【目的】通过生物信息学分析明确SAP(Stress Associated Protein)家族在葡萄基因组中的数量、结构,利用qRT-PCR技术分析SAP家族的生物节律和在激素、非生物胁迫处理下的表达模式,为进一步探究SAP家族在葡萄中的作用奠定基础。【方法】在前期从山葡萄‘双优’(Vitis amurensis cv.Shuangyou)和欧洲葡萄‘红地球’(Vitis vinifera cv.Red Globe)0℃寒胁迫下转录组数据库中筛选出表达量明显上调的基因SAP15基础上,利用NCBI和葡萄基因组数据库中的BLAST功能,根据SAP家族的保守结构域,鉴定葡萄基因组中的SAP。利用生物信息学软件DNAMAN5.0、MEME、GSDS2.0、ExPASy和MEGA6等对VvSAPs序列、基因结构、蛋白质结构、理化性质、染色体定位和进化树等进行分析。采用qRT-PCR方法检测VvSAP家族的生物节律和在激素、逆境处理下的表达特征。【结果】从葡萄(Vitis vinifera)全基因组中鉴定得到15个SAP家族成员,均含有AN1保守结构域,大多含有A20保守结构域。按照其保守结构域和在染色体上的位置,依次命名为VvSAP1—VvSAP15,可分为ClassⅠ、ClassⅡ和ClassⅢ三类。理化性质分析表明,VvSAP家族编码氨基酸数目介于109—293,理论等电点分布在7.99—9.68。染色体定位分析发现,该基因家族的15个基因分布于葡萄的9条染色体上,其中第8条染色体上分布最多,有3个VvSAP。亚细胞定位分析表明,VvSAP家族主要在细胞核、叶绿体和细胞骨架中进行表达。VvSAP家族的二级结构主要以无规则卷曲和α-螺旋为主。基因结构分析表明,VvSAP1—VvSAP12的DNA序列中均无内含子,VvSAP13—VvSAP15的DNA序列中有1个内含子,基因结构高度保守。qRT-PCR分析结果表明,在VvSAP家族成员中,VvSAP1和VvSAP9在无处理和各处理下(激素和非生物胁迫)均表达极低或不表达,初步鉴定为假基因。除VvSAP10在400 mmol·L~(-1) NaCl处理下呈下调表达,其余基因均在50μmol·L~(-1) ABA、100μmol·L~(-1 )SA和400 mmol·L~(-1 )NaCl处理下呈上调表达,其中,VvSAP10—VvSAP14显著响应50μmol·L~(-1) ABA胁迫,处理24 h后相对表达量分别上调为0 h的37.19、36.63、21.69、58.34和267.35倍;VvSAP8和VvSAP11在NaCl处理4 h后相对表达量最高,分别为0 h的13.16和12.42倍;在4℃低温胁迫下,相对表达量上调最高的是VvSAP15,处理后8 h相对表达量为0 h的35.90倍。【结论】从葡萄基因组中共鉴定出15个SAP家族成员,初步鉴定得出VvSAP1和VvSAP9为假基因,15个基因分别分布于9条染色体上,并且结构进化高度保守。所有成员均相响应逆境,且均有昼夜节律变化,但该基因家族成员在不同逆境胁迫下的响应程度和在不同时间点的表达模式存在一定的差异。

