【目的】KNOX（KNOTTED1-like homeobox）转录因子家族在植物生长发育及花器官发育中发挥重要作用。文章旨在鉴定并分析金鱼草（Antirrhinum majus）KNOX转录因子，挖掘出调控金鱼草雄蕊瓣化的关键候选基因。【方法】采用生物信息学方法，在金鱼草全基因组水平鉴定AmKNOX基因，并对其基因结构、蛋白理化性质、亚细胞定位、系统进化关系、染色体定位、启动子顺式作用元件及转录因子结合位点等进行分析，并利用金鱼草雄蕊瓣化和非瓣化材料进行RNA-seq分析和qRT-PCR验证，挖掘出候选基因。【结果】从金鱼草中共鉴定出11个AmKNOX基因，都具有KNOX Ⅰ、KNOX Ⅱ、ELK和HOX 4个相对保守的区域，分为Class Ⅰ （AmKNOX1、AmKNOX2、AmKNOX3、AmKNOX9 和 AmKNOX11）和Class Ⅱ（AmKNOX5、AmKNOX4、AmKNOX7、AmKNOX10、AmKNOX6和 AmKNOX8）2类。AmKNOXs蛋白包含291～406个氨基酸，均定位于细胞核中。启动子顺式作用元件分析结果显示AmKNOXs家族成员可参与植物生长、激素和非生物胁迫响应，且AmKNOXs存在大量与植物生长发育、器官分化和逆境生理调节相关的转录因子结合位点。RNA-seq和qRT-PCR分析表明AmKNOX家族基因在金鱼草正常雄蕊和瓣化雄蕊中显著差异表达。【结论】本研究共鉴定出11个AmKNOX成员，最终挖掘出了5个正向（AmKNOX5、AmKNOX10、AmKNOX6、AmKNOX4和AmKNOX9）以及1个负向（AmKNOX11）调控雄蕊瓣化的AmKNOX候选基因。其中AmKNOX5基因在瓣化雄蕊中的表达量比正常雄蕊中高了2703%，推测其功能非常重要，该研究为后期深入解析金鱼草花型发育分子机制和遗传改良奠定了基础。

【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】探明瓠瓜KNOX基因家族特征，在瓠瓜全基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定和分析，研究其组织表达模式。【方法】利用生物信息学方法，对瓠瓜KNOX家族基因成员进行鉴定、编码蛋白理化性质分析及家族成员结构域和保守基序分析，利用MEGA 5.05软件构建系统进化树，采用实时荧光定量PCR技术，分析KNOX基因在瓠瓜不同组织(根、茎、叶、花、果实)中的表达情况。【结果】鉴定到12个瓠瓜KNOX家族基因，这些基因分布在6条染色体上，且均定位于细胞核。大多数瓠瓜KNOX家族蛋白含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox＿KN。系统进化分析将瓠瓜KNOX基因分为KNOX ClassⅠ和KNOX ClassⅡ2大类群，2个类群又可进一步分为5个分支，其中ClassⅠ-C为瓠瓜特有的进化分支。KNOX基因启动子区有多个激素响应元件和植物生长相关元件。组织表达分析发现，瓠瓜KNOX基因具有不同的表达模式，KNOX ClassⅠ类基因表达具有组织特异性，在根、茎和果实中表达量较高，在其余组织中表达量较低或不表达，其中Lsi04G014450在根和茎中表达量最高，Lsi11G006380在果实中表达量最高；KNOX ClassⅡ类基因在所有组织中均有较高表达。【结论】瓠瓜KNOX基因家族有12个成员，分布于6条染色体上，在进化关系上可分为5组，具有瓠瓜特有的进化分支，在不同组织中的表达具有特异性。

