【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、5、10个HD-Zip,基因结构及蛋白结构域差别显著。辣椒、番茄和拟南芥3个物种中的直系同源基因对数目大体相同,但同为茄科的辣椒和番茄之间的稍多;辣椒中的旁系同源基因少于番茄和拟南芥,说明辣椒基因组的倍增事件并没有使CaHDZs明显扩增。对无油樟、水稻、玉米、番茄、马铃薯、辣椒‘CM334’、辣椒‘Zunla-1’、毛果杨、葡萄以及拟南芥9个代表物种的HD-Zip进化特征分析结果表明,从被子植物开始,HD-Zip基因家族就稳定存在4个亚族。推测在形成4个亚族前,HD-Zip分为两组,其中一组分化成Ⅰ和Ⅱ亚族,而另一组则分化成为Ⅲ和Ⅳ亚族。CaHDZs在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式分析结果显示,4个亚族具有不同程度的表达趋势。其中Ⅰ亚族基因在辣椒不同组织中的表达量均较高,且不同成员间表达模式不同,CaHDZ22在茎中的表达最高,表明该基因可能对辣椒茎的生长有重要作用。Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚族基因在不同组织中的表达量相对较低,但部分基因在特定组织中具有较大的表达量。如CaHDZ34在辣椒果实成熟后期具有较大高的表达量,CaHDZ02和CaHDZ28在果实膨大时表达较高,CaHDZ04在果实成熟前期具有较高的表达量。CaHDZs表达网络中有33对基因表达趋势的相关系数(PCC)大于0.8,6对大于0.9,表明CaHDZs协同调控了辣椒的生长发育,不同亚族之间也具有协同性。【结论】在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条CaHDZs,可分为4个亚族,不同亚族的基因结构、蛋白保守结构域及表达模式不同。在进化过程中,辣椒HD-Zip保守性高,数目没有明显扩增,Ⅰ和Ⅱ亚族、Ⅲ和Ⅳ亚族关系更近。CaHDZs具有组织表达差异性,协同调控了辣椒的生长发育。

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白（NRT）基因家族成员，分析其基本性质、染色体定位、进化关系、在不同组织和果实不同发育阶段中及不同非生物胁迫下的表达特征，以期为辣椒NRT基因功能和抗逆性研究奠定基础。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等，利用转录组数据分析辣椒NRT基因在不同组织和果实不同发育阶段的表达特征，利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因，不均匀的分布在10条染色体上。系统进化表明，CaNRT基因可分为3个亚家族，同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高，CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低，CaNRT3亚家族存在组织表达差异性，主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明，CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应，所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]本研究在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因，筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。

[目的]本文旨在鉴定森林草莓同源异型域-亮氨酸拉链家族(homeodomain-leucine Zipper,HD-Zip)Ⅰ亚家族的转录因子,分析其序列属性及表达模式,为其进一步功能研究和利用奠定基础。[方法]运用生物信息学方法,鉴定和分析森林草莓HD-ZipⅠ亚家族基因的系统进化关系、蛋白基序、基因结构、复制方式及启动子元件等;利用公共转录组数据和荧光定量PCR技术,分析其在花和早期果实中以及黑暗、脱落酸(ABA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)或水杨酸(SA)处理的离体叶片中的表达模式。[结果]森林草莓HD-ZipⅠ亚家族包含11个基因,它们含有0～3个内含子,相对均匀地分布在第1和3～7号染色体上。全基因组/片段复制是HD-ZipⅠ亚家族基因扩张的主要复制方式。光和激素响应元件是其启动子区所占比例最高的2类顺式作用元件。转录组数据显示,多数HD-ZipⅠ基因在森林草莓除成熟花粉粒和胚之外的花和早期果实组织中表达量较高。5个HD-ZipⅠ亚家族基因的定量结果表明,FvH4_1g20230、FvH4_5g36570、FvH4_5g15520和FvH4_7g32570基因在ABA、6-BA或SA处理3和6 h时有响应;FvH4_7g32570基因在黑暗时被诱导,FvH4_5g36570、FvH4_7g32570、FvH4_1g20230、FvH4_5g15520基因在ABA诱导的离体叶片衰老过程中发生显著的表达变化;而在6-BA处理的叶片中,这5个基因的表达与对照相比均无持续的显著变化。[结论]HD-ZipⅠ亚家族基因很可能在黑暗和ABA诱导的森林草莓离体叶片衰老过程中起重要的调控作用,并参与森林草莓花和早期果实的发育以及激素响应过程。

