为全面系统地挖掘蔷薇科小G蛋白ROP,在分子水平上为蔷薇科抗病育种提供候选基因。物种系统进化关系分析、ROP蛋白全基因组筛查、Rho功能域分析、蛋白聚类分析及理化性质分析分别运用了NCBI、iTOLv6、GDR、SMART、MEGA11.0和Maximum-likelihood algorithm1及Protparam和expasy等数据库及生物信息学在线软件。11种蔷薇科植物聚为6个亚支;11种蔷薇科植物中筛查到80个ROP蛋白;80个蔷薇科ROP蛋白和11个拟南芥ROP蛋白聚为6个进化分支;蛋白长度、等电点、分子量、脂肪指数及不稳定指数分别为143～215 aa、5.59～9.63、15.74～23.07 ku、85.28～94.95和27.96～57.14。80个蔷薇科ROP蛋白在草莓中数量最多,甜樱桃最少;蔷薇科ROP蛋白分布于第Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ分支中,拟南芥ROP蛋白分布于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ分支中,即分支Ⅵ为蔷薇科特异性分支,分支Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ为拟南芥特异性分支。

仁用杏为我国六大木本粮油战略性树种之一,是"三北"地区适应性最强、发展潜力最大的重要生态经济树种之一,被誉为"铁杆庄稼",其抗逆性强,也是集抗旱、抗寒(可低至-35℃)、抗风沙为一体的"先锋"树种。杏仁油中不饱和脂肪酸含量95%左右,其中单不饱和脂肪酸——油酸含量在70%以上,与橄榄油相近,富含丰富的蛋白质、不饱和脂肪

[目的]本文旨在鉴定分析CLE(CLAVATA3/Embryo surrounding region)多肽家族的特点及进化特征,深入了解蔷薇科果树CLE多肽的功能。[方法]基于全基因组测序结果,采用生物信息学方法,参考拟南芥中CLE多肽序列鉴定梨、苹果、桃、梅、草莓和黑树莓6个蔷薇科果树物种CLE多肽家族序列信息,重点分析梨CLE多肽家族的基因结构和理化特性等;通过转录组数据分析PbrCLE成员在不同组织以及在花柱和花粉不同发育阶段的表达模式;并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析5个PbrCLE成员在花粉和花柱中的表达模式。通过外源CLE多肽处理梨花粉,研究其调控花粉管生长的功能。[结果]本研究在蔷薇科果树中共筛选到91个CLE候选基因。各物种CLE基因不均匀分布在5～12条染色体上。聚类分析将所有CLE基因分为4组。K_a/K_s分析表明大部分PbrCLE基因都经历了纯化选择。转录组结果表明大部分CLE基因在梨不同组织中的表达量均较低,这与多肽信号分子在植物体内含量较低相一致。外源合成的PbrCLE31多肽可以抑制体外培养的梨花粉管生长。[结论]蔷薇科果树中存在保守的CLE基因,并且PbrCLE31多肽可以抑制梨花粉管的生长。

【目的】对蒺藜苜蓿ROP进行克隆与表达分析,为深入研究ROP在共生互作过程中的功能提供理论依据。【方法】通过比较基因组学和RT-PCR方法克隆了蒺藜苜蓿的MtROP5,采用半定量RT-PCR方法检测了MtROP5在蒺藜苜蓿不同组织中的表达水平,采用荧光实时定量PCR方法检测了MtROP5在根瘤菌侵染宿主植物根系后72h内不同时间阶段的表达水平。【结果】从蒺藜苜蓿中克隆了含有MtROP5完整编码区的cDNA序列,长度826bp,编码197个氨基酸。序列分析表明,MtROP5编码的蛋白具有典型的ROP蛋白特征结构域,与其它几种植物中ROP蛋白具有高度的同源性和相似性。半定量RT-PCR分析表明,M...

