过氧化氢酶(CAT)是可清除生物体内多余的过氧化氢(H_2O_2)并将其还原成水和氧气的氧化还原酶，在植物响应胁迫的过程中发挥多种功能，保护植物细胞免受活性氧毒害。目前，尚缺乏对空心莲子草(Alternanthera philoxeroides) CAT基因家族成员的系统研究。本研究通过生物信息学分析，从空心莲子草中鉴定到20个ApCAT基因，根据系统发育关系将其依次命名为ApCAT1至ApCAT20。特征分析表明，所有ApCATs均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测发现，所有ApCATs均预测定位于过氧化物酶体，个别ApCATs也预测有定位线粒体、叶绿体和细胞核的可能。表达模式分析表明，ApCAT成员受纬度、海拔、温度、光照、水分条件等的影响较小，表达水平相对稳定。除草剂药效测试发现，20%氯氟吡氧乙酸和13%噁草酮的防治效果最好；结合定量PCR分析发现，ApCAT家族成员在空心莲子草响应除草剂处理过程中显著差异表达，参与对除草剂胁迫的应答过程。本研究系统分析了ApCATs家族成员的基本特征和表达模式，揭示了其除草剂诱导表达特征，为进一步研究ApCATs在空心莲子草响应除草剂胁迫中的生物学功能奠定了基础。

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。

【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 ]鉴定白桦AMT基因家族成员，分析AMT基因的表达模式。[方法 ]本研究利用生物信息学方法鉴定了该家族成员并通过实时荧光定量技术分析其基因表达模式。[结果 ]从白桦基因组中鉴定了9个AMT家族成员，并将其分为AMT1和AMT2两个亚家族，分别命名为BpAMT1.1～1.4和BpAMT2.1～2.5;BpAMTs氨基酸残基数为384～522个，等电点为4.61～8.16，均定位于质膜与细胞器膜上；BpAMT基因不均匀的分布在5条染色体上，且成员间存在串联重复现象。BpAMT基因的表达具有组织部位特异性，呈现叶>根>茎趋势；同时发现，硝酸钾、氯化铵、茉莉酸甲酯、赤霉素、脱落酸、氯化镉、干旱、4℃和日变化等均可以影响BpAMT基因表达，且不同处理下家族成员的响应程度存在差异。[结论 ]从白桦中鉴定9个BpAMT基因，聚类为两个亚家族，在调节氮素吸收转运、响应激素信号及非生物胁迫中发挥不同的作用，该研究结果为深入解析BpAMT基因在白桦生长发育和抵抗逆境中的功能奠定基础。

【目的】SBP家族基因编码的一类转录因子可识别并结合MADS-box基因SQUAMOSA(SQUA)的启动子,参与植物营养生长和生殖生长的调控。系统地鉴定和分析毛竹SBP家族基因,有助于理解SBP家族基因在毛竹营养生长和生殖生长过程中的调控作用,为毛竹SBP家族基因功能分析奠定基础。【方法】利用已公布的毛竹基因组数据,通过生物信息学方法鉴定毛竹SBP家族基因。利用MEGA 6.0、DNAMAN、psRNATarget等生物信息学软件获得毛竹SBP家族基因基本生物学信息。通过实时荧光定量PCR分析SBP家族

【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。

【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。

【目的】鉴定毛竹Phyllostachys edulis磷转运蛋白Ⅰ(phosphate transporter 1, PHTⅠ)家族基因，分析其表达模式。【方法】利用生物信息学方法，鉴定毛竹PHTⅠ家族成员，分析基因启动子调控元件、编码蛋白的理化性质、基因结构、氨基酸保守基序、基因在染色体的位置、组织表达特异性、基因适应性进化及系统进化等。【结果】毛竹中共鉴定出20个PHTⅠ家族基因(PePHTs)，分布在10条染色体上，均定位于细胞膜。每个基因都含有1～2个内含子，PePHTs启动子序列中包含干旱、低温等非生物胁迫以及赤霉素等激素类响应元件。毛竹PHTⅠ大部分为碱性蛋白质，分子量为48.61～71.89 kDa，理论等电点为6.84～9.30，疏水性值均大于0，都属于疏水蛋白。基因适应性进化分析显示：大多数PePHTs的选择压力值小于0，说明多数基因受到负选择压力。转录组表达图谱表明：PePHTs在不同组织中的表达存在差异性，说明该基因家族在毛竹生长发育过程中发挥着不同的作用。系统进化树表明：PePHTs都聚类在第Ⅰ亚家族，并且优先和水稻Oryza sativa聚类在同一支上。【结论】PHTⅠ家族在植物吸收和转运磷的过程中扮演了重要作用。本研究结果为深入研究毛竹PHTⅠ家族基因的功能奠定了理论基础。图5表1参45

冷季型牧草鸭茅(Dactylis glomerata)在生长过程中会受到各种逆境胁迫的影响。bZIP转录因子参与多种生物学过程，尤其在植物抵御生物和非生物胁迫过程中发挥关键作用。本研究利用生物信息学和实时荧光定量(qRTPCR)的方法，对鸭茅bZIP基因家族进行全基因组鉴定和分析并探究其表达模式。共鉴定出103个DgbZIP基因并将其划分为11个亚家族。对于同一亚族内成员而言，它们的保守序列和基因结构具有一定的相似性，并预测到许多与胁迫密切联系的顺式作用元件。研究结果表明，在热和干旱胁迫处理后A、C、S亚族成员较强烈地响应胁迫并参与表达调控。本研究为进一步揭示鸭茅bZIP基因响应逆境胁迫的分子机制提供了参考。

