【目的】深入研究黄瓜Cucumis sativus水通道蛋白(aquaporin, AQP)基因家族(CsAQP)的相关功能。【方法】通过全基因组分析技术鉴定其家族成员，对其蛋白质理化性质、系统进化关系、选择压力、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白质互作进行分析。【结果】黄瓜基因组共有33个AQP基因，含有2～5个数量不等的外显子，在染色体上不均匀分布；根据物种进化关系将黄瓜AQP基因家族划分为5个亚家族；基因组重复序列分析表明：5号和6号染色体上各有2～3对基因串联重复；计算这些基因的同义替换(synonymous, K_s)和非同义替换(nonSynonymous, K_a)的比率，结果显示均小于1，表明其进化受纯化选择作用；顺式作用调控元件分析发现，大部分基因启动子区所含元件与激素调节、光响应、胁迫密切相关。【结论】通过黄瓜全基因组扫描，获得黄瓜基因组的33个AQP家族成员，分属于5个亚族，映射于7条染色体上。上游启动子区含逆境相关作用元件，且部分基因参与串联复制，历经纯化选择。图6表4参26

【目的】深入研究黄瓜Cucumis sativus R2R3-MYB亚家族成员的相关功能。【方法】利用生物信息学手段分析黄瓜全基因组，鉴定R2R3-MYB亚家族成员，对其系统进化关系、蛋白理化性质、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白质互作进行分析。【结果】黄瓜全基因组中含99个具有典型结构域的R2R3-MYB转录因子，蛋白序列含195～552个氨基酸，有保守基序及氨基酸位点；基因在染色体上分布不均匀；大部分亚家族成员蛋白质的不稳定指数大于40，属于不稳定蛋白。顺式作用调控元件分析发现：大部分基因启动子区所含元件与激素调节、MYB结合位点、胁迫密切相关。【结论】通过黄瓜全基因组鉴定，获得黄瓜基因组99个R2R3-MYB家族成员，分为30个亚组，映射于7条染色体上，该家族成员的上游启动子区含逆境相关作用元件。图7表1参36

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应在植物生长发育以及生物和非生物胁迫反应中发挥着重要作用。为探明甘薯基因组中MAPK基因结构特征,利用生物信息学方法筛选鉴定出了18个二倍体甘薯(Ipomoea trifida) MAPK基因家族成员,并分析其基因位置、基因结构、所编码的蛋白质理化性质、保守基序、系统进化和蛋白质互作关系。结果表明:甘薯18个MAPK基因不均匀分布在9条染色体上,所编码的氨基酸数量为365～629,均为亲水蛋白,并且大部分属于酸性蛋白和不稳定蛋白。亚细胞定位预测结果表明,仅有ItfMAPK7、ItfMAPK9和ItfMAPK15三个蛋白位于细胞质中,其余均位于细胞核内。系统进化分析将18个基因分成4个亚组,相同组内成员具有相似的基因结构、外显子数量及motif数量,但亚组之间存在明显的差异,并且发现甘薯的MAPK基因家族成员与拟南芥的亲缘关系最近。进一步分析各个亚组所包含基因的外显子和内含子结构,发现不同的亚组之间ItfMAPK基因的结构存在显著的差异,但亚组之间却十分相似。蛋白质互作分析发现甘薯MAPK基因家族成员既存在组内的两两互作关系,也存在亚组之间的互作关系。ItfMAPKs在7个不同组织中和4种不同非生物胁迫下的表达模式分为两类,大部分MAPK基因家族成员在不同组织中和不同胁迫下的表达量很高,而ItfMAPK6、ItfMAPK10和ItfMAPK12这3个成员的表达量极低。研究结果可为深入探寻甘薯MAPK基因的功能提供参考。