【目的】通过生物信息学分析明确LBD转录因子在葡萄基因组中的数量、结构和非生物胁迫差异表达,为探究LBD转录因子在葡萄非生物胁迫中的作用奠定理论基础。【方法】根据已经报道的拟南芥LBD基因,利用葡萄基因组数据库中的BLAST软件鉴定葡萄基因组中的LBD基因。采用DNAMAN5.0、Clustalx、MapInspect、MEME、GSDS2.0、ExPASy和MEGA5.0等软件进行生物信息学分析。利用PLEXdb中葡萄Affymetrix GeneChip 16K基因芯片数据绘制芯片表达谱。采用qRT-PCR方法检测VvLBD基因家族在逆境胁迫中的表达情况。【结果】从葡萄(Vitis vinifera L.)全基因组中鉴定得到30个LBD基因家族成员,可分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,ClassⅠ分为5个亚族,分别是Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd和Ⅰe,ClassⅡ分为2个亚族,分别是Ⅱa和Ⅱb。理化性质分析表明,VvLBD基因家族编码氨基酸数目介于127—386,理论等电点分布在4.77—9.28。定位分析发现,该基因家族的30个基因分布于葡萄19条染色体中的11条染色体上,其中第13染色体上分布最多,有7个基因。多序列比对和motif分析结果表明,VvLBD基因家族具有特定的3个保守结构域,分别是类锌指结构、亮氨酸拉链结构和甘氨酸-丙氨酸-丝氨酸(GAS)结构。亚细胞定位分析表明,VvLBD基因家族主要在叶绿体、线粒体和细胞核中进行表达。VvLBD基因家族的二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。VvLBD基因芯片表达谱分析发现,大部分基因在盐胁迫和PEG胁迫下表达量上升,并且胁迫时间的长短对该基因家族成员的表达也存在差异。qRT-PCR分析结果表明,VvLBD基因家族成员中VvLBD8、VvLBD11、VvLBD12、VvLBD15、VvLBD16、VvLBD17在400 mmol·L-1 NaCl处理条件下呈上调表达,表达量分别是对照的3、1、8、4、5和13倍,VvLBD12和VvLBD19在10%PEG处理条件下呈上调表达,表达量分别是对照的4和26倍。【结论】从葡萄基因组中一共鉴定出30个LBD基因家族成员,分布于11条染色体上,并且结构进化高度保守;所有成员都与逆境相关,但是该基因家族成员在不同逆境胁迫下的响应程度存在一定的差异。

为了对葡萄HXK基因家族进行鉴定和表达分析,利用拟南芥和玉米的HXK(Hexokinase)基因注册序列,从葡萄全基因组中鉴定得到HXK基因4个,并命名为VvHXK1、VvHXK2、VvHXK3和VvHXK4,对其进行生物信息学分析。蛋白质理化性质分析结果表明,每个基因编码的氨基酸个数分布在412-524 aa,VvHXK4是碱性蛋白,其余3个均为酸性蛋白;亚细胞定位分析表明,4个VvHXK基因都在细胞质中表达,且VvHXK4主要定位于叶绿体,而VvHXK2也存在于线粒体和细胞核中;蛋白质的二级结构预测表明,4个VvHXK基因编码的蛋白主要以α-螺旋为主;外显子结构分析表明,除VvHXK1含10个外显子外,其余3个都有9个外显子,说明VvHXK基因比较保守;启动子顺式作用元件分析表明,4个VvHXK基因均含有ABA响应元件和MYB及WRKY转录因子的结合区域,而VvHXK4中没有发现低温响应元件;系统进化树分析表明,VvHXK1与拟南芥AtHXK1的同源关系最近,推测其不仅具有调节生长发育,影响根系的生长等功能,而且具有加速衰老的作用。VvHXK2与马铃薯StHXK1的同源关系最近,推测其具有使叶绿体中的葡萄糖磷酸化活性升高的功能。VvHXK3与马铃薯StHXKRP1的同源关系最近,可能具有诱导离体叶片中糖表达的作用。VvHXK4与菠菜SoHXK1的同源关系最近。荧光定量分析表明,VvHXK2、VvHXK3和VvHXK4均在20 g/L的葡萄糖处理下相对表达量最高,即其对葡萄糖磷酸化最显著,在果糖和蔗糖的处理下表达量较低。

赤霉素(GA)促进葡萄果实的膨大,目前对外源赤霉素促进葡萄果实膨大的信号转导途径还不完全清楚。有研究发现GA3处理后葡萄果实中一个SCARECROW(SCR)蛋白的表达出现上调,为了进一步揭示GA的作用途径,本研究通过分析在其他植物中已经确认的SCR基因序列,对葡萄全基因组进行BLAST比对,获得了可能编码葡萄SCR的11个基因片段序列SCRs。分别设计特异性引物,以无核白鸡心葡萄(Vitis vinifera L.cv.Centennial seedless)不同组织器官,以及盛花后12d以30mg/L GA3处理无核白鸡心葡萄的花序,并于花后13、15、19、45、61d采收的果实为材料,...