【目的】探明瓠瓜KNOX基因家族特征,在瓠瓜全基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定和分析,研究其组织表达模式。【方法】利用生物信息学方法,对瓠瓜KNOX家族基因成员进行鉴定、编码蛋白理化性质分析及家族成员结构域和保守基序分析,利用MEGA 5.05软件构建系统进化树,采用实时荧光定量PCR技术,分析KNOX基因在瓠瓜不同组织(根、茎、叶、花、果实)中的表达情况。【结果】鉴定到12个瓠瓜KNOX家族基因,这些基因分布在6条染色体上,且均定位于细胞核。大多数瓠瓜KNOX家族蛋白含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox＿KN。系统进化分析将瓠瓜KNOX基因分为KNOX ClassⅠ和KNOX ClassⅡ2大类群,2个类群又可进一步分为5个分支,其中ClassⅠ-C为瓠瓜特有的进化分支。KNOX基因启动子区有多个激素响应元件和植物生长相关元件。组织表达分析发现,瓠瓜KNOX基因具有不同的表达模式,KNOX ClassⅠ类基因表达具有组织特异性,在根、茎和果实中表达量较高,在其余组织中表达量较低或不表达,其中Lsi04G014450在根和茎中表达量最高,Lsi11G006380在果实中表达量最高;KNOX ClassⅡ类基因在所有组织中均有较高表达。【结论】瓠瓜KNOX基因家族有12个成员,分布于6条染色体上,在进化关系上可分为5组,具有瓠瓜特有的进化分支,在不同组织中的表达具有特异性。

为促进甘蓝型油菜抗倒伏品种的培育，挖掘甘蓝型油菜茎秆抗倒伏的基因资源，以4份抗倒伏和3份易倒伏种质为材料，取其盛花期下部茎秆测定纤维素、半纤维素、总果胶、原果胶和木质素等5种组分的含量，并对YLS0084(抗倒伏)和YLS1691(易倒伏)的下部茎秆进行转录组测序分析。结果发现，抗倒材料的纤维素和总果胶平均含量极显著高于易倒伏材料；转录组分析共挖掘到7 397个表达量上调和9 438个表达量下调的差异表达基因，这些差异表达基因富集在碳水化合物代谢、翻译、氨基酸代谢和信号转导等通路；通过qRT-PCR验证了9个与油菜抗倒伏相关的基因(BnaA01G0071800ZS、BnaA01G0175700ZS、BnaA01G0205800ZS、BnaA03G0404800ZS、BnaA03G0517200ZS、BnaA05G0431400ZS、BnaA07G0056300ZS、BnaA09G0031300ZS和BnaC05G0128400ZS)在YLS0084中显著上调表达。研究结果证明了甘蓝型油菜茎秆中纤维素和总果胶的含量对抗倒伏起积极作用，并为甘蓝型油菜抗倒伏提供了一定的重要基因资源。

【目的】确定芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl胁迫浓度和评价指标,发掘耐盐种质和耐盐相关重要基因,为芝麻耐盐性大规模鉴定、遗传改良和耐盐机理研究提供方法借鉴和优异基因资源。【方法】以8份耐盐性差异较大的芝麻种质为材料,在不同浓度的Na Cl(0、50、100、150、200和250 mmol·L-1)胁迫下发芽,测定其发芽势、成苗率、根长、芽长和鲜重等指标,通过对指标值的方差分析、主成分分析、隶属函数和相关性分析等,筛选芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl处理浓度和评价指标。以100 mmol·L-1 Na Cl溶液为处理浓度,相对成苗率为鉴定指标对71份芝麻核心种质进行发芽期耐盐性鉴定和全基因组关联分析,并对获得的候选基因进行功能注释;通过Na Cl胁迫下芝麻幼苗叶片转录组测序和荧光定量PCR分析候选基因的表达模式,筛选耐盐相关候选基因。【结果】对不同浓度Na Cl胁迫下8份芝麻材料发芽各指标进行统计和方差分析表明,100 mmol·L-1的Na Cl处理下,除发芽势外,发芽指数、活力指数、成苗率、根长、芽长和苗鲜重的标准偏差值均较大,所有指标在0.05水平上均存在显著差异,100 mmol·L-1的Na Cl溶液可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜胁迫浓度;相对成苗率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对芽长、相对根长和相对鲜重7个指标与芝麻发芽期耐盐性关系密切,贡献率较高,可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的评价指标。71份芝麻核心种质材料的相对成苗率变异比较丰富,符合正态分布;通过对71份芝麻核心种质相对成苗率与SNP标记进行全基因组关联分析,检测到7个与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记(LG5:688003、LG7:9582027、LG10:5274091、LG10:10788493、LG11:11924186、LG14:2128695和LG16:3930301),SNP标记上、下游各100 kb区间内共有基因67个,其中有功能注释的基因34个;通过耐盐材料S04在盐胁迫下的转录组测序和荧光定量PCR对预测的候选基因进行表达模式分析,共有21个候选基因受到盐胁迫诱导显著差异表达。【结论】芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜Na Cl胁迫浓度为100 mmol·L-1,相对成苗率等7个指标可以作为适宜的评价指标;检测到与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记7个,并鉴定出耐盐候选基因21个。