[目的]本文旨在对蔷薇科果树液泡膜单糖转运蛋白(TMT)基因家族成员进行鉴定,分析其染色体定位、序列特性、进化关系及在白梨中的表达特征,为蔷薇科果树TMT基因功能研究和利用奠定基础。[方法]基于苹果、草莓、梅、桃、白梨、西洋梨和黑树莓7个蔷薇科果树物种的全基因组测序结果,应用生物信息学方法进行序列分析,通过RT-q PCR技术分析白梨TMT基因在各器官组织中和果实不同发育阶段的表达特性。[结果]苹果、草莓、梅、桃、白梨、西洋梨和黑树莓等TMT基因家族成员数量分别为5、2、4、4、6、4、2,各物种TMT基

【目的】对蒺藜苜蓿MtROP5的功能进行研究,为阐明植物ROP在共生互作过程中的调控机制奠定基础。【方法】采用PCR方法克隆MtROP5的启动子序列,并构建了MtROP5的相关表达载体。利用发根农杆菌介导的遗传转化方法,对MtROP5启动子的表达模式以及MtROP5的功能进行了分析。【结果】克隆了MtROP5翻译起始位点上游2.1kb左右预测的启动子序列,MtROP5启动子驱动GUS在根系的各个部位中都有表达,在维管束组织和侧根起始的分生组织中表达较强,并且其启动子转录活力在受到根瘤菌侵染后诱导增强表达;MtROP5的过量表达和组成型激活突变均能显著促进根毛的伸长,相比对照转化根系,根毛长度分...

【目的】研究蔷薇科园林植物的固碳释氧能力及其与叶面积、气孔微形态的相关性，对于合理筛选城市绿化树种，充分发挥城市绿地的碳汇功能具有理论参考和实践意义。【方法】采用TPS-2便携式光合速率测定仪测定了10种蔷薇科绿化树种（5种小乔木、5种灌木）的净光合速率，应用扫描电镜观察了叶表面气孔微形态，利用Pearson法分析了不同植物的日固碳量与叶面积、气孔微形态的相关性。【结果】1)10种蔷薇科植物的净光合速率日变化呈“单峰型”曲线的分别是紫叶李、日本晚樱、木瓜海棠、棣棠花和火棘，呈“双峰型”的有杏、垂丝海棠、西府海棠、月季花和红叶石楠。2）日净固碳能力最强的是木瓜海棠（10.26 g·m~(-2)·d~(-1)），最弱的是西府海棠（4.81 g·m~(-2)·d~(-1)）。5种小乔木和5种灌木单位叶面积日净固碳量均值分别为7.67和7.62 g·m~(-2)·d~(-1)，日释氧量均值分别为5.64和5.55 g·m~(-2)·d~(-1)。3)10种蔷薇科植物光合固碳能力与叶面积、气孔密度、气孔长度、气孔宽度和气孔周长均呈正相关，气孔密度与气孔长度、宽度和周长呈负相关，而气孔长度和宽度、周长呈显著正相关。【结论】在同一立地环境下，10种蔷薇科植物的固碳释氧特性和气孔特性均存在差异。木瓜海棠、垂丝海棠、日本晚樱、月季、火棘和紫叶李等植物的固碳释氧能力相对较强，可为城市绿地系统生态补偿政策的制定和优良园林绿化树种的选育提供科学支撑。

[目的]利用灰飞虱Laodelphax striatellus基因组和转录组数据鉴定灰飞虱G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor， GPCR）基因。[方法]构建灰飞虱基因组和转录组本地数据库，以黑腹果蝇Drosophila melanogaster和豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的GPCR基因为参照序列进行本地BLAST，去除冗余和不含有多跨膜螺旋结构的序列后获得灰飞虱GPCR基因；利用NCBI CD-Search对灰飞虱GPCR序列进行跨膜结构域分析，利用Clustal W进行序列比对，用MEGA 6软件构建灰飞虱GPCR系统发育树。[结果]鉴定了114个灰飞虱GPCR基因，它们分属于A、B、C和D这4个家族。灰飞虱A家族的GPCR数量最多，尤其是其中的神经肽和蛋白激素受体亚家族的基因数量达55个。与黑腹果蝇的GPCR相比，灰飞虱GPCR不仅种类丰富，而且有基因重复和可能的缺失现象。[结论]灰飞虱具有较为全面的GPCR系统，本研究完善了灰飞虱GPCR基因的信息，为进一步研究灰飞虱GPCR的功能奠定了基础。