[目的]研究桑树中HD-Zip Ⅰ亚家族成员的进化及结构等特点，明确该家族基因的器官特异性表达模式，阐明ABA及淹水、盐和脱水处理对桑树HD-Zip Ⅰ基因表达水平的影响。[方法]通过桑树基因组数据库鉴定桑树HD-Zip Ⅰ基因，并进行生物信息学分析；利用桑树与拟南芥HD-Zip Ⅰ蛋白的序列比对结果，构建系统进化树；利用桑树RNA-seq数据分析桑树HD-Zip Ⅰ基因的组织/器官特异性表达谱；利用qRT-PCR分析桑树HD-Zip Ⅰ基因在激素及非生物胁迫处理下的表达模式。[结果]共鉴定出14个桑树HD-Zip Ⅰ基因，根据进化关系可进一步将其分为6个分枝，各分枝内的成员具有相似的基因结构及保守基序。RNA-seq数据分析发现，MnHD-Zip 2和MnHD-Zip 6在根、枝条、冬芽、雄花和叶片中均呈现高水平表达。激素处理后的基因表达分析发现，MnHD-Zip 8、MnHD-Zip 9、Mn HD-Zip 11、MnHD-Zip 12和MnHD-Zip 13受到ABA不同程度的上调诱导，桑树其余HD-Zip Ⅰ基因的表达水平均受到ABA不同程度的抑制。非生物胁迫处理表达分析发现，桑树HD-Zip Ⅰ亚家族基因均受到3种非生物胁迫不同程度的诱导表达。[结论]桑树β分枝成员受到盐和脱水胁迫的显著诱导表达，且在各种器官中也有较广泛的高表达，因此，推测这些基因在桑树生长发育及逆境胁迫中均发挥着重要的调控作用。此外，MnHD-Zip 8和MnHD-Zip 12受到了盐、淹水及脱水胁迫的显著诱导，由此推测它们在桑树逆境胁迫响应中具有潜在重要功能。

HD-Zip在植物抗逆过程中起着重要的调节作用，为了解大麻基因组中HD-Zip基因家族的特征和潜在功能，并为进一步研究CsHDZ基因对干旱胁迫下的调控提供重要线索，根据大麻全基因组数据库中的参考序列，利用生物信息学的方法对大麻HD-Zip基因家族进行全基因组鉴定，并系统分析其理化特性、进化发育、基因结构、启动子顺式结合元件并测定干旱胁迫下的表达模式。结果表明，大麻HD-Zip基因家族共筛选出20个CsHDZs基因，分别定位在7条染色体上，属于4个亚家族，编码氨基酸204～837个，理论等电点4.54～9.04,属不稳定蛋白，亚细胞定位预测全部定位于细胞核；蛋白保守基序分析显示，CsHDZs共有10个保守基序，其中motif 1和motif 9为各成员共有；启动子调控元件分析发现，CsHDZs富含多种逆境胁迫应答相关元件。实时荧光定量分析结果显示，CsHDZ1/8/10基因转录水平在干旱前期无显著差异，而后期显著上调。研究表明CsHDZs基因参与了胁迫应答过程并能够积极响应干旱。

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。

利用辣椒的全基因组数据鉴定到104个MADS–box基因，对它们的理化性质、染色体定位、系统进化关系、蛋白保守基序和组织表达水平进行分析。结果表明：辣椒MADS–box基因家族各成员在染色体上的分布不均，理化性质差异较大，104个家族成员编码的氨基酸长度为100～567 aa，蛋白相对分子质量为11 203.9～63 559.7，蛋白理论等电点(PI)为4.63～10.46，系统进化树分析结果表明，辣椒MADS–box基因家族可分为2大类，与拟南芥和番茄的进化关系类似；组织表达水平分析结果表明，CaMADSs主要在花、果实和种子中表达，在叶片中表达量相对较低，推测MADS–box基因可能参与调控果实的发育和成熟。

采用生物信息学的方法,共鉴定出22个辣椒Aux/IAA基因,经聚类分析,将其分为A、B、C、D、E、F、G 7个亚族。这些基因非均匀地分布在辣椒7条染色体上,其中第3条染色体上分布最多,有8个Aux/IAA基因。这些基因在辣椒的根、茎、叶、花、花蕾以及果实各个发育时期的表达模式显示:Capana03g000310在每个组织的各个发育时期都能检测到表达,且表达量较高,呈现出明显的组成型表达模式。Capana00g002758只在根和茎中检测到表达,Capana03g000311和Capana06g001465只在花和果实中检测到有较高表达量,呈现出明显的特异型表达模式。以辣椒6421高世代自交系为试验材料,用30μmol/L脱落酸处理幼叶,采用qRT–PCR进行分析,结果表明:辣椒Capana00g002644和Capana01g001423的相对表达量高于对照,而Capana09g001096、Capana06g001308、Capana03g004455、Capana00g000845、Capana03g004568、Capana03g000244和Capana03g000310的相对表达量均低于对照,说明脱落酸胁迫可以对辣椒Aux/IAA部分基因产生明显的正向或负向诱导。

