ＺＩＰ基因家族是生物体内非常重要的一类金属阳离子转运蛋白基因家族，通过对陆地棉基因组的全面分析和鉴定，获得ＧｈＺＩＰ基因家族系统性的生物学信息。运用比较基因组学的方法，从陆地棉异源四倍体标准系ＴＭ－１基因组数据库中鉴定出４５个ＧｈＺＩＰ基因，这些基因分布在除了Ａ０４、Ａ０９、Ｄ０４和Ｄ０９号亚基因组以外的２２个亚基因组，Ｄ亚组比Ａ亚组多５个ＧｈＺＩＰ基因，有１６对基因在Ａ亚组和相对的Ｄ亚组上存在一一对应关系。有４４个ＧｈＺＩＰ基因具有跨膜结构，其中有３６个ＧｈＺＩＰ基因的跨膜结构域是６～９个，具有ｈＩｓ富集区序列并位于膜内侧可变区的有２０个ＧｈＺＩＰ基因，只有１个ＧｈＺＩＰ基因亚细胞定位不在细．．．

为了进一步了解ＮＦ－ＹＢ基因家族结构的功能，利用生物信息学手段，系统研究了陆地棉标准系ＴＭ－１基因组中ＮＦ－ＹＢ基因家族的数目、亚细胞定位、染色体分布、进化关系、基序以及组织表达情况。结果表明：ＴＭ－１基因组中共有４１个ＮＦ－ＹＢ基因家族成员，它们含有相同的ＣＢＦＤ＿ＮＦＹＢ＿ＨＭＦ结构域，大部分定位到细胞核内；４１个ＮＦ－ＹＢ基因家族成员分布在１９条染色体上，其中有１９组成员在Ａ亚组和Ｄ亚组中表现为直系同源基因；进化树分为Ⅰ和Ⅱ２个小组，每个小组成员间具有相似的基序类型和排列顺序；组织表达分析则发现，在这４１个ＮＦ－ＹＢ基因家族成员中，至少有２４个成员可以进行表达，且表现出一定的组织特异性。

当前在ＮＣＢＩ中提交的来源于陆地棉的ＥＰＳＰＳ基因有２个，随着陆地棉基因组测序结果的公布，为在陆地棉基因组中全面鉴定ＥＰＳＰＳ基因的存在提供了便利条件。从陆地棉异源四倍体标准系ＴＭ－１基因组数据库中共搜寻获得４个ＥＰＳＰＳ同源基因，这４个基因分别分布在Ａ０７、Ａ１２、Ｄ０７和Ｄ１２亚基因组。从这４个基因的核苷酸序列、氨基酸序列和基因结构的比对，构建进化树的系统发育分析以及基因的转录情况研究来看，定位在Ａ０７和Ｄ０７亚基因组的２个基因属于共线性高度同源基因，定位在Ａ１２和Ｄ１２亚基因组的２个基因也是相同的情况。序列比对结果表明，已经在ＮＣＢＩ中提交的２个ＥＰＳＰＳ基因分别是定位在Ａ１２和Ｄ１２亚．．．

鉴定陆地棉SKS基因家族成员，解析其演化规律，为棉花抗性育种提供新的候选基因。基于已公布的陆地棉遗传标准系TM-1基因组数据，以陆地棉品种中棉-14为试验材料。通过生物信息学对陆地棉SKS家族成员进行全基因组鉴定，并对其家族成员的染色体分布、进化关系、基因结构、共线性关系等进行预测分析。通过实时荧光定量聚合酶链式反应分析GhSKS13的表达模式，并利用病毒诱导的基因沉默技术初步探究陆地棉SKS13在棉花抵御大丽轮枝菌过程中的功能。共鉴定到48个陆地棉SKS基因，不均匀分布于陆地棉19条染色体上，聚类分析分为5个亚组，基因序列具有较高保守性，共线性关系分析显示，陆地棉SKS基因家族受到纯化选择。组织模式表达分析显示，GhSKS13在陆地棉根组织中优势表达，并且受大丽轮枝菌诱导显著上调表达。GhSKS13沉默植株对大丽轮枝菌抗性减弱，同时抑制病程相关基因GhPR1、GhPR2、GhPR3和GhPR5表达。大丽轮枝菌入侵GhSKS13沉默植株，其过氧化氢(H_2O_2)沉积明显低于对照，暗示GhSKS13促进活性氧(ROS)的形成。总之，明确了陆地棉SKS家族成员的系统进化关系、染色体分布特征和基因结构特征；并阐明了GhSKS13参与棉花对大丽轮枝菌抗性反应。