【目的】扩展蛋白(Expansin)是细胞壁的重要组成部分,在植物的生长发育及逆境胁迫应答等方面均发挥着重要作用。基于全基因组水平系统鉴定陆地棉Expansin基因家族,并通过生物信息学及表达模式分析,为揭示扩展蛋白基因在棉花生长发育中的功能及后续利用奠定基础。【方法】利用BLAST和HMMER在陆地棉基因组中搜索并鉴定扩展蛋白基因家族成员;利用ClustalW、MEGA、MCScanX、Prot Param、MEME、SignalP、Euk-mPLoc、FancyGene和DnaSP等软件对其基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析。通过RNA-seq数据分析扩展蛋白基因的表达模式和部分同源基因间表达差异,利用qRT-PCR验证部分扩展蛋白基因的表达谱。【结果】陆地棉基因组中含有46个EXPA基因、8个EXPB基因、6个EXLA基因和12个EXLB基因,合计72个Expansin基因;四倍体陆地棉中扩展蛋白成员的数量几乎是二倍体棉种(亚洲棉与雷蒙德氏棉)的2倍。除GhA02和GhD06 2个染色体外,其余各染色体上均分布有数目不等的扩展蛋白基因(2—4个),具有部分同源关系的染色体GhA08和GhD08分别有5个和8个扩展蛋白基因。系统发育树显示,各亚家族成员聚集成群,并且大部分的末端分支均由来源于3个物种的4个(亚)基因组的4个基因组成,如EXPA亚家族的Cotton_A_28454/Gh_A03G0885/Gh_D02G1269/Gorai.005G142200等等,4个基因之间具有同线性关系。亚细胞定位发现陆地棉所有的扩展蛋白均位于细胞外。基因结构分析显示,扩展蛋白基因由3—5个外显子组成,外显子-内含子结构在进化上高度保守且与氨基酸序列的多样性一致,且在外显子上存在密码子偏好性。RNA-seq数据显示,不同基因在不同时空条件下存在特异性表达,如GhEXPA19A和GhEXPA19D相比其他基因在纤维10 DPA和20 DPA中的表达量很高;在不同的组织(如子叶、新叶、老叶、苞叶)中,GhEXPA24D具有较高的表达量。部分同源基因之间具有不同的表达模式,显示它们之间功能的异化与互补。qRT-PCR结果与RNA-seq数据基本吻合,如GhEXLA3A和GhEXLA3D在纤维发育的伸长阶段高量表达。GhEXPA19D和GhEXLA2D在3DPA的胚珠中表达活跃。【结论】陆地棉基因组中含72个扩展蛋白基因,其在DNA水平和氨基酸水平具有一致的结构多样性和进化保守性,在转录水平具有各异的表达模式,显示出家族内成员间功能上的异化与互补。

植物自交不亲和性是植物花粉—雌蕊相互识别,防止其近亲繁殖的重要机制,是植物发育生物学的研究热点之一。蔷薇科果树如梨、苹果、李子等表现出自交不亲和性,该反应由S位点(S-locus)的一对S等位基因,即雌蕊和花粉的S基因控制,分别为S-RNase和S-locus F-box/S-haplotype-specific F-box基因。本文综述了蔷薇科果树雌蕊和花粉S基因的鉴定及其结构和进化的特性、自交亲和性突变机制及自交不亲和性反应发生过程中花粉生理生化变化及其信号转导机制等,以期为深入系统研究蔷薇科果树自交不亲和及亲和性机制提供参考。