利用辣椒的全基因组数据鉴定到104个MADS–box基因，对它们的理化性质、染色体定位、系统进化关系、蛋白保守基序和组织表达水平进行分析。结果表明：辣椒MADS–box基因家族各成员在染色体上的分布不均，理化性质差异较大，104个家族成员编码的氨基酸长度为100～567 aa，蛋白相对分子质量为11 203.9～63 559.7，蛋白理论等电点(PI)为4.63～10.46，系统进化树分析结果表明，辣椒MADS–box基因家族可分为2大类，与拟南芥和番茄的进化关系类似；组织表达水平分析结果表明，CaMADSs主要在花、果实和种子中表达，在叶片中表达量相对较低，推测MADS–box基因可能参与调控果实的发育和成熟。

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。

为了探索辣椒Whirly基因家族成员的功能和进化关系,通过生物信息学分析了其基因结构、保守基序、进化关系及表达模式,通过荧光定量PCR测定其在脱落酸、高温、低温、疫病等胁迫下的表达量。结果表明,从辣椒CM334中鉴定了2个Whirly基因家族成员,CaWHY1和CaWHY2。辣椒CaWHY1和CaWHY2同其他物种Whirly基因理化性质相比,差别不大,结构相似性高,CaWHY2基因和番茄的SlWHY2基因结构完全一样,在系统进化树中聚在一起。CaWHY1与SlWHY1聚在一起,但它们的基因结构不同,说明Whirly蛋白在进化过程中,结构保守。表达模式分析发现,CaWHY1和CaWHY2在辣椒CM334中均能表达,但在不同组织和果实发育时期的表达水平存在差异。CaWHY1和CaWHY2在不同胁迫处理下受到不同程度的诱导,其中CaWHY1明显受疫病的诱导,CaWHY2在低温处理和脱落酸胁迫下的表达量变化趋势相反。由此可知,Whirly基因家族在辣椒的生长发育中起调控作用,在各种逆境胁迫中也发挥一定作用。

为了解辣椒中NHX基因家族生物信息学功能,探究其在非生物胁迫下基因表达特性,进而为辣椒CaNHX基因的功能开发以及辣椒耐盐抗旱育种基因提供基础。通过生物信息学方法对辣椒NHX基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,在辣椒中有7个GME家族成员,可分为3个亚组,同时均包含Na~+/H~+ exchange保守结构域;主要分布在5条染色体上,其基因大小之间差异明显,氨基酸数目维持在198～952个,外显子含量在7～21个。除CaNHX5外其余蛋白均不具有信号肽,为疏水性蛋白,定位在液泡的可能性最高,都属于跨膜蛋白;Motif分析发现,N端含有CXC24XC的锌指结构,C端含有Trp(W)-24和TrKA-N,在序列中高度保守,二级结构主要以不规则卷曲和α-螺旋为主。进化树分析表明,该基因编码的氨基酸序列与番茄亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明,在渗透和盐胁迫下,CaNHX6的基因表达量显著增加,分别是0 h时的13.5,13.6倍;在茉莉酸甲酯和赤霉素处理后,CaNHX5和CaNHX6在辣椒叶片中表达量均呈显著上调趋势,其余则相反。不同的表达情况表明其在非生物胁迫中发挥作用。

热激蛋白是从细菌到高等真核生物中普遍存在的一种在受到环境胁迫的响应后迅速合成的蛋白。因为小分子热激蛋白的分子量普遍在20k Da左右,故称为HSP20。借助番茄基因组数据库,利用生物信息学方法对HSP20基因家族进行鉴定及分析,结果表明,番茄中至少含有43个HSP20基因,不均匀的分布在番茄的12条染色体上。通过对茄科植物番茄、辣椒、马铃薯HSP20进行系统进化分析发现,三者存在同源关系。对HSP20基因启动子序列分析发现多个响应植物糖代谢和逆境胁迫的顺式作用元件,包括SURE、W-box等。基于RNA-

【目的】对苹果基因组中挖掘得到的HD-Zip I(Homeodomain leucine zipper I)家族基因进行生物信息预测,结合生理生化数据为苹果果实发育的激素调控网络研究提供最佳候选基因。【方法】应用Ex PASy进行HD-Zip I家族蛋白基本理化性质分析,采用MEME和PLACE软件预测各成员启动子含有的顺式作用元件及其功能,利用GSDS绘制基因内含子/外显子结构示意图;通过内源乙烯浓度、可溶性固形物、可滴定酸、硬度等品质指标检测‘皇家嘎啦’苹果果实在不同激素处理条件下的后熟进程;运用半定量RT-PCR分析HD-Zip I家族各成员对外源激素的响应。【结果】鉴定完整的22个HD...

碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子是真核生物转录因子中分布最广泛、最保守的一类蛋白。目前在许多植物中已发现大量的bZIP转录因子,这些bZIP转录因子成员广泛参与种子贮藏基因的表达、植物的生长发育、光信号传导、病害防御、生物和非生物胁迫应答以及ABA的敏感性等各种信号的反应。本研究首次从紫花苜蓿(Medicago sativa)全转录组水平鉴定出bZIP转录因子家族共包含138个基因,根据bZIP蛋白序列进行系统进化分析可以将其分为10类;对MsbZIP基因的系统进化分析表明该基因家族在分类上有很高的保守