【目的】富含半胱氨酸类受体激酶(CRK)是植物中最大的类受体激酶家族之一,在植物生长发育、激素信号传导和抗逆境胁迫中发挥重要作用。从全基因组水平鉴定陆地棉CRK基因家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究和利用陆地棉CRK基因家族奠定基础。【方法】从Pfam数据库下载stress-antifung结构域氨基酸序列,应用BLASTp程序搜索棉花基因组数据库,鉴定棉花CRK基因家族;利用Compute p I/Mw tool、Signal P、TMHMM Server V2.0、Wo LF POSRT等在线工具预测陆地棉CRK家族蛋白的分子量、信号肽、跨膜结构域和亚细胞定位等;用Clustal X1.8软件对棉花和拟南芥CRK蛋白质进行氨基酸序列比对,MEGA5.0分析棉花和拟南芥CRK蛋白的系统进化关系;使用TBtools制作陆地棉CRK基因家族的染色体定位、基因结构和蛋白质结构域示意图;应用植物顺式调控元件数据库Plant CARE分析棉花启动子序列;通过植物磷酸化位点数据库Plant Phos预测陆地棉CRK家族蛋白的磷酸化位点;从NCBI数据库下载RNA-Seq数据,利用转录组定量工具Kallisto计算TPM值,通过在线工具Morpheus绘制陆地棉CRK家族基因表达热图。【结果】陆地棉基因组中有70个CRK基因,分布于14条染色体,其中52个基因(74.3%)集中串联成簇分布于A6/D6、A9/D9、A10/D10染色体,且在A/D染色体组之间呈现高度共线性关系。编码302—901个氨基酸,58个蛋白质(82.9%)具有跨膜结构域,主要定位于叶绿体、质膜和胞外。磷酸化位点预测结果表明,陆地棉和拟南芥CRK有5个相同的磷酸化位点基序,包括3种丝氨酸磷酸化位点基序和2种苏氨酸磷酸化位点基序。65个陆地棉CRK基因的启动子区(92.9%)至少含有一种逆境激素响应元件,69个基因启动子区(98.6%)至少含有一种生物或非生物胁迫响应元件。根据RNA-Seq数据分析结果,陆地棉CRK基因可分为3种不同的组织表达特征类型;盐、干旱、冷、热胁迫以及接种大丽轮枝菌均可以导致部分陆地棉CRK基因表达水平的改变。Gh CRK25在根、茎、叶和胚珠中优势表达,在纤维中几乎不表达,ABA、GA3、SA、PEG-6000、氯化钠和大丽轮枝菌Vd991处理均能刺激Gh CRK25迅速上调表达。应用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)沉默Gh CRK25可导致棉花对大丽轮枝菌Vd991更为敏感。【结论】陆地棉CRK基因家族有70个成员,具有保守的基因结构和功能结构域,多样化的组织表达特征,大多数基因受激素和逆境调控。

BES1基因是植物激素油菜素内酯信号转导过程中的重要转录因子,为了解陆地棉油菜素内酯信号基因Gh BESI家族,通过对陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库的全面分析和鉴定,获得21个GhBES1基因,这些基因分布在不同的亚基因组,有9对基因在A亚组和D亚组上存在对应关系,AD亚组对应基因序列一致性高于95%。根据进化分析,21个GhBES1基因分为4个亚家族,除了亚家族Ⅲ,其他3个亚家族在拟南芥中均有对应基因;除了亚家族Ⅳ基因和亚家族Ⅱ中GhBES1-1基因外,其他GhBES1基因均有2个外显子。亚