【目的】揭示ptc-miR393对杨树FBL基因家族不同成员的剪切调控作用。【方法】首先将杨树FBL基因家族成员与双子叶植物、单子叶植物和蕨类植物代表物种拟南芥、水稻和小立碗藓的FBL基因家族成员进行系统进化分析;再对杨树FBL家族成员的基因结构进行比较;最后通过ptc-miR393与杨树FBL基因家族成员的序列比对、ptc-miR393及FBL基因家族成员在杨树不同发育时期及不同组织中的表达模式以及5′-RACE检测等方面对杨树miR393与FBL基因家族成员的调控作用进行鉴定。【结果】杨树FBL基因家族共有8个不同成员,两两成员之间的同源性较高,通过基因结构和功能域分析,表明它们之间可能存在冗余的功能;PtFBL1-PtFBL4之间具有较高的同源性,位于一个进化分支上,而PtFBL5、PtFBL6和PtFBL7、PtFBL8分别位于不同的分支且与PtFBL1-PtFBL4的同源关系较远。杨树FBL基因的结构和结构域出现一定的变化,预示着它们之间可能出现了分化,在时空调控上的作用有所改变。ptc-miR393与PtFBL1-PtFBL4的互补配对率较高,而与PtFBL5-PtFBL8之间有5～7个碱基的差异,在杨树不同发育时期及不同组织中,PtFBL1-PtFBL4的表达与ptc-miR393呈相反的趋势,而PtFBL5-PtFBL8的表达不受ptc-miR393的影响,5′-RACE实验也检测出PtFBL1-PtFBL4受ptc-miR393的剪切,而PtFBL5-PtFBL8不受ptc-miR393的剪切。【结论】PtFBL1、PtFBL2、PtFBL3和PtFBL4是ptc-miR393的靶基因,而PtFBL5、PtFBL6、PtFBL7和PtFBL8不受ptc-miR393的剪切调控,这为进一步揭示ptc-miR393对杨树FBL基因的调控功能奠定理论基础。

摘要：[目的]APETALA3（AP3）转录因子是特异性作用于花瓣和雄蕊的 MIKCc-型植物 MADS 转录因子。通过分离和检测不结球白菜雄蕊变异系的 BcAP3 基因，探究不结球白菜稳定雄性不育系的机制。[方法]利用同源克隆基因的方法，以不结球白菜突变系和保持系的早期花蕾总 RNA 为研究对象，分离出 2 个 AP3同源基因 BcAP3-1 和 BcAP3-2，然后利用生物信息学方法对这 2 个基因的核苷酸和蛋白质氨基酸序列结构和组成进行信息学分析。采用半定量 PCR 技术，对不结球白菜中 2 个 AP3 家族基因在不同发育时期及不同组织部位的表达进行了研究。[结果]BcAP3-1 基因的...

[目的]APETALA3(AP3)转录因子是特异性作用于花瓣和雄蕊的MIKCc-型植物MADS转录因子。通过分离和检测不结球白菜雄蕊变异系的Bc AP3基因,探究不结球白菜稳定雄性不育系的机制。[方法]利用同源克隆基因的方法,以不结球白菜突变系和保持系的早期花蕾总RNA为研究对象,克隆出2个AP3同源基因Bc AP3-1和Bc AP3-2,然后利用生物信息学方法对这2个基因的核苷酸和蛋白氨基酸序列结构和组成进行信息学分析。采用半定量PCR技术,对不结球白菜中2个AP3家族基因在不同发育时期及不同组织部位的表达进行了研究。[结果]Bc AP3-1基因的c DNA全长为698 bp,编码231个氨...