【目的】为了完善杉木NAC基因家族的生信机制以及探索基因潜在功能,促进杉木基因改良育种与提高生产效率。【方法】本研究从搜集到的杉木转录组测序数据库中筛选鉴定得到杉木NAC基因,并对其进行生物信息学分析,具体包括蛋白的理化性质、结构域预测、基因进化树分析和cln-miR164靶基因的预测分析等。【结果】杉木NAC转录因子家族含有45个成员,将其命名为Cl-NAC1～Cl-NAC45,预测所得CDS序列长度在156～3 033 bp之间,由51～1 010个氨基酸残基构成,结构域分析得出Cl-NACs蛋白除了长度不足的序列,所有的NAC蛋白都具有A、B、C、D、E 5个亚结构域,并且位置一致。保守域预测可得不同亚家族7个保守结构域的位置和长度有所不同。大部分Cl-NACs基因与挪威云杉NAC基因序列相似度明显大于拟南芥。通过进化树分析,不同Cl-NACs蛋白分布在10个亚家族中ATAF亚家族中的Cl-NAC45可能与逆境胁迫相关,NAM亚家族中的Cl-NAC1、Cl-NAC33、Cl-NAC34和Cl-NAC35基因都有可能具有调节杉木生长发育的作用;此外通过psRNATarget预测Cl-NAC33和Cl-NAC35为cln-miR164的靶基因,可能受其调控,参与非生物胁迫响应途径。【结论】杉木NAC基因鉴定获得45个,共可分为10个亚家族,不同的亚家族具有不同的理化性质、蛋白质结构、进化模式。对不同亚家族的基因功能进行初步推测,上述7个基因可能为杉木生长发育中的关键基因,需进一步研究验证其功能,为后续研究Cl-NACs基因对杉木生长发育、抗逆性功能奠定了基础。

利用Blastp比对程序对甜荞基因组数据库进行搜寻,共鉴定到23个甜荞HSF基因。基因结构分析显示,所有HSF基因都含有内含子,且大部分基因只含有1个内含子。蛋白序列多序列比对分析表明,23个HSF蛋白均含有氨基酸序列高度保守的DNA结合域(DNA–binding domain,DBD)和不保守的寡聚化结构域(oligomerization domain,OD)。蛋白保守基序分析表明,23个HSF蛋白共包含10个保守基序,基序长度为11~62个氨基酸,其中基序1、2和3代表DBD区。亚细胞定位分析表明,除Fe HSF13、Fe HSF14和Fe HSF18同时定位于细胞核和细胞质上,其余20个Fe HSF蛋白均定位于细胞核上。磷酸化位点分析表明,所有HSF蛋白均含有潜在的丝氨酸(Ser)和苏氨酸(Thr)磷酸化位点,部分HSF蛋白还含有酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。系统发育分析表明,23个HSF基因可以分为A、B和C 3类,进一步细分为A1、A3、A4、A5、A6、A7、A9、B3、B4和C共10个亚类。

【目的】对梨Puc ACO、Puc ACS基因家族进行生物信息学分析,为进一步研究Puc ACO、Puc ACS基因家族在梨生长发育过程中的功能奠定基础。【方法】在‘中矮1号’基因组中鉴定出梨Puc ACO、Puc ACS基因家族,利用Ex PASy、Plant-m PLo、Net Phos等软件分析Puc ACO、Puc ACS蛋白的理化性质,使用TBtools分析Puc ACO、Puc ACS基因家族的基因结构、构建进化树及共线性分析,使用Swiss-Model、I-TASSER、ROBETTA预测Puc ACS、Puc ACO蛋白的3D模型,并使用SAVEs6.0对其进行质量评估,再使用VMD对Puc ACO、Puc ACS蛋白的三级结构进行美化。【结果】共鉴定出8个梨Puc ACO基因和8个梨Puc ACS基因,其中梨Puc ACO基因编码蛋白长度为226～322个氨基酸,核苷酸序列一致性及氨基酸序列同源性分别为38.05%～99.78%和29.39%～99.70%,相对分子质量为25.75～36.54 ku,等电点为5.07～5.84;所有Puc ACO基因编码的蛋白质均为亲水性蛋白质,部分为不稳定蛋白,亚细胞均位于细胞质中,脂肪系数为76.13～89.25,热稳定性比较好。梨Puc ACS基因编码的蛋白长度为432～794个氨基酸,核苷酸序列一致性及氨基酸序列同源性分别为31.79%～100%和30.00%～100%,相对分子质量为48.41～89.77 ku,等电点为5.48～8.41;不稳定系数均大于40,为不稳定蛋白质;Puc ACS2位于细胞质中,其余均位于叶绿体中;脂肪系数为77.17～84.40,热稳定性较好,均为亲水性蛋白质。Puc ACS和Puc ACO蛋白生物学功能主要以丝氨酸磷酸化修饰为主,均不含信号肽位点,无跨膜结构,且不含GPI锚定蛋白位点。二级结构预测结果表明,Puc ACS、Puc ACO蛋白质结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主,Puc ACS中包含多个保守的脯氨酸,Puc ACO中包含多个保守的组氨酸。梨Puc ACS基因家族分为3类,Puc ACO基因家族可以分为2类,Puc ACS、Puc ACO家族各成员的基因结构和保守基序差异较小,内含子数量和所包含的基序大致相同。梨Puc ACS、Puc ACO基因家族启动子顺式作用元件分析结果表明,该启动子中存在多种与植物生长调控、植物激素调节、逆境诱导等相关的作用元件。拟南芥与梨共存在24对共线性关系,其中Puc ACS家族与拟南芥构建了16对共线性关系,Puc ACO家族与拟南芥构建了8对共线性关系。梨物种内部的共线性分析结果表明,Puc ACO家族之间存在3对共线性关系,Puc ACS家族之间存在4对共线性关系。【结论】鉴定出8个梨Puc ACS基因和8个梨Puc ACO基因,其生物信息学分析结果丰富了梨Puc ACS和Puc ACO基因的分子生物学理论。