【目的】ＯＶＡＴＥ是一类调控植物生长发育的转录抑制因子，对葡萄ＯＶＡＴＥ基因家族（ＶＶ ＯＦＰｓ）进行生物信息学和组织特异性表达分析，为该类基因的功能研究奠定基础。【方法】根据ＯＶＡＴＥ保守域蛋白序列（ＰＦ０４８４４）对葡萄ＯＶＡＴＥ基因家族进行鉴定，利用生物信息学方法对葡萄ＯＶＡＴＥ基因家族染色体定位、基因结构、保守结构域、亚细胞定位等方面进行预测和分析，并分析葡萄和拟南芥ＯＶＡＴＥ基因家族的进化关系。采用实时荧光定量ＰＣＲ技术检测ＶＶ ＯＦＰｓ组织表达特性。【结果】葡萄ＯＶＡＴＥ基因家族包含１７个成员，不均匀地分布在１１条染色体上，均没有内含子结构，编码１１５—４４４个氨基酸，等电点４．５．．．

为探索ＳＷＥＥＴ基因家族在葡萄果实发育中的表达与功能，以本实验室完成的酿酒葡萄品种赤霞珠Ⅰ期和Ⅲ期果实的转录组数据为基础，筛选出在Ⅰ期和Ⅲ期表达量存在显著差异的９个ＳＷＥＥＴ基因家族成员，利用生物信息学工具，对这９个基因的基因结构、蛋白的基本理化性质、二级结构、亚细胞定位、保守基序和序列同源性等进行预测分析，并利用实时荧光定量ＰＣＲ（ｑＰＣＲ）技术对分析结果进行验证。基因组定位结果发现这９个ＳＷＥＥＴ基因分布在７条染色体上，蛋白序列可分成４个亚族。不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异；二级结构预测结果显示，这９个ＳＷＥＥＴ基因的氨基酸序列以α－螺旋和无规则卷曲为主要组成部分．．．

利用辣椒的全基因组数据从辣椒中鉴定出了10个WOX基因，并按照其在染色体上的分布顺序命名为CaWOX1、CaWOX2、 CaWOX3、…、CaWOX10，对它们的理化性质、染色体定位、与番茄的进化关系、蛋白保守基序、组织表达水平及在高温(42℃)、低温(10℃)胁迫下的表达水平进行分析。结果表明：辣椒WOX基因家族各成员的理化性质差异较大，10个家族成员编码的氨基酸长度为127～318 aa，蛋白相对分子质量为14 740～36 070，开放阅读框长度为384～957 bp，蛋白理论等电点(PI)为5.66～10.01；在染色体上的分布较为均匀，大部分分布在染色体的两端；系统进化树分析表明，辣椒WOX基因家族可分为现代、中间、古代3支，与番茄进化关系一致；蛋白保守基序显示，除CaWOX3外，其余蛋白都含有Motif1与Motif2，且二者总是紧密相连出现；组织表达水平分析表明，除了部分CaWOXs具有特异性表达模式外，大部分成员在组织中不表达或弱表达；高温、低温处理能够刺激或抑制WOX基因家族成员的表达。

[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。

【目的】PLT转录因子家族能够参与植物的再生过程，并且在植物的生长发育及器官建成中发挥着重要作用，本研究旨在探究PLT转录因子在水曲柳生长发育及非生物胁迫中发挥的作用，以期为林木优良基因选育工作提供更多思路。【方法】通过同源序列比对和基因克隆等方法对FmPLTs家族的成员进行鉴定及分析，之后对FmPLTs成员进行了详细的生物信息学分析，包括理化性质、系统进化关系和基因结构等；并进一步分析了FmPLTs成员在不同组织及种子萌发过程中的基因表达特征，以及其在非生物胁迫（氯化钠、聚乙二醇6000、碳酸氢钠和低温4℃）和植物激素处理（脱落酸、赤霉素、生长素、水杨酸和茉莉酸甲酯下的诱导表达情况。【结果】水曲柳基因组中含有9个PLT基因家族成员，分别命名为FmPLT2、FmPLT3、FmPLT4、FmPLT4A、FmPLT5、FmPLT5A、FmPLT7、FmPLT8和FmPLT9。系统进化关系将其分为5组；其在根中表达量最高，在叶中表达量最低；在种子萌发第4天子叶变绿，下胚轴伸长，此时FmPLTs成员的表达量出现峰值；而在不同激素及非生物胁迫条件下，FmPLTs对低温、干旱、盐胁迫以及MeJA的处理响应明显。【结论】FmPLTs参与水曲柳种子萌发及器官发育，并能响应植物激素信号，同时积极参与植物非生物胁迫耐受性的调控，包括低温、高盐和干旱胁迫等；本研究初步揭示了水曲柳FmPLT家族成员响应植物激素和非生物胁迫的表达模式，同时为深入分析FmPLT基因家族基本功能及其调控机制奠定了基础。