【目的】深入挖掘巨桉脱水素基因EgrDHN家族成员并探讨其应对逆境胁迫的表达模式，从中筛选具有抗逆功能的EgrDHN基因对于培育桉树抗逆新品种具有重要意义。【方法】以巨桉全基因组数据为参考，利用生物信息学筛选鉴定得到巨桉EgrDHN基因家族成员，对其进行生物信息学分析，具体包括进化树分析、蛋白序列比对、启动子顺式作用元件预测等，并基于生信分析结果，对EgrDHN基因家族成员进行低温、高盐和ABA胁迫处理，采用RT-qPCR测定其表达模式，同时对其组织表达特异性进行了测定。【结果】从巨桉基因组中共鉴定出EgrDHN家族9个成员，将其命名为EgrDHN1～EgrDHN9，分布于5条染色体上，根据蛋白质保守序列的特点可分为K_nS、SK_n和Y_nSK_n 3种类型。系统进化树显示植物DHN家族成员可分为4个进化枝，其中第Ⅳ进化枝包含巨桉EgrDHN7、EgrDHN8、EgrDHN9，但不包含任何毛果杨Populus trichocarpa DHN同源基因（PtrDHNs），两者存在明显差异。启动子元件预测分析发现巨桉EgrDHN启动子中含有低温响应（low-temperature response,LTR）等胁迫响应类元件，MYB、MYC等与抗逆性相关以及植物激素响应类顺式作用元件。组织特异性表达分析发现EgrDHN家族成员在根、成熟叶片、子叶中表达量较高，其中EgrDHN2在成熟叶片中表达量最高。非生物逆境胁迫下经RT-qPCR检测发现EgrDHN家族成员中，EgrDHN1在高盐胁迫下表达量下调，在低温和ABA胁迫时上调，而其他成员在低温、高盐、ABA胁迫下均存在上调，其中低温条件下以EgrDHN2、EgrDHN3、EgrDHN4响应最为明显。【结论】大部分EgrDHNs基因参与逆境胁迫响应，且除EgrDHN1在盐胁迫下的表达量下降外其它成员在逆境胁迫下的表达量均上升。

[目的]探究bHLH亚家族成员MYC基因在杨树生长发育及对环境响应中的表达模式,为解析茉莉酸信号通路关键基因MYC调控杨树生长发育及抗逆响应提供参考。[方法]利用生物信息学方法鉴定杨树基因组中的MYC基因家族成员并对各成员的基因结构、保守基序进行了系统分析;在此基础上,采用实时荧光定量PCR技术检测了MYC成员在不同组织、不同植物激素响应及逆境胁迫下的表达模式。[结果]毛果杨基因组中含有10个MYC成员,这些成员在进化上相对保守,均具有典型的bHLH结构域,根据进化关系将其分为3个分支。组织表达分析发现,大部分MYC家族成员在根中均具有较高表达量,分枝Ⅱ两对基因在茎中呈相反表达模式。不同激素处理及非生物胁迫条件下MYC基因存在显著表达差异,但基因对之间多存在类似的表达模式。[结论]杨树MYC基因家族成员可能参与不同的生物学过程,研究结果为深入解析杨树MYC基因的功能奠定了基础。

【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

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】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】利用西伯利亚杏全基因组数据库鉴定CBF家族成员，并分析CBF转录因子保守域特点与功能及其在低温胁迫下的表达情况。【方法】根据西伯利亚杏全基因组数据库，利用BLASTP和HMM Search搜索西伯利亚杏CBF基因，通过CDD和MEME验证其保守结构域。使用Prot-Param、WOLF PSORT、MAGA X、Phyre2、PlantCARE等生物信息学工具分别分析蛋白理化性质、亚细胞定位、系统发育、蛋白三级结构、染色体定位及顺式调控元件。利用实时荧光定量PCR分析西伯利亚杏CBF基因在低温胁迫后的表达模式。【结果】本研究共鉴定出4个西伯利亚杏CBF基因，它们均具有AP2基因家族保守结构域PKKPAGR和DSAWR序列。西伯利亚杏CBF蛋白包含206～246个氨基酸，蛋白理论分子量平均值为25.80 kDa，平均等电点为5.92。PsCBF3和PsCBF4在基因结构上较为相似，亲缘关系更近。4个PsCBFs亚细胞定位均位于细胞核内。启动子顺式作用元件分析结果显示CBF家族成员可参与植物激素和非生物胁迫响应。西伯利亚杏CBF成员均属于酸性和亲水性蛋白。低温胁迫后，CBF基因主要在早期（15 min）表达量较高。【结论】本研究提供了较为完整的西伯利亚杏CBF基因家族信息，为了解PsCBF在西伯利亚杏低温胁迫的多个时期的复杂机制和途径提供了新的依据。为进一步研究CBF家族成员的生物学功能奠定了重要的理论基础。