【目的】系统地鉴定和分析水稻DBB基因家族，为水稻DBB基因家族的功能研究奠定基础。【方法】基于水稻的全基因组数据，利用生物信息学方法综合分析水稻DBB基因家族的染色体位置、蛋白质的理化性质、进化关系、保守基序、顺式调控元件和表达模式。【结果】从水稻中共鉴定出13个DBB基因，命名为OsDBB1～OsDBB13，这些OsDBB基因在12条水稻染色体中的7条上分布不均。系统发育分析发现，水稻DBB基因家族可分为4个亚族：Group 1～ Group 4，并且同一亚族中DBB基因的内含子和外显子具有相似的数量和排列。水稻的13个OsDBB基因包含10个保守基序，其中Motif 1是这些基因共有的保守基序，推测其与保守结构域相关。OsDBB基因的启动子序列含有与生长发育、激素、应激反应以及光响应有关的调控元件。不同的OsDBB基因在不同组织中表达各不相同，具有一定的特异性。【结论】水稻OsDBB基因在植物生长发育和响应非生物胁迫具有重要作用。

以苦荞基因组数据库为基础,利用比对程序,经鉴定和筛选,共获得72个苦荞NAC家族基因的序列,对其进行生物信息学分析。基因结构分析表明,除FtPinG0002967400.01.T01基因外,苦荞NAC家族其余71个基因均含有内含子。蛋白质理化性质预测分析表明,72条蛋白序列具有NAC结构域。72个NAC基因共有7个保守基序,在苦荞8条染色体上均有分布。有33个NAC基因在种子发育过程中差异表达。系统进化分析表明,苦荞NAC蛋白序列与拟南芥的可以分为9个亚家族。

SBP基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,含79个氨基酸残基保守结构域,主要参与植物生长发育、生理生化过程。为进一步探讨小麦SBP基因家族的基因功能,通过比对小麦最新基因组数据,结合公布的Chinese Spring的基因组数据,采用生物信息学方法对其基因结构、染色体分布、蛋白保守结构域、系统进化树及表达谱进行分析。结果获得了50个SBP基因,命名为TaSBPs,根据染色体编号排列为TaSBP1～TaSBP50。结果表明,50个小麦TaSBP基因分布于除4B、4D染色体外的其余19条染色体上,编码192～1 104个氨基酸,基因外显子数量2～11个变化不等;串联重复和片段复制是小麦SBP家族基因扩张的主要模式; 7种作物SBP基因的系统进化树可分为4个类别,同一类之间的结构较为相似;小麦50个TaSBP基因家族含有10个motif,推测小麦TaSBP基因家族应都含有motif1、motif2、motif4。50个TaSBP基因都在13个组织器官中检测到转录本,不同组织器官中TaSBP基因的表达存在明显的差异。

[目的]本研究有助于了解EXP基因家族的基本特征,为深入研究其功能搭建平台。[方法]本研究对从巨桉(Eucalyptus grandis Hill)中筛选出35个EXP基因家族成员(Egr EXP1 Egr EXP35),利用生物信息学方法对其基因特征与表达模式进行综合分析。[结果]巨桉EXP基因分布在8条染色体之上,EXP蛋白均定位在细胞质膜上发挥作用,大多数的家族成员具有信号肽。巨桉EXP编码的蛋白质由α-螺旋、延伸链、无规卷曲、β-转角组成。进化分析结果表明,巨桉EXP蛋白与毛果杨(Populus trichocarpa) EXP蛋白的进化关系接近。35个巨桉EXP基因在巨桉未成熟木质部、成熟叶片、韧皮部、茎尖、木质部以及幼叶组织中表达模式存在显著差异。[结论]EXP基因家族各成员的表达模式不同,Egr EXP17、Egr EXP18可能在巨桉木材形成过程中起重要作用。

利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent(OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片...