为了进一步挖掘芝麻株高相关基因,为适机收芝麻新品种选育提供理论指导,以冀航芝1号和DW607为亲本构建F_2群体,并构建以株高为目标性状的极端混池,利用BSA-seq技术,采用ED和Δ(SNP-index或InDel-index)2种方法挖掘株高相关的染色体区段,注释区段内的基因信息,利用GO和KEGG等数据库分析注释基因的功能。结果发现,亲本之间共获得298 634个SNP和76 360个InDel,混池之间共获得24 048个SNP和9 630个InDel;基于SNP标记的ED方法关联到5个染色体区段,ΔSNP-index方法关联到3个染色体区段,两者的交集有3个;基于InDel标记的ED方法关联到5个染色体区段,ΔInDel-index方法关联到8个染色体区段,两者的交集有8个;4个染色体区段同时被SNP和InDel标记关联到,共注释到330个基因,比对到的前20个KEGG通路主要包括植物激素信号转导和能量代谢;GO富集结果表明,有18个基因参与生长素响应,可能是参与株高调控的关键基因。

【目的】研究巨型稻幼苗期响应盐胁迫差异基因的表达特异性，解析巨型稻耐盐机理及分子机制，为水稻耐盐性遗传改良提供理论依据。【方法】以湘巨1号为材料，设置对照和1个盐浓度水平(0.5%NaCl)，处理72 h，随后应用转录组测序技术分析盐胁迫下响应基因的动态变化与主要富集途径。【结果】盐处理后湘巨1号幼苗的苗高和鲜重均受到低于30%的胁迫损害。每个样本共获得的干净片段为58.93 G Clean bases，平均GC含量为53.51%，平均Q20和Q30分别为97.84%和93.89%。基因差异表达分析筛选出2327个差异基因，其中1363个上调表达基因，964个下调表达基因。对差异基因进行功能注释分析发现，GO富集分析结果显示差异基因显著富集在166个GO条目中，其中最显著富集的条目分别是生物过程中的氧化还原过程、核代谢过程、转录调控等；细胞组分中的膜组分；分子功能中的氧化还原酶活性、单氧酶活性、转录因子活性等。KEGG分析结果表明，差异基因显著富集在次生代谢物合成、植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢等途径。【结论】湘巨1号具有较强耐盐性，GO分析表明湘巨1号通过调控抗氧化酶活性和转录因子表达来响应盐胁迫。KEGG分析表明植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢等途径在响应盐胁迫中起主导作用。本研究利用RNA-Seq测序技术筛选了水稻响应盐胁迫的候选基因，为深入研究巨型稻耐盐调控机制提供了基础，也为后续新品种研发培育提供了重要的理论依据。

基因组中约有20%的基因具有上游开放阅读框(upstream open reading frame,uORF),它位于成熟mRNA 5'端非编码区(5'-UTR)。本文简介了uORF同源群的挖掘方法、分类和进化,以及调控下游mORF翻译的研究进展。植物(拟南芥和水稻等)和昆虫(果蝇等)基因组中普遍存在保守肽uORFs,并且在序列多样性方面有相似之处。但它们在平均长度、基因组聚类、与甲基转移酶的关联性上有所不同。植物uORF的长度通常短于昆虫uORF。借助拟南芥和水稻全长cDNA序列比较,不同的uORF同源群对其下游如转录因子,信号转导因子、发育信号分子和翻译起始因子eIF5等编码基因的mORF...