【目的】利用大豆基因组Wm82.a2.v1,以拟南芥NUDX基因序列作为参考,通过全基因扫描,在大豆基因组中鉴定大豆NUDX基因家族。【方法】通过比对不同植物NUDXs蛋白序列,分析其保守结构特征,并采用模式匹配的方法分析大豆中具有相同结构的蛋白。利用ProtParam、TargetP1和WoLF-PSORT在线程序,分析候选基因编码蛋白质的亚细胞定位,根据多序列比对结果,利用MEGA5.1进行系统进化分析,最终根据大豆转录组数据对上述挖掘到的基因的表达模式进行分析。【结果】在大豆基因组中共找到69个推定的NUDX基因,分布于20条染色体上,其中56个具有单nudix水解酶结构域。对这69个基因的系统进化分析表明,大部分的GmNUDXs具有2个拷贝,且在大豆基因组上成对出现,这反映出了古老的基因组复制事件。对69个基因的表达分析表明,GmNUDXs在大豆中的表达不具有组织特异性,但表现出了明显的丰度变化:69个基因中:24个基因具有高表达丰度,26个基因具有中等表达丰度,10个基因具有较低表达丰度,9个没有发现表达序列,表明这9个基因可能为假基因。【结论】从大豆基因组数据库中挖掘到69个GmNUDXs,分布于大豆的20条染色体上,在大豆中可能具有多种功能。

【目的】吐絮率是反映陆地棉(Gossypium hirsutum L.)早熟性状的重要指标之一,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)解析吐絮率的QTL(quantitative trait locus)及其遗传效应,为陆地棉早熟性状的分子育种提供理论基础。【方法】利用315份不同陆地棉品种(系)构成的自然群体,在3个环境下对吐絮率进行表型鉴定。同时利用前期构建的9 244个具有复等位变异SNP连锁不平衡区段(SNP linkage disequilibrium block,SNPLDB)分子标记,采用限制性两阶段多位点全基因组关联分析(restricted two-stage multi-locus GWAS,RTM-GWAS)方法,检测与吐絮率显著关联的SNPLDB位点、估算其表型效应值,并建立显著关联位点在群体中QTL-allele矩阵,鉴定稳定关联的主效SNPLDB位点及其优异单倍型。根据2组转录组数据的基因表达量,在显著SNPLDB位点侧翼序列1 Mb基因组范围内挖掘可能与目标性状有关的候选基因。【结果】陆地棉自然群体在3个环境下的吐絮率变异范围为37.78%—100.00%,广义遗传力为67.03%。多环境方差分析表明,吐絮率在基因型、环境及基因型×环境互作间均呈现极显著差异(P

Dirigent-like基因(DIR)编码蛋白质参与木质素的形成,与植物体的病菌防御有关。本研究以抑制差减杂交(SSH)技术获得DIR的EST为信息探针,对棉花EST数据库进行同源搜索和序列拼接,获得了全长为768 bp的DIR基因cDNA全长,将该基因命名为GhDIR。该基因序列的开放阅读框(ORF)位于70～594 bp,推测编码175个氨基酸残基的蛋白。用陆地棉基因组DNA和cDNA分别进行了PCR扩增验证,克隆测序结果表明,所得GhDIR序列与电子克隆序列完全一致,没有内含子。序列比对和系统进化分析表明,该基因与海岛棉的同源序列表现了最高的相似性,与其他双子叶植物同源序列的相似性次之...