[目的]本文旨在对梨的类防御素(DEFL)基因家族成员进行鉴定,分析其序列特性、进化关系、基因结构、氨基酸序列保守功能域、染色体定位和在梨中的表达特性,为PbrDEFL功能研究和应用奠定基础。[方法]基于梨的全基因组数据,采用生物信息学方法进行序列鉴定和分析;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和转录组数据分析PbrDEFL成员在各组织中和花粉管发育阶段的表达模式。利用亚细胞定位技术分析PbrDEFL38与PbrDEFL15在细胞中的分布情况,并且进一步分析PbrDEFL38与PbrDEFL15重组蛋白在大肠杆菌原核表达纯化过程中所需的最佳条件。[结果]梨中包含39个PbrDEFL基因(PbrDEFL1—PbrDEFL39),可分为2个组,均存在稳定的半胱氨酸αβ模型(CSαβmotif),且在9条染色体上呈不均匀分布,在进化过程中主要受纯化选择作用。RT-qPCR结果表明,PbrDEFL在各组织中表达且具有特异性,主要集中在花粉或叶片中;此外,在‘砀山酥梨’和‘黄花’2个梨品种花粉发育过程中,超过60%的PbrDEFL基因表达量均呈先升高后下降的趋势。PbrDEFL蛋白亚细胞定位预测均位于胞外,并通过PbrDEFL38-GFP和PbrDEFL15-GFP在烟草细胞中表达得到证实。通过不同浓度IPTG筛选,最终确定在15℃和IPTG终浓度为0.5 mmol·L~(-1)时,PbrDEFL38和PbrDEFL15蛋白表达量最高。[结论]PbrDEFL基因家族成员高度保守,主要在胞外起重要作用,其不仅在植物免疫防御过程中发挥重要作用,还可能参与了梨花粉管生长发育和自交不亲和过程。

RPW8(Resistance to powdery mildew 8)不但对拟南芥白粉菌有抗性作用,同时也对烟草白粉菌、拟南芥霜霉菌和烟草花叶病毒等多种植物寄生性病原体都表现出较高的抗性,具有广谱抗病性。以杏全基因组数据为基础,鉴定RPW8家族成员,分析基因家族特点及不同组织中表达量分析,有利于更加深入了解RPW8基因家族功能,为杏抗白粉病基因挖掘和抗白粉病育种提供理论参考。通过SMS、GSDS2.0、Expasy-protparam、MEME、MAGA6.0、TBtool等生物信息学工具对RPW8基因家族的核酸序列的特征、基因结构、蛋白质理化性质、蛋白保守结构域、家族系统进化关系、表达量等进行分析和预测。结果表明:从杏中共鉴定出16个RPW8家族基因,分别命名为LWMRPW8-1～LWMRPW8-16,内含子数量小于6个,16个基因的全长为360～4 864 bp,碱基G+C含量为37.39%～46.89%,碱基A+T的含量为53.11%～62.61%;杏RPW8基因家族编码的氨基酸分子量为13 653.93～92 617.92 Da,理论等电点为5.42～9.47,蛋白质不稳定性指数为22.94～61.18,氨基酸组成成分以亮氨酸(Leu)赖氨酸(Lys)为主;保守结构域分析结果显示杏RPW8家族主要含有10个Motify,其中Motif8、Motif9为特征结构域;系统进化树分析显示,蔷薇科植物RPW8家族基因聚为一类,LWMRPW8-7与拟南芥、杨树基因聚为一类。对杏RPW8基因在不同组织中的表达分析结果显示,16个基因在花、花芽、叶片、果肉、果仁中的表达量呈现较大差异。

【目的】基于闽楠全基因组数据对bZIP(碱性亮氨酸拉链)基因家族进行鉴定，并研究其在闽楠根系水分胁迫下的作用，确定关键调控基因。为进一步探究闽楠根系抵御逆境胁迫的分子机制提供了参考。【方法】利用生物信息学方法进行系统进化、保守基序、基因结构、启动子顺式势作用元件以及蛋白互作分析，并通过qRT-PCR验证基因在水分胁迫下的表达模式。【结果】在闽楠基因组中共鉴定出52个bZIP转录因子，划分为10个亚家族；顺式作用元件分析表明，PbbZIP可能响应光照、生物与非生物胁迫以及生长发育等生物学过程；转录组数据分析显示，PbbZIP15在干旱/水涝胁迫下的表达量较高，PbbZIP40在干旱胁迫下的表达量较高；qRT-PCR验证结果与转录组数据基本一致。【结论】PbbZIP15和PbbZIP40是调控闽楠根系水分胁迫的2个关键基因。

【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。

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。