【目的】南方大豆皱叶症（southern soybean crinkle leaf disease,SSCLD）严重时可导致大豆减产40%左右，利用高世代分离群体转录组测序技术（high-generation segregating populations RNA-seq,HGRNA-seq）挖掘控制SSCLD的候选基因，为揭示SSCLD发生的分子机制提供数据支撑。【方法】以2个南方皱叶症症级差异材料及其衍生的F2:7株系为研究材料，对双亲进行重测序，对12个F2:7单株（7个皱叶，5个正常叶）进行单个样本转录组测序，利用转录组及亲本的SNP/InDel数据进行混池法定位分析，利用转录组表达量差异数据进行GO和KEGG功能注释和富集分析，并在定位区间附近开发7个KASP分子标记，利用230个F2群体构建局部连锁图谱，对转录组数据定位结果进行验证。联合基因定位和转录组分析结果，筛选控制SSCLD的候选基因。【结果】利用混池法把控制皱叶症的基因位点CL12定位在大豆第12染色体末端39 231 651—40 705 115 bp的1 473 464 bp区间内，利用F2群体将控制皱叶症的基因定位于39 743 275—40 948 295 bp的1 205 020 bp区间内，与混池法定位结果基本一致。GO注释结果显示，代谢过程包括免疫系统过程，以及对刺激的反应等，细胞组分主要与膜等相关，KEGG注释结果显示，生物系统通路中主要包括植物-病原菌互作和环境适应等通路。GO富集的表达差异基因主要同跨膜受体蛋白活性、蛋白磷酸化及信号受体活性等方面相关，KEGG富集到的最多差异表达基因（differently expressed genes,DEGs）主要在植物-病原菌互作和植物MAPK信号通路上。结合南方大豆皱叶症诱因特点，选择定位候选区间内与抗病等相关且在外显子上存在非同义突变或表达量有差异的基因作为候选基因，结合qRT-PCR验证，最终确定GLYMA＿12G223100、GLYMA＿12G223900、GLYMA＿12G224100、GLYMA＿12G231800和GLYMA＿12G233000等5个基因为控制南方大豆皱叶症的候选基因。【结论】HGRNA-seq实现了RNA-seq和BSA-seq相结合，成功挖掘了控制SSCLD的候选基因。

【目的】明确DELLA蛋白基因在葡萄基因组数据库中的数量、结构和组织表达差异,探究DELLA蛋白在葡萄赤霉素(GA)信号传导及葡萄无核果实发育机理中的作用机制。【方法】基于拟南芥、水稻等植物中的DELLA蛋白基因,利用HMMER程序和NCBI的CDD程序鉴定葡萄基因组中的DELLA蛋白基因;以‘白罗莎里奥’葡萄品种为试材,采用PCR技术克隆3个DELLA蛋白基因的c DNA全长序列;通过启动子作用元件分析预测其潜在功能;利用生物信息学软件对其染色体定位、基因结构、系统进化、理化特性、亚细胞定位及蛋白互作等进行分析;利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术分析DELLA蛋白的亚细胞定位情况;采用q RT-PCR方法检测葡萄DELLA蛋白基因应答GA在果皮、果肉、种子(或种子区)的时空表达特征。【结果】鉴定得到3个葡萄DELLA蛋白基因,克隆并验证其精确序列,分别命名为Vv GAI1(VIT_201s0011g05260)、Vv RGA(VIT_214s0006g00640)及Vv SLR1(VIT_211s0016g04630),其染色体定位、开放阅读框(ORF)大小、编码氨基酸数量分别为:Chr1、1 773 bp、590个;Chr14、1 710 bp、569个;Chr11、1 599 bp、532个。基因结构分析表明其DNA序列均无内含子,只有1个外显子,基因结构高度保守。进化分析显示Vv GAI1与Vv RGA亲缘关系较近,被聚类为一组,而Vv SLR1为另一组。3个基因的启动子均含有响应赤霉素和胚乳发育相关的作用元件,表明它们可能参与响应GA信号传导和胚乳发育过程。亚细胞定位结果显示3个DELLA蛋白均定位于细胞核。q RT-PCR结果显示除果皮中Vv SLR1在近成熟期具有表达高峰外,其余均在幼果期高表达,且外源GA处理均不同程度降低了3个DELLA蛋白基因在葡萄果皮、果肉和种子区的表达,尤以种子区下调水平最为显著。蛋白互作分析表明3个DELLA蛋白均为葡萄GA信号传导的核心作用元件,均可能与GIDI1和SLY1互作参与葡萄GA信号传导。【结论】葡萄基因组中含有3个DELLA蛋白基因家族成员;不同物种间DELLA蛋白结构高度保守;GA可能通过负调控这3个成员参与葡萄果皮、果肉和种子区的发育,且3个成员均可能通过应答GA信号调控葡萄无核果实的发育。

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。