应用SSH-PCR技术,在筛选到抗旱相关基因的EST序列基础上,采用RACE技术,分离克隆到全长为801bp,含编码序列(CDS)为522 bp的棉花抗旱相关基因GhCYP1。氨基酸序列比对发现,该基因与拟南芥、水稻、人等的亲环蛋白基因高度同源,都具有由11个连续氨基酸所组成的单结构域亲环蛋白典型结构,且在保守区都具有PPIase活性所必需的3个氨基酸(R、F、H)以及与环孢素A(CsA)结合位点密切相关的色氨酸(W)。利用半定量RT-PCR对该基因的表达模式进行分析,发现其在棉花的叶、茎、根中均有表达,且在根中的表达量最高,暗示了该基因可能与植物根系吸水及矿物运输有关,从而在棉花适应干旱胁迫...

【目的】通过分析陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性,探讨影响密码子偏性形成的主要因素。【方法】以陆地棉叶绿体基因组为研究对象,利用Mobyle及其它软件,分析叶绿体50个基因密码子的使用模式。【结果】陆地棉叶绿体基因组密码子GC1与GC2之间的相关系数达到极显著水平,GC3含量最低,与GC12的相关系数为0.14,双尾检验未达到显著水平;单个基因ENC比值多分布在-0.05—0.05;对应性分析,第一轴上显示了10.27%的差异,与GC3、ENC的相关系数分别为0.223和-0.147,均未达到显著水平。【结论】陆地棉叶绿体密码子第三位偏好使用嘧啶,而最优密码子多以A或T结尾;密码子使用模式可能...

【目的】研究棉花细胞质雄性不育(CMS)系与保持系线粒体基因组的差异,为克隆棉花CMS基因奠定基础。【方法】以atpA,atp6,atp9,ccmB,ccmC,ccmFN1,cob,coxI,coxII,coxIII,matR,nad1bc,nad2,nad4,nad5,nad6,nad7c,nad9,rpl5,rrn18等20个线粒体基因保守序列为探针,利用Southern blot方法对棉花细胞质雄性不育系、保持系线粒体基因组进行RFLP分析。【结果】发现atpA、atp9、ccmB、nad1bc、nad6、nad7c、rrn18等基因在棉花不育系和保持系间存在明显RFLP多态性,其中at...

为了挖掘可用于棉花花器官或纤维发育研究的候选基因,基于已发布的陆地棉全基因组数据,利用生物信息学的分析方法鉴定了陆地棉WOX(WUSCHEL-related homeobox,WOX)转录因子基因家族,并从染色体分布、基因及蛋白理化性质、蛋白结构、多重序列比对、系统进化树和基因表达模式等方面对该基因家族的特征进行了比较分析。结果表明,鉴定到37个陆地棉WOX转录因子家族基因,命名为GhWOX1GhWOX37。亚基因组定位结果显示,37个陆地棉WOX转录因子家族基因分布在除了A04、A06、A09、D04、

选用陆地棉无限果枝类型和有限果枝类型品系进行杂交,构建两个F2分离群体,利用主基因+多基因遗传模型的P1、P2、F1、F2四世代联合分析法对陆地棉果枝类型的遗传模型进行分析,结果表明,两个杂交组合分析结果一致,果枝类型均为E-0模型,即两对加性-显性-上位性主基因+多基因遗传模型,最优遗传模型的两个主基因均以加性效应为主,果枝类型性状的大纯合主基因对次大主基因存在显性上位作用。果枝类型与产量性状间的相关性分析表明,无限果枝类型个体与铃重、籽棉、皮棉产量及生育期呈显著正相关。

为防止棉铃脱落提高结铃性,进而提高棉花产量,从陆地棉中分离出一个参与离层分化调控的相关基因GhBOP1。通过生物信息学分析,表明GhBOP1蛋白序列含有保守性强的BTB和ANK结构域;进化树分析显示该蛋白氨基酸序列与许多植物的同源蛋白相似程度很高,说明该类蛋白进化较慢。利用qRT-PCR进行组织特异性表达分析的结果表明,GhBOP1基因在根、茎、叶和花等组织器官中均有少量表达,但在离层中为优势表达,表达量为叶片表达水平的20倍。利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术干涉棉花GhBOP1基因的表达,同时进行低盐胁迫处理分析,对照植株叶片出现大量地脱落,而GhBOP1基因沉默植株叶片生长正常。总之G...