蒺藜苜蓿基因组为研究对象,采用Blastp和Hmm结构域搜索方法,共鉴定出24个mtGPAT基因。根据系统进化、基因结构和结构域差异将其分成3个亚家族。同时染色体定位分析发现,24个mtGPAT基因不均匀分布在7条苜蓿染色体上,每条染色体上分布有2～5个基因。基因表达谱分析表明:蒺藜苜蓿GPAT基因具有器官特异性,并且会参与盐胁迫反应。这些结果可为进一步深入研究蒺藜苜蓿GPAT家族基因的功能提供理论基础。

【目的】从番茄全基因组中鉴定LBD基因,并进行基因进化、基因结构、染色体定位以及组织表达和诱导表达分析,为番茄LBD基因的功能研究与利用奠定基础。【方法】利用番茄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定番茄LBD家族成员;采用MEGA5软件进行系统进化树分析;通过perl程序、MapDRAW及GSDS工具进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的番茄芯片数据进行组织表达谱和基因表达响应分析。【结果】系统分析鉴定了46个番茄LBD家族基因,根据基因结构及系统进化分析将其分成class I与class II两类,细分为5个亚家族(Ia、Ib、Ic、Id与II)。基因定位表明,12条染色体中的10条均有...

【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。