[目的]对苦荞GIS基因家族进行系统分析,为该基因家族的进一步功能研究奠定了基础。[方法]本研究利用苦荞全基因组数据,运用BLAST对比,结合SMART和Pfam分析,对苦荞GIS基因家族进行分析。[结果]从苦荞全基因组数据中,共挖掘得到了10个GIS家族基因FtZFP1～FtZFP10;编码氨基酸数目为115～270个,等电点为5.77～9.22,整体表现为疏水性不稳定蛋白;二级结构元件以无规则卷曲为主。10个FtZFP均含有一个保守的C2H2锌指结构,多位于肽链的N端,在数量和分布上均具有一致性;除FtZFP1和FtZFP4外,均含有植物特有的QALGGH结构。在盐胁迫下,FtZFP8表现为上调表达;在铝胁迫,FtZFP7表现为上调表达。[结论]本研究通过苦荞全基因组数据分析,挖掘得到10个GIS基因家族成员,系统分析了其染色体定位和基因结构、蛋白保守区域和系统进化,以及逆境下表达情况,为进一步揭示苦荞C2H2锌指蛋白基因在表皮毛发育调控中功能以及苦荞高海拔耐逆性奠定了理论基础。

为了研究GRAS转录因子在大豆胞囊线虫(SCN)胁迫应答中起到重要的作用，将抗病品种东农L-10和感病品种黑农37分别接种SCN 3号生理小种。品红染色确定接虫成功后，提取植株根部进行转录组测序分析。整理共得到20个与SCN相关的候选基因。对编码蛋白的二、三级结构、磷酸化位点、亲水性和疏水性、启动子信息、基因进化关系等进行生物信息学分析研究。取植株的不同组织部位，根、茎、叶提取mRNA并反转录cDNA,对重点的候选基因进行RT-PCR。结果显示：该家族基因与MYB和MYC转录因子存在密切的关系。基因编码蛋白主要以α-螺旋、无规则卷曲为主，二级结构和三级结构高度一致；蛋白为可溶性蛋白，磷酸化位点以丝氨酸为主，RT-PCR表明在植物的不同组织部位均存在一定的表达量，主要以根部为主，在相同的大豆胞囊线虫胁迫下，抗病品种中GRAS表达量显著高于感病品种。上述结果表明，GRAS转录因子为SCN相关的抗性基因，为抗病胁迫响应应答反应提供了重要的基因来源。

为探究叶尔羌高原鳅（Triplophysa yearkandensis）免疫系统中TLRs基因家族的多样性、进化关系和功能特征，本文基于该物种鳃组织的高通量二代转录组测序数据进行了生物信息学分析，在对该物种TLRs基因家族进行鉴定的基础上分析了其系统发育和蛋白功能。结果表明，叶尔羌高原鳅鳃组织中存在11个TLRs基因家族成员，分别为TLR1、TLR2、TLR3、TLR5、TLR7、TLR8、TLR9、TLR13、TLR18、TLR22和TLR25，其中TLR7、TLR9和TLR13缺失5’端序列，而其余序列均完整。TLRs基因家族成员系统发育分析发现，可以将11个基因分为5个亚家族。蛋白功能分析发现，各个TLR基因都含有富含亮氨酸重复结构域以及TIR结构域。物种间系统发育分析显示，叶尔羌高原鳅与西藏高原鳅（Triplophysatibetana）和玫瑰高原鳅（Triplophysa rosa）在TLRs基因家族成员方面分别聚为一类，说明3个物种亲缘关系相近。研究结果有助于深入了解叶尔羌高原鳅TLRs基因家族的进化关系和免疫功能，同时也为该物种的遗传资源保护和养殖利用提供了理论基础。

利用NCBI网站、Phytozome数据库和有关生物信息学软件,对大豆基因组CLC(chloride channel)同源基因家族进行系统的预测分析和比较。结果表明:大豆CLC同源基因有8~9个拷贝,分别分布于第1、5、9、11、13、16和19号染色体上,内含子数目为4~23;编码的大豆CLC蛋白氨基酸数量为725~823,整体一致性为63.43%,相对分子质量为(80~91)×103,理论等电点为6.45~8.94,带正或负电荷氨基酸残基比例为7%~10%,均为跨膜蛋白(含9~12个跨膜区),除Glyma16g06190外均含有2个CBS结构域;具有(Ⅰ)GS/PGIPE、(Ⅱ)GKE/A...