为鉴定猪全基因组范围内蛋白编码基因3’UTR(3’–untranslated region)中反向重复PRE1(inverted repeated PRE1,IRPRE1)元件,对猪全基因组的22342个蛋白编码基因的3’UTR序列进行重复序列元件的生物信息学分析。结果表明:猪蛋白编码基因的3’UTR序列中短散在重复序列与简单重复序列在重复序列的类别中所占比例较高,分别为27.58%与31.08%;在SINE/t RNA的重复元件中,Pre0_SS和PRE1x元件所占的比例较高,分别为41.83%和37.51%;共有1 094个候选蛋白编码基因的3’UTR中含有IRPRE1元件;GO分析发现这些候选基因主要参与m RNA经由剪接体的剪接、细胞分裂、RNA通过酯交换反应发生的剪接、T细胞激活、RNA剪接、T细胞受体信号通路、对糖苷反应、甘油三酯稳态、外源性凋亡信号通路的正调节及胆固醇合成等生物过程;KEGG pathway分析发现这些候选基因参与了缬草碱、亮氨酸和异亮氨酸降解途径、TNF信号通路、T细胞受体信号通路、RIG–I样受体信号通路、吞噬体、剪接体、胆汁分泌、甲状腺激素合成和凋亡;对3个蛋白编码基因的3’UTR中的IRPRE1元件进行鉴定发现,其在多个组织中广泛表达。

扩展蛋白具有松驰细胞壁和增加细胞壁柔韧性的功能。为了弄清该基因家族在雷蒙德氏棉中的特征，利用隐马尔科夫模型（ＨＭＭ）在雷蒙德氏棉基因组中进行扩展蛋白家族基因成员的鉴定，获得了３９个扩展蛋白基因家族成员，分布在１２条染色体上。系统发育分析将其归入ＥＸＰＡ、ＥＸＰＢ、ＥＸＬＡ和ＥＸＬＢ共４个亚家族，分别含有２６，４，３，６个基因。各亚家族中扩展蛋白基因具有相对多样化的基因结构；扩展蛋白基因家族在进化中经历了３次扩张；染色体片段重复是该基因家族扩张的主要方式；扩张后纯化选择占主导地位。比较棉纤维发育不同时期及叶片、花瓣的深度测序和基因芯片表达谱，发现大部分扩展蛋白基因参与了雷蒙德氏棉纤维、叶片和花瓣．．．

小分子热激蛋白（ｓ ＨｓＰ）不仅在应激条件下高效表达，还在正常状态的细胞中广泛存在，参与一些重要细胞生理活动的调节。为研究坛紫菜应答高温和失水等逆境胁迫的分子机制，本研究以坛紫菜转录组测序获得的ｕｎｉｇｅｎｅ序列为基础，采用ＲＡＣｅ或直接ＰＣＲ扩增，克隆获得了坛紫菜２种ｓ ＨｓＰ的全长基因：ＰＨ ＨｓＰ２２和ＰＨ ＤｎＡ Ｊ。序列分析结果表明，ＰＨ ＨｓＰ２２序列全长８５７ ｂＰ，包含一个５１９ ｂＰ的开放阅读框，所编码的多肽包含１７２个氨基酸，分子量为１９．１ ｋｕ，等电点为５．２４（收录号：ｋＭ１０２５４０）；ＰＨ ＤｎＡ Ｊ序列全长１ ６１６ ｂＰ，包含一个１ ２９０ ｂＰ的开放阅读框，．．．

小分子热激蛋白(s HSP)不仅在应激条件下高效表达,还在正常状态的细胞中广泛存在,参与一些重要细胞生理活动的调节。为研究坛紫菜应答高温和失水等逆境胁迫的分子机制,本研究以坛紫菜转录组测序获得的unigene序列为基础,采用RACE或直接PCR扩增,克隆获得了坛紫菜2种s HSP的全长基因:Ph Hsp22和Ph Dna J。序列分析结果表明,Ph Hsp22序列全长857 bp,包含一个519 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含172个氨基酸,分子量为19.1 ku,等电点为5.24(收录号:KM102540);Ph Dna J序列全长1 616 bp,包含一个1 290 bp的开放阅读框